Nykyaikaisen tieteen ja teknologian kehityksen myötä käytetään yhä enemmän korkeakovuuden omaavia teknisiä materiaaleja, kun taas perinteinen sorvaustekniikka ei ole pätevä tai ei pysty käsittelemään joitain korkeakovia materiaaleja ollenkaan.Päällystetyllä kovametallilla, keramiikalla, PCBN:llä ja muilla superkovilla työkalumateriaaleilla on korkea korkean lämpötilan kovuus, kulutuskestävyys ja termokemiallinen stabiilisuus, jotka ovat perusedellytys korkeakovien materiaalien leikkaamiselle ja ovat saavuttaneet merkittäviä etuja tuotannossa.Superkovan työkalun käyttämä materiaali ja sen työkalun rakenne ja geometriset parametrit ovat peruselementtejä kovan sorvauksen toteuttamisessa.Siksi erittäin kova työkalumateriaalin valinta ja järkevä työkalun rakenteen ja geometristen parametrien suunnittelu on ratkaisevan tärkeää vakaan kovan sorvauksen saavuttamiseksi!
(1) Pinnoitettu kovametalli
Levitä yksi tai useampi kerros TiN, TiCN, TiAlN ja Al3O2, joilla on hyvä kulutuskestävyys kovametallityökaluille, joiden sitkeys on hyvä ja pinnoitteen paksuus on 2-18 μm.Pinnoitteella on yleensä paljon pienempi lämmönjohtavuus kuin työkalun alustalla ja työkappalemateriaalilla, mikä heikentää työkalun alustan lämpövaikutusta;Toisaalta se voi tehokkaasti parantaa kitkaa ja adheesiota leikkausprosessissa ja vähentää leikkauslämmön muodostumista.
Vaikka PVD-pinnoitteella on monia etuja, jotkut pinnoitteet, kuten Al2O3 ja timantti, käyttävät yleensä CVD-pinnoitustekniikkaa.Al2O3 on eräänlainen pinnoite, jolla on vahva lämmönkestävyys ja hapettumiskestävyys, joka voi erottaa leikkaamalla syntyvän lämmön tietystä työkalusta.CVD-pinnoitustekniikka voi myös integroida eri pinnoitteiden edut parhaan leikkausvaikutuksen saavuttamiseksi ja leikkauksen tarpeiden täyttämiseksi.
Sementoituihin kovametallityökaluihin verrattuna pinnoitettujen kovametallityökalujen lujuus, kovuus ja kulutuskestävyys ovat parantuneet huomattavasti.Käännettäessä työkappaletta, jonka kovuus on HRC45 ~ 55, edullinen päällystetty kovametalli voi toteuttaa nopean sorvauksen.Viime vuosina jotkut valmistajat ovat parantaneet pinnoitettujen työkalujen suorituskykyä parantamalla pinnoitusmateriaaleja ja muita menetelmiä.Esimerkiksi jotkin valmistajat Yhdysvalloissa ja Japanissa käyttävät sveitsiläistä AlTiN-pinnoitemateriaalia ja uutta pinnoitteen patentoitua teknologiaa tuottaakseen päällystettyjä teriä, joiden kovuus on jopa HV4500-4900 ja jotka voivat leikata HRC47-58-stanssattua terästä nopeudella 498,56 m/min. .Kun sorvauslämpötila on 1500-1600 °C, kovuus ei silti laske eikä hapetu.Terän käyttöikä on neljä kertaa yleispinnoitetun terän käyttöikä, kun taas hinta on vain 30 % ja tarttuvuus on hyvä.
