1. Інструмент повинен мати основні функції
Вибір різальних інструментів має великий вплив на термін служби інструменту, потужність обробки, якість обробки та вартість обробки. Під час різання інструмент піддається впливу високого тиску, високої температури, тертя, ударів і вібрації. Отже, інструмент повинен мати такі основні функції:
(1) Твердість і зносостійкість. Твердість інструменту має бути вищою за твердість матеріалу заготовки, зазвичай має бути вище 60HRC. Чим твердіший інструмент, тим краща зносостійкість.
(2) Міцність і довговічність. Інструмент повинен мати високу міцність і в'язкість, щоб витримувати силу різання, удари та вібрацію, а також запобігати крихкому руйнуванню та сколу інструменту.
(3) Термостійкість. Термостійкість інструменту краща, він може витримувати високу температуру різання та має хорошу стійкість до окислення.
(4) Функція та економіка процесу. Ріжучий інструмент повинен мати хорошу функцію лиття, функцію термічної обробки, функцію зварювання; функція обробки шліфування тощо, і повинна прагнути до високого співвідношення ціни функції.
2. Види, функції, характеристики та використання інструментів
1. Керамічний інструмент
Керамічні інструменти мають такі характеристики, як висока твердість, хороша зносостійкість, відмінна термостійкість і хімічна стабільність, і їх непросто склеїти з металом. Керамічні інструменти займають дуже важливе місце в обробці з ЧПУ. Керамічні інструменти стали одними з найважливіших інструментів для високошвидкісного різання і складних для обробки матеріалів. Керамічні ріжучі інструменти широко використовуються для високошвидкісного різання, сухого різання, жорсткого різання та різання важкооброблюваних матеріалів. Керамічні ножі можуть ефективно обробляти високотверді матеріали, які традиційні ножі взагалі не можуть обробляти, реалізуючи «заміну шліфування машиною»; оптимальна швидкість різання керамічних ножів може бути в 2-10 разів вищою, ніж у ножів з твердого сплаву, що значно підвищує ефективність обробки різання. Основна сировина, яка використовується для керамічних ножів, є найпоширенішим елементом у земній корі. Тому популяризація та застосування керамічних ножів має велике значення для підвищення продуктивності, зниження витрат на обробку та економії стратегічних дорогоцінних металів, а також значно сприятиме розвитку технології різання.
⑴ Види керамічних інструментів
Різновиди керамічних інструментів загалом можна розділити на три категорії: кераміка на основі оксиду алюмінію, кераміка на основі нітриду кремнію та композитна кераміка на основі нітриду кремнію та оксиду алюмінію. Серед них найбільшого поширення набули керамічні інструменти на основі оксиду алюмінію і нітриду кремнію. Функції кераміки на основі нітриду кремнію перевершують кераміку на основі оксиду алюмінію.
⑵ Функції та особливості керамічних інструментів
① Висока твердість і хороша зносостійкість: хоча твердість керамічних інструментів не така висока, як у PCD і PCBN, вона набагато вища, ніж у інструментів із цементованого твердого сплаву та швидкорізальної сталі, досягаючи 93-95HRA. Керамічні інструменти можуть обробляти матеріали високої твердості, які важко обробляти традиційними інструментами, і підходять для високошвидкісного різання та жорсткого різання.
② Стійкість до високих температур і хороша термостійкість: керамічні інструменти все ще можуть різати при високих температурах понад 1200 градусів. Керамічні ножі мають хороші високотемпературні механічні властивості, а керамічні ножі A12O3 мають особливо хороші антиокислювальні властивості. Навіть якщо ріжуча кромка знаходиться в розпеченому стані, її можна використовувати постійно. Таким чином, керамічні інструменти можуть виконувати сухе різання, а ріжучу рідину можна не використовувати.
③ Хороша хімічна стабільність: Керамічні ножі непросто склеїти з металом, вони стійкі до корозії та хімічно стабільні, що може зменшити знос інструменту.
④ Низький коефіцієнт тертя: спорідненість між керамічними ріжучими інструментами та металом невелика, а коефіцієнт тертя низький, що може зменшити силу різання та температуру різання.
⑶ Використовуються керамічні інструменти
Кераміка є одним із інструментальних матеріалів, які в основному використовуються для високошвидкісної обробки та напівобробки. Керамічні ріжучі інструменти підходять для різання всіх видів чавуну (сірого чавуну, ковкого чавуну, ковкого чавуну, охолодженого чавуну, високолегованого зносостійкого чавуну) і сталі (вуглецевої конструкційної сталі, легованої конструкційної сталі, високоміцної сталі). , сталь з високим вмістом марганцю, гартована сталь тощо), також можна використовувати для різання мідних сплавів, графіту, конструкційних пластмас і композитних матеріалів.
