З развіццём сучаснай навукі і тэхнікі выкарыстоўваецца ўсё больш і больш тэхнічных матэрыялаў з высокай цвёрдасцю, у той час як традыцыйная тэхналогія такарнай апрацоўкі не з'яўляецца кампетэнтнай або не можа дасягнуць апрацоўкі некаторых матэрыялаў з высокай цвёрдасцю.Цвёрды сплав з пакрыццём, кераміка, PCBN і іншыя звышцвёрдыя інструментальныя матэрыялы валодаюць высокай цвёрдасцю пры высокіх тэмпературах, зносаўстойлівасцю і тэрмахімічнай стабільнасцю, што забяспечвае самую асноўную перадумову для рэзкі матэрыялаў з высокай цвёрдасцю і дасягнула значных пераваг у вытворчасці.Матэрыял, які выкарыстоўваецца для звышцвёрдага інструмента, а таксама яго структура і геаметрычныя параметры з'яўляюцца асноўнымі элементамі для ажыццяўлення цвёрдага тачэння.Такім чынам, як выбраць звышцвёрды матэрыял інструмента і распрацаваць разумную структуру інструмента і геаметрычныя параметры мае вырашальнае значэнне для дасягнення стабільнага цвёрдага павароту!
(1) Карбід з пакрыццём
Нанесці адзін або некалькі слаёў TiN, TiCN, TiAlN і Al3O2 з добрай зносаўстойлівасцю на інструменты з цэментаванага карбіду з добрай трываласцю і таўшчынёй пакрыцця 2-18 мкм.Пакрыццё звычайна мае значна меншую цеплаправоднасць, чым падкладка інструмента і матэрыял нарыхтоўкі, што аслабляе цеплавы эфект падкладкі інструмента;З іншага боку, гэта можа эфектыўна палепшыць трэнне і адгезію ў працэсе рэзкі і паменшыць выпрацоўку цяпла пры рэзанні.
Нягледзячы на тое, што PVD-пакрыццё мае шмат пераваг, некаторыя пакрыцця, такія як Al2O3 і алмаз, імкнуцца прыняць тэхналогію CVD-пакрыццяў.Al2O3 - гэта своеасаблівае пакрыццё з моцнай цеплаўстойлівасцю і ўстойлівасцю да акіслення, якое можа аддзяляць цяпло, якое выдзяляецца пры рэзанні, ад канкрэтнага інструмента.Тэхналогія CVD-пакрыццяў таксама можа інтэграваць перавагі розных пакрыццяў для дасягнення найлепшага эфекту рэзкі і задавальнення патрэбаў рэзкі.
У параўнанні з цвёрдасплаўнымі інструментамі, трываласць, цвёрдасць і зносаўстойлівасць значна павысіліся ў інструментаў з цвёрдасплаўным пакрыццём.Пры апрацоўцы нарыхтоўкі з цвёрдасцю HRC45~55 недарагі карбід з пакрыццём можа рэалізаваць высакахуткасную апрацоўку.У апошнія гады некаторыя вытворцы палепшылі прадукцыйнасць інструментаў з пакрыццём за кошт паляпшэння матэрыялаў пакрыцця і іншых метадаў.Напрыклад, некаторыя вытворцы ў Злучаных Штатах і Японіі выкарыстоўваюць швейцарскі матэрыял для пакрыцця AlTiN і новую запатэнтаваную тэхналогію пакрыцця для вытворчасці лязаў з пакрыццём з цвёрдасцю да HV4500~4900, якія могуць рэзаць сталь HRC47~58 з хуткасцю 498,56 м/хв. .Калі тэмпература павароту дасягае 1500~1600 °C, цвёрдасць не зніжаецца і не акісляецца.Тэрмін службы ляза ў чатыры разы перавышае тэрмін службы звычайнага ляза з пакрыццём, у той час як кошт складае ўсяго 30%, а адгезія добрая.
