1. ابزار باید عملکردهای اساسی داشته باشد
انتخاب ابزار برش تأثیر زیادی بر عمر ابزار، قدرت پردازش، کیفیت پردازش و هزینه پردازش دارد. هنگامی که ابزار در حال برش است، تحت تأثیر فشار بالا، دمای بالا، اصطکاک، ضربه و لرزش قرار می گیرد. بنابراین، ابزار باید عملکردهای اساسی زیر را داشته باشد:
(1) سختی و مقاومت در برابر سایش. سختی ابزار باید بیشتر از سختی مواد قطعه کار باشد، معمولاً باید بالاتر از 60HRC باشد. هرچه ابزار سختتر باشد، مقاومت در برابر سایش بهتر است.
(2) استحکام و دوام. ابزار باید استحکام و چقرمگی بالایی داشته باشد تا در برابر نیروی برش، ضربه و لرزش مقاومت کند و از شکستگی و بریدگی ابزار جلوگیری کند.
(3) مقاومت در برابر حرارت. مقاومت حرارتی ابزار بهتر است، می تواند دمای برش بالا را تحمل کند و مقاومت اکسیداسیون خوبی دارد.
(4) عملکرد فرآیند و اقتصاد. ابزار برش باید عملکرد ریخته گری خوب، عملکرد عملیات حرارتی، عملکرد جوشکاری داشته باشد. عملکرد پردازش سنگ زنی، و غیره، و باید نسبت قیمت عملکرد بالا را دنبال کند.
2. انواع، عملکردها، خصوصیات و کاربرد ابزار
1. ابزار سرامیکی
ابزارهای سرامیکی دارای ویژگی های سختی بالا، مقاومت در برابر سایش خوب، مقاومت در برابر حرارت عالی و پایداری شیمیایی هستند و به راحتی با فلز متصل نمی شوند. ابزارهای سرامیکی جایگاه بسیار مهمی در ماشینکاری CNC دارند. ابزار سرامیکی به یکی از ابزارهای مهم برای برش با سرعت بالا و ماشین کاری سخت تبدیل شده است. ابزارهای برش سرامیکی به طور گسترده ای در برش با سرعت بالا، برش خشک، برش سخت و برش مواد سخت استفاده می شود. چاقوهای سرامیکی می توانند مواد بسیار سختی را که چاقوهای سنتی به هیچ وجه نمی توانند آنها را پردازش کنند، پردازش کنند. سرعت برش بهینه چاقوهای سرامیکی می تواند 2 تا 10 برابر بیشتر از چاقوهای کاربید سیمانی باشد، بنابراین راندمان تولید پردازش برش را تا حد زیادی بهبود می بخشد. اصلی ترین ماده خام مورد استفاده در چاقوهای سرامیکی فراوان ترین عنصر در پوسته زمین است. بنابراین، محبوبیت و استفاده از چاقوهای سرامیکی برای بهبود بهره وری، کاهش هزینه های پردازش و صرفه جویی در فلزات گرانبها استراتژیک از اهمیت زیادی برخوردار است و همچنین پیشرفت تکنولوژی برش را تا حد زیادی ارتقا می دهد.
⑴ انواع ابزار سرامیکی
انواع ابزار سرامیکی را می توان به طور کلی به سه دسته تقسیم کرد: سرامیک های مبتنی بر آلومینا، سرامیک های مبتنی بر نیترید سیلیکون و سرامیک های مبتنی بر نیترید سیلیکون-آلومینا. در این میان ابزارهای سرامیکی مبتنی بر آلومینا و نیترید سیلیکون بیشترین کاربرد را دارند. عملکرد سرامیک های مبتنی بر نیترید سیلیکون نسبت به سرامیک های مبتنی بر آلومینا برتر است.
⑵ توابع و ویژگی های ابزار سرامیکی
① سختی بالا و مقاومت در برابر سایش خوب: اگرچه سختی ابزارهای سرامیکی به اندازه PCD و PCBN نیست، اما از سختی کاربید سیمانی و ابزار فولادی با سرعت بالا بسیار بالاتر است و به 93-95HRA میرسد. ابزارهای سرامیکی می توانند مواد با سختی بالا را پردازش کنند که پردازش آنها با ابزارهای سنتی دشوار است و برای برش با سرعت بالا و برش سخت مناسب هستند.
