A modern tudomány és technika fejlődésével egyre több nagy keménységű mérnöki anyagot használnak, miközben a hagyományos esztergálási technológia nem kompetens, vagy egyáltalán nem képes egyes nagy keménységű anyagok feldolgozására.A bevonatos keményfém, kerámia, PCBN és más szuperkemény szerszámanyagok magas hőmérsékleti keménységgel, kopásállósággal és termokémiai stabilitással rendelkeznek, amelyek a nagy keménységű anyagok vágásának legalapvetőbb előfeltételét jelentik, és jelentős előnyöket értek el a gyártásban.A szuperkemény szerszám által felhasznált anyag, szerszámszerkezete és geometriai paraméterei a kemény esztergálás megvalósításának alapelemei.Ezért a szuperkemény szerszám anyagának kiválasztása, ésszerű szerszámszerkezet és geometriai paraméterek megtervezése kulcsfontosságú a stabil keményesztergálás eléréséhez!
(1) Bevont cementált keményfém
Vigyen fel egy vagy több réteg TiN, TiCN, TiAlN és Al3O2 jó kopásállóságot a jó szívósságú cementált keményfém szerszámokra, és a bevonat vastagsága 2-18 μm.A bevonat általában jóval alacsonyabb hővezető képességgel rendelkezik, mint a szerszámhordozó és a munkadarab anyaga, ami gyengíti a szerszám szubsztrátumának hőhatását;Másrészt hatékonyan javíthatja a súrlódást és a tapadást a vágási folyamatban, és csökkentheti a vágási hő képződését.
Bár a PVD-bevonatnak számos előnye van, egyes bevonatok, például az Al2O3 és a gyémánt hajlamosak a CVD bevonási technológiát alkalmazni.Az Al2O3 egyfajta erős hőálló és oxidációálló bevonat, amely le tudja választani a vágás során keletkező hőt az adott szerszámról.A CVD bevonat technológia integrálhatja a különféle bevonatok előnyeit a legjobb vágási hatás elérése és a vágási igények kielégítése érdekében.
A cementezett keményfém szerszámokhoz képest a bevonatos keményfém szerszámok erőssége, keménysége és kopásállósága jelentősen javult.A HRC45-55 keménységű munkadarab esztergálásakor az olcsó bevont cementált keményfém nagy sebességű esztergálást tud megvalósítani.Az elmúlt években egyes gyártók javították a bevonatos szerszámok teljesítményét a bevonóanyagok és egyéb módszerek fejlesztésével.Például egyes gyártók az Egyesült Államokban és Japánban svájci AlTiN bevonóanyagot és új, szabadalmaztatott bevonattechnológiát használnak HV4500-4900 keménységű bevonatos pengék előállítására, amelyek 498,56 m/perc sebességgel képesek HRC47-58 vágóacélt vágni. .Ha az esztergálási hőmérséklet 1500-1600 °C, a keménység továbbra sem csökken és nem oxidálódik.A penge élettartama négyszerese az általános bevonatos pengének, miközben a költség csak 30%, a tapadás pedig jó.
(2) Kerámiaanyag
Összetételének, szerkezetének és préselési eljárásának folyamatos fejlesztésével, különösen a nanotechnológia fejlődésével a kerámia szerszámanyagok lehetővé teszik a kerámiaszerszámok edzését.A közeljövőben a kerámia a harmadik forradalmat idézheti elő a forgácsolásban a gyorsacél és a keményfém után.A kerámia szerszámok előnyei a nagy keménység (HRA91 ~ 95), a nagy szilárdság (hajlítószilárdság 750 ~ 1000 MPa), a jó kopásállóság, jó kémiai stabilitás, jó tapadási ellenállás, alacsony súrlódási együttható és alacsony ár.Nemcsak, hogy a kerámia szerszámok magas hőmérsékletű keménységgel is rendelkeznek, amely 1200 ° C-on eléri a HRA80-at.
Normál vágás közben a kerámiaszerszám nagyon tartós, és vágási sebessége 2-5-ször nagyobb lehet, mint a cementált keményfémé.Különösen alkalmas nagy keménységű anyagok megmunkálására, simítására és nagysebességű megmunkálására.Különféle edzett acélokat és edzett öntöttvasakat képes vágni HRC65 keménységig.Általánosan használt alumínium-oxid alapú kerámiák, szilícium-nitrid alapú kerámiák, cermetek és whisker-edzett kerámiák.
Az alumínium-oxid alapú kerámia szerszámok vörös keménysége nagyobb, mint a cementált karbid.Általában a vágóél nem okoz plasztikus deformációt nagy sebességű vágási körülmények között, de szilárdsága és szívóssága nagyon alacsony.Szívósságának és ütésállóságának javítása érdekében ZrO vagy TiC és TiN keveréket adhatunk hozzá.Egy másik módszer a tiszta fém vagy szilícium-karbid bajusz hozzáadása.A nagy vörös keménység mellett a szilícium-nitrid alapú kerámiák jó szívóssággal is rendelkeznek.A timföld alapú kerámiához képest hátránya, hogy acél megmunkálásakor könnyen előállítható magas hőmérsékletű diffúzió, ami súlyosbítja a szerszámkopást.A szilícium-nitrid alapú kerámiákat főként szürkeöntöttvas szakaszos esztergálására és marására használják.
