با پیشرفت علم و فناوری روز، مواد مهندسی با سختی بالا روز به روز بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند، در حالی که فناوری تراشکاری سنتی توانمند نیست یا اصلاً نمی تواند به پردازش برخی از مواد با سختی بالا دست پیدا کند.کاربید پوشش داده شده، سرامیک، PCBN و سایر مواد ابزار فوق سخت دارای سختی دمای بالا، مقاومت در برابر سایش و پایداری ترموشیمیایی هستند که اساسی ترین پیش نیاز برای برش مواد با سختی بالا را فراهم می کند و مزایای قابل توجهی در تولید به دست آورده است.مواد استفاده شده توسط ابزار فوق سخت و ساختار ابزار و پارامترهای هندسی آن عناصر اساسی برای تحقق تراش سخت هستند.بنابراین، نحوه انتخاب مواد ابزار فوق سخت و طراحی ساختار ابزار معقول و پارامترهای هندسی برای دستیابی به چرخش سخت پایدار بسیار مهم است!
(1) کاربید سیمانی پوشش داده شده
یک یا چند لایه TiN، TiCN، TiAlN و Al3O2 را با مقاومت سایشی خوب روی ابزار کاربید سیمانی با چقرمگی خوب اعمال کنید و ضخامت پوشش 2-18 میکرومتر است.پوشش معمولاً رسانایی حرارتی بسیار کمتری نسبت به بستر ابزار و مواد قطعه کار دارد که باعث تضعیف اثر حرارتی زیرلایه ابزار می شود.از سوی دیگر، می تواند به طور موثر اصطکاک و چسبندگی را در فرآیند برش بهبود بخشد و تولید حرارت برش را کاهش دهد.
اگرچه پوشش PVD مزایای بسیاری را نشان می دهد، برخی از پوشش ها مانند Al2O3 و الماس تمایل دارند از فناوری پوشش CVD استفاده کنند.Al2O3 نوعی پوشش با مقاومت حرارتی قوی و مقاومت در برابر اکسیداسیون است که می تواند گرمای تولید شده توسط برش را از ابزار خاص جدا کند.فناوری پوشش CVD همچنین می تواند مزایای پوشش های مختلف را برای دستیابی به بهترین اثر برش و رفع نیازهای برش ادغام کند.
در مقایسه با ابزار کاربید سیمانی، ابزار کاربید سیمانی روکش شده از نظر استحکام، سختی و مقاومت در برابر سایش بسیار بهبود یافته است.هنگام چرخاندن قطعه کار با سختی HRC45~55، کاربید سیمانی روکش شده کم هزینه می تواند چرخش با سرعت بالا را محقق کند.در سال‌های اخیر، برخی از تولیدکنندگان با بهبود مواد پوشش‌دهی و روش‌های دیگر، عملکرد ابزارهای پوشش‌دار را بهبود بخشیده‌اند.به عنوان مثال، برخی از تولید کنندگان در ایالات متحده و ژاپن از مواد پوشش AlTiN سوئیس و فناوری جدید پوشش اختراع شده برای تولید تیغه های پوشش داده شده با سختی به اندازه HV4500 ~ 4900 استفاده می کنند که می تواند فولاد قالبی HRC47~58 را با سرعت 498.56 متر در دقیقه برش دهد. .هنگامی که دمای چرخش تا 1500 ~ 1600 درجه سانتیگراد است، سختی همچنان کاهش نمی یابد و اکسید نمی شود.طول عمر تیغه چهار برابر تیغه پوشش داده شده عمومی است، در حالی که هزینه آن تنها 30٪ است و چسبندگی خوبی دارد.