(2) Керамічны матэрыял
Дзякуючы пастаяннаму ўдасканаленню складу, структуры і працэсу прэсавання, асабліва развіццю нанатэхналогій, керамічныя інструментальныя матэрыялы дазваляюць умацоўваць керамічныя інструменты.У недалёкай будучыні кераміка можа стаць трэцяй рэвалюцыяй у рэзанні пасля хуткарэзнай сталі і карбіду.Керамічныя інструменты маюць такія перавагі, як высокая цвёрдасць (HRA91~95), высокая трываласць (трываласць на выгіб 750~1000 МПа), добрая зносаўстойлівасць, добрая хімічная стабільнасць, добрая ўстойлівасць да адгезіі, нізкі каэфіцыент трэння і нізкая цана.Акрамя таго, керамічныя інструменты таксама маюць высокую цвёрдасць пры высокіх тэмпературах, якая дасягае HRA80 пры 1200 ° C.
Пры звычайнай рэзцы керамічны інструмент мае вельмі высокую трываласць, і яго хуткасць рэзання можа быць у 2-5 разоў вышэй, чым у цэментаванага карбіду.Ён асабліва падыходзіць для апрацоўкі матэрыялаў высокай цвёрдасці, апрацоўкі і высакахуткаснай апрацоўкі.Ён можа рэзаць розную загартаваную сталь і загартаваны чыгун з цвёрдасцю да HRC65.Звычайна выкарыстоўваецца кераміка на аснове гліназёму, кераміка на аснове нітрыду крэмнію, металакераміка і кераміка з загартаванай рыскай.
Керамічныя інструменты на аснове гліназёму маюць больш высокую цвёрдасць у чырвоным колеры, чым цэментаваны карбід.Як правіла, рэжучая абза не будзе вырабляць пластычнай дэфармацыі пры высокай хуткасці рэзкі, але яе трываласць і трываласць вельмі нізкія.Каб палепшыць яго трываласць і ўдаратрываласць, можна дадаць сумесь ZrO або TiC і TiN.Іншы спосаб - дадаць вусы з чыстага металу або карбіду крэмнію.У дадатак да высокай чырвонай цвёрдасці, кераміка на аснове нітрыду крэмнія таксама мае добрую трываласць.У параўнанні з керамікай на аснове гліназёму яе недахопам з'яўляецца тое, што пры апрацоўцы сталі лёгка ствараць высокатэмпературную дыфузію, што павялічвае знос інструмента.Кераміка на аснове нітрыду крэмнію ў асноўным выкарыстоўваецца для перыядычнай апрацоўкі і фрэзеравання шэрага чыгуну.
Металакераміка - гэта разнавіднасць матэрыялу на аснове карбіду, у якім TiC з'яўляецца асноўнай цвёрдай фазай (0,5-2 мкм). Яны спалучаюцца са звязальнымі рэчывамі Co або Ti і падобныя на інструменты з цвёрдага сплаву, але маюць нізкую сродство, добрае трэнне і добры зносаўстойлівасць.Ён можа вытрымліваць больш высокую тэмпературу рэзання, чым звычайны цвёрдасплаўны сплав, але яму не хапае ўдаратрываласці цэментаванага цвёрдасплаўнага сплаву, трываласці пры цяжкім рэзанні і трываласці пры нізкай хуткасці і вялікай падачы.
(3) Кубічны нітрыд бору (CBN)
CBN саступае толькі алмазу па цвёрдасці і зносаўстойлівасці і мае выдатную цвёрдасць пры высокіх тэмпературах.У параўнанні з керамікай, яго тэрмаўстойлівасць і хімічная ўстойлівасць трохі дрэнныя, але яго ўдарная трываласць і характарыстыкі супраць раздушвання лепш.Ён шырока прымяняецца для рэзкі загартаванай сталі (HRC ≥ 50), перлітнага шэрага чыгуну, астуджанага чыгуну і суперсплаваў.У параўнанні з цвёрдасплаўнымі інструментамі яго хуткасць рэзання можа быць павялічана на парадак.
