Med udviklingen af moderne videnskab og teknologi bruges flere og flere ingeniørmaterialer med høj hårdhed, mens den traditionelle drejeteknologi ikke er kompetent eller slet ikke kan opnå forarbejdning af nogle materialer med høj hårdhed.Coated carbid, keramik, PCBN og andre superhårde værktøjsmaterialer har høj høj temperatur hårdhed, slidstyrke og termokemisk stabilitet, hvilket giver den mest grundlæggende forudsætning for skæring af høj hårdhed materialer, og har opnået betydelige fordele i produktionen.Materialet, der bruges af det superhårde værktøj og dets værktøjsstruktur og geometriske parametre er de grundlæggende elementer til at realisere hård drejning.Derfor er det afgørende, hvordan man vælger det superhårde værktøjsmateriale og designer en fornuftig værktøjsstruktur og geometriske parametre for at opnå stabil hård drejning!
(1) Coated cementeret hårdmetal
Påfør et eller flere lag TiN, TiCN, TiAlN og Al3O2 med god slidstyrke på hårdmetalværktøjer med god sejhed, og belægningens tykkelse er 2-18 μm.Belægningen har sædvanligvis en meget lavere termisk ledningsevne end værktøjssubstratet og emnematerialet, hvilket svækker den termiske effekt af værktøjssubstratet;På den anden side kan det effektivt forbedre friktionen og vedhæftningen i skæreprocessen og reducere produktionen af skærevarme.
Selvom PVD-belægning viser mange fordele, har nogle belægninger som Al2O3 og diamant en tendens til at anvende CVD-belægningsteknologi.Al2O3 er en slags belægning med stærk varmebestandighed og oxidationsmodstand, som kan adskille den varme, der genereres ved skæring fra det specifikke værktøj.CVD-belægningsteknologi kan også integrere fordelene ved forskellige belægninger for at opnå den bedste skæreeffekt og imødekomme skærebehovene.
Sammenlignet med hårdmetalværktøjer har coatede hårdmetalværktøjer forbedret kraftigt i styrke, hårdhed og slidstyrke.Ved drejning af emnet med en hårdhed på HRC45~55, kan lavprisbelagt cementeret hårdmetal realisere højhastighedsdrejning.I de senere år har nogle producenter forbedret ydeevnen af belagte værktøjer ved at forbedre belægningsmaterialer og andre metoder.For eksempel bruger nogle producenter i USA og Japan schweizisk AlTiN-belægningsmateriale og ny belægningspatenteret teknologi til at producere belagte klinger med en hårdhed så høj som HV4500~4900, som kan skære HRC47~58 matricestål med en hastighed på 498,56m/min. .Når drejetemperaturen er op til 1500 ~ 1600 ° C, falder hårdheden stadig ikke og oxiderer ikke.Klingens levetid er fire gange så lang som den almindelige belagte klinge, mens omkostningerne kun er 30%, og vedhæftningen er god.
(2) Keramisk materiale
Med den løbende forbedring af dens sammensætning, struktur og presseproces, især udviklingen af nanoteknologi, gør keramiske værktøjsmaterialer det muligt at hærde keramiske værktøjer.I den nærmeste fremtid kan keramik forårsage den tredje revolution inden for skæring efter højhastighedsstål og hårdmetal.Keramiske værktøjer har fordelene ved høj hårdhed (HRA91~95), høj styrke (bøjningsstyrke 750~1000MPa), god slidstyrke, god kemisk stabilitet, god vedhæftningsbestandighed, lav friktionskoefficient og lav pris.Ikke kun det, keramiske værktøjer har også høj høj temperatur hårdhed, som når HRA80 ved 1200 ° C.
Under normal skæring har det keramiske værktøj en meget høj holdbarhed, og dets skærehastighed kan være 2 ~ 5 gange højere end for hårdmetal.Den er især velegnet til bearbejdning af materialer med høj hårdhed, efterbehandling og højhastighedsbearbejdning.Den kan skære forskelligt hærdet stål og hærdet støbejern med hårdhed op til HRC65.Almindeligvis brugt er aluminiumoxidbaseret keramik, siliciumnitridbaseret keramik, cermets og whisker-hærdet keramik.
Alumina-baserede keramiske værktøjer har højere rød hårdhed end cementeret hårdmetal.Generelt vil skærkanten ikke producere plastisk deformation under højhastighedsskæreforhold, men dens styrke og sejhed er meget lav.For at forbedre dens sejhed og slagfasthed kan ZrO eller TiC og TiN-blanding tilsættes.En anden metode er at tilføje knurhår i rent metal eller siliciumcarbid.Ud over høj rød hårdhed har siliciumnitridbaseret keramik også god sejhed.Sammenlignet med aluminiumbaseret keramik er dens ulempe, at det er let at producere højtemperaturdiffusion ved bearbejdning af stål, hvilket forværrer værktøjsslid.Siliciumnitridbaseret keramik bruges hovedsageligt til intermitterende drejning og fræsning af gråt støbejern.