(2) مواد سرامیکی
مواد ابزار سرامیکی با بهبود مستمر ترکیب، ساختار و فرآیند پرس، به ویژه توسعه فناوری نانو، این امکان را فراهم می‌کند که ابزارهای سرامیکی سخت‌تر شوند.در آینده نزدیک، سرامیک ها ممکن است بعد از فولاد پرسرعت و کاربید سیمانی، انقلاب سوم در برش را ایجاد کنند.ابزارهای سرامیکی دارای مزایای سختی بالا (HRA91~95)، استحکام بالا (مقاومت خمشی 750~1000MPa)، مقاومت در برابر سایش خوب، پایداری شیمیایی خوب، مقاومت چسبندگی خوب، ضریب اصطکاک کم و قیمت پایین هستند.نه تنها این، ابزارهای سرامیکی همچنین دارای سختی دمای بالا هستند که در دمای 1200 درجه سانتیگراد به HRA80 می رسد.
در طول برش معمولی، ابزار سرامیکی دوام بسیار بالایی دارد و سرعت برش آن می تواند 2 تا 5 برابر بیشتر از کاربید سیمانی باشد.این به ویژه برای ماشینکاری مواد با سختی بالا، تکمیل و ماشینکاری با سرعت بالا مناسب است.این می تواند انواع فولادهای سخت شده و چدن سخت شده را با سختی تا HRC65 برش دهد.معمولاً سرامیک‌های مبتنی بر آلومینا، سرامیک‌های مبتنی بر نیترید سیلیکون، سرامیک‌ها و سرامیک‌های سخت‌شده ویسکر استفاده می‌شوند.
ابزار سرامیکی مبتنی بر آلومینا سختی قرمز بالاتری نسبت به کاربید سیمانی دارند.به طور کلی، لبه برش در شرایط برش با سرعت بالا تغییر شکل پلاستیکی ایجاد نمی کند، اما استحکام و چقرمگی آن بسیار کم است.به منظور بهبود چقرمگی و مقاومت در برابر ضربه، مخلوط ZrO یا TiC و TiN را می توان اضافه کرد.روش دیگر اضافه کردن سبیل های فلزی خالص یا کاربید سیلیکون است.سرامیک های مبتنی بر نیترید سیلیکون علاوه بر سختی قرمز بالا، چقرمگی خوبی نیز دارند.در مقایسه با سرامیک های مبتنی بر آلومینا، عیب آن این است که به راحتی می توان در هنگام ماشینکاری فولاد، انتشار در دمای بالا تولید کرد که باعث تشدید سایش ابزار می شود.سرامیک های مبتنی بر نیترید سیلیکون عمدتاً برای تراشکاری متناوب و آسیاب چدن خاکستری استفاده می شود.
سرمت نوعی ماده مبتنی بر کاربید است که در آن TiC فاز سخت اصلی است (2/0.5 میکرومتر) با چسب های Co یا Ti ترکیب می شوند و شبیه ابزار کاربید سیمانی هستند اما میل ترکیبی کم، اصطکاک خوب و خوب دارند. مقاومت در برابر سایش.می تواند دمای برش بالاتر از کاربید سیمانی معمولی را تحمل کند، اما فاقد مقاومت در برابر ضربه کاربید سیمانی، چقرمگی در هنگام برش سنگین و استحکام در سرعت کم و تغذیه زیاد است.
(3) نیترید بور مکعبی (CBN)
CBN بعد از الماس از نظر سختی و مقاومت در برابر سایش در رتبه دوم قرار دارد و دارای سختی درجه حرارت بالا عالی است.در مقایسه با سرامیک، مقاومت حرارتی و پایداری شیمیایی آن کمی ضعیف است، اما مقاومت ضربه ای و عملکرد ضد له شدن آن بهتر است.این به طور گسترده ای برای برش فولاد سخت شده (HRC ≥ 50)، چدن خاکستری پرلیتی، چدن سرد و سوپرآلیاژ کاربرد دارد.در مقایسه با ابزار کاربید سیمانی، سرعت برش آن را می توان یک مرتبه افزایش داد.
