De combinatie van geavanceerde verwerkingsapparatuur en hoogwaardige CNC-snijgereedschappen kan de prestaties ten volle benutten en goede economische voordelen opleveren. Met de snelle ontwikkeling van snijgereedschapmaterialen hebben verschillende nieuwe snijgereedschapmaterialen hun fysieke, mechanische eigenschappen en snijprestaties aanzienlijk verbeterd, en hun toepassingsgebied is ook verder uitgebreid.
afbeelding
1. Gereedschapsmaterialen moeten basiseigenschappen hebben
de
De keuze van het gereedschapsmateriaal heeft een grote invloed op de standtijd, de verwerkingsefficiëntie, de verwerkingskwaliteit en de verwerkingskosten. Wanneer het gereedschap snijdt, moet het de effecten van hoge druk, hoge temperatuur, wrijving, schokken en trillingen dragen. Daarom moet het gereedschapsmateriaal de volgende basiseigenschappen hebben:
(1) Hardheid en slijtvastheid. De hardheid van het gereedschapsmateriaal moet hoger zijn dan die van het werkstukmateriaal, over het algemeen boven 60HRC. Hoe harder het gereedschapsmateriaal, hoe beter de slijtvastheid.
(2) Kracht en taaiheid. Gereedschapsmaterialen moeten een hoge sterkte en taaiheid hebben om snijkrachten, schokken en trillingen te weerstaan en om brosse breuk en afbrokkeling van gereedschappen te voorkomen.
(3) Hittebestendigheid. De hittebestendigheid van het gereedschapsmateriaal is beter, het is bestand tegen hoge snijtemperaturen en het heeft een goede oxidatieweerstand.
(4) Procesprestaties en economie. Gereedschapsmaterialen moeten goede smeedprestaties, warmtebehandelingsprestaties, lasprestaties, slijpprestaties, enz. Hebben en moeten een hoge prijs-prestatieverhouding nastreven.
2. Soorten, eigenschappen, kenmerken en toepassingen van gereedschapsmaterialen
1. Soorten, eigenschappen en kenmerken van diamantgereedschapmaterialen en gereedschapstoepassingen
Diamant is een allotroop van koolstof en het is het hardste materiaal dat in de natuur voorkomt. Diamantgereedschappen hebben een hoge hardheid, hoge slijtvastheid en hoge thermische geleidbaarheid en worden veel gebruikt bij de verwerking van non-ferrometalen en niet-metalen materialen. Vooral bij het op hoge snelheid snijden van aluminium en silicium-aluminiumlegeringen zijn diamantgereedschappen de belangrijkste soorten snijgereedschappen die moeilijk te vervangen zijn. Diamantgereedschappen die een hoge efficiëntie, hoge stabiliteit en langdurige bewerking kunnen bereiken, zijn onmisbare en belangrijke gereedschappen bij moderne CNC-bewerkingen.
afbeelding
⑴ Soorten diamantgereedschappen
① Natuurlijk diamantgereedschap: natuurlijke diamant wordt al honderden jaren als snijgereedschap gebruikt. Het natuurlijke diamantgereedschap met één kristal is fijngeslepen en de snijkant kan extreem scherp worden geslepen. De snijkantradius kan 0.002μm bereiken, wat ultradun snijden mogelijk maakt en kan Het is een erkend, ideaal en onvervangbaar ultraprecisiebewerkingsgereedschap voor het bewerken van extreem hoge werkstukprecisie en extreem lage oppervlakteruwheid.
② PCD-diamantgereedschap: natuurlijke diamant is duur en polykristallijne diamant (PCD) wordt veel gebruikt bij het snijden. Sinds het begin van de jaren 70 werd polykristallijne diamant (afgekort Polycrystauine diamant, PCD) ontwikkeld. Na succes werden natuurlijke diamantgereedschappen in veel gevallen vervangen door kunstmatige polykristallijne diamant. PCD-grondstoffen zijn rijk aan bronnen en de prijs is slechts enkele tienden tot een tiende van natuurlijke diamanten.
PCD-gereedschappen kunnen geen extreem scherpe randen slijpen en de oppervlaktekwaliteit van de bewerkte werkstukken is niet zo goed als die van natuurlijke diamant. Het is niet handig om in de industrie PCD-wisselplaten met spaanbrekers te vervaardigen. Daarom kan PCD alleen worden gebruikt voor het fijn snijden van non-ferrometalen en niet-metalen, en is het moeilijk om uiterst nauwkeurig spiegelsnijden te bereiken.
③ CVD-diamantgereedschappen: vanaf eind jaren 70 tot begin jaren 80 verscheen de CVD-diamanttechnologie in Japan. CVD-diamant verwijst naar de synthese van diamantfilm op heterogene substraten (zoals gecementeerd carbide, keramiek, enz.) door chemische dampafzetting (CVD). CVD-diamant heeft precies dezelfde structuur en kenmerken als natuurlijke diamant.
De prestaties van CVD-diamant liggen zeer dicht bij die van natuurlijke diamant, en het heeft de voordelen van natuurlijke monokristallijne diamant en polykristallijne diamant (PCD), en overwint hun tekortkomingen tot op zekere hoogte.
⑵ Prestatiekenmerken van diamantgereedschappen
① Extreem hoge hardheid en slijtvastheid: natuurlijke diamant is de hardste stof die in de natuur voorkomt. Diamant heeft een extreem hoge slijtvastheid. Bij het bewerken van materialen met een hoge hardheid is de levensduur van diamantgereedschappen 10 tot 100 keer zo lang als die van gecementeerde hardmetalen gereedschappen, of zelfs honderden keren.
