Эксплуатационные характеристики алмазного режущего инструмента

⑵ Эксплуатационные характеристики алмазных режущих инструментов

① Высокая твердость и износостойкость: природный алмаз представляет собой твердое вещество, встречающееся в природе. Алмаз обладает очень высокой износостойкостью. При обработке материалов высокой твердости срок службы алмазного инструмента составляет 10 ~ 100 раз, а то и сотни раз.

② Имеет очень низкий коэффициент трения: коэффициент трения между алмазом и некоторыми цветными металлами ниже, чем у других инструментов, низкий коэффициент трения, небольшая деформация обработки, может снизить силу резания.

③ Очень острая режущая кромка: режущая кромка алмазного инструмента может быть очень острой, натуральный монокристаллический алмазный инструмент может иметь размер до 0,002 ~ 0,008 мкм, может выполнять сверхтонкую резку и сверхточную обработку.

④ Обладает высокой теплопроводностью: алмаз обладает высокой теплопроводностью и температуропроводностью, тепло резания легко рассеивается, а температура резания низкая.

⑤ Он имеет низкий коэффициент теплового расширения: коэффициент теплового расширения алмаза в несколько раз меньше, чем у твердого сплава, а изменение размера инструмента, вызванное теплом резания, очень мало, что особенно важно для точности и ультра- прецизионная обработка с высокими требованиями к точности размеров.

(3) Применение алмазных инструментов

Алмазные инструменты часто используются для тонкой резки и растачивания цветных и неметаллических материалов на высокой скорости. Подходит для обработки различных износостойких неметаллических материалов, таких как заготовки для порошковой металлургии из стеклянной стали, керамические материалы; Все виды износостойких цветных металлов, таких как все виды кремний-алюминиевого сплава; Все виды финишной обработки цветных металлов.

Недостатком алмазного инструмента является плохая термостойкость. Когда температура резки превышает 700 ℃ ~ 800 ℃, он полностью теряет свою твердость. Кроме того, он не подходит для резки черных металлов, потому что алмаз (углерод) при высоких температурах имеет тенденцию взаимодействовать с атомами железа, в результате чего атомы углерода превращаются в графитовую структуру, и инструмент легко повреждается.

2. Инструментальный материал из кубического нитрида бора.

Второй сверхтвердый материал, кубический нитрид бора (КНБ ), синтезированный по методике, аналогичной используемой при производстве алмаза, уступает только алмазу по твердости и теплопроводности, обладает прекрасной термической стабильностью. Окисления не происходит даже при нагревании до 1000°С в атмосфере. КНБ обладает очень стабильными химическими свойствами для черных металлов и может широко использоваться при обработке изделий из железа и стали.

⑴ Типы режущих инструментов из кубического нитрида бора

кубический нитрид бора (КНБ ) представляет собой материал, не существующий в природе и может быть разделен на монокристаллический и поликристаллический, а именно, монокристаллический КНБ и поликристаллический кубический нитрид бора (ПХБН ). КНБ является одним из изомеров нитрида бора (БН ), который по структуре подобен алмазу.

ПХБН (поликристаллический кубический нитрид бора) представляет собой поликристаллический материал, спеченный вместе путем объединения тонкодисперсного материала КНБ (TiC , Банка , Аль , Ти и т. д.) при высокой температуре и высоком давлении. Это инструментальный материал, по твердости уступающий только алмазу, который синтезируется искусственным путем. ПХБНС в основном используются для изготовления ножей или других инструментов.

Режущий инструмент из ПКНБ можно разделить на цельное лезвие из ПКНБ и спеченное с композитным лезвием из карбидного композита ПКНБ.

Композитное лезвие ПХБН обладает прочностью и ударной вязкостью хорошего карбида, спеченного в слое ПХБН толщиной O,5 ~ 1,0 мм, его характеристики - хорошая ударная вязкость, высокая твердость и износостойкость, оно решает низкую прочность на изгиб лезвия КНБ , трудности сварки и другие проблемы.

Основные свойства и характеристики кубического нитрида бора

Хотя твердость кубического нитрида бора немного ниже, чем у алмаза, она намного выше, чем у других материалов с высокой твердостью. Выдающимся преимуществом КНБ является то, что его термическая стабильность намного выше, чем у алмаза, который может достигать более 1200 ℃ (алмаз 700 ~ 800 ℃). Еще одним выдающимся преимуществом является то, что он обладает высокой химической инертностью и не вступает в реакцию с железом при 1200 ~ 1300 ℃. Основные свойства кубического нитрида бора заключаются в следующем.

① Высокая твердость и износостойкость: кристаллическая структура КНБ похожа на алмаз, а твердость и прочность аналогичны алмазу. ПХБН особенно подходит для механической обработки, ранее применявшейся только для шлифования материалов с высокой твердостью, что позволяет получить лучшее качество поверхности заготовки.

② Обладает высокой термической стабильностью: термостойкость КНБ может достигать 1400 ~ 1500 ℃, что почти в 1 раз выше, чем у алмаза (700 ~ 800 ℃). Инструменты из ПКНБ можно использовать для высокоскоростной резки жаропрочных и закаленных сталей со скоростью, в 3-5 раз превышающей скорость твердосплавных инструментов.

③ Отличная химическая стабильность: и железный материал до 1200-1300 ℃ не оказывает химического воздействия, в отличие от алмаза, как острый износ, тогда он все еще может поддерживать твердость твердого сплава; Инструмент ПХБН подходит для резки деталей из закаленной стали и холодного чугуна и может широко использоваться для высокоскоростной резки чугуна.