ابزار کامپوزیت نیترید بور مکعبی پلی کریستالی (PCBN) با محتوای CBN بالا دارای سختی بالا، مقاومت در برابر سایش خوب، استحکام فشاری بالا و چقرمگی ضربه خوب است.معایب آن پایداری حرارتی ضعیف و بی اثری شیمیایی کم است.برای برش آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت، چدن و فلزات متخلخل بر پایه آهن مناسب است.محتوای ذرات CBN در ابزارهای PCBN کم است و سختی ابزارهای PCBN با استفاده از سرامیک به عنوان بایندر کم است، اما پایداری حرارتی ضعیف و اینرسی شیمیایی پایین ماده قبلی را جبران می کند و برای برش فولاد سخت شده مناسب است.
هنگام برش چدن خاکستری و فولاد سخت شده، ابزار سرامیکی یا ابزار CBN را می توان انتخاب کرد.به همین دلیل، تجزیه و تحلیل هزینه-فایده و کیفیت پردازش باید انجام شود تا مشخص شود کدام یک را انتخاب کنید.هنگامی که سختی برش کمتر از HRC60 است و نرخ تغذیه کوچک اتخاذ می شود، ابزار سرامیکی انتخاب بهتری است.ابزارهای PCBN برای برش قطعات با سختی بالاتر از HRC60 مناسب هستند، به ویژه برای ماشینکاری اتوماتیک و ماشینکاری با دقت بالا.علاوه بر این، تنش پسماند روی سطح قطعه کار پس از برش با ابزار PCBN نیز نسبتاً پایدار است نسبت به ابزار سرامیکی تحت شرایط سایش کناره یکسان.
هنگام استفاده از ابزار PCBN برای خشک کردن فولاد سخت شده برش، اصول زیر نیز باید رعایت شود: عمق برش بزرگ را تا جایی که ممکن است انتخاب کنید، به شرطی که سفتی ماشین ابزار اجازه دهد تا گرمای تولید شده در ناحیه برش نرم شود. فلز در جلوی لبه به صورت محلی، که می تواند به طور موثر سایش ابزار PCBN را کاهش دهد.علاوه بر این، هنگام استفاده از عمق برش کوچک، باید در نظر داشت که رسانایی حرارتی ضعیف ابزار PCBN می تواند باعث شود که گرما در ناحیه برش خیلی دیر پخش شود و ناحیه برشی نیز می تواند اثر نرم شدن آشکار فلز ایجاد کند. سایش لبه برش
2. ساختار تیغه و پارامترهای هندسی ابزارهای فوق سخت
تعیین معقول شکل و پارامترهای هندسی ابزار بسیار مهم است تا به عملکرد برش ابزار کاملاً بازی کند.از نظر استحکام ابزار، استحکام نوک ابزار در اشکال مختلف تیغه از بالا به پایین عبارت است از: گرد، الماس 100 درجه، مربع، الماس 80 درجه، مثلث، الماس 55 درجه، الماس 35 درجه.پس از انتخاب مواد تیغه، شکل تیغه با بالاترین استحکام باید انتخاب شود.تیغه های سخت تراش نیز باید تا حد امکان بزرگ انتخاب شوند و ماشینکاری خشن باید با تیغه های شعاع قوس نوک دایره ای و بزرگ انجام شود.شعاع قوس نوک در هنگام اتمام μ حدود m حدود 0.8 است.
تراشه های فولادی سخت شده نوارهای قرمز و نرمی هستند، با شکنندگی زیاد، به راحتی شکسته می شوند و اتصال ندارند.سطح برش فولاد سخت شده از کیفیت بالایی برخوردار است و به طور کلی تجمع تراشه ایجاد نمی کند، اما نیروی برش بزرگ است، به خصوص نیروی برش شعاعی بزرگتر از نیروی برش اصلی است.بنابراین، ابزار باید از یک زاویه جلوی منفی (5 - ≥ درجه) و یک زاویه عقب بزرگ (ao=10°~15°) استفاده کند.زاویه انحراف اصلی به سفتی ماشین ابزار بستگی دارد، به طور کلی 45 درجه ~ 60 درجه، برای کاهش پچ پچ قطعه کار و ابزار.
زمان ارسال: فوریه-24-2023