Med utvecklingen av modern vetenskap och teknik används fler och fler tekniska material med hög hårdhet, medan den traditionella svarvtekniken inte är kompetent eller inte kan uppnå bearbetning av vissa material med hög hårdhet alls.Belagd hårdmetall, keramik, PCBN och andra superhårda verktygsmaterial har hög hårdhet vid hög temperatur, slitstyrka och termokemisk stabilitet, vilket ger den mest grundläggande förutsättningen för skärning av material med hög hårdhet och har uppnått betydande fördelar i produktionen.Materialet som används av det superhårda verktyget och dess verktygsstruktur och geometriska parametrar är grundelementen för att realisera hårdsvarvning.Därför är det avgörande hur man väljer det superhårda verktygsmaterialet och utformar en rimlig verktygsstruktur och geometriska parametrar för att uppnå stabil hårdsvarvning!
(1) Belagd hårdmetall
Applicera ett eller flera lager av TiN, TiCN, TiAlN och Al3O2 med god slitstyrka på hårdmetallverktyg med god seghet, och beläggningens tjocklek är 2-18 μm.Beläggningen har vanligtvis en mycket lägre värmeledningsförmåga än verktygssubstratet och arbetsstyckets material, vilket försvagar den termiska effekten av verktygssubstratet;Å andra sidan kan det effektivt förbättra friktionen och vidhäftningen i skärprocessen och minska genereringen av skärvärme.
Även om PVD-beläggning visar många fördelar, tenderar vissa beläggningar som Al2O3 och diamant att använda CVD-beläggningsteknik.Al2O3 är en sorts beläggning med stark värmebeständighet och oxidationsbeständighet, som kan separera värmen som genereras genom skärning från det specifika verktyget.CVD-beläggningsteknik kan också integrera fördelarna med olika beläggningar för att uppnå den bästa skäreffekten och möta skärningsbehoven.
Jämfört med hårdmetallverktyg har belagda hårdmetallverktyg avsevärt förbättrats i styrka, hårdhet och slitstyrka.Vid svarvning av arbetsstycket med en hårdhet på HRC45~55, kan lågkostnadsbelagd hårdmetall realisera höghastighetsvarvning.Under de senaste åren har vissa tillverkare förbättrat prestandan hos belagda verktyg genom att förbättra beläggningsmaterial och andra metoder.Till exempel använder vissa tillverkare i USA och Japan schweiziskt AlTiN-beläggningsmaterial och ny beläggningspatenterad teknologi för att producera belagda blad med hårdhet så hög som HV4500~4900, som kan skära HRC47~58 formstål med en hastighet av 498,56m/min. .När vridningstemperaturen är upp till 1500 ~ 1600 ° C, minskar inte hårdheten fortfarande och oxiderar inte.Bladets livslängd är fyra gånger så lång som det allmänt belagda bladet, medan kostnaden bara är 30 % och vidhäftningen är god.
(2) Keramiskt material
Med den kontinuerliga förbättringen av dess sammansättning, struktur och pressprocess, särskilt utvecklingen av nanoteknik, gör keramiska verktygsmaterial det möjligt att härda keramiska verktyg.Inom en snar framtid kan keramik orsaka det tredje varvet i skärning efter snabbstål och hårdmetall.Keramiska verktyg har fördelarna med hög hårdhet (HRA91~95), hög hållfasthet (böjhållfasthet 750~1000MPa), god slitstyrka, god kemisk stabilitet, god vidhäftningsbeständighet, låg friktionskoefficient och lågt pris.Inte nog med det, keramiska verktyg har också hög hårdhet vid hög temperatur, som når HRA80 vid 1200 ° C.
Under normal skärning har det keramiska verktyget en mycket hög hållbarhet, och dess skärhastighet kan vara 2 ~ 5 gånger högre än den för hårdmetall.Den är särskilt lämplig för bearbetning av material med hög hårdhet, efterbearbetning och höghastighetsbearbetning.Den kan skära olika härdat stål och härdat gjutjärn med hårdhet upp till HRC65.Vanligtvis används aluminiumoxidbaserad keramik, kiselnitridbaserad keramik, cermets och whiskerhärdad keramik.
Aluminiumoxidbaserade keramiska verktyg har högre rödhårdhet än hårdmetall.Generellt kommer skäreggen inte att producera plastisk deformation under höghastighetsskärningsförhållanden, men dess styrka och seghet är mycket låg.För att förbättra dess seghet och slaghållfasthet kan ZrO eller TiC och TiN-blandning tillsättas.En annan metod är att lägga till morrhår av ren metall eller kiselkarbid.Förutom hög rödhårdhet har kiselnitridbaserad keramik också god seghet.Jämfört med aluminiumbaserad keramik är dess nackdel att det är lätt att producera högtemperaturdiffusion vid bearbetning av stål, vilket förvärrar verktygsslitaget.Kiselnitridbaserad keramik används främst för intermittent svarvning och fräsning av grått gjutjärn.