Керамічні ріжучі інструменти мають низьку міцність на вигин і низьку ударостійкість і не підходять для різання з низькою швидкістю та ударним навантаженням.
2. Алмазний інструмент
Алмаз є алотропом вуглецю, і це найтвердіший матеріал, знайдений у природі. Алмазний інструмент має високу твердість, високу зносостійкість і високу теплопровідність і широко використовується в обробці кольорових металів і неметалів. Особливо при високошвидкісному різанні алюмінію та кремнієво-алюмінієвих сплавів алмазні інструменти є основними типами ріжучих інструментів, які важко замінити. Алмазні інструменти, які можуть досягти високої потужності, високої стабільності та довговічності обробки, є незамінними та важливими інструментами в сучасній обробці з ЧПК.
⑴ Види алмазного інструменту
① Інструмент з природного алмазу: природний алмаз використовувався як ріжучий інструмент протягом сотень років. Інструмент із натурального монокристалічного алмазу був тонко відшліфований, і ріжучу кромку можна відшліфувати надзвичайно гостро. Радіус ріжучої кромки може досягати 0.002 мкм, що дозволяє завершити надтонкий розріз і може Це визнаний, ідеальний і незамінний інструмент для обробки надточної обробки для надзвичайно високої точності заготовок і надзвичайно низької шорсткості поверхні.
② Алмазний інструмент PCD: натуральний алмаз дорогий, а полікристалічний алмаз (PCD) широко використовується для різання. Після успіху інструменти з природних алмазів у багатьох випадках замінювалися штучними полікристалічними алмазами. PCD багатий на сировину, і його ціна становить лише кілька десятих до однієї десятої природних алмазів. Інструменти PCD не можна заточувати до надзвичайно гострої ріжучої кромки, якість поверхні обробленої заготовки не така висока, як у натурального алмазу, і в промисловості незручно виготовляти леза PCD зі стружколомами. Тому PCD можна використовувати лише для тонкого різання кольорових металів і неметалів, чого важко досягти Надточне дзеркальне різання.
③ Алмазний інструмент CVD: з кінця 1970-х до початку 1980-х років алмазна технологія CVD з’явилася в Японії. Алмаз CVD стосується використання хімічного осадження з парової фази (CVD) для формування алмазної плівки на неоднорідній підкладці (такій як цементований карбід, кераміка тощо). Алмаз CVD має точно таку ж структуру та характеристики, що й природний алмаз. Ефективність CVD-алмазу дуже близька до природного алмазу. Він має переваги природного монокристалічного алмазу та полікристалічного алмазу (PCD) і певною мірою усуває їхні недоліки.
⑵ Особливості алмазного інструменту
① Надзвичайно висока твердість і зносостійкість: природний алмаз є найтвердішою речовиною, знайденою в природі. Алмаз має надзвичайно високу зносостійкість. При обробці матеріалів високої твердості термін служби алмазних інструментів у 10-100 разів перевищує термін служби твердосплавних інструментів або навіть у сотні разів.
② Дуже низький коефіцієнт тертя: коефіцієнт тертя між алмазом і деякими кольоровими металами нижчий, ніж у інших інструментів, коефіцієнт тертя низький, деформація невелика під час обробки, і силу різання можна зменшити.
③ Ріжуча кромка є дуже гострою: ріжучу кромку алмазного інструменту можна заточити, а природний монокристалічний алмазний інструмент може мати висоту 0.002-0.008 мкм, що може виконувати ультра- тонке різання та надтонка обробка.
④ Висока теплопровідність: алмаз має високу теплопровідність і температуропровідність, тепло від різання легко розсіюється, а температура ріжучої частини інструменту низька.
⑤ Низький коефіцієнт теплового розширення: коефіцієнт теплового розширення алмазу в кілька разів менший, ніж у цементованого карбіду, і зміна розміру інструменту, спричинена нагріванням різання, дуже мала, що особливо важливо для тонкої та надтонкої обробки, яка потребує високих точність розмірів.
⑶ Використання алмазного інструменту
Алмазний інструмент в основному використовується для тонкого різання і розточування кольорових і неметалів на високій швидкості. Він підходить для обробки різних зносостійких неметалів, таких як заготовки порошкової металургії FRP, кераміка тощо; різні зносостійкі кольорові метали, наприклад різні кремнієво-алюмінієві сплави; і чистова обробка різних кольорових металів.
Недоліком алмазного інструменту є погана термічна стійкість. Коли температура різання перевищує 700 градусів C ~ 800 градусів C, він повністю втратить свою твердість; крім того, він не підходить для різання чорних металів, тому що алмаз (вуглець) легко контактує з залізом при високих температурах. Атомний ефект перетворює атоми вуглецю в структуру графіту, і ножі легко пошкодити.