Amb el desenvolupament de la ciència i la tecnologia modernes, s'utilitzen cada cop més materials d'enginyeria amb alta duresa, mentre que la tecnologia de tornejat tradicional no és competent o no pot aconseguir el processament d'alguns materials d'alta duresa.El carbur recobert, la ceràmica, el PCBN i altres materials d'eines superdurs tenen una duresa a alta temperatura, resistència al desgast i estabilitat termoquímica, que proporcionen el requisit previ més bàsic per al tall de materials d'alta duresa i han aconseguit beneficis significatius en la producció.El material utilitzat per l'eina superdur i la seva estructura d'eina i paràmetres geomètrics són els elements bàsics per realitzar un tornejat dur.Per tant, com seleccionar el material d'eina superdur i dissenyar una estructura d'eina raonable i paràmetres geomètrics és crucial per aconseguir un tornejat dur estable!
(1) Carbur cimentat recobert
Aplicar una o més capes de TiN, TiCN, TiAlN i Al3O2 amb bona resistència al desgast en eines de carbur cimentat amb bona tenacitat, i el gruix del recobriment és de 2-18 μ m.El recobriment sol tenir una conductivitat tèrmica molt més baixa que el substrat de l'eina i el material de la peça, la qual cosa debilita l'efecte tèrmic del substrat de l'eina;D'altra banda, pot millorar eficaçment la fricció i l'adhesió en el procés de tall i reduir la generació de calor de tall.
Tot i que el recobriment PVD mostra molts avantatges, alguns recobriments com l'Al2O3 i el diamant tendeixen a adoptar la tecnologia de recobriment CVD.Al2O3 és un tipus de recobriment amb una forta resistència a la calor i resistència a l'oxidació, que pot separar la calor generada pel tall de l'eina específica.La tecnologia de recobriment CVD també pot integrar els avantatges de diversos recobriments per aconseguir el millor efecte de tall i satisfer les necessitats de tall.
En comparació amb les eines de carbur cimentat, les eines de carbur cimentat recoberts han millorat molt en força, duresa i resistència al desgast.En girar la peça amb una duresa de HRC45 ~ 55, el carbur cimentat recobert de baix cost pot realitzar un tornejat d'alta velocitat.En els darrers anys, alguns fabricants han millorat el rendiment de les eines recobertes millorant els materials de recobriment i altres mètodes.Per exemple, alguns fabricants dels Estats Units i el Japó utilitzen material de recobriment AlTiN suís i una nova tecnologia patentada de recobriment per produir fulles recobertes amb una duresa tan alta com HV4500~4900, que poden tallar l'acer de matriu HRC47~58 a una velocitat de 498,56 m/min. .Quan la temperatura de gir és de fins a 1500 ~ 1600 ° C, la duresa encara no disminueix i no s'oxida.La vida útil de la fulla és quatre vegades superior a la de la fulla recoberta general, mentre que el cost és només del 30% i l'adhesió és bona.
(2) Material ceràmic
Amb la millora contínua de la seva composició, estructura i procés de premsat, especialment el desenvolupament de la nanotecnologia, els materials d'eina ceràmica permeten endurir les eines ceràmiques.En un futur proper, la ceràmica pot provocar la tercera revolució en el tall després de l'acer d'alta velocitat i el carbur cimentat.Les eines de ceràmica tenen els avantatges d'alta duresa (HRA91 ~ 95), alta resistència (resistència a la flexió 750 ~ 1000MPa), bona resistència al desgast, bona estabilitat química, bona resistència a l'adhesió, baix coeficient de fricció i baix preu.No només això, les eines ceràmiques també tenen una duresa a alta temperatura, que arriba a HRA80 a 1200 ° C.
Durant el tall normal, l'eina de ceràmica té una durabilitat molt alta i la seva velocitat de tall pot ser de 2 a 5 vegades superior a la del carbur cimentat.És especialment adequat per mecanitzar materials d'alta duresa, acabats i mecanitzats d'alta velocitat.Pot tallar diversos acers endurits i ferro colat endurit amb duresa de fins a HRC65.S'utilitzen habitualment les ceràmiques a base d'alúmina, les ceràmiques a base de nitrur de silici, els cermets i les ceràmiques endurides amb bigotis.
Les eines ceràmiques a base d'alúmina tenen una duresa vermella més alta que el carbur cimentat.En general, el tall no produirà deformació plàstica en condicions de tall d'alta velocitat, però la seva força i tenacitat són molt baixes.Per tal de millorar la seva duresa i resistència a l'impacte, es pot afegir ZrO o TiC i barreja de TiN.Un altre mètode és afegir bigotis de metall pur o carbur de silici.A més de l'alta duresa vermella, les ceràmiques a base de nitrur de silici també tenen una bona duresa.En comparació amb la ceràmica a base d'alúmina, el seu desavantatge és que és fàcil produir difusió a alta temperatura quan es mecanitza l'acer, cosa que agreuja el desgast de l'eina.Les ceràmiques a base de nitrur de silici s'utilitzen principalment per al tornejat i el fresat intermitents de ferro colat gris.
El cermet és una mena de material a base de carbur, en el qual el TiC és la fase dura principal (0,5-2 μm) Es combinen amb aglutinants de Co o Ti i són similars a les eines de carbur cimentat, però tenen poca afinitat, bona fricció i bona resistència al desgast.Pot suportar una temperatura de tall més alta que el carbur cimentat convencional, però no té la resistència a l'impacte del carbur cimentat, la duresa durant el tall intens i la força a baixa velocitat i gran alimentació.
(3) Nitrur de bor cúbic (CBN)
El CBN és el segon només després del diamant en duresa i resistència al desgast, i té una excel·lent duresa a alta temperatura.En comparació amb la ceràmica, la seva resistència a la calor i l'estabilitat química són lleugerament pobres, però la seva resistència a l'impacte i el seu rendiment anti-aixafament són millors.És àmpliament aplicable al tall d'acer endurit (HRC ≥ 50), ferro colat gris perlític, ferro colat refrigerat i superaliatge.En comparació amb les eines de carbur cimentat, la seva velocitat de tall es pot augmentar en un ordre de magnitud.
L'eina composta de nitrur de bor cúbic policristalí (PCBN) amb un alt contingut de CBN té una alta duresa, bona resistència al desgast, alta resistència a la compressió i bona resistència a l'impacte.Els seus desavantatges són la poca estabilitat tèrmica i la baixa inercia química.És adequat per tallar aliatges resistents a la calor, ferro colat i metalls sinteritzats a base de ferro.El contingut de partícules de CBN a les eines de PCBN és baix i la duresa de les eines de PCBN que utilitzen ceràmica com a aglutinant és baixa, però compensa la mala estabilitat tèrmica i la baixa inèrcia química del material anterior, i és adequada per tallar acer endurit.
En tallar ferro colat gris i acer endurit, es pot seleccionar una eina ceràmica o una eina CBN.Per aquest motiu, s'hauria de fer una anàlisi cost-benefici i de la qualitat del processament per determinar quin escollir.Quan la duresa de tall és inferior a HRC60 i s'adopta una velocitat d'alimentació petita, l'eina de ceràmica és una millor opció.Les eines PCBN són adequades per tallar peces de treball amb una duresa superior a HRC60, especialment per al mecanitzat automàtic i el mecanitzat d'alta precisió.A més, la tensió residual a la superfície de la peça després de tallar amb l'eina PCBN també és relativament estable que la de l'eina ceràmica amb el mateix desgast del flanc.
Quan s'utilitza l'eina PCBN per tallar en sec acer endurit, també s'han de seguir els següents principis: seleccionar una profunditat de tall gran tant com sigui possible amb la condició que la rigidesa de la màquina eina ho permeti, de manera que la calor generada a la zona de tall es pugui suavitzar. el metall a la part davantera de la vora localment, que pot reduir eficaçment el desgast de l'eina PCBN.A més, quan s'utilitza una profunditat de tall petita, també s'ha de tenir en compte que la mala conductivitat tèrmica de l'eina PCBN pot fer que la calor a l'àrea de tall sigui massa tard per difondre's, i l'àrea de tall també pot produir un efecte de suavització del metall evident, reduir la desgast del tall.
2. Estructura de la fulla i paràmetres geomètrics d'eines superdures
La determinació raonable de la forma i els paràmetres geomètrics de l'eina és molt important per donar un joc total al rendiment de tall de l'eina.Pel que fa a la força de l'eina, la força de la punta de l'eina de diverses formes de fulla d'alta a baixa és: rodona, diamant de 100 °, quadrat, diamant de 80 °, triangle, diamant de 55 °, diamant de 35 °.Després de seleccionar el material de la fulla, es seleccionarà la forma de la fulla amb la resistència més alta.Les fulles de tornejat dures també s'han de seleccionar tan grans com sigui possible i el mecanitzat en brut s'ha de fer amb fulles circulars i de radi d'arc de punta gran.El radi de l'arc de la punta és d'uns 0,8 en acabar μ Uns m.
Els xips d'acer endurit són cintes vermelles i suaus, amb gran fragilitat, fàcils de trencar i no enganxines.La superfície de tall d'acer endurit és d'alta qualitat i generalment no produeix acumulació d'encenalls, però la força de tall és gran, especialment la força de tall radial és més gran que la força de tall principal.Per tant, l'eina hauria d'utilitzar un angle frontal negatiu (anar ≥ - 5 °) i un angle posterior gran (ao = 10 ° ~ 15 °).L'angle de deflexió principal depèn de la rigidesa de la màquina-eina, generalment de 45 ° ~ 60 °, per reduir el xoc de la peça i l'eina.
Hora de publicació: 24-feb-2023