Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología modernas, se utilizan más y más materiales de ingeniería con alta dureza, mientras que la tecnología de giro tradicional no es competente o no puede lograr el procesamiento de algunos materiales de alta dureza. El carburo recubierto, la cerámica, la PCBN y otros materiales de herramientas superhorde tienen una alta dureza de alta temperatura, resistencia al desgaste y estabilidad termoquímica, que proporcionan el requisito previo más básico para el corte de materiales de alta dureza, y han logrado beneficios significativos en la producción. El material utilizado por la herramienta Superhard y su estructura de herramientas y parámetros geométricos son los elementos básicos para realizar un giro duro. Por lo tanto, cómo seleccionar el material de la herramienta Superhard y diseñar una estructura de herramienta razonable y parámetros geométricos es crucial para lograr un giro duro estable.
(1) Carburo de cemento recubierto
Aplique una o más capas de Tin, Ticn, Tialn y Al3O2 con buena resistencia al desgaste en herramientas de carburo cementadas con buena resistencia, y el grosor del recubrimiento es de 2-18 μ m. El recubrimiento generalmente tiene una conductividad térmica mucho más baja que el sustrato de la herramienta y el material de la pieza de trabajo, lo que debilita el efecto térmico del sustrato de herramientas; Por otro lado, puede mejorar efectivamente la fricción y la adhesión en el proceso de corte y reducir la generación de calor de corte.
Aunque el recubrimiento de PVD muestra muchas ventajas, algunos recubrimientos como Al2O3 y Diamond tienden a adoptar la tecnología de recubrimiento de ECV. AL2O3 es un tipo de recubrimiento con una fuerte resistencia al calor y resistencia a la oxidación, que puede separar el calor generado por corte de la herramienta específica. La tecnología de recubrimiento CVD también puede integrar las ventajas de varios recubrimientos para lograr el mejor efecto de corte y satisfacer las necesidades de corte.
En comparación con las herramientas de carburo cementadas, las herramientas de carburo con cemento recubiertas han mejorado mucho en resistencia, dureza y resistencia al desgaste. Al girar la pieza de trabajo con la dureza de HRC45 ~ 55, el carburo de cemento recubierto de bajo costo puede realizar el giro de alta velocidad. En los últimos años, algunos fabricantes han mejorado el rendimiento de las herramientas recubiertas al mejorar los materiales de recubrimiento y otros métodos. Por ejemplo, algunos fabricantes en los Estados Unidos y Japón usan material de recubrimiento suizo de Altin y nueva tecnología patentada de recubrimiento para producir cuchillas recubiertas con dureza tan alta como HV4500 ~ 4900, lo que puede cortar HRC47 ~ 58 Die Steel a una velocidad de 498.56m/min. Cuando la temperatura de giro es de hasta 1500 ~ 1600 ° C, la dureza aún no disminuye y no se oxida. La vida útil de la cuchilla es cuatro veces la de la cuchilla recubierta general, mientras que el costo es solo del 30%, y la adhesión es buena.
(2) Ceramic Material
Con la mejora continua de su composición, estructura y proceso de presión, especialmente el desarrollo de la nanotecnología, los materiales de herramientas cerámicas permiten endurecer las herramientas de cerámica. En el futuro cercano, la cerámica puede causar la tercera revolución en el corte después de acero de alta velocidad y carburo cementado. Las herramientas de cerámica tienen las ventajas de alta dureza (HRA91 ~ 95), alta resistencia (resistencia a la flexión 750 ~ 1000MPa), buena resistencia al desgaste, buena estabilidad química, buena resistencia a la adhesión, bajo coeficiente de fricción y bajo precio. No solo eso, las herramientas de cerámica también tienen alta dureza de alta temperatura, que alcanza HRA80 a 1200 ° C.
Durante el corte normal, la herramienta de cerámica tiene una durabilidad muy alta, y su velocidad de corte puede ser 2 ~ 5 veces mayor que la del carburo cementado. Es especialmente adecuado para mecanizar materiales de alta dureza, acabado y mecanizado de alta velocidad. Puede cortar varios acero endurecido y hierro fundido endurecido con dureza hasta HRC65. Comúnmente se usan cerámica a base de alúmina, cerámica a base de nitruro de silicio, cermets y cerámica endurecida de bigotes.
Las herramientas de cerámica a base de alúmina tienen mayor dureza roja que el carburo cementado. En general, la vanguardia no producirá deformación plástica en condiciones de corte de alta velocidad, pero su resistencia y resistencia son muy bajas. Para mejorar su resistencia y resistencia al impacto, se puede agregar la mezcla de ZRO o TIC y estaño. Otro método es agregar bigotes de carburo de metal o silicio puro. Además de la alta dureza roja, la cerámica a base de nitruro de silicio también tiene buena dureza. En comparación con la cerámica a base de alúmina, su desventaja es que es fácil producir difusión de alta temperatura al mecanizar el acero, lo que agrava el desgaste de la herramienta. La cerámica a base de nitruro de silicio se usa principalmente para el giro intermitente y la molienda de hierro fundido gris.
