Са развојем савремене науке и технологије, све више се користи инжењерски материјал високе тврдоће, док традиционална технологија стругања није компетентна или се уопште не може постићи прерада неких материјала високе тврдоће.Обложени карбид, керамика, ПЦБН и други супертврди алатни материјали имају високу температурну тврдоћу, отпорност на хабање и термохемијску стабилност, што представља најосновнији предуслов за сечење материјала високе тврдоће, и постигли су значајне предности у производњи.Материјал који користи супертврди алат и његова структура алата и геометријски параметри су основни елементи за остваривање тврдог токарења.Стога, како одабрати супертврди материјал алата и дизајнирати разумну структуру алата и геометријске параметре је кључно за постизање стабилног тврдог токарења!
(1) Обложени цементни карбид
Нанети један или више слојева ТиН, ТиЦН, ТиАлН и Ал3О2 са добром отпорношћу на хабање на алате од цементног карбида добре жилавости, а дебљина премаза је 2-18 μм.Премаз обично има много нижу топлотну проводљивост од подлоге алата и материјала радног предмета, што слаби топлотни ефекат подлоге алата;С друге стране, може ефикасно побољшати трење и адхезију у процесу резања и смањити стварање топлоте резања.
Иако ПВД премаз показује многе предности, неки премази као што су Ал2О3 и дијамант имају тенденцију да усвоје технологију ЦВД премаза.Ал2О3 је врста премаза са јаком отпорношћу на топлоту и отпорношћу на оксидацију, која може одвојити топлоту произведену резањем од специфичног алата.Технологија ЦВД премаза такође може интегрисати предности различитих премаза како би се постигао најбољи ефекат сечења и задовољиле потребе сечења.
У поређењу са алатима од цементног карбида, алати од цементног карбида са премазом су значајно побољшали снагу, тврдоћу и отпорност на хабање.Приликом окретања радног предмета са тврдоћом од ХРЦ45~55, јефтини обложени цементни карбид може остварити брзо окретање.Последњих година, неки произвођачи су побољшали перформансе обложених алата побољшавајући материјале за премазивање и друге методе.На пример, неки произвођачи у Сједињеним Државама и Јапану користе швајцарски АлТиН материјал за облагање и нову патентирану технологију премаза за производњу обложених сечива са тврдоћом до ХВ4500~4900, који могу да секу челик ХРЦ47~58 брзином од 498,56м/мин. .Када је температура окретања до 1500~1600 ° Ц, тврдоћа се и даље не смањује и не оксидира.Век трајања сечива је четири пута већи од општег обложеног сечива, док је цена само 30%, а приањање је добро.
(2) Керамички материјал
Уз континуирано побољшање састава, структуре и процеса пресовања, посебно развојем нанотехнологије, керамички алатни материјали омогућавају каљење керамичких алата.У блиској будућности, керамика би могла изазвати трећу револуцију у резању након брзорезног челика и цементног карбида.Керамички алати имају предности високе тврдоће (ХРА91~95), високе чврстоће (снага на савијање 750~1000МПа), добре отпорности на хабање, добре хемијске стабилности, добре отпорности на приањање, ниског коефицијента трења и ниске цене.И не само то, керамички алати имају и високу тврдоћу на високим температурама, која достиже ХРА80 на 1200 ° Ц.
Током нормалног резања, керамички алат има веома високу издржљивост, а његова брзина резања може бити 2-5 пута већа од брзине сечења цементног карбида.Посебно је погодан за обраду материјала високе тврдоће, завршну обраду и обраду великом брзином.Може да сече разни каљени челик и каљено ливено гвожђе са тврдоћом до ХРЦ65.Уобичајено се користи керамика на бази глинице, керамика на бази силицијум нитрида, кермет и керамика ојачана виском.
Керамички алати на бази глинице имају већу црвену тврдоћу од цементног карбида.Генерално, резна ивица неће произвести пластичну деформацију у условима сечења великом брзином, али су њена чврстоћа и жилавост веома ниске.Да би се побољшала његова жилавост и отпорност на удар, може се додати мешавина ЗрО или ТиЦ и ТиН.Друга метода је додавање бркова од чистог метала или силицијум карбида.Осим високе тврдоће црвене боје, керамика на бази силицијум нитрида такође има добру жилавост.У поређењу са керамиком на бази глинице, њен недостатак је што је лако произвести дифузију високе температуре приликом обраде челика, што погоршава хабање алата.Керамика на бази силицијум нитрида се углавном користи за повремено стругање и глодање сивог ливеног гвожђа.