② Het heeft een zeer lage wrijvingscoëfficiënt: de wrijvingscoëfficiënt tussen diamant en sommige non-ferrometalen is lager dan die van andere snijgereedschappen, de wrijvingscoëfficiënt is laag, de vervorming tijdens verwerking is klein en de snijkracht kan verminderd worden.
③ De snijkant is erg scherp: de snijkant van diamantgereedschappen kan worden geslepen en het natuurlijke diamantgereedschap met één kristal kan zo hoog zijn als 0.002-0.008μm, wat kan worden gebruikt voor ultra - dun snijden en ultraprecieze bewerkingen.
④ Heeft een hoge thermische geleidbaarheid: diamant heeft een hoge thermische geleidbaarheid en thermische diffusie, snijwarmte wordt gemakkelijk afgevoerd en de temperatuur van het snijgedeelte van het gereedschap is laag.
⑤ Lage thermische uitzettingscoëfficiënt: de thermische uitzettingscoëfficiënt van diamant is meerdere malen kleiner dan die van gecementeerd hardmetaal, en de verandering in gereedschapsgrootte veroorzaakt door snijwarmte is erg klein, wat vooral belangrijk is voor precisie- en ultraprecieze bewerkingen waarvoor hoge Dimensionale nauwkeurigheid.
⑶ Toepassing van diamantgereedschappen
Diamantgereedschappen worden meestal gebruikt voor het fijnslijpen en kotteren van non-ferrometalen en niet-metalen materialen met hoge snelheid. Het is geschikt voor het verwerken van verschillende slijtvaste niet-metalen, zoals FRP-poedermetallurgiespaties, keramische materialen, enz .; verschillende slijtvaste non-ferrometalen, zoals verschillende silicium-aluminiumlegeringen; diverse afwerkingen van non-ferrometalen.
Het nadeel van diamantgereedschappen is dat ze een slechte thermische stabiliteit hebben. Wanneer de snijtemperatuur hoger is dan 700 graden tot 800 graden, verliest het zijn hardheid volledig; daarnaast is het niet geschikt voor het snijden van ferrometalen, omdat diamant (koolstof) zich bij hoge temperaturen gemakkelijk laat binden met ijzer. De atomaire actie zet de koolstofatomen om in een grafietstructuur en het gereedschap raakt gemakkelijk beschadigd.
2. Typen, eigenschappen en kenmerken van kubisch boornitride gereedschapsmaterialen en gereedschapstoepassingen
Kubisch boornitride (CBN), het tweede superharde materiaal dat wordt gesynthetiseerd door een methode die vergelijkbaar is met die van diamant, komt op de tweede plaats na diamant in termen van hardheid en thermische geleidbaarheid. Het heeft een uitstekende thermische stabiliteit en kan worden verwarmd tot 10,000 graden in de atmosfeer. Oxidatie treedt niet op. CBN heeft uiterst stabiele chemische eigenschappen voor ferrometalen en kan breed worden toegepast bij de verwerking van staalproducten.
afbeelding
⑴ Soorten snijgereedschappen voor kubisch boornitride
Kubisch boornitride (CBN) is een stof die niet in de natuur voorkomt. Het kan worden onderverdeeld in monokristallijn en polykristallijn, dat wil zeggen CBN monokristallijn en polykristallijn kubisch boornitride (polykristallijn kubisch bornnitride, ook wel PCBN genoemd). CBN is een van de isomeren van boornitride (BN) en de structuur is vergelijkbaar met die van diamant.
PCBN (polykristallijn kubisch boornitride) is een polykristallijn materiaal dat fijne CBN-materialen sintert door een bindingsfase (TiC, TiN, Al, Ti, enz.) onder hoge temperatuur en hoge druk. Diamant gereedschapsmateriaal, it en diamant gezamenlijk aangeduid als superhard gereedschapsmateriaal. PCBN wordt voornamelijk gebruikt om messen of ander gereedschap van te maken.
PCBN-gereedschappen kunnen worden onderverdeeld in integrale PCBN-inzetstukken en PCBN-composietinzetstukken gesinterd met hardmetaal.
PCBN-composietinzetstukken worden gemaakt door een laag PCBN met een dikte van {{0}},5 tot 1,0 mm te sinteren op een hardmetaal met goede sterkte en taaiheid. Zijn prestaties hebben zowel een goede taaiheid als een hoge hardheid en slijtvastheid. De problemen van lage buigsterkte en lasproblemen van CBN-wisselplaten zijn opgelost.
⑵ Belangrijkste eigenschappen en kenmerken van kubisch boornitride
Hoewel de hardheid van kubisch boornitride iets minder is dan die van diamant, is het veel hoger dan andere materialen met een hoge hardheid. Het opmerkelijke voordeel van CBN is dat de thermische stabiliteit veel hoger is dan die van diamant, die meer dan 1200 graden kan bereiken (700-800 graden voor diamant). reactie. De belangrijkste prestatiekenmerken van kubisch boornitride zijn als volgt.
① Hoge hardheid en slijtvastheid: de kristalstructuur van CBN is vergelijkbaar met die van diamant en heeft een vergelijkbare hardheid en sterkte als diamant. PCBN is met name geschikt voor het verwerken van materialen met een hoge hardheid die alleen eerder konden worden gemalen, en kan een betere oppervlaktekwaliteit van werkstukken verkrijgen.