Cermet es un tipo de material a base de carburo, en el que TIC es la fase dura principal (0.5-2 μm) que se combinan con aglutinantes CO o TI y son similares a las herramientas de carburo cementadas, pero tienen baja afinidad, buena fricción y buena resistencia al desgaste. Puede soportar una temperatura de corte más alta que el carburo cementado convencional, pero carece de la resistencia al impacto del carburo cementado, la resistencia durante el corte pesado y la resistencia a baja velocidad y gran alimento.
(3) Nitruro de boro cúbico (CBN)
CBN es solo superado por el diamante en la dureza y la resistencia al desgaste, y tiene una excelente dureza de alta temperatura. En comparación con la cerámica, su resistencia al calor y su estabilidad química son ligeramente pobres, pero su resistencia al impacto y su rendimiento anti-inscritos son mejores. Es ampliamente aplicable al corte de acero endurecido (HRC ≥ 50), hierro fundido gris perlítico, hierro fundido frío y superalloy. En comparación con las herramientas de carburo cementadas, su velocidad de corte se puede aumentar en un orden de magnitud.
La herramienta compuesta de nitruro de boro cúbico policristalino (PCBN) con alto contenido de CBN tiene alta dureza, buena resistencia al desgaste, alta resistencia a la compresión y buena resistencia al impacto. Sus desventajas son la pobre estabilidad térmica y la baja inercia química. Es adecuado para cortar aleaciones resistentes al calor, hierro fundido y metales sinterizados a base de hierro. El contenido de las partículas CBN en las herramientas PCBN es bajo, y la dureza de las herramientas PCBN que usa cerámica como aglutinante es bajo, pero compensa la pobre estabilidad térmica y la baja inercia química del material anterior, y es adecuado para cortar el acero endurecido.
Al cortar hierro fundido gris y acero endurecido, se puede seleccionar herramienta de cerámica o herramienta CBN. Por esta razón, se deben realizar un análisis de calidad de costo-beneficio y procesamiento para determinar cuál elegir. Cuando la dureza de corte es menor que HRC60 y se adopta una pequeña velocidad de alimentación, la herramienta de cerámica es una mejor opción. Las herramientas PCBN son adecuadas para cortar piezas de trabajo con dureza superior que HRC60, especialmente para mecanizado automático y mecanizado de alta precisión. Además, la tensión residual en la superficie de la pieza de trabajo después de cortar la herramienta PCBN también es relativamente estable que la de la herramienta de cerámica bajo la condición del mismo desgaste del flanco.
Cuando se utiliza la herramienta PCBN para cortar el acero endurecido en seco, también se deben seguir los siguientes principios: seleccione una gran profundidad de corte lo más posible bajo la condición de que la rigidez de la máquina herramienta permita, de modo que el calor generado en el área de corte pueda suavizar el metal en la parte delantera localmente, lo que puede reducir efectivamente el desgaste de la herramienta PCBN. Además, al usar una pequeña profundidad de corte, también se debe considerar que la mala conductividad térmica de la herramienta PCBN puede hacer que el calor en el área de corte sea demasiado tarde para difundir, y el área de corte también puede producir un efecto de suavizado de metales obvio, reducir el desgaste de la fusión de corte.
2. Estructura de la cuchilla y parámetros geométricos de herramientas superhardíferas
La determinación razonable de la forma y los parámetros geométricos de la herramienta es muy importante para dar un juego completo al rendimiento de corte de la herramienta. En términos de resistencia a la herramienta, la resistencia de la punta de la herramienta de varias formas de cuchilla de alta a baja es: redonda, diamante de 100 °, cuadrado, diamante de 80 °, triángulo, diamante de 55 °, diamante de 35 °. Después de seleccionar el material de la cuchilla, se seleccionará la forma de la cuchilla con la mayor resistencia. Las cuchillas de giro duras también deben seleccionarse lo más grande posible, y el mecanizado en bruto debe realizarse con cuchillas de radio circulares y grandes de arco de punta. El radio del arco de la punta es de aproximadamente 0.8 al terminar μ aproximadamente m.
Las astillas de acero endurecidas son cintas rojas y suaves, con excelente fragilidad, fácil de romper y no vinculante. La superficie de corte de acero endurecida es de alta calidad y generalmente no produce acumulación de chips, pero la fuerza de corte es grande, especialmente la fuerza de corte radial es mayor que la fuerza de corte principal. Por lo tanto, la herramienta debe usar un ángulo frontal negativo (GO ≥ - 5 °) y un gran ángulo posterior (AO = 10 ° ~ 15 °). El ángulo de deflexión principal depende de la rigidez de la máquina herramienta, generalmente 45 ° ~ 60 °, para reducir la charla de la pieza de trabajo y la herramienta.
Tiempo de publicación: 24-24-2023 de febrero