Cermet är ett slags hårdmetallbaserat material, där TiC är den huvudsakliga hårda fasen (0,5-2 μm) De kombineras med Co- eller Ti-bindemedel och liknar hårdmetallverktyg, men de har låg affinitet, bra friktion och bra slitstyrka.Den tål högre skärtemperatur än konventionell hårdmetall, men den saknar slaghållfastheten hos hårdmetall, segheten vid kraftig skärning och styrkan vid låg hastighet och stor matning.
(3) Kubisk bornitrid (CBN)
CBN är näst efter diamant i hårdhet och slitstyrka och har utmärkt hårdhet vid hög temperatur.Jämfört med keramik är dess värmebeständighet och kemiska stabilitet något dålig, men dess slaghållfasthet och anti-krossprestanda är bättre.Den är allmänt användbar för skärning av härdat stål (HRC ≥ 50), perlitiskt grått gjutjärn, kylt gjutjärn och superlegering.Jämfört med hårdmetallverktyg kan skärhastigheten ökas med en storleksordning.
Det sammansatta polykristallina kubiska bornitridverktyget (PCBN) med högt CBN-innehåll har hög hårdhet, god slitstyrka, hög tryckhållfasthet och god slaghållfasthet.Dess nackdelar är dålig termisk stabilitet och låg kemisk tröghet.Den är lämplig för skärning av värmebeständiga legeringar, gjutjärn och järnbaserade sintrade metaller.Innehållet av CBN-partiklar i PCBN-verktyg är lågt, och hårdheten hos PCBN-verktyg som använder keramik som bindemedel är låg, men det kompenserar för den dåliga termiska stabiliteten och låga kemiska trögheten hos det förstnämnda materialet och är lämpligt för skärning av härdat stål.
Vid skärning av grått gjutjärn och härdat stål kan keramiskt verktyg eller CBN-verktyg väljas.Av denna anledning bör kostnads-nytto- och bearbetningskvalitetsanalyser utföras för att avgöra vilken man ska välja.När skärhårdheten är lägre än HRC60 och liten matningshastighet används, är keramiskt verktyg ett bättre val.PCBN-verktyg är lämpliga för skärning av arbetsstycken med hårdhet högre än HRC60, speciellt för automatisk bearbetning och högprecisionsbearbetning.Dessutom är restspänningen på arbetsstyckets yta efter skärning med PCBN-verktyg också relativt stabil än den med keramiska verktyg under samma flankslitage.
När du använder PCBN-verktyg för att torrskära härdat stål, bör följande principer också följas: välj ett stort skärdjup så långt som möjligt under förutsättning att verktygsmaskinens styvhet tillåter, så att värmen som genereras i skärområdet kan mjukna metallen på framsidan av kanten lokalt, vilket effektivt kan minska slitaget på PCBN-verktyget.Dessutom, när du använder ett litet skärdjup, bör det också beaktas att PCBN-verktygets dåliga värmeledningsförmåga kan göra att värmen i skärområdet diffunderar för sent, och skjuvområdet kan också ge uppenbar metallmjukgörande effekt. slitage av skärkant.
2. Bladstruktur och geometriska parametrar för superhårda verktyg
Den rimliga bestämningen av verktygets form och geometriska parametrar är mycket viktig för att ge fullt spel åt verktygets skärprestanda.När det gäller verktygsstyrka är verktygsspetsens styrka för olika bladformer från hög till låg: rund, 100 ° diamant, kvadratisk, 80 ° diamant, triangel, 55 ° diamant, 35 ° diamant.Efter att bladmaterialet har valts ska bladformen med den högsta styrkan väljas.Hårda svarvblad bör också väljas så stora som möjligt, och grovbearbetning bör göras med cirkulära och stora spetsbågaradiusblad.Spetsbågens radie är ca 0,8 vid efterbehandling μ Ca m.
De härdade stålspånen är röda och mjuka band, med stor sprödhet, lätt att bryta och icke bindande.Den härdade stålskärytan är av hög kvalitet och ger i allmänhet ingen spånsamling, men skärkraften är stor, speciellt den radiella skärkraften är större än huvudskärkraften.Därför bör verktyget använda en negativ frontvinkel (gå ≥ - 5 °) och en stor ryggvinkel (ao=10°~15°).Den huvudsakliga avböjningsvinkeln beror på verktygsmaskinens styvhet, vanligtvis 45 °~60 °, för att minska gnisslet mellan arbetsstycket och verktyget.
Posttid: 24-2-2023