Co desenvolvemento da ciencia e tecnoloxía modernas, utilízanse cada vez máis materiais de enxeñería con alta dureza, mentres que a tecnoloxía de torneado tradicional non é competente ou non pode lograr o procesamento dalgúns materiais de alta dureza.O carburo revestido, a cerámica, o PCBN e outros materiais de ferramentas superduros teñen unha alta dureza a altas temperaturas, resistencia ao desgaste e estabilidade termoquímica, que proporcionan o requisito previo máis básico para o corte de materiais de alta dureza e lograron importantes beneficios na produción.O material empregado pola ferramenta superduro e a súa estrutura da ferramenta e os parámetros xeométricos son os elementos básicos para realizar o torneado duro.Polo tanto, como seleccionar o material de ferramenta superduro e deseñar unha estrutura de ferramenta razoable e parámetros xeométricos é fundamental para conseguir un torneado duro estable.
(1) Carburo cementado revestido
Aplicar unha ou varias capas de TiN, TiCN, TiAlN e Al3O2 con boa resistencia ao desgaste en ferramentas de carburo cementado con boa tenacidade, e o grosor do revestimento é de 2-18 μ m.O revestimento adoita ter unha condutividade térmica moito menor que o substrato da ferramenta e o material da peza, o que debilita o efecto térmico do substrato da ferramenta;Por outra banda, pode mellorar eficazmente a fricción e a adhesión no proceso de corte e reducir a xeración de calor de corte.
Aínda que o revestimento PVD presenta moitas vantaxes, algúns revestimentos como o Al2O3 e o diamante tenden a adoptar a tecnoloxía de revestimento CVD.Al2O3 é un tipo de revestimento cunha forte resistencia á calor e á oxidación, que pode separar a calor xerada polo corte da ferramenta específica.A tecnoloxía de revestimento CVD tamén pode integrar as vantaxes de varios revestimentos para conseguir o mellor efecto de corte e satisfacer as necesidades de corte.
En comparación coas ferramentas de carburo cementado, as ferramentas de carburo cementado revestidas melloraron moito en resistencia, dureza e resistencia ao desgaste.Ao xirar a peza de traballo cunha dureza de HRC45 ~ 55, o carburo cementado revestido de baixo custo pode realizar un torneado a alta velocidade.Nos últimos anos, algúns fabricantes melloraron o rendemento das ferramentas revestidas mellorando os materiais de revestimento e outros métodos.Por exemplo, algúns fabricantes dos Estados Unidos e Xapón usan material de revestimento AlTiN suízo e unha nova tecnoloxía patentada de revestimento para producir láminas revestidas cunha dureza tan alta como HV4500~4900, que poden cortar o aceiro de matriz HRC47~58 a unha velocidade de 498,56 m/min. .Cando a temperatura de xiro é de ata 1500 ~ 1600 ° C, a dureza aínda non diminúe e non se oxida.A vida útil da lámina é catro veces superior á da lámina revestida xeral, mentres que o custo é só do 30% e a adhesión é boa.
(2) Material cerámico
Coa mellora continua da súa composición, estrutura e proceso de prensado, especialmente o desenvolvemento da nanotecnoloxía, os materiais de ferramentas cerámicas permiten endurecer as ferramentas cerámicas.Nun futuro próximo, a cerámica pode provocar a terceira revolución no corte despois do aceiro de alta velocidade e o carburo cementado.As ferramentas cerámicas teñen as vantaxes de alta dureza (HRA91 ~ 95), alta resistencia (resistencia á flexión 750 ~ 1000MPa), boa resistencia ao desgaste, boa estabilidade química, boa resistencia de adhesión, baixo coeficiente de fricción e baixo prezo.Non só iso, as ferramentas cerámicas tamén teñen unha dureza a alta temperatura, que alcanza HRA80 a 1200 ° C.
Durante o corte normal, a ferramenta cerámica ten unha durabilidade moi elevada e a súa velocidade de corte pode ser de 2 a 5 veces maior que a do carburo cementado.É especialmente axeitado para mecanizar materiais de alta dureza, acabados e mecanizado a alta velocidade.Pode cortar varios aceiro endurecido e ferro fundido endurecido con dureza de ata HRC65.Comúnmente usadas son cerámicas a base de alúmina, cerámicas a base de nitruro de silicio, cermets e cerámicas endurecidas con bigotes.
As ferramentas cerámicas a base de alúmina teñen unha dureza vermella máis alta que o carburo cementado.Xeralmente, o filo de corte non producirá deformación plástica en condicións de corte de alta velocidade, pero a súa resistencia e tenacidade son moi baixas.Para mellorar a súa dureza e resistencia ao impacto, pódense engadir mesturas de ZrO ou TiC e TiN.Outro método é engadir bigotes de metal puro ou carburo de silicio.Ademais da alta dureza vermella, as cerámicas a base de nitruro de silicio tamén teñen unha boa dureza.En comparación coa cerámica a base de alúmina, a súa desvantaxe é que é fácil producir difusión a alta temperatura ao mecanizar aceiro, o que agrava o desgaste da ferramenta.As cerámicas a base de nitruro de silicio úsanse principalmente para o torneado e fresado intermitentes de fundición gris.
O cermet é un tipo de material a base de carburo, no que o TiC é a principal fase dura (0,5-2 μm) Combínanse con aglutinantes de Co ou Ti e son similares ás ferramentas de carburo cementado, pero teñen baixa afinidade, boa fricción e boa resistencia ao desgaste.Pode soportar unha temperatura de corte máis alta que o carburo cementado convencional, pero carece da resistencia ao impacto do carburo cementado, a dureza durante o corte pesado e a resistencia a baixa velocidade e gran avance.
(3) Nitruro de boro cúbico (CBN)
O CBN é o segundo só despois do diamante en dureza e resistencia ao desgaste, e ten unha excelente dureza a altas temperaturas.En comparación coa cerámica, a súa resistencia á calor e estabilidade química son lixeiramente pobres, pero a súa resistencia ao impacto e o seu rendemento anti-esmagamento son mellores.É amplamente aplicable ao corte de aceiro endurecido (HRC ≥ 50), fundición gris perlítica, fundición arrefriada e superaliaxe.En comparación coas ferramentas de carburo cementado, a súa velocidade de corte pódese aumentar nunha orde de magnitude.
A ferramenta composta de nitruro de boro cúbico policristalino (PCBN) cun alto contido de CBN ten alta dureza, boa resistencia ao desgaste, alta resistencia á compresión e boa tenacidade ao impacto.As súas desvantaxes son unha escasa estabilidade térmica e unha baixa inercia química.É axeitado para cortar aliaxes resistentes á calor, fundición e metais sinterizados a base de ferro.O contido de partículas de CBN nas ferramentas de PCBN é baixa e a dureza das ferramentas de PCBN que usan cerámica como aglutinante é baixa, pero compensa a escasa estabilidade térmica e a baixa inercia química do material anterior, e é adecuada para cortar aceiro endurecido.
Ao cortar fundición gris e aceiro endurecido, pódese seleccionar ferramenta de cerámica ou ferramenta CBN.Por este motivo, debe realizarse unha análise custo-beneficio e da calidade do procesamento para determinar cal escoller.Cando a dureza de corte é inferior a HRC60 e se adopta un pequeno avance, a ferramenta de cerámica é unha mellor opción.As ferramentas PCBN son axeitadas para cortar pezas con dureza superior a HRC60, especialmente para mecanizado automático e mecanizado de alta precisión.Ademais, a tensión residual na superficie da peza despois de cortar coa ferramenta PCBN tamén é relativamente estable que a da ferramenta cerámica baixo o mesmo desgaste dos flancos.
Cando se utilice a ferramenta PCBN para cortar en seco aceiro endurecido, tamén se deben seguir os seguintes principios: seleccionar unha profundidade de corte grande na medida do posible baixo a condición de que a rixidez da máquina ferramenta o permita, para que a calor xerada na zona de corte poida suavizar. o metal na parte frontal do bordo localmente, o que pode reducir eficazmente o desgaste da ferramenta PCBN.Ademais, cando se usa unha profundidade de corte pequena, tamén se debe considerar que a mala condutividade térmica da ferramenta PCBN pode facer que a calor na zona de corte sexa demasiado tarde para difundir, e que a área de corte tamén pode producir un efecto ablandador de metais evidente. desgaste do filo de corte.
2. Estrutura da folla e parámetros xeométricos das ferramentas superduras
A determinación razoable da forma e dos parámetros xeométricos da ferramenta é moi importante para dar un xogo completo ao rendemento de corte da ferramenta.En termos de forza da ferramenta, a forza da punta da ferramenta de varias formas de folla de alta a baixa é: redondo, diamante de 100 °, cadrado, diamante de 80 °, triángulo, diamante de 55 °, diamante de 35 °.Despois de seleccionar o material da lámina, seleccionarase a forma da lámina coa maior resistencia.As láminas de torneado duro tamén deben seleccionarse o máis grandes posibles e o mecanizado en bruto debe facerse con láminas circulares e de gran radio de arco de punta.O raio do arco da punta é duns 0,8 ao rematar μ Uns m.
As virutas de aceiro endurecido son cintas vermellas e brandas, cunha gran fraxilidade, fáciles de romper e non adherentes.A superficie de corte de aceiro endurecido é de alta calidade e xeralmente non produce acumulación de virutas, pero a forza de corte é grande, especialmente a forza de corte radial é maior que a forza de corte principal.Polo tanto, a ferramenta debe usar un ángulo frontal negativo (ir ≥ - 5 °) e un gran ángulo traseiro (ao = 10 ° ~ 15 °).O ángulo de deflexión principal depende da rixidez da máquina-ferramenta, xeralmente 45 °~60 °, para reducir a vibración da peza e da ferramenta.
Hora de publicación: 24-feb-2023