A cermet egyfajta keményfém alapú anyag, amelyben a TiC a fő kemény fázis (0,5-2 μm) Co vagy Ti kötőanyagokkal kombinálva hasonlítanak a cementált keményfém szerszámokhoz, de kis affinitásúak, jó a súrlódásuk és jó kopásállóság.Magasabb forgácsolási hőmérsékletnek is ellenáll, mint a hagyományos keményfém, de hiányzik belőle a cementezett keményfém ütésállósága, a kemény vágás során tapasztalható szívósság, valamint a szilárdság kis sebességnél és nagy előtolásnál.
(3) Köbös bór-nitrid (CBN)
A CBN keménysége és kopásállósága tekintetében a második a gyémánt után, és kiváló magas hőmérsékleti keménységgel rendelkezik.A kerámiához képest hőállósága és kémiai stabilitása kissé gyenge, ütésállósága és zúzódásgátló teljesítménye viszont jobb.Széles körben alkalmazható edzett acél (HRC ≥ 50), perlites szürkeöntvény, hűtött öntöttvas és szuperötvözetek vágására.A keményfém szerszámokhoz képest a forgácsolási sebessége egy nagyságrenddel növelhető.
A magas CBN-tartalmú kompozit polikristályos köbös bór-nitrid (PCBN) szerszám nagy keménységgel, jó kopásállósággal, nagy nyomószilárdsággal és jó ütésállósággal rendelkezik.Hátránya a rossz termikus stabilitás és az alacsony kémiai tehetetlenség.Alkalmas hőálló ötvözetek, öntöttvas és vasalapú szinterezett fémek vágására.A PCBN-szerszámok CBN-részecskék-tartalma alacsony, a kerámiát kötőanyagként használó PCBN-szerszámok keménysége alacsony, de az előbbi anyag rossz hőstabilitását és alacsony kémiai tehetetlenségét pótolja, edzett acél vágására alkalmas.
Szürkeöntvény és edzett acél vágásakor kerámiaszerszám vagy CBN szerszám választható.Emiatt költség-haszon elemzést és feldolgozási minőségi elemzést kell végezni annak meghatározásához, hogy melyiket válasszuk.Ha a vágási keménység alacsonyabb, mint a HRC60, és kis előtolást alkalmaznak, a kerámiaszerszám jobb választás.A PCBN szerszámok alkalmasak HRC60-nál nagyobb keménységű munkadarabok vágására, különösen automatikus megmunkálásra és nagy pontosságú megmunkálásra.Ezenkívül a PCBN-szerszámmal végzett vágás után a munkadarab felületén a maradék feszültség is viszonylag stabil, mint a kerámiaszerszámnál, ugyanolyan oldalkopás mellett.
Ha PCBN szerszámot használunk edzett acél szárítására, a következő elveket is be kell tartani: lehetőleg nagy vágási mélységet válasszunk, feltéve, hogy a szerszámgép merevsége megengedi, hogy a forgácsolási területen keletkező hő lágyuljon. a fém az él elején lokálisan, ami hatékonyan csökkenti a PCBN szerszám kopását.Ezenkívül kis vágási mélység használatakor azt is figyelembe kell venni, hogy a PCBN szerszám rossz hővezető képessége miatt a vágási területen túl későn terjedhet el a hő, és a nyírási terület nyilvánvaló fémlágyító hatást is kiválthat. vágóél kopása.
2. Szuperkemény szerszámok pengeszerkezete és geometriai paraméterei
A szerszám alakjának és geometriai paramétereinek ésszerű meghatározása nagyon fontos a szerszám forgácsolási teljesítményének teljes játékához.A szerszám szilárdságát tekintve a különböző pengeformák szerszámcsúcsának szilárdsága a magastól az alacsonyig: kerek, 100°-os gyémánt, négyzet, 80°-os gyémánt, háromszög, 55°-os gyémánt, 35°-os gyémánt.A penge anyagának kiválasztása után a legnagyobb szilárdságú pengeformát kell kiválasztani.A kemény esztergalapátokat is a lehető legnagyobbra kell megválasztani, és a durva megmunkálást körkörös és nagy csúcsívű fűrészlapokkal kell elvégezni.A csúcsív sugara kb. 0,8 a befejezésnél μ Kb. m.
Az edzett acélforgácsok vörös és puha szalagok, nagyon törékenyek, könnyen törhetők és nem kötődnek.Az edzett acél vágófelület kiváló minőségű, és általában nem okoz forgácsfelhalmozódást, de a vágóerő nagy, különösen a radiális vágóerő nagyobb, mint a fő vágóerő.Ezért a szerszámnak negatív elülső szöget (go ≥ - 5°) és nagy hátsó szöget (ao=10°~15°) kell használnia.A fő elhajlási szög a szerszámgép merevségétől függ, általában 45 ° ~ 60 °, hogy csökkentse a munkadarab és a szerszám remegését.
Feladás időpontja: 2023.02.24