1. Το εργαλείο πρέπει να έχει βασικές λειτουργίες
Η επιλογή των εργαλείων κοπής έχει μεγάλη επίδραση στη διάρκεια ζωής του εργαλείου, την ισχύ επεξεργασίας, την ποιότητα επεξεργασίας και το κόστος επεξεργασίας. Όταν το εργαλείο κόβεται, υπόκειται στις επιπτώσεις της υψηλής πίεσης, της υψηλής θερμοκρασίας, της τριβής, των κραδασμών και των κραδασμών. Επομένως, το εργαλείο θα πρέπει να έχει τις ακόλουθες βασικές λειτουργίες:
(1) Σκληρότητα και αντοχή στη φθορά. Η σκληρότητα του εργαλείου πρέπει να είναι υψηλότερη από τη σκληρότητα του υλικού του τεμαχίου εργασίας, που γενικά απαιτείται να είναι πάνω από 60HRC. Όσο πιο σκληρό είναι το εργαλείο, τόσο καλύτερη είναι η αντίσταση στη φθορά.
(2) Αντοχή και ανθεκτικότητα. Το εργαλείο πρέπει να έχει υψηλή αντοχή και σκληρότητα για να αντέχει τη δύναμη κοπής, τους κραδασμούς και τους κραδασμούς και να αποτρέπει το εύθραυστο κάταγμα και το θρυμματισμό του εργαλείου.
(3) Αντοχή στη θερμότητα. Η αντίσταση στη θερμότητα του εργαλείου είναι καλύτερη, μπορεί να αντέξει την υψηλή θερμοκρασία κοπής και έχει καλή αντοχή στην οξείδωση.
(4) Λειτουργία και οικονομία διαδικασίας. Το εργαλείο κοπής πρέπει να έχει καλή λειτουργία χύτευσης, λειτουργία θερμικής επεξεργασίας, λειτουργία συγκόλλησης. λειτουργία επεξεργασίας λείανσης, κ.λπ., και θα πρέπει να επιδιώκει υψηλή αναλογία τιμής λειτουργίας.
2. Είδη, λειτουργίες, χαρακτηριστικά και χρήση εργαλείων
1. Κεραμικό εργαλείο
Τα κεραμικά εργαλεία έχουν τα χαρακτηριστικά της υψηλής σκληρότητας, της καλής αντοχής στη φθορά, της εξαιρετικής αντοχής στη θερμότητα και της χημικής σταθερότητας και δεν είναι εύκολο να συνδεθούν με μέταλλο. Τα κεραμικά εργαλεία κατέχουν πολύ σημαντική θέση στην κατεργασία CNC. Τα κεραμικά εργαλεία έχουν γίνει ένα από τα πιο σημαντικά εργαλεία κοπής υψηλής ταχύτητας και δύσκολα κατεργασμένα υλικά. Τα κεραμικά εργαλεία κοπής χρησιμοποιούνται ευρέως στην κοπή υψηλής ταχύτητας, στην ξηρή κοπή, στη σκληρή κοπή και στην κοπή δύσκολα στη μηχανή υλικών. Τα κεραμικά μαχαίρια μπορούν να επεξεργαστούν αποτελεσματικά υλικά υψηλής σκληρότητας που τα παραδοσιακά μαχαίρια δεν μπορούν να επεξεργαστούν καθόλου, συνειδητοποιώντας ότι "αντικαθιστά το τρόχισμα με ένα αυτοκίνητο". η βέλτιστη ταχύτητα κοπής των κεραμικών μαχαιριών μπορεί να είναι 2 έως 10 φορές υψηλότερη από αυτή των μαχαιριών καρβιδίου με τσιμέντο, βελτιώνοντας έτσι σημαντικά την παραγωγική απόδοση της επεξεργασίας κοπής. Η κύρια πρώτη ύλη που χρησιμοποιείται από τα κεραμικά μαχαίρια είναι το πιο άφθονο στοιχείο στον φλοιό της γης. Ως εκ τούτου, η διάδοση και η εφαρμογή των κεραμικών μαχαιριών είναι μεγάλης σημασίας για τη βελτίωση της παραγωγικότητας, τη μείωση του κόστους επεξεργασίας και την εξοικονόμηση στρατηγικών πολύτιμων μετάλλων, και επίσης θα προωθήσει σημαντικά την πρόοδο της τεχνολογίας κοπής.