(2) Keraaminen materiaali
Sen koostumuksen, rakenteen ja puristusprosessin jatkuvalla parantamisella, erityisesti nanoteknologian kehityksellä, keraamiset työkalumateriaalit mahdollistavat keraamisten työkalujen karkaisun.Keramiikka saattaa lähitulevaisuudessa aiheuttaa leikkauksessa kolmannen vallankumouksen nopean teräksen ja kovametallin jälkeen.Keraamisten työkalujen etuna on korkea kovuus (HRA91 ~ 95), korkea lujuus (taivutuslujuus 750 ~ 1000 MPa), hyvä kulutuskestävyys, hyvä kemiallinen stabiilisuus, hyvä tartuntakestävyys, alhainen kitkakerroin ja alhainen hinta.Sen lisäksi, että keraamisilla työkaluilla on myös korkea korkean lämpötilan kovuus, joka saavuttaa HRA80:n 1200 °C:ssa.
Normaalin leikkauksen aikana keraaminen työkalu on erittäin kestävä, ja sen leikkausnopeus voi olla 2–5 kertaa suurempi kuin kovametallin.Se soveltuu erityisen hyvin kovien materiaalien työstöön, viimeistelyyn ja nopeaan koneistukseen.Se voi leikata erilaisia karkaistuja teräksiä ja karkaistua valurautaa, joiden kovuus on HRC65 asti.Yleisesti käytettyjä ovat alumiinioksidipohjainen keramiikka, piinitridipohjainen keramiikka, kermetti ja karkaistu keramiikka.
Alumiinioksidipohjaisilla keraamisilla työkaluilla on korkeampi punainen kovuus kuin kovametallilla.Yleensä leikkuureuna ei aiheuta plastista muodonmuutosta nopeissa leikkausolosuhteissa, mutta sen lujuus ja sitkeys ovat erittäin alhaiset.Sen sitkeyden ja iskunkestävyyden parantamiseksi voidaan lisätä ZrO:ta tai TiC:tä ja TiN-seosta.Toinen tapa on lisätä puhdasta metallia tai piikarbidia.Korkean punaisen kovuuden lisäksi piinitridipohjaisella keramiikalla on myös hyvä sitkeys.Alumiinioksidipohjaiseen keramiikkaan verrattuna sen haittana on, että terästä työstäessä on helppo tuottaa korkean lämpötilan diffuusiota, mikä pahentaa työkalujen kulumista.Piinitridipohjaista keramiikkaa käytetään pääasiassa harmaan valuraudan jaksoittaiseen sorvaukseen ja jyrsintään.
Kermet on eräänlainen kovametallipohjainen materiaali, jossa TiC on pääasiallinen kova faasi (0,5-2 μm) Ne on yhdistetty Co- tai Ti-sideaineisiin ja ovat samanlaisia kuin kovametallityökalut, mutta niillä on alhainen affiniteetti, hyvä kitka ja hyvä kulutuskestävyys.Se kestää korkeampaa leikkauslämpötilaa kuin perinteinen kovametalli, mutta siitä puuttuu kovametallin iskunkestävyys, sitkeys raskaan leikkauksen aikana ja lujuus alhaisella nopeudella ja suurella syötöllä.
(3) Kuutioboorinitridi (CBN)
CBN on kovuudessa ja kulutuskestävyydessä toiseksi timantin jälkeen, ja sillä on erinomainen kovuus korkeissa lämpötiloissa.Keramiikkaan verrattuna sen lämmönkestävyys ja kemiallinen stabiilisuus ovat hieman huonoja, mutta iskunkestävyys ja murskaantuminen ovat parempia.Se soveltuu laajalti karkaistun teräksen (HRC ≥ 50), helmiharmaan valuraudan, jäähdytetyn valuraudan ja superseoksen leikkaamiseen.Sementoituihin kovametallityökaluihin verrattuna sen leikkausnopeutta voidaan lisätä yhden suuruusluokan.