Cermet er en slags hårdmetal-baseret materiale, hvor TiC er den vigtigste hårde fase (0,5-2 μm) De er kombineret med Co eller Ti bindemidler og ligner hårdmetalværktøjer, men de har lav affinitet, god friktion og god Modstandsdygtighed.Den kan modstå højere skæretemperaturer end konventionel hårdmetal, men den mangler slagfastheden af hårdmetal, sejheden ved kraftig skæring og styrken ved lav hastighed og stor fremføring.
(3) Kubisk bornitrid (CBN)
CBN er næst efter diamant i hårdhed og slidstyrke, og har fremragende høj temperatur hårdhed.Sammenlignet med keramik er dens varmebestandighed og kemiske stabilitet lidt dårlig, men dens slagstyrke og anti-knusningsevne er bedre.Det er bredt anvendeligt til skæring af hærdet stål (HRC ≥ 50), perlitisk gråt støbejern, kølet støbejern og superlegering.Sammenlignet med hårdmetalværktøjer kan skærehastigheden øges med en størrelsesorden.
Det sammensatte polykrystallinske kubisk bornitrid (PCBN) værktøj med højt CBN-indhold har høj hårdhed, god slidstyrke, høj trykstyrke og god slagstyrke.Dens ulemper er dårlig termisk stabilitet og lav kemisk inerthed.Den er velegnet til skæring af varmebestandige legeringer, støbejern og jernbaserede sintrede metaller.Indholdet af CBN-partikler i PCBN-værktøjer er lavt, og hårdheden af PCBN-værktøjer, der anvender keramik som bindemiddel, er lav, men det opvejer førstnævnte materiales dårlige termiske stabilitet og lave kemiske inerti og er velegnet til skæring af hærdet stål.
Ved skæring af gråt støbejern og hærdet stål kan der vælges keramisk værktøj eller CBN værktøj.Af denne grund bør der udføres cost-benefit- og behandlingskvalitetsanalyse for at bestemme, hvilken man skal vælge.Når skærehårdheden er lavere end HRC60 og en lille tilspændingshastighed er vedtaget, er keramisk værktøj et bedre valg.PCBN-værktøjer er velegnede til at skære emner med en hårdhed højere end HRC60, især til automatisk bearbejdning og højpræcisionsbearbejdning.Derudover er restspændingen på emnets overflade efter skæring med PCBN-værktøj også relativt stabil end ved keramisk værktøj under samme flankeslid.
Når du bruger PCBN-værktøj til at tørre skære hærdet stål, skal følgende principper også følges: vælg så vidt muligt en stor skæredybde under forudsætning af, at værktøjsmaskinens stivhed tillader det, så varmen, der genereres i skæreområdet, kan blødgøres metallet foran på kanten lokalt, hvilket effektivt kan reducere sliddet på PCBN-værktøjet.Derudover, når du bruger en lille skæredybde, skal det også tages i betragtning, at PCBN-værktøjets dårlige varmeledningsevne kan få varmen i skæreområdet for sent til at diffundere, og forskydningsområdet kan også give en tydelig metalblødgørende effekt. slid af skærkant.
2. Bladstruktur og geometriske parametre for superhårde værktøjer
Den rimelige bestemmelse af værktøjets form og geometriske parametre er meget vigtig for at give fuldt spil til værktøjets skæreydelse.Med hensyn til værktøjsstyrke er værktøjsspidsstyrken for forskellige klingeformer fra høj til lav: rund, 100 ° diamant, firkantet, 80 ° diamant, trekant, 55 ° diamant, 35 ° diamant.Efter bladets materiale er valgt, skal klingeformen med den højeste styrke vælges.Hårde vendeklinger bør også vælges så store som muligt, og grovbearbejdning bør udføres med cirkulære og store spidsbueradiusblade.Spidsbuens radius er ca. 0,8 ved efterbehandling μ Ca m.
De hærdede stålspåner er røde og bløde bånd, med stor skørhed, lette at bryde og ikke bindende.Den hærdede stålskæreflade er af høj kvalitet og producerer generelt ikke spånophobning, men skærekraften er stor, især den radiale skærekraft er større end hovedskærekraften.Derfor bør værktøjet bruge en negativ frontvinkel (gå ≥ - 5 °) og en stor bagvinkel (ao=10°~15°).Hovedafbøjningsvinklen afhænger af værktøjsmaskinens stivhed, generelt 45 °~60 °, for at reducere støjen af arbejdsemnet og værktøjet.
Indlægstid: 24-2-2023