Кермет је врста материјала на бази карбида, у којој је ТиЦ главна тврда фаза (0,5-2 μм). Комбиновани су са Цо или Ти везивима и слични су алатима од цементног карбида, али имају мали афинитет, добро трење и добро отпорност на хабање.Може да издржи вишу температуру сечења од конвенционалног цементног карбида, али му недостаје отпорност на ударце цементног карбида, жилавост током тешког сечења и чврстоћа при малој брзини и великом помаку.
(3) Кубни бор нитрид (ЦБН)
ЦБН је други иза дијаманта по тврдоћи и отпорности на хабање и има одличну тврдоћу на високим температурама.У поређењу са керамиком, њена отпорност на топлоту и хемијска стабилност су мало слабије, али су њена ударна чврстоћа и перформансе против гњечења бољи.Широко је применљив за сечење каљеног челика (ХРЦ ≥ 50), перлитног сивог ливеног гвожђа, расхлађеног ливеног гвожђа и суперлегура.У поређењу са алатима од цементног карбида, његова брзина сечења се може повећати за један ред величине.
Композитни поликристални кубни бор нитрид (ПЦБН) алат са високим садржајем ЦБН има високу тврдоћу, добру отпорност на хабање, високу чврстоћу на притисак и добру жилавост на удар.Његови недостаци су лоша термичка стабилност и ниска хемијска инертност.Погодан је за сечење легура отпорних на топлоту, ливеног гвожђа и синтерованих метала на бази гвожђа.Садржај ЦБН честица у ПЦБН алатима је низак, а тврдоћа ПЦБН алата који користе керамику као везиво је ниска, али надокнађује лошу термичку стабилност и ниску хемијску инерцију претходног материјала и погодан је за сечење каљеног челика.
Приликом сечења сивог ливеног гвожђа и каљеног челика, може се изабрати керамички алат или ЦБН алат.Из тог разлога, треба спровести анализу трошкова и користи и квалитета обраде како би се одредило шта изабрати.Када је тврдоћа резања нижа од ХРЦ60 и усвојена је мала брзина помака, керамички алат је бољи избор.ПЦБН алати су погодни за сечење радних предмета са тврдоћом већом од ХРЦ60, посебно за аутоматску и прецизну машинску обраду.Поред тога, резидуални напон на површини радног предмета након сечења ПЦБН алатом је такође релативно стабилан од оног са керамичким алатом под условом истог трошења бока.
Када користите ПЦБН алат за суво сечење очврслог челика, такође треба поштовати следеће принципе: изаберите што је могуће већу дубину сечења под условом да крутост машине алатке дозвољава, тако да топлота која се ствара у области сечења може омекшати метал на предњој страни ивице локално, што може ефикасно смањити хабање ПЦБН алата.Поред тога, када користите малу дубину сечења, такође треба узети у обзир да лоша топлотна проводљивост ПЦБН алата може учинити да се топлота у области сечења прекасно распрши, а подручје смицања такође може произвести очигледан ефекат омекшавања метала, Смањите хабање резне ивице.
2. Структура сечива и геометријски параметри супертврдих алата
Разумно одређивање облика и геометријских параметара алата је веома важно да би се пружила пуна игра перформансама резања алата.Што се тиче јачине алата, снага врха алата различитих облика сечива од високих до ниских је: округла, 100 ° дијамант, квадратна, 80 ° дијамант, троугао, 55 ° дијамант, 35 ° дијамант.Након што се одабере материјал сечива, бира се облик сечива са највећом чврстоћом.Сечива за тврдо окретање такође треба изабрати што је могуће веће, а грубу машинску обраду треба обавити са кружним и оштрим полупречником лука са великим врхом.Полупречник лука врха је око 0,8 при завршној обради μ Око м.
Очврсли челични чипс су црвене и меке траке, велике крхкости, лако се ломе и не везују.Резна површина од каљеног челика је високог квалитета и генерално не ствара накупљање струготине, али је сила резања велика, посебно радијална сила резања је већа од главне силе резања.Због тога алат треба да користи негативан предњи угао (иди ≥ - 5°) и велики задњи угао (ао=10°~15°).Главни угао скретања зависи од крутости алатне машине, углавном 45 ° ~ 60 °, да би се смањило клепетање радног предмета и алата.
Време поста: 24. фебруар 2023