② Hoge thermische stabiliteit: de hittebestendigheid van CBN kan 1400-1500 graden bereiken, wat bijna 1 keer hoger is dan die van diamant (700-800 graden). PCBN-gereedschappen kunnen legeringen op hoge temperatuur en gehard staal snijden met een snelheid die 3 tot 5 keer hoger is dan die van hardmetalen gereedschappen.
③Uitstekende chemische stabiliteit: het heeft geen chemische interactie met op ijzer gebaseerde materialen op 1200-1300 graad, en het zal niet zo scherp verslijten als diamant, en het kan op dit moment nog steeds de hardheid van gecementeerd carbide behouden; PCBN-gereedschappen zijn geschikt voor het snijden van onderdelen van gehard staal en gekoeld gietijzer, kunnen op grote schaal worden gebruikt bij het snel snijden van gietijzer.
④ Goede thermische geleidbaarheid: hoewel de thermische geleidbaarheid van CBN niet zo goed is als die van diamant, is de thermische geleidbaarheid van PCBN de tweede na diamant onder verschillende gereedschapsmaterialen, en is veel hoger dan die van snelstaal en hardmetaal.
⑤ Lage wrijvingscoëfficiënt: een lage wrijvingscoëfficiënt kan de snijkracht tijdens het snijden verminderen, de snijtemperatuur verlagen en de kwaliteit van het bewerkte oppervlak verbeteren.
⑶ Applicatie van kubisch boornitride-gereedschap
Kubisch boornitride is geschikt voor het afwerken van verschillende moeilijk te snijden materialen zoals gehard staal, hard gietijzer, hoge-temperatuurlegeringen, harde legeringen en oppervlaktespuitmaterialen. De bewerkingsnauwkeurigheid kan IT5 bereiken (het gat is IT6) en de oppervlakteruwheid kan zo klein zijn als Ra1.25-0.20μm.
Kubisch boornitride gereedschapsmateriaal heeft een slechte taaiheid en buigsterkte. Daarom zijn draaigereedschappen met kubisch boornitride niet geschikt voor voorbewerken met lage snelheid en hoge impactbelasting; Er zal ernstige snijkantsopbouw optreden in het geval van metaal, waardoor het bewerkte oppervlak zal verslechteren.
3. Soorten, eigenschappen en kenmerken van keramische gereedschapsmaterialen en gereedschapstoepassingen
Keramische snijgereedschappen hebben de kenmerken van hoge hardheid, goede slijtvastheid, uitstekende hittebestendigheid en chemische stabiliteit, en zijn niet gemakkelijk te hechten aan metaal. Keramische snijgereedschappen nemen een zeer belangrijke positie in bij CNC-bewerkingen. Keramische snijgereedschappen zijn een van de belangrijkste snijgereedschappen geworden voor het snel snijden en verwerken van moeilijk te bewerken materialen. Keramische snijgereedschappen worden veel gebruikt bij snel snijden, droog zagen, hard zagen en snijden van moeilijk te bewerken materialen. Keramische messen kunnen op efficiënte wijze zeer harde materialen verwerken die traditionele messen helemaal niet kunnen verwerken, en realiseren "slijpen vervangen door een auto"; de optimale snijsnelheid van keramische messen kan 2 tot 10 keer hoger zijn dan die van gecementeerde hardmetalen messen, waardoor de productie-efficiëntie van het snijproces aanzienlijk wordt verbeterd. De belangrijkste grondstof die wordt gebruikt in keramische gereedschapsmaterialen is het meest voorkomende element in de aardkorst. Daarom is de popularisering en toepassing van keramische gereedschappen van groot belang om de productiviteit te verbeteren, verwerkingskosten te verlagen en strategische edelmetalen te besparen, en zal ook de ontwikkeling van snijtechnologie enorm worden bevorderd. voortgang.
afbeelding
⑴ Soorten keramische gereedschapsmaterialen
De soorten keramische gereedschapsmaterialen kunnen over het algemeen worden onderverdeeld in drie categorieën: keramiek op basis van aluminiumoxide, keramiek op basis van siliciumnitride en keramiek op basis van siliciumnitride en aluminiumoxide. Onder hen worden keramische gereedschapsmaterialen op basis van aluminiumoxide en siliciumnitride het meest gebruikt. De prestaties van keramiek op basis van siliciumnitride zijn superieur aan die van keramiek op basis van aluminiumoxide.
⑵ Prestaties en kenmerken van keramische snijgereedschappen
De prestatiekenmerken van keramische snijgereedschappen zijn als volgt:
① Hoge hardheid en goede slijtvastheid: hoewel de hardheid van keramische gereedschappen niet zo hoog is als die van PCD en PCBN, is deze veel hoger dan die van gecementeerde hardmetalen en snelstalen gereedschappen, en bereikt 93-95HRA. Keramische gereedschappen kunnen materialen met een hoge hardheid verwerken die moeilijk te verwerken zijn met traditionele gereedschappen, en zijn geschikt voor snel en hard snijden.
② Hoge temperatuurbestendigheid en goede hittebestendigheid: keramische gereedschappen kunnen nog steeds snijden bij hoge temperaturen boven 1200 graden. Keramische messen hebben goede mechanische eigenschappen bij hoge temperaturen en de oxidatieweerstand van A12O3 keramische messen is bijzonder goed. Zelfs als de snijkant gloeiend heet is, kan deze continu worden gebruikt. Daarom kunnen keramische gereedschappen droog snijden bereiken, wat snijvloeistof kan besparen.