Korkean CBN-pitoisuuden omaava komposiittimonikiteinen kuutiomainen boorinitridi (PCBN) -työkalulla on korkea kovuus, hyvä kulutuskestävyys, korkea puristuslujuus ja hyvä iskunkestävyys.Sen haittoja ovat huono lämpöstabiilisuus ja alhainen kemiallinen inertisyys.Se soveltuu lämmönkestävien metalliseosten, valuraudan ja rautapohjaisten sintrattujen metallien leikkaamiseen.PCBN-työkaluissa CBN-hiukkasten pitoisuus on alhainen ja keramiikkaa sideaineena käyttävien PCBN-työkalujen kovuus on alhainen, mutta se korvaa entisen materiaalin huonon lämpöstabiilisuuden ja alhaisen kemiallisen inertian ja soveltuu karkaistun teräksen leikkaamiseen.
Harmaavalurautaa ja karkaistua terästä leikattaessa voidaan valita keraaminen työkalu tai CBN-työkalu.Tästä syystä kannattaa tehdä kustannus-hyöty- ja käsittelyn laatuanalyysi sen määrittämiseksi, kumpi valita.Kun leikkauskovuus on pienempi kuin HRC60 ja pieni syöttönopeus on käytössä, keraaminen työkalu on parempi valinta.PCBN-työkalut soveltuvat HRC60-kovuutta korkeampien työkappaleiden leikkaamiseen, erityisesti automaattiseen koneistukseen ja erittäin tarkkaan koneistukseen.Lisäksi työkappaleen pinnan jäännösjännitys PCBN-työkalulla leikkaamisen jälkeen on suhteellisen vakaata kuin keraamisella työkalulla saman kyljen kulumisen olosuhteissa.
Käytettäessä PCBN-työkalua karkaistun teräksen kuivaamiseen tulee noudattaa myös seuraavia periaatteita: valitse mahdollisimman suuri leikkaussyvyys edellyttäen, että työstökoneen jäykkyys sallii, jotta leikkausalueella syntyvä lämpö pehmenee. reunan etuosassa oleva metalli paikallisesti, mikä voi tehokkaasti vähentää PCBN-työkalun kulumista.Lisäksi pientä leikkaussyvyyttä käytettäessä on myös otettava huomioon, että PCBN-työkalun huono lämmönjohtavuus voi tehdä leikkausalueen lämmön liian myöhään leviämään, ja leikkausalue voi myös tuottaa ilmeisen metallin pehmennysvaikutuksen. leikkuuterän kuluminen.
2. Superkovien työkalujen terän rakenne ja geometriset parametrit
Työkalun muodon ja geometristen parametrien järkevä määrittäminen on erittäin tärkeää, jotta työkalun leikkaussuorituskyky saadaan täyteen.Työkalun lujuuden osalta työkalun kärjen lujuus eri muodoissa korkeasta matalaan on: pyöreä, 100 ° timantti, neliö, 80 ° timantti, kolmio, 55 ° timantti, 35 ° timantti.Kun terämateriaali on valittu, valitaan vahvimman lujuuden omaava terän muoto.Myös kovasorvausterät tulee valita mahdollisimman suuriksi ja karkeatyöstö tulee tehdä pyöreillä ja suurilla kärkikaaren säteillä.Kärjen kaaren säde on noin 0,8 viimeisteltäessä μ Noin m.
Karkaistut teräslastut ovat punaisia ja pehmeitä nauhoja, jotka ovat erittäin hauraita, helposti murtuvia ja sitomattomia.Karkaistu teräsleikkauspinta on korkealaatuinen eikä yleensä aiheuta lastun kertymistä, mutta leikkausvoima on suuri, erityisesti säteittäinen leikkausvoima on suurempi kuin pääleikkausvoima.Siksi työkalun tulee käyttää negatiivista etukulmaa (go ≥ - 5°) ja suurta takakulmaa (ao=10°~15°).Pääpoikkeutuskulma riippuu työstökoneen jäykkyydestä, yleensä 45 ° ~ 60 ° työkappaleen ja työkalun tärinän vähentämiseksi.
Postitusaika: 24.2.2023