② مقاومت در برابر درجه حرارت بالا و مقاومت در برابر حرارت خوب: ابزارهای سرامیکی هنوز می توانند در دماهای بالای 1200 درجه برش دهند. چاقوهای سرامیکی دارای خواص مکانیکی با دمای بالا هستند و چاقوهای سرامیکی A12O3 خواص ضد اکسیداسیون خوبی دارند. حتی اگر لبه برش در حالت قرمز داغ باشد، می توان به طور مداوم از آن استفاده کرد. بنابراین، ابزارهای سرامیکی می توانند برش خشک را انجام دهند و سپس مایع برش را می توان حذف کرد.
③ پایداری شیمیایی خوب: چاقوهای سرامیکی به راحتی با فلز متصل نمی شوند و در برابر خوردگی و از نظر شیمیایی پایدار هستند، که می تواند سایش اتصال ابزار را کاهش دهد.
④ ضریب اصطکاک کم: میل ترکیبی بین ابزارهای برش سرامیکی و فلز کم است و ضریب اصطکاک کم است که می تواند نیروی برش و دمای برش را کاهش دهد.
⑶ ابزار سرامیکی استفاده می شود
سرامیک یکی از مواد ابزاری است که عمدتاً برای تکمیل و نیمه تکمیل با سرعت بالا استفاده می شود. ابزارهای برش سرامیکی برای برش انواع چدن (چدن خاکستری، چدن شکل پذیر، چدن چکش خوار، چدن سرد، چدن مقاوم در برابر سایش بالا) و فولاد (فولاد ساختاری کربن، فولاد ساختاری آلیاژی، فولاد با مقاومت بالا) مناسب هستند. ، فولاد منگنز بالا، فولاد خاموش شده و غیره)، همچنین می تواند برای برش آلیاژهای مس، گرافیت، پلاستیک های مهندسی و مواد کامپوزیت استفاده شود.
ابزارهای برش سرامیک دارای مشکلات مقاومت خمشی کم و مقاومت ضعیف در برابر ضربه هستند و برای برش با سرعت کم و بار ضربه ای مناسب نیستند.
2. ابزار الماس
الماس آلوتروپ کربن است و سخت ترین ماده موجود در طبیعت است. ابزارهای الماسی دارای سختی بالا، مقاومت در برابر سایش و هدایت حرارتی بالا هستند و به طور گسترده در پردازش فلزات غیر آهنی و غیر فلزات استفاده می شود. به خصوص در برش پرسرعت آلومینیوم و آلیاژهای سیلیکون-آلومینیوم، ابزارهای الماسی اصلی ترین انواع ابزارهای برشی هستند که جایگزینی آنها دشوار است. ابزارهای الماسی که می توانند به قدرت بالا، پایداری بالا و پردازش طولانی مدت دست یابند، ابزارهای ضروری و مهم در ماشینکاری مدرن CNC هستند.
⑴ انواع ابزار الماس
① ابزار الماس طبیعی: الماس طبیعی صدها سال است که به عنوان ابزار برش استفاده می شود. ابزار الماس تک کریستال طبیعی به خوبی آسیاب شده است و لبه برش را می توان بسیار تیز آسیاب کرد. شعاع لبه برش میتواند به 0.002μm برسد، که میتواند برش فوقالعاده نازک را کامل کند و میتواند یک ابزار ماشینکاری فوقالعاده شناختهشده، ایدهآل و غیرقابل تعویض برای پردازش با دقت بسیار بالا قطعه کار و زبری سطح بسیار کم است.