③ Goede chemische stabiliteit: keramische snijgereedschappen zijn niet gemakkelijk te hechten aan metaal en zijn corrosiebestendig en chemisch stabiel, wat de bindingsslijtage van snijgereedschappen kan verminderen.
④ Lage wrijvingscoëfficiënt: de affiniteit tussen keramische snijgereedschappen en metaal is klein en de wrijvingscoëfficiënt is laag, wat de snijkracht en de snijtemperatuur kan verminderen.
⑶ Toepassing van keramische messen
Keramiek is een van de gereedschapsmaterialen die voornamelijk worden gebruikt voor snelle afwerking en semi-nabewerking. Keramische snijgereedschappen zijn geschikt voor het snijden van alle soorten gietijzer (grijs gietijzer, nodulair gietijzer, smeedbaar gietijzer, gekoeld gietijzer, hooggelegeerd slijtvast gietijzer) en staal (koolstofconstructiestaal, gelegeerd constructiestaal, hoogwaardig staal , hoog mangaanstaal, gehard staal enz.), kan ook worden gebruikt voor het snijden van koperlegeringen, grafiet, technische kunststoffen en composietmaterialen.
Er zijn problemen van lage buigsterkte en slechte slagtaaiheid bij de prestaties van keramische gereedschapsmaterialen, die niet geschikt zijn voor snijden bij lage snelheid en schokbelasting.
afbeelding
4. Eigenschappen en kenmerken van gecoate snijgereedschapmaterialen en toepassing van snijgereedschappen
Het coaten van het gereedschap is een van de belangrijke manieren om de prestaties van het gereedschap te verbeteren. De opkomst van gecoate snijgereedschappen heeft voor een grote doorbraak gezorgd in de snijprestaties van snijgereedschappen. Het gecoate gereedschap is gecoat met een of meer lagen vuurvaste verbinding met een goede slijtvastheid op het hardere gereedschapslichaam, dat het gereedschapssubstraat combineert met de harde coating, zodat de prestaties van het gereedschap aanzienlijk worden verbeterd. Gecoate snijgereedschappen kunnen de verwerkingsefficiëntie verbeteren, de verwerkingsnauwkeurigheid verbeteren, de standtijd verlengen en de verwerkingskosten verlagen.
Ongeveer 80 procent van de snijgereedschappen die in nieuwe CNC-bewerkingsmachines worden gebruikt, gebruiken gecoate gereedschappen. Gecoate snijgereedschappen zullen in de toekomst de belangrijkste gereedschapsvariëteit op het gebied van CNC-bewerking zijn.
afbeelding
⑴ Soorten gecoat gereedschap
Volgens verschillende coatingmethoden kunnen gecoate gereedschappen worden onderverdeeld in met chemical vapour deposition (CVD) gecoate tools en physical vapour deposition (PVD) gecoate gereedschappen. Gecoate hardmetalen gereedschappen gebruiken over het algemeen chemische dampafzetting en de afzettingstemperatuur is ongeveer 1000 graden. Gecoate gereedschappen van snelstaal maken over het algemeen gebruik van fysieke dampafzetting en de afzettingstemperatuur is ongeveer 500 graden;
Volgens de verschillende substraatmaterialen van gecoate gereedschappen, kunnen gecoate gereedschappen worden onderverdeeld in met hardmetaal gecoate gereedschappen, snelstaal gecoate gereedschappen en gecoate gereedschappen op keramiek en superharde materialen (diamant en kubisch boornitride).
Afhankelijk van de aard van het coatingmateriaal kunnen gecoate gereedschappen worden onderverdeeld in twee categorieën, namelijk "hard" gecoate gereedschappen en "zacht" gecoate gereedschappen. De belangrijkste doelen die worden nagestreefd door "hard" gecoate gereedschappen zijn hoge hardheid en slijtvastheid. De belangrijkste voordelen zijn hoge hardheid en goede slijtvastheid, typisch TiC- en TiN-coatings. Het doel van "zachte" coatinggereedschappen is een lage wrijvingscoëfficiënt, ook wel bekend als zelfsmerende gereedschappen, en de wrijving met het werkstukmateriaal. De coëfficiënt is erg laag, slechts ongeveer 0.1, wat kan verminderen lijmen, wrijving verminderen, snijkracht en snijtemperatuur verminderen.
Onlangs een nano-coating (Nanoeoating) tool ontwikkeld. Dit gecoate gereedschap kan verschillende combinaties van verschillende coatingmaterialen gebruiken (zoals metaal/metaal, metaal/keramiek, keramiek/keramiek, enz.) om aan verschillende functionele en prestatie-eisen te voldoen. Een goed ontworpen nanocoating kan ervoor zorgen dat het gereedschapsmateriaal uitstekende antiwrijvings- en antislijtagefuncties en zelfsmerende eigenschappen heeft, wat geschikt is voor droog zagen op hoge snelheid.
⑵ Kenmerken van gecoat gereedschap
De prestatiekenmerken van gecoate gereedschappen zijn als volgt:
① Goede mechanische en snijprestaties: gecoate gereedschappen combineren de uitstekende eigenschappen van het basismateriaal en het coatingmateriaal, waardoor niet alleen de goede taaiheid en hoge sterkte van de basis behouden blijven
De combinatie van geavanceerde verwerkingsapparatuur en hoogwaardige CNC-snijgereedschappen kan de prestaties ten volle benutten en goede economische voordelen opleveren. Met de snelle ontwikkeling van snijgereedschapmaterialen hebben verschillende nieuwe snijgereedschapmaterialen hun fysieke, mechanische eigenschappen en snijprestaties aanzienlijk verbeterd, en hun toepassingsgebied is ook verder uitgebreid.
afbeelding
1. Gereedschapsmaterialen moeten basiseigenschappen hebben
de
De keuze van het gereedschapsmateriaal heeft een grote invloed op de standtijd, de verwerkingsefficiëntie, de verwerkingskwaliteit en de verwerkingskosten. Wanneer het gereedschap snijdt, moet het de effecten van hoge druk, hoge temperatuur, wrijving, schokken en trillingen dragen. Daarom moet het gereedschapsmateriaal de volgende basiseigenschappen hebben:
(1) Hardheid en slijtvastheid. De hardheid van het gereedschapsmateriaal moet hoger zijn dan die van het werkstukmateriaal, over het algemeen boven 60HRC. Hoe harder het gereedschapsmateriaal, hoe beter de slijtvastheid.
(2) Kracht en taaiheid. Gereedschapsmaterialen moeten een hoge sterkte en taaiheid hebben om snijkrachten, schokken en trillingen te weerstaan en om brosse breuk en afbrokkeling van gereedschappen te voorkomen.
(3) Hittebestendigheid. De hittebestendigheid van het gereedschapsmateriaal is beter, het is bestand tegen hoge snijtemperaturen en het heeft een goede oxidatieweerstand.
(4) Procesprestaties en economie. Gereedschapsmaterialen moeten goede smeedprestaties, warmtebehandelingsprestaties, lasprestaties, slijpprestaties, enz. Hebben en moeten een hoge prijs-prestatieverhouding nastreven.
2. Soorten, eigenschappen, kenmerken en toepassingen van gereedschapsmaterialen
1. Soorten, eigenschappen en kenmerken van diamantgereedschapmaterialen en gereedschapstoepassingen
Diamant is een allotroop van koolstof en het is het hardste materiaal dat in de natuur voorkomt. Diamantgereedschappen hebben een hoge hardheid, hoge slijtvastheid en hoge thermische geleidbaarheid en worden veel gebruikt bij de verwerking van non-ferrometalen en niet-metalen materialen. Vooral bij het op hoge snelheid snijden van aluminium en silicium-aluminiumlegeringen zijn diamantgereedschappen de belangrijkste soorten snijgereedschappen die moeilijk te vervangen zijn. Diamantgereedschappen die een hoge efficiëntie, hoge stabiliteit en langdurige bewerking kunnen bereiken, zijn onmisbare en belangrijke gereedschappen bij moderne CNC-bewerkingen.
afbeelding
⑴ Soorten diamantgereedschappen
① Natuurlijk diamantgereedschap: natuurlijke diamant wordt al honderden jaren als snijgereedschap gebruikt. Het natuurlijke diamantgereedschap met één kristal is fijngeslepen en de snijkant kan extreem scherp worden geslepen. De snijkantradius kan 0.002μm bereiken, wat ultradun snijden mogelijk maakt en kan Het is een erkend, ideaal en onvervangbaar ultraprecisiebewerkingsgereedschap voor het bewerken van extreem hoge werkstukprecisie en extreem lage oppervlakteruwheid.
② PCD-diamantgereedschap: natuurlijke diamant is duur en polykristallijne diamant (PCD) wordt veel gebruikt bij het snijden. Sinds het begin van de jaren 70 werd polykristallijne diamant (afgekort Polycrystauine diamant, PCD) ontwikkeld. Na succes werden natuurlijke diamantgereedschappen in veel gevallen vervangen door kunstmatige polykristallijne diamant. PCD-grondstoffen zijn rijk aan bronnen en de prijs is slechts enkele tienden tot een tiende van natuurlijke diamanten.
PCD-gereedschappen kunnen geen extreem scherpe randen slijpen en de oppervlaktekwaliteit van de bewerkte werkstukken is niet zo goed als die van natuurlijke diamant. Het is niet handig om in de industrie PCD-wisselplaten met spaanbrekers te vervaardigen. Daarom kan PCD alleen worden gebruikt voor het fijn snijden van non-ferrometalen en niet-metalen, en is het moeilijk om uiterst nauwkeurig spiegelsnijden te bereiken.
③ CVD-diamantgereedschappen: vanaf eind jaren 70 tot begin jaren 80 verscheen de CVD-diamanttechnologie in Japan. CVD-diamant verwijst naar de synthese van diamantfilm op heterogene substraten (zoals gecementeerd carbide, keramiek, enz.) door chemische dampafzetting (CVD). CVD-diamant heeft precies dezelfde structuur en kenmerken als natuurlijke diamant.
De prestaties van CVD-diamant liggen zeer dicht bij die van natuurlijke diamant, en het heeft de voordelen van natuurlijke monokristallijne diamant en polykristallijne diamant (PCD), en overwint hun tekortkomingen tot op zekere hoogte.
⑵ Prestatiekenmerken van diamantgereedschappen
① Extreem hoge hardheid en slijtvastheid: natuurlijke diamant is de hardste stof die in de natuur voorkomt. Diamant heeft een extreem hoge slijtvastheid. Bij het bewerken van materialen met een hoge hardheid is de levensduur van diamantgereedschappen 10 tot 100 keer zo lang als die van gecementeerde hardmetalen gereedschappen, of zelfs honderden keren.
② Het heeft een zeer lage wrijvingscoëfficiënt: de wrijvingscoëfficiënt tussen diamant en sommige non-ferrometalen is lager dan die van andere snijgereedschappen, de wrijvingscoëfficiënt is laag, de vervorming tijdens verwerking is klein en de snijkracht kan verminderd worden.
③ De snijkant is erg scherp: de snijkant van diamantgereedschappen kan worden geslepen en het natuurlijke diamantgereedschap met één kristal kan zo hoog zijn als 0.002-0.008μm, wat kan worden gebruikt voor ultra - dun snijden en ultraprecieze bewerkingen.
④ Heeft een hoge thermische geleidbaarheid: diamant heeft een hoge thermische geleidbaarheid en thermische diffusie, snijwarmte wordt gemakkelijk afgevoerd en de temperatuur van het snijgedeelte van het gereedschap is laag.
⑤ Lage thermische uitzettingscoëfficiënt: de thermische uitzettingscoëfficiënt van diamant is meerdere malen kleiner dan die van gecementeerd hardmetaal, en de verandering in gereedschapsgrootte veroorzaakt door snijwarmte is erg klein, wat vooral belangrijk is voor precisie- en ultraprecieze bewerkingen waarvoor hoge Dimensionale nauwkeurigheid.
⑶ Toepassing van diamantgereedschappen
Diamantgereedschappen worden meestal gebruikt voor het fijnslijpen en kotteren van non-ferrometalen en niet-metalen materialen met hoge snelheid. Het is geschikt voor het verwerken van verschillende slijtvaste niet-metalen, zoals FRP-poedermetallurgiespaties, keramische materialen, enz .; verschillende slijtvaste non-ferrometalen, zoals verschillende silicium-aluminiumlegeringen; diverse afwerkingen van non-ferrometalen.
Het nadeel van diamantgereedschappen is dat ze een slechte thermische stabiliteit hebben. Wanneer de snijtemperatuur hoger is dan 700 graden tot 800 graden, verliest het zijn hardheid volledig; daarnaast is het niet geschikt voor het snijden van ferrometalen, omdat diamant (koolstof) zich bij hoge temperaturen gemakkelijk laat binden met ijzer. De atomaire actie zet de koolstofatomen om in een grafietstructuur en het gereedschap raakt gemakkelijk beschadigd.
2. Typen, eigenschappen en kenmerken van kubisch boornitride gereedschapsmaterialen en gereedschapstoepassingen
Kubisch boornitride (CBN), het tweede superharde materiaal dat wordt gesynthetiseerd door een methode die vergelijkbaar is met die van diamant, komt op de tweede plaats na diamant in termen van hardheid en thermische geleidbaarheid. Het heeft een uitstekende thermische stabiliteit en kan worden verwarmd tot 10,000 graden in de atmosfeer. Oxidatie treedt niet op. CBN heeft uiterst stabiele chemische eigenschappen voor ferrometalen en kan breed worden toegepast bij de verwerking van staalproducten.
afbeelding
⑴ Soorten snijgereedschappen voor kubisch boornitride
Kubisch boornitride (CBN) is een stof die niet in de natuur voorkomt. Het kan worden onderverdeeld in monokristallijn en polykristallijn, dat wil zeggen CBN monokristallijn en polykristallijn kubisch boornitride (polykristallijn kubisch bornnitride, ook wel PCBN genoemd). CBN is een van de isomeren van boornitride (BN) en de structuur is vergelijkbaar met die van diamant.
PCBN (polykristallijn kubisch boornitride) is een polykristallijn materiaal dat fijne CBN-materialen sintert door een bindingsfase (TiC, TiN, Al, Ti, enz.) onder hoge temperatuur en hoge druk. Diamant gereedschapsmateriaal, it en diamant gezamenlijk aangeduid als superhard gereedschapsmateriaal. PCBN wordt voornamelijk gebruikt om messen of ander gereedschap van te maken.
PCBN-gereedschappen kunnen worden onderverdeeld in integrale PCBN-inzetstukken en PCBN-composietinzetstukken gesinterd met hardmetaal.
PCBN-composietinzetstukken worden gemaakt door een laag PCBN met een dikte van {{0}},5 tot 1,0 mm te sinteren op een hardmetaal met goede sterkte en taaiheid. Zijn prestaties hebben zowel een goede taaiheid als een hoge hardheid en slijtvastheid. De problemen van lage buigsterkte en lasproblemen van CBN-wisselplaten zijn opgelost.
⑵ Belangrijkste eigenschappen en kenmerken van kubisch boornitride
Hoewel de hardheid van kubisch boornitride iets minder is dan die van diamant, is het veel hoger dan andere materialen met een hoge hardheid. Het opmerkelijke voordeel van CBN is dat de thermische stabiliteit veel hoger is dan die van diamant, die meer dan 1200 graden kan bereiken (700-800 graden voor diamant). reactie. De belangrijkste prestatiekenmerken van kubisch boornitride zijn als volgt.
① Hoge hardheid en slijtvastheid: de kristalstructuur van CBN is vergelijkbaar met die van diamant en heeft een vergelijkbare hardheid en sterkte als diamant. PCBN is met name geschikt voor het verwerken van materialen met een hoge hardheid die alleen eerder konden worden gemalen, en kan een betere oppervlaktekwaliteit van werkstukken verkrijgen.
② Hoge thermische stabiliteit: de hittebestendigheid van CBN kan 1400-1500 graden bereiken, wat bijna 1 keer hoger is dan die van diamant (700-800 graden). PCBN-gereedschappen kunnen legeringen op hoge temperatuur en gehard staal snijden met een snelheid die 3 tot 5 keer hoger is dan die van hardmetalen gereedschappen.
③Uitstekende chemische stabiliteit: het heeft geen chemische interactie met op ijzer gebaseerde materialen op 1200-1300 graad, en het zal niet zo scherp verslijten als diamant, en het kan op dit moment nog steeds de hardheid van gecementeerd carbide behouden; PCBN-gereedschappen zijn geschikt voor het snijden van onderdelen van gehard staal en gekoeld gietijzer, kunnen op grote schaal worden gebruikt bij het snel snijden van gietijzer.
④ Goede thermische geleidbaarheid: hoewel de thermische geleidbaarheid van CBN niet zo goed is als die van diamant, is de thermische geleidbaarheid van PCBN de tweede na diamant onder verschillende gereedschapsmaterialen, en is veel hoger dan die van snelstaal en hardmetaal.
⑤ Lage wrijvingscoëfficiënt: een lage wrijvingscoëfficiënt kan de snijkracht tijdens het snijden verminderen, de snijtemperatuur verlagen en de kwaliteit van het bewerkte oppervlak verbeteren.
⑶ Applicatie van kubisch boornitride-gereedschap
Kubisch boornitride is geschikt voor het afwerken van verschillende moeilijk te snijden materialen zoals gehard staal, hard gietijzer, hoge-temperatuurlegeringen, harde legeringen en oppervlaktespuitmaterialen. De bewerkingsnauwkeurigheid kan IT5 bereiken (het gat is IT6) en de oppervlakteruwheid kan zo klein zijn als Ra1.25-0.20μm.
Kubisch boornitride gereedschapsmateriaal heeft een slechte taaiheid en buigsterkte. Daarom zijn draaigereedschappen met kubisch boornitride niet geschikt voor voorbewerken met lage snelheid en hoge impactbelasting; Er zal ernstige snijkantsopbouw optreden in het geval van metaal, waardoor het bewerkte oppervlak zal verslechteren.
3. Soorten, eigenschappen en kenmerken van keramische gereedschapsmaterialen en gereedschapstoepassingen
Keramische snijgereedschappen hebben de kenmerken van hoge hardheid, goede slijtvastheid, uitstekende hittebestendigheid en chemische stabiliteit, en zijn niet gemakkelijk te hechten aan metaal. Keramische snijgereedschappen nemen een zeer belangrijke positie in bij CNC-bewerkingen. Keramische snijgereedschappen zijn een van de belangrijkste snijgereedschappen geworden voor het snel snijden en verwerken van moeilijk te bewerken materialen. Keramische snijgereedschappen worden veel gebruikt bij snel snijden, droog zagen, hard zagen en snijden van moeilijk te bewerken materialen. Keramische messen kunnen op efficiënte wijze zeer harde materialen verwerken die traditionele messen helemaal niet kunnen verwerken, en realiseren "slijpen vervangen door een auto"; de optimale snijsnelheid van keramische messen kan 2 tot 10 keer hoger zijn dan die van gecementeerde hardmetalen messen, waardoor de productie-efficiëntie van het snijproces aanzienlijk wordt verbeterd. De belangrijkste grondstof die wordt gebruikt in keramische gereedschapsmaterialen is het meest voorkomende element in de aardkorst. Daarom is de popularisering en toepassing van keramische gereedschappen van groot belang om de productiviteit te verbeteren, verwerkingskosten te verlagen en strategische edelmetalen te besparen, en zal ook de ontwikkeling van snijtechnologie enorm worden bevorderd. voortgang.
afbeelding
⑴ Soorten keramische gereedschapsmaterialen
De soorten keramische gereedschapsmaterialen kunnen over het algemeen worden onderverdeeld in drie categorieën: keramiek op basis van aluminiumoxide, keramiek op basis van siliciumnitride en keramiek op basis van siliciumnitride en aluminiumoxide. Onder hen worden keramische gereedschapsmaterialen op basis van aluminiumoxide en siliciumnitride het meest gebruikt. De prestaties van keramiek op basis van siliciumnitride zijn superieur aan die van keramiek op basis van aluminiumoxide.
⑵ Prestaties en kenmerken van keramische snijgereedschappen
De prestatiekenmerken van keramische snijgereedschappen zijn als volgt:
① Hoge hardheid en goede slijtvastheid: hoewel de hardheid van keramische gereedschappen niet zo hoog is als die van PCD en PCBN, is deze veel hoger dan die van gecementeerde hardmetalen en snelstalen gereedschappen, en bereikt 93-95HRA. Keramische gereedschappen kunnen materialen met een hoge hardheid verwerken die moeilijk te verwerken zijn met traditionele gereedschappen, en zijn geschikt voor snel en hard snijden.
② Hoge temperatuurbestendigheid en goede hittebestendigheid: keramische gereedschappen kunnen nog steeds snijden bij hoge temperaturen boven 1200 graden. Keramische messen hebben goede mechanische eigenschappen bij hoge temperaturen en de oxidatieweerstand van A12O3 keramische messen is bijzonder goed. Zelfs als de snijkant gloeiend heet is, kan deze continu worden gebruikt. Daarom kunnen keramische gereedschappen droog snijden bereiken, wat snijvloeistof kan besparen.
③ Goede chemische stabiliteit: keramische snijgereedschappen zijn niet gemakkelijk te hechten aan metaal en zijn corrosiebestendig en chemisch stabiel, wat de bindingsslijtage van snijgereedschappen kan verminderen.
④ Lage wrijvingscoëfficiënt: de affiniteit tussen keramische snijgereedschappen en metaal is klein en de wrijvingscoëfficiënt is laag, wat de snijkracht en de snijtemperatuur kan verminderen.
⑶ Toepassing van keramische messen
Keramiek is een van de gereedschapsmaterialen die voornamelijk worden gebruikt voor snelle afwerking en semi-nabewerking. Keramische snijgereedschappen zijn geschikt voor het snijden van alle soorten gietijzer (grijs gietijzer, nodulair gietijzer, smeedbaar gietijzer, gekoeld gietijzer, hooggelegeerd slijtvast gietijzer) en staal (koolstofconstructiestaal, gelegeerd constructiestaal, hoogwaardig staal , hoog mangaanstaal, gehard staal enz.), kan ook worden gebruikt voor het snijden van koperlegeringen, grafiet, technische kunststoffen en composietmaterialen.
Er zijn problemen van lage buigsterkte en slechte slagtaaiheid bij de prestaties van keramische gereedschapsmaterialen, die niet geschikt zijn voor snijden bij lage snelheid en schokbelasting.
afbeelding
4. Eigenschappen en kenmerken van gecoate snijgereedschapmaterialen en toepassing van snijgereedschappen
Het coaten van het gereedschap is een van de belangrijke manieren om de prestaties van het gereedschap te verbeteren. De opkomst van gecoate snijgereedschappen heeft voor een grote doorbraak gezorgd in de snijprestaties van snijgereedschappen. Het gecoate gereedschap is gecoat met een of meer lagen vuurvaste verbinding met een goede slijtvastheid op het hardere gereedschapslichaam, dat het gereedschapssubstraat combineert met de harde coating, zodat de prestaties van het gereedschap aanzienlijk worden verbeterd. Gecoate snijgereedschappen kunnen de verwerkingsefficiëntie verbeteren, de verwerkingsnauwkeurigheid verbeteren, de standtijd verlengen en de verwerkingskosten verlagen.
Ongeveer 80 procent van de snijgereedschappen die in nieuwe CNC-bewerkingsmachines worden gebruikt, gebruiken gecoate gereedschappen. Gecoate snijgereedschappen zullen in de toekomst de belangrijkste gereedschapsvariëteit op het gebied van CNC-bewerking zijn.
afbeelding
⑴ Soorten gecoat gereedschap
Volgens verschillende coatingmethoden kunnen gecoate gereedschappen worden onderverdeeld in met chemical vapour deposition (CVD) gecoate tools en physical vapour deposition (PVD) gecoate gereedschappen. Gecoate hardmetalen gereedschappen gebruiken over het algemeen chemische dampafzetting en de afzettingstemperatuur is ongeveer 1000 graden. Gecoate gereedschappen van snelstaal maken over het algemeen gebruik van fysieke dampafzetting en de afzettingstemperatuur is ongeveer 500 graden;
Volgens de verschillende substraatmaterialen van gecoate gereedschappen, kunnen gecoate gereedschappen worden onderverdeeld in met hardmetaal gecoate gereedschappen, snelstaal gecoate gereedschappen en gecoate gereedschappen op keramiek en superharde materialen (diamant en kubisch boornitride).
Afhankelijk van de aard van het coatingmateriaal kunnen gecoate gereedschappen worden onderverdeeld in twee categorieën, namelijk "hard" gecoate gereedschappen en "zacht" gecoate gereedschappen. De belangrijkste doelen die worden nagestreefd door "hard" gecoate gereedschappen zijn hoge hardheid en slijtvastheid. De belangrijkste voordelen zijn hoge hardheid en goede slijtvastheid, typisch TiC- en TiN-coatings. Het doel van "zachte" coatinggereedschappen is een lage wrijvingscoëfficiënt, ook wel bekend als zelfsmerende gereedschappen, en de wrijving met het werkstukmateriaal. De coëfficiënt is erg laag, slechts ongeveer 0.1, wat kan verminderen lijmen, wrijving verminderen, snijkracht en snijtemperatuur verminderen.
Onlangs een nano-coating (Nanoeoating) tool ontwikkeld. Dit gecoate gereedschap kan verschillende combinaties van verschillende coatingmaterialen gebruiken (zoals metaal/metaal, metaal/keramiek, keramiek/keramiek, enz.) om aan verschillende functionele en prestatie-eisen te voldoen. Een goed ontworpen nanocoating kan ervoor zorgen dat het gereedschapsmateriaal uitstekende antiwrijvings- en antislijtagefuncties en zelfsmerende eigenschappen heeft, wat geschikt is voor droog zagen op hoge snelheid.
⑵ Kenmerken van gecoat gereedschap
De prestatiekenmerken van gecoate gereedschappen zijn als volgt:
① Goede mechanische en snijprestaties: gecoate gereedschappen combineren de uitstekende eigenschappen van het basismateriaal en het coatingmateriaal, waardoor niet alleen de goede taaiheid en hoge sterkte van de basis behouden blijven