⑴ Τύποι κεραμικών εργαλείων
Οι ποικιλίες κεραμικών εργαλείων μπορούν γενικά να χωριστούν σε τρεις κατηγορίες: κεραμικά με βάση την αλουμίνα, κεραμικά με βάση το νιτρίδιο του πυριτίου και κεραμικά με βάση το νιτρίδιο του πυριτίου-αλουμίνα. Μεταξύ αυτών, τα κεραμικά εργαλεία με βάση την αλουμίνα και το νιτρίδιο του πυριτίου είναι τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα. Η λειτουργία των κεραμικών με βάση το νιτρίδιο του πυριτίου είναι ανώτερη από εκείνη των κεραμικών με βάση την αλουμίνα.
⑵ Λειτουργίες και χαρακτηριστικά κεραμικών εργαλείων
① Υψηλή σκληρότητα και καλή αντοχή στη φθορά: Παρόλο που η σκληρότητα των κεραμικών εργαλείων δεν είναι τόσο υψηλή όσο αυτή των PCD και PCBN, είναι πολύ υψηλότερη από αυτή των εργαλείων τσιμεντοειδούς καρβιδίου και χάλυβα υψηλής ταχύτητας, φτάνοντας το 93-95HRA. Τα κεραμικά εργαλεία μπορούν να επεξεργαστούν υλικά υψηλής σκληρότητας που είναι δύσκολο να επεξεργαστούν με παραδοσιακά εργαλεία και είναι κατάλληλα για κοπή υψηλής ταχύτητας και σκληρή κοπή.
② Αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία και καλή αντοχή στη θερμότητα: Τα κεραμικά εργαλεία μπορούν ακόμα να κόψουν σε υψηλές θερμοκρασίες πάνω από 1200 βαθμούς. Τα κεραμικά μαχαίρια έχουν καλές μηχανικές ιδιότητες υψηλής θερμοκρασίας και τα κεραμικά μαχαίρια A12O3 έχουν ιδιαίτερα καλές αντιοξειδωτικές ιδιότητες. Ακόμα κι αν το κοπτικό άκρο βρίσκεται σε κατάσταση καυτό, μπορεί να χρησιμοποιηθεί συνεχώς. Επομένως, τα κεραμικά εργαλεία μπορούν να εκτελέσουν στεγνή κοπή και το υγρό κοπής μπορεί στη συνέχεια να παραλειφθεί.
③ Καλή χημική σταθερότητα: Τα κεραμικά μαχαίρια δεν είναι εύκολο να συνδεθούν με μέταλλο και είναι ανθεκτικά στη διάβρωση και χημικά σταθερά, γεγονός που μπορεί να μειώσει τη φθορά συγκόλλησης του εργαλείου.
④ Χαμηλός συντελεστής τριβής: Η συγγένεια μεταξύ κεραμικών εργαλείων κοπής και μετάλλου είναι μικρή και ο συντελεστής τριβής είναι χαμηλός, γεγονός που μπορεί να μειώσει τη δύναμη κοπής και τη θερμοκρασία κοπής.
⑶ Χρησιμοποιούνται κεραμικά εργαλεία
Τα κεραμικά είναι ένα από τα υλικά εργαλείων που χρησιμοποιούνται κυρίως για φινίρισμα και ημι-τελική επεξεργασία υψηλής ταχύτητας. Τα κεραμικά εργαλεία κοπής είναι κατάλληλα για την κοπή όλων των ειδών χυτοσιδήρου (γκρίζος χυτοσίδηρος, όλκιμος σίδηρος, ελατός σίδηρος, ψυχρός χυτοσίδηρος, χυτοσίδηρος υψηλής αντοχής στη φθορά) και χάλυβας (ανθρακωματικός χάλυβας, κράμα δομικός χάλυβας, χάλυβας υψηλής αντοχής , χάλυβας υψηλής περιεκτικότητας σε μαγγάνιο, σβησμένος χάλυβας κ.λπ.), μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την κοπή κραμάτων χαλκού, γραφίτη, πλαστικών μηχανικής και σύνθετων υλικών.
