1. Инструментът трябва да има основни функции
Изборът на режещи инструменти има голямо влияние върху живота на инструмента, мощността на обработка, качеството на обработка и разходите за обработка. Когато инструментът реже, той е подложен на въздействието на високо налягане, висока температура, триене, удар и вибрации. Следователно инструментът трябва да има следните основни функции:
(1) Твърдост и устойчивост на износване. Твърдостта на инструмента трябва да бъде по-висока от твърдостта на материала на детайла, като обикновено се изисква да бъде над 60HRC. Колкото по-твърд е инструментът, толкова по-добра е устойчивостта на износване.
(2) Сила и издръжливост. Инструментът трябва да има висока якост и издръжливост, за да издържи силата на рязане, ударите и вибрациите и да предотврати крехко счупване и начупване на инструмента.
(3) Устойчивост на топлина. Термоустойчивостта на инструмента е по-добра, той може да издържи на висока температура на рязане и има добра устойчивост на окисление.
(4) Функция на процеса и икономичност. Режещият инструмент трябва да има добра функция за леене, функция за термична обработка, функция за заваряване; функция за обработка на смилане и т.н. и трябва да преследва високо съотношение цена на функцията.
2. Видове, функции, характеристики и използване на инструменти
1. Керамичен инструмент
Керамичните инструменти имат характеристиките на висока твърдост, добра устойчивост на износване, отлична устойчивост на топлина и химическа стабилност и не се свързват лесно с метал. Керамичните инструменти заемат много важна позиция в CNC обработката. Керамичните инструменти се превърнаха в един от най-важните инструменти за високоскоростно рязане и трудни за обработка материали. Керамичните режещи инструменти се използват широко при високоскоростно рязане, сухо рязане, твърдо рязане и рязане на трудни за обработка материали. Керамичните ножове могат ефективно да обработват материали с висока твърдост, които традиционните ножове изобщо не могат да обработват, реализирайки „замяна на смилането с кола“; оптималната скорост на рязане на керамичните ножове може да бъде 2 до 10 пъти по-висока от тази на ножовете от циментиран карбид, като по този начин значително подобрява производствената ефективност на обработката на рязане Основната суровина, използвана от керамичните ножове, е най-разпространеният елемент в земната кора. Следователно, популяризирането и приложението на керамични ножове е от голямо значение за подобряване на производителността, намаляване на разходите за обработка и спестяване на стратегически благородни метали, а също така значително ще насърчи напредъка на технологията за рязане.
⑴ Видове керамични инструменти
Разновидностите керамични инструменти могат да бъдат разделени на три категории: керамика на базата на алуминиев оксид, керамика на основата на силициев нитрид и композитна керамика на основата на силициев нитрид-алуминиев оксид. Сред тях най-широко използвани са керамичните инструменти на основата на алуминиев оксид и силициев нитрид. Функцията на керамиката на основата на силициев нитрид е по-добра от тази на керамиката на основата на алуминиев оксид.
⑵ Функции и характеристики на керамичните инструменти
① Висока твърдост и добра устойчивост на износване: Въпреки че твърдостта на керамичните инструменти не е толкова висока, колкото тази на PCD и PCBN, тя е много по-висока от тази на инструментите от циментиран карбид и бързорежеща стомана, достигайки 93-95HRA. Керамичните инструменти могат да обработват материали с висока твърдост, които са трудни за обработка с традиционни инструменти, и са подходящи за високоскоростно рязане и твърдо рязане.
② Устойчивост на висока температура и добра устойчивост на топлина: Керамичните инструменти все още могат да режат при високи температури над 1200 градуса. Керамичните ножове имат добри механични свойства при висока температура, а керамичните ножове A12O3 имат особено добри антиокислителни свойства. Дори ако режещият ръб е нажежен до червено, той може да се използва непрекъснато. Следователно, керамичните инструменти могат да извършват сухо рязане и режещата течност може да бъде пропусната.
③ Добра химическа стабилност: Керамичните ножове не се свързват лесно с метал и са устойчиви на корозия и са химически стабилни, което може да намали износването на инструмента при свързване.
④ Нисък коефициент на триене: Афинитетът между керамичните режещи инструменти и метала е малък, а коефициентът на триене е нисък, което може да намали силата на рязане и температурата на рязане.
⑶ Използват се керамични инструменти
Керамиката е един от инструменталните материали, използвани главно за високоскоростна довършителна и полудовършителна обработка. Керамичните режещи инструменти са подходящи за рязане на всички видове чугун (сив чугун, сферографитен чугун, ковък чугун, охладен чугун, високолегиран износоустойчив чугун) и стомана (въглеродна структурна стомана, легирана структурна стомана, високоякостна стомана , стомана с високо съдържание на манган, закалена стомана и др.), може също да се използва за рязане на медни сплави, графит, инженерни пластмаси и композитни материали.
Керамичните режещи инструменти имат проблеми с ниската якост на огъване и слабата устойчивост на удар и не са подходящи за рязане при ниска скорост и ударно натоварване.
2. Диамантен инструмент
Диамантът е алотроп на въглерода и е най-твърдият материал, открит в природата. Диамантените инструменти имат висока твърдост, висока устойчивост на износване и висока топлопроводимост и се използват широко в обработката на цветни и неметални метали. Особено при високоскоростното рязане на алуминий и силициево-алуминиеви сплави, диамантените инструменти са основните видове режещи инструменти, които трудно се заменят. Диамантените инструменти, които могат да постигнат висока мощност, висока стабилност и обработка с дълъг живот, са незаменими и важни инструменти в съвременната CNC обработка.
⑴ Видове диамантени инструменти
① Инструмент с естествен диамант: естественият диамант се използва като режещ инструмент от стотици години. Естественият монокристален диамантен инструмент е фино шлифован и режещият ръб може да бъде шлифован изключително остро. Радиусът на режещия ръб може да достигне 0.002μm, което може да завърши ултратънко рязане и може. Това е признат, идеален и незаменим ултра фин машинен инструмент за обработка на детайли с изключително висока прецизност и изключително ниска грапавост на повърхността.
② PCD диамантен инструмент: естественият диамант е скъп, а поликристалният диамант (PCD) се използва широко при рязане. След успеха, естествените диамантени инструменти са били заменени с изкуствен поликристален диамант в много случаи. PCD е богат на суровини и цената му е само няколко десети до една десета от естествените диаманти. PCD инструментите не могат да бