Met de ontwikkeling van moderne wetenschap en technologie worden steeds meer technische materialen met een hoge hardheid gebruikt, terwijl de traditionele draaitechnologie niet competent is of de verwerking van sommige materialen met een hoge hardheid helemaal niet kan bereiken.Gecoat carbide, keramiek, PCBN en andere superharde gereedschapsmaterialen hebben een hoge hardheid bij hoge temperaturen, slijtvastheid en thermochemische stabiliteit, die de meest fundamentele voorwaarde vormen voor het snijden van materialen met een hoge hardheid, en die aanzienlijke voordelen hebben opgeleverd bij de productie.Het materiaal dat wordt gebruikt door het superharde gereedschap en de gereedschapsstructuur en geometrische parameters zijn de basiselementen om hard draaien te realiseren.Daarom is het van cruciaal belang om het superharde gereedschapsmateriaal te selecteren en een redelijke gereedschapsstructuur en geometrische parameters te ontwerpen om stabiel hard draaien te bereiken!
(1) Gecoat hardmetaal
Breng een of meer lagen TiN, TiCN, TiAlN en Al3O2 aan met goede slijtvastheid op hardmetalen gereedschappen met een goede taaiheid, en de dikte van de coating is 2-18 μm.De coating heeft gewoonlijk een veel lagere thermische geleidbaarheid dan het gereedschapssubstraat en het werkstukmateriaal, wat het thermische effect van het gereedschapssubstraat verzwakt;Aan de andere kant kan het de wrijving en hechting tijdens het snijproces effectief verbeteren en de generatie van snijwarmte verminderen.
Hoewel PVD-coating veel voordelen biedt, hebben sommige coatings, zoals Al2O3 en diamant, de neiging om CVD-coatingtechnologie toe te passen.Al2O3 is een soort coating met een sterke hittebestendigheid en oxidatieweerstand, die de warmte die wordt gegenereerd door het snijden van het specifieke gereedschap kan scheiden.CVD-coatingtechnologie kan ook de voordelen van verschillende coatings integreren om het beste snijeffect te bereiken en aan de snijbehoeften te voldoen.
Vergeleken met hardmetalen gereedschappen zijn gecoate hardmetalen gereedschappen aanzienlijk verbeterd wat betreft sterkte, hardheid en slijtvastheid.Bij het draaien van het werkstuk met een hardheid van HRC45 ~ 55 kan goedkoop gecoat hardmetaal draaien op hoge snelheid realiseren.De afgelopen jaren hebben sommige fabrikanten de prestaties van gecoate gereedschappen verbeterd door coatingmaterialen en andere methoden te verbeteren.Sommige fabrikanten in de Verenigde Staten en Japan gebruiken bijvoorbeeld Zwitsers AlTiN-coatingmateriaal en nieuwe gepatenteerde coatingtechnologie om gecoate bladen te produceren met een hardheid zo hoog als HV4500~4900, die HRC47~58-matrijsstaal kunnen snijden met een snelheid van 498,56 m/min. .Wanneer de draaitemperatuur 1500~1600 °C bedraagt, neemt de hardheid nog steeds niet af en oxideert niet.De levensduur van het mes is vier keer zo lang als die van het algemeen gecoate mes, terwijl de kosten slechts 30% bedragen en de hechting goed is.
(2) Keramisch materiaal
Met de voortdurende verbetering van de samenstelling, structuur en persproces, vooral de ontwikkeling van nanotechnologie, maken keramische gereedschapsmaterialen het mogelijk om keramische gereedschappen harder te maken.In de nabije toekomst kan keramiek de derde revolutie in het snijden veroorzaken, na snelstaal en gecementeerd carbide.Keramisch gereedschap heeft de voordelen van hoge hardheid (HRA91 ~ 95), hoge sterkte (buigsterkte 750 ~ 1000 MPa), goede slijtvastheid, goede chemische stabiliteit, goede hechtingsweerstand, lage wrijvingscoëfficiënt en lage prijs.Niet alleen dat, keramische gereedschappen hebben ook een hoge hardheid bij hoge temperaturen, die HRA80 bereikt bij 1200 ° C.
Tijdens normaal snijden heeft het keramische gereedschap een zeer hoge duurzaamheid en kan de snijsnelheid 2 tot 5 keer hoger zijn dan die van gecementeerd carbide.Het is vooral geschikt voor het bewerken van materialen met een hoge hardheid, afwerking en hogesnelheidsbewerking.Het kan verschillende soorten gehard staal en gehard gietijzer snijden met een hardheid tot HRC65.Veelgebruikte keramieksoorten zijn keramiek op basis van aluminiumoxide, keramiek op basis van siliciumnitride, cermets en gehard keramiek.
Op aluminiumoxide gebaseerde keramische gereedschappen hebben een hogere rode hardheid dan gecementeerd carbide.Over het algemeen zal de snijkant geen plastische vervorming veroorzaken onder snijomstandigheden met hoge snelheid, maar de sterkte en taaiheid ervan zijn zeer laag.Om de taaiheid en slagvastheid te verbeteren, kan ZrO of een TiC- en TiN-mengsel worden toegevoegd.Een andere methode is het toevoegen van zuivere metalen of siliciumcarbide-whiskers.Naast een hoge rode hardheid heeft keramiek op basis van siliciumnitride ook een goede taaiheid.Vergeleken met op aluminiumoxide gebaseerd keramiek is het nadeel dat het gemakkelijk is om diffusie bij hoge temperaturen te produceren bij het bewerken van staal, wat de slijtage van het gereedschap verergert.Keramiek op basis van siliciumnitride wordt voornamelijk gebruikt voor het intermitterend draaien en frezen van grijs gietijzer.