Τα κεραμικά κοπτικά εργαλεία έχουν τα προβλήματα χαμηλής αντοχής σε κάμψη και χαμηλής αντοχής στην κρούση και δεν είναι κατάλληλα για κοπή σε χαμηλή ταχύτητα και φορτίο κρούσης.
2. Διαμαντένιο εργαλείο
Το διαμάντι είναι ένα αλλοτρόπο του άνθρακα και είναι το σκληρότερο υλικό που υπάρχει στη φύση. Τα διαμαντένια εργαλεία έχουν υψηλή σκληρότητα, υψηλή αντοχή στη φθορά και υψηλή θερμική αγωγιμότητα και χρησιμοποιούνται ευρέως στην επεξεργασία μη σιδηρούχων μετάλλων και μη μετάλλων. Ειδικά στην κοπή υψηλής ταχύτητας αλουμινίου και κραμάτων πυριτίου-αλουμινίου, τα διαμαντένια εργαλεία είναι οι κύριοι τύποι εργαλείων κοπής που είναι δύσκολο να αντικατασταθούν. Τα διαμαντένια εργαλεία που μπορούν να επιτύχουν υψηλή ισχύ, υψηλή σταθερότητα και μεγάλη διάρκεια επεξεργασίας είναι απαραίτητα και σημαντικά εργαλεία στη σύγχρονη κατεργασία CNC.
⑴ Τύποι εργαλείων διαμαντιών
① Εργαλείο φυσικού διαμαντιού: το φυσικό διαμάντι χρησιμοποιείται ως εργαλείο κοπής εδώ και εκατοντάδες χρόνια. Το εργαλείο με φυσικό μονοκρυστάλλο διαμάντι έχει λειανθεί και η κοπτική άκρη μπορεί να αλεσθεί εξαιρετικά απότομα. Η ακτίνα κοπής μπορεί να φτάσει τα 0,002μm, που μπορεί να ολοκληρώσει την εξαιρετικά λεπτή κοπή και μπορεί. Είναι ένα αναγνωρισμένο, ιδανικό και αναντικατάστατο εξαιρετικά λεπτό εργαλείο κατεργασίας για την επεξεργασία εξαιρετικά υψηλής ακρίβειας τεμαχίου εργασίας και εξαιρετικά χαμηλής τραχύτητας επιφάνειας.
② Εργαλείο διαμαντιών PCD: το φυσικό διαμάντι είναι ακριβό και το πολυκρυσταλλικό διαμάντι (PCD) χρησιμοποιείται ευρέως στην κοπή. Μετά την επιτυχία, τα φυσικά εργαλεία διαμαντιών έχουν αντικατασταθεί από τεχνητό πολυκρυσταλλικό διαμάντι σε πολλές περιπτώσεις. Το PCD είναι πλούσιο σε πρώτες ύλες και η τιμή του είναι μόνο μερικά δέκατα έως ένα δέκατο των φυσικών διαμαντιών. Τα εργαλεία PCD δεν μπορούν να λειανθούν σε εξαιρετικά αιχμηρά Η αιχμή, η ποιότητα της επιφάνειας του επεξεργασμένου τεμαχίου δεν είναι τόσο καλή όσο το φυσικό διαμάντι και δεν είναι βολικό να κατασκευάζονται λεπίδες PCD με διακόπτες τσιπ στη βιομηχανία. Επομένως, το PCD μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο για λεπτή κοπή μη σιδηρούχων μετάλλων και μη μετάλλων, κάτι που είναι δύσκολο να επιτευχθεί εξαιρετικά λεπτή κοπή καθρέφτη.
③ Εργαλεία διαμαντιών CVD: Από τα τέλη της δεκαετίας του 1970 έως τις αρχές της δεκαετίας του 1980, η τεχνολογία διαμαντιών CVD εμφανίστηκε στην Ιαπωνία. Το διαμάντι CVD αναφέρεται στη χρήση χημικής εναπόθεσης ατμών (CVD) για το σχηματισμό μιας μεμβράνης διαμαντιού σε ένα ετερογενές υπόστρωμα (όπως καρβίδιο με τσιμέντο, κεραμικά κ.λπ.). Το διαμάντι CVD έχει ακριβώς την ίδια δομή και χαρακτηριστικά με το φυσικό διαμάντι. Η απόδοση του διαμαντιού CVD είναι πολύ κοντά σε αυτή του φυσικού διαμαντιού. Έχει τα πλεονεκτήματα του φυσικού μονοκρυσταλλικού διαμαντιού και του πολυκρυσταλλικού διαμαντιού (PCD) και ξεπερνά τα μειονεκτήματά τους σε κάποιο βαθμό.
⑵ Χαρακτηριστικά εργαλείων διαμαντιών
① Εξαιρετικά υψηλή σκληρότητα και αντοχή στη φθορά: Το φυσικό διαμάντι είναι η πιο σκληρή ουσία που υπάρχει στη φύση. Το διαμάντι έχει εξαιρετικά υψηλή αντοχή στη φθορά. Κατά την επεξεργασία υλικών υψηλής σκληρότητας, η διάρκεια ζωής των εργαλείων διαμαντιού είναι 10 έως 100 φορές μεγαλύτερη από εκείνη των εργαλείων τσιμεντοειδούς καρβιδίου ή ακόμη και εκατοντάδες φορές.
② Πολύ χαμηλός συντελεστής τριβής: ο συντελεστής τριβής μεταξύ διαμαντιού και ορισμένων μη σιδηρούχων μετάλλων είναι χαμηλότερος από αυτόν άλλων εργαλείων, ο συντελεστής τριβής είναι χαμηλός, η παραμόρφωση είναι μικρή κατά την επεξεργασία και η δύναμη κοπής μπορεί να μειωθεί.
③ Η κοπτική άκρη είναι πολύ αιχμηρή: η κοπτική άκρη του διαμαντένιου εργαλείου μπορεί να ακονιστεί και το φυσικό μονοκρυστάλλινο εργαλείο διαμαντιού μπορεί να φτάσει το ύψος 0.002-0.008μm, το οποίο μπορεί να εκτελέσει εξαιρετικά λεπτή κοπή και εξαιρετικά λεπτή επεξεργασία.
④ Υψηλή θερμική αγωγιμότητα: το διαμάντι έχει υψηλή θερμική αγωγιμότητα και θερμική διάχυση, η θερμότητα κοπής διαχέεται εύκολα και η θερμοκρασία του τμήματος κοπής του εργαλείου είναι χαμηλή.
⑤ Χαμηλός συντελεστής θερμικής διαστολής: Ο συντελεστής θερμικής διαστολής του διαμαντιού είναι αρκετές φορές μικρότερος από αυτόν του τσιμεντοειδούς καρβιδίου και η αλλαγή στο μέγεθος του εργαλείου που προκαλείται από τη θερμότητα κοπής είναι πολύ μικρή, κάτι που είναι ιδιαίτερα σημαντικό για λεπτή και εξαιρετικά λεπτή κατεργασία που απαιτεί υψηλή ακρίβεια διαστάσεων.
⑶ Η χρήση εργαλείων διαμαντιών
Τα διαμαντένια εργαλεία χρησιμοποιούνται κυρίως για λεπτή κοπή και διάτρηση μη σιδηρούχων μετάλλων και μη μετάλλων σε υψηλή ταχύτητα. Είναι κατάλληλο για την επεξεργασία διαφόρων ανθεκτικών στη φθορά μη μετάλλων, όπως τεμάχια μεταλλουργίας σκόνης FRP, κεραμικά κ.λπ. διάφορα ανθεκτικά στη φθορά μη σιδηρούχα μέταλλα, όπως διάφορα κράματα πυριτίου-αλουμινίου. και τελική επεξεργασία διαφόρων μη σιδηρούχων μετάλλων.
Το μειονέκτημα των εργαλείων διαμαντιού είναι ότι έχουν κακή θερμική σταθερότητα. Όταν η θερμοκρασία κοπής υπερβαίνει τους 700 βαθμούς C ~ 800 βαθμούς C, θα χάσει εντελώς τη σκληρότητά του. Επιπλέον, δεν είναι κατάλληλο για κοπή σιδηρούχων μετάλλων, επειδή το διαμάντι (άνθρακας) έρχεται εύκολα σε επαφή με το σίδηρο σε υψηλές θερμοκρασίες. Το ατομικό φαινόμενο μετατρέπει τα άτομα άνθρακα σε δομή γραφίτη και τα μαχαίρια καταστρέφονται εύκολα.