④ Хорошая теплопроводность: хотя теплопроводность КНБ не может сравниться с алмазом, но во всех видах инструментальных материалов теплопроводность ПХБН уступает только алмазу, намного выше, чем у быстрорежущей стали и твердого сплава.

⑤ с низким коэффициентом трения: низкий коэффициент трения может привести к снижению силы резания, снижению температуры резания, улучшению качества обрабатываемой поверхности.

⑶ Применение инструмента из кубического нитрида бора

Кубический нитрид бора подходит для чистовой обработки всех видов закаленной стали, твердого чугуна, жаропрочных сплавов, твердых сплавов, материалов для поверхностного напыления и других сложных материалов для резки. Точность обработки может достигать ИТ5 (отверстие ИТ6 ), а шероховатость поверхности может составлять всего Ra1 ,25 ~ 0,20 мкм.

Ударная вязкость и прочность на изгиб кубического нитрида бора плохие. Поэтому токарный инструмент из кубического нитрида бора не следует использовать для черновой обработки с низкой скоростью и большой ударной нагрузкой; В то же время он не подходит для резки больших пластиковых материалов (таких как алюминиевый сплав, медный сплав, сплав на основе никеля, пластиковая крупная сталь и т. д.), потому что резка этих металлов приведет к образованию крупных струпьев, а износ обрабатываемой поверхности.

3. Керамический инструментальный материал

Керамический инструмент обладает такими характеристиками, как высокая твердость, хорошая износостойкость, хорошая термостойкость и химическая стабильность, и его нелегко склеивать с металлом. Керамические режущие инструменты играют очень важную роль в обработке с ЧПУ. Керамические режущие инструменты стали одним из основных инструментов для высокоскоростной резки и обработки сложных материалов. Керамический инструмент широко используется для высокоскоростной резки, сухой резки, твердой резки и обработки твердых материалов. Керамический режущий инструмент может эффективно обрабатывать материалы высокой твердости, которые традиционные режущие инструменты вообще не могут обрабатывать, чтобы реализовать"шлифование точением"; Лучшая скорость резания керамического режущего инструмента может быть в 2 ~ 10 раз выше, чем у твердосплавного режущего инструмента, что значительно повышает эффективность резания; Основным сырьем, используемым для керамических режущих инструментов, являются распространенные элементы в земной коре. Поэтому популяризация и применение керамических режущих инструментов имеет большое значение для повышения производительности, снижения затрат на обработку и экономии стратегических драгоценных металлов. Это также будет способствовать развитию технологий резки.

⑴ Типы керамических инструментальных материалов

Керамические инструментальные материалы обычно можно разделить на керамику на основе оксида алюминия, керамику на основе нитрида кремния, композитную керамику на основе нитрида кремния и оксида алюминия на три категории. Широко используются керамические инструментальные материалы на основе оксида алюминия и нитрида кремния. Характеристики керамики на основе нитрида кремния лучше, чем у керамики на основе оксида алюминия.

⑵ Производительность и характеристики керамических режущих инструментов

① Высокая твердость, хорошая износостойкость: хотя твердость керамических режущих инструментов не такая высокая, как у инструментов из PCD и ПХБН , но намного выше, чем у инструментов из карбида и быстрорежущей стали, до 93-95HRA. Керамические режущие инструменты могут обрабатывать материалы высокой твердости, которые трудно обрабатывать традиционными режущими инструментами. Они подходят для высокоскоростной резки и жесткой резки.

② Высокая термостойкость и хорошая термостойкость: керамические режущие инструменты можно резать при температуре выше 1200 ℃. Керамический инструмент обладает хорошими механическими свойствами при высокой температуре. Стойкость к окислению керамического инструмента A12O3 особенно хороша. Режущая кромка может использоваться непрерывно, даже если она раскалилась докрасна. Таким образом, керамический инструмент может выполнять сухую резку, что позволяет экономить смазочно-охлаждающую жидкость.

③ Хорошая химическая стабильность: керамический инструмент нелегко сцепить с металлом, а коррозионная стойкость, хорошая химическая стабильность могут уменьшить адгезионный износ инструмента.

(4) Низкий коэффициент трения: сродство керамического инструмента и металла невелико, низкий коэффициент трения может снизить силу резания и температуру резания.

⑶ Керамический нож имеет применение

Керамика является одним из инструментальных материалов, в основном используемых для высокоскоростной чистовой и получистовой обработки. Керамический инструмент подходит для обработки всех видов чугуна (серый чугун, ковкий чугун, ковкий чугун, холодный чугун, высоколегированный износостойкий чугун) и стали (углеродистая конструкционная сталь, легированная конструкционная сталь, высокопрочная сталь). , сталь с высоким содержанием марганца, закаленная сталь и т. д.), также может использоваться для резки медных сплавов, графита, конструкционных пластиков и композитных материалов.

Свойства керамического инструментального материала имеют низкую прочность на изгиб, плохую ударную вязкость, не подходят для резки на низкой скорости, ударной нагрузке.

4. Материал покрытия инструмента

Покрытие инструмента является одним из важных способов улучшить его работу. Появление инструмента с покрытием делает большой прорыв в производительности резки. Инструмент для покрытия находится на корпусе инструмента с хорошей ударной вязкостью, покрыт одним слоем или несколькими слоями огнеупорных соединений с хорошей износостойкостью, он сочетает в себе матрицу инструмента с твердым покрытием, что значительно улучшает производительность инструмента. Инструмент для покрытия может повысить эффективность обработки, повысить точность обработки, продлить срок службы инструмента и снизить стоимость обработки.