Cermet is een soort op carbide gebaseerd materiaal, waarin TiC de belangrijkste harde fase is (0,5-2 μm). Ze worden gecombineerd met Co- of Ti-bindmiddelen en lijken op gecementeerde carbidegereedschappen, maar ze hebben een lage affiniteit, goede wrijving en goede slijtvastheid.Het is bestand tegen hogere snijtemperaturen dan conventioneel gecementeerd carbide, maar mist de slagvastheid van gecementeerd carbide, de taaiheid tijdens zwaar snijden en de sterkte bij lage snelheid en grote voeding.
(3) Kubisch boornitride (CBN)
CBN staat op de tweede plaats na diamant wat betreft hardheid en slijtvastheid, en heeft een uitstekende hardheid bij hoge temperaturen.Vergeleken met keramiek zijn de hittebestendigheid en chemische stabiliteit enigszins slecht, maar de slagvastheid en de anti-verbrijzelingsprestaties zijn beter.Het is breed toepasbaar voor het snijden van gehard staal (HRC ≥ 50), perlitisch grijs gietijzer, gekoeld gietijzer en superlegering.Vergeleken met hardmetalen gereedschappen kan de snijsnelheid met één orde van grootte worden verhoogd.
Het composiet polykristallijne kubieke boornitride (PCBN) gereedschap met een hoog CBN-gehalte heeft een hoge hardheid, goede slijtvastheid, hoge druksterkte en goede slagvastheid.De nadelen zijn een slechte thermische stabiliteit en een lage chemische inertie.Het is geschikt voor het snijden van hittebestendige legeringen, gietijzer en gesinterde metalen op ijzerbasis.Het gehalte aan CBN-deeltjes in PCBN-gereedschappen is laag, en de hardheid van PCBN-gereedschappen die keramiek als bindmiddel gebruiken, is laag, maar het compenseert de slechte thermische stabiliteit en lage chemische traagheid van het voormalige materiaal, en is geschikt voor het snijden van gehard staal.
Bij het zagen van grijs gietijzer en gehard staal kan er gekozen worden voor keramisch gereedschap of CBN gereedschap.Om deze reden moeten kosten-baten- en verwerkingskwaliteitsanalyses worden uitgevoerd om te bepalen welke te kiezen.Wanneer de snijhardheid lager is dan HRC60 en een kleine voedingssnelheid wordt toegepast, is keramisch gereedschap een betere keuze.PCBN-gereedschappen zijn geschikt voor het snijden van werkstukken met een hardheid hoger dan HRC60, vooral voor automatische bewerking en uiterst nauwkeurige bewerking.Bovendien is de restspanning op het werkstukoppervlak na het snijden met PCBN-gereedschap ook relatief stabiel dan die met keramisch gereedschap onder de voorwaarde van dezelfde flankslijtage.
Bij het gebruik van PCBN-gereedschap voor het droogsnijden van gehard staal moeten ook de volgende principes worden gevolgd: kies een zo groot mogelijke snijdiepte, op voorwaarde dat de stijfheid van de gereedschapsmachine dit toelaat, zodat de warmte die in het snijgebied wordt gegenereerd, kan verzachten het metaal aan de voorkant van de rand plaatselijk, wat de slijtage van PCBN-gereedschap effectief kan verminderen.Bovendien moet er bij gebruik van een kleine snijdiepte ook rekening mee worden gehouden dat de slechte thermische geleidbaarheid van PCBN-gereedschap ervoor kan zorgen dat de warmte in het snijgebied te laat verspreidt, en dat het afschuifgebied ook een duidelijk metaalverzachtend effect kan hebben. slijtage van de snijkant.
2. Bladstructuur en geometrische parameters van superhard gereedschap
De redelijke bepaling van de vorm en geometrische parameters van het gereedschap is erg belangrijk om de snijprestaties van het gereedschap ten volle te benutten.In termen van gereedschapssterkte is de gereedschapspuntsterkte van verschillende bladvormen van hoog naar laag: rond, 100 ° diamant, vierkant, 80 ° diamant, driehoek, 55 ° diamant, 35 ° diamant.Nadat het bladmateriaal is geselecteerd, wordt de bladvorm met de hoogste sterkte geselecteerd.Harddraaiende bladen moeten ook zo groot mogelijk worden gekozen, en ruwe bewerking moet worden uitgevoerd met cirkelvormige bladen en bladen met een grote boogradius.De straal van de puntboog is ongeveer 0,8 bij het afwerken van μ Ongeveer m.
De geharde stalen spanen zijn rode en zachte linten, met grote brosheid, gemakkelijk te breken en niet-bindend.Het snijoppervlak van gehard staal is van hoge kwaliteit en veroorzaakt over het algemeen geen spaanophoping, maar de snijkracht is groot, vooral de radiale snijkracht is groter dan de hoofdsnijkracht.Daarom moet het gereedschap een negatieve voorhoek (go ≥ - 5 °) en een grote achterhoek (ao=10°~15°) gebruiken.De belangrijkste afbuighoek hangt af van de stijfheid van de werktuigmachine, doorgaans 45 ° ~ 60 °, om het klapperen van het werkstuk en het gereedschap te verminderen.
Posttijd: 24 februari 2023