② ابزار الماس PCD: الماس طبیعی گران است و الماس پلی کریستالی (PCD) به طور گسترده در برش استفاده می شود. پس از موفقیت، ابزارهای الماس طبیعی در بسیاری از موارد با الماس مصنوعی پلی کریستالی جایگزین شده اند. PCD از نظر مواد اولیه غنی است و قیمت آن تنها چند دهم تا یک دهم الماس طبیعی است. ابزارهای PCD را نمی توان به شکل بسیار تیز آسیاب کرد. لبه برش، کیفیت سطح قطعه کار پردازش شده به خوبی الماس طبیعی نیست، و ساخت تیغه های PCD با تراشه شکن در صنعت راحت نیست. بنابراین، PCD را فقط می توان برای برش ریز فلزات غیر آهنی و غیر فلزات استفاده کرد که دستیابی به برش آینه ای فوق العاده دشوار است.
③ ابزار الماس CVD: از اواخر دهه 1970 تا اوایل دهه 1980، فناوری الماس CVD در ژاپن ظاهر شد. الماس CVD به استفاده از رسوب شیمیایی بخار (CVD) برای تشکیل یک لایه الماس بر روی یک بستر ناهمگن (مانند کاربید سیمانی، سرامیک و غیره) اشاره دارد. الماس CVD دقیقا همان ساختار و ویژگی های الماس طبیعی را دارد. عملکرد الماس CVD بسیار نزدیک به الماس طبیعی است. مزایای الماس تک کریستال طبیعی و الماس پلی کریستالی (PCD) را دارد و تا حدودی بر کاستی های آنها غلبه می کند.
⑵ ویژگی های ابزار الماس
① سختی و مقاومت در برابر سایش بسیار بالا: الماس طبیعی سخت ترین ماده موجود در طبیعت است. الماس مقاومت به سایش بسیار بالایی دارد. هنگام پردازش مواد با سختی بالا، عمر ابزارهای الماسی 10 تا 100 برابر ابزارهای کاربید سیمانی یا حتی صدها برابر است.
② ضریب اصطکاک بسیار کم: ضریب اصطکاک بین الماس و برخی از فلزات غیر آهنی کمتر از سایر ابزارها است، ضریب اصطکاک کم است، تغییر شکل در طول پردازش کم است و نیروی برش را می توان کاهش داد.
③ لبه برش بسیار تیز است: لبه برش ابزار الماس را می توان تیز کرد و ابزار الماس تک کریستالی طبیعی می تواند به ارتفاع 0 برسد.002-0.008μm، که می تواند فوق العاده عمل کند. برش نازک و پردازش فوق العاده ظریف.
④ هدایت حرارتی بالا: الماس دارای رسانایی حرارتی و انتشار حرارتی بالا است، گرمای برش به راحتی از بین می رود و دمای قسمت برش ابزار کم است.
⑤ ضریب انبساط حرارتی پایین: ضریب انبساط حرارتی الماس چندین برابر کوچکتر از کاربید سیمانی است و تغییر در اندازه ابزار ناشی از حرارت برش بسیار کم است که به ویژه برای ماشینکاری ریز و بسیار ریز که نیاز به بالا دارد اهمیت دارد. دقت ابعادی
⑶ استفاده از ابزار الماس
ابزار الماس بیشتر برای برش ریز و سوراخ کردن فلزات غیرآهنی و غیر فلزات با سرعت بالا استفاده می شود. این برای پردازش انواع غیر فلزات مقاوم در برابر سایش، مانند مواد متالورژی پودر FRP، سرامیک و غیره مناسب است. انواع فلزات غیر آهنی مقاوم در برابر سایش، مانند آلیاژهای مختلف سیلیکون و آلومینیوم؛ و تکمیل فرآوری فلزات غیرآهنی مختلف.
عیب ابزارهای الماسی این است که پایداری حرارتی ضعیفی دارند. هنگامی که دمای برش از 700 درجه سانتیگراد تا 800 درجه سانتیگراد تجاوز کند، سختی خود را کاملاً از دست می دهد. علاوه بر این، برای برش فلزات آهنی مناسب نیست، زیرا الماس (کربن) به راحتی با آهن در دمای بالا تماس پیدا می کند. اثر اتمی اتم های کربن را به ساختاری گرافیت تبدیل می کند و چاقوها به راحتی آسیب می بینند.