Кампазітны інструмент з полікрышталічнага кубічнага нітрыду бору (PCBN) з высокім утрыманнем CBN мае высокую цвёрдасць, добрую зносаўстойлівасць, высокую трываласць на сціск і добрую ўдарную глейкасць.Яго недахопы - слабая тэрмаўстойлівасць і нізкая хімічная інэртнасць.Ён падыходзіць для рэзкі гарачатрывалых сплаваў, чыгуну і спечаных металаў на аснове жалеза.Утрыманне часціц CBN у інструментах з PCBN нізкае, а цвёрдасць інструментаў з PCBN, якія выкарыстоўваюць кераміку ў якасці злучнага, нізкая, але гэта кампенсуе дрэнную тэрмічную стабільнасць і нізкую хімічную інэрцыю папярэдняга матэрыялу і падыходзіць для рэзкі загартаванай сталі.
Пры рэзцы шэрага чыгуну і загартаванай сталі можна выбраць керамічны інструмент або інструмент з CBN.Па гэтай прычыне варта правесці аналіз рэнтабельнасці і якасці апрацоўкі, каб вызначыць, які з іх абраць.Калі цвёрдасць рэзання ніжэйшая за HRC60 і прымаецца невялікая падача, керамічны інструмент з'яўляецца лепшым выбарам.Інструменты PCBN падыходзяць для рэзкі нарыхтовак з цвёрдасцю вышэй HRC60, асабліва для аўтаматычнай і высокадакладнай апрацоўкі.Акрамя таго, рэшткавае напружанне на паверхні нарыхтоўкі пасля рэзкі інструментам PCBN таксама адносна стабільнае, чым у керамічнага інструмента пры аднолькавым зносе бакавой часткі.
Пры выкарыстанні інструмента PCBN для сухой рэзкі загартаванай сталі варта таксама прытрымлівацца наступных прынцыпаў: выбірайце, наколькі гэта магчыма, вялікую глыбіню рэзання пры ўмове, што гэта дазваляе жорсткасць станка, каб цяпло, якое выдзяляецца ў зоне рэзання, магло змякчыць метал у пярэдняй частцы краю лакальна, што можа эфектыўна паменшыць знос інструмента PCBN.Акрамя таго, пры выкарыстанні невялікай глыбіні рэзання варта таксама ўлічваць, што дрэнная цеплаправоднасць інструмента PCBN можа прывесці да таго, што цяпло ў зоне рэзкі рассейваецца занадта позна, а зона зруху таксама можа выклікаць відавочны эфект змякчэння металу, паменшыць знос рэжучай абзы.
2. Будова ляза і геаметрычныя параметры звышцвёрдых інструментаў
Разумнае вызначэнне формы і геаметрычных параметраў інструмента вельмі важна для забеспячэння поўнай прадукцыйнасці рэзання інструмента.З пункту гледжання трываласці інструмента, трываласць наканечніка інструмента розных формаў ляза ад высокай да нізкай: круглая, 100 ° ромб, квадрат, 80 ° ромб, трохкутнік, 55 ° ромб, 35 ° ромб.Пасля выбару матэрыялу ляза неабходна выбраць форму ляза з найбольшай трываласцю.Жорсткія паваротныя ляза таксама павінны быць выбраны як мага большымі, а грубая апрацоўка павінна праводзіцца з дапамогай круглых лязоў з вялікім радыусам дугі наканечніка.Радыус дугі наканечніка складае каля 0,8 пры аздабленні μ Аб м.
Загартаваная сталёвая дробка ўяўляе сабой чырвоныя і мяккія стужкі, з вялікай далікатнасцю, лёгка ламаць і не звязвае.Рэжучая паверхня з загартаванай сталі высокай якасці і звычайна не стварае назапашвання стружкі, але сіла рэзання вялікая, асабліва радыяльная сіла рэзання большая, чым асноўная сіла рэзання.Такім чынам, інструмент павінен выкарыстоўваць адмоўны пярэдні вугал (go ≥ - 5 °) і вялікі задні вугал (ao=10°~15°).Асноўны вугал адхілення залежыць ад цвёрдасці станка, звычайна складае 45 °~60 °, каб паменшыць хістанне нарыхтоўкі і інструмента.
Час публікацыі: 24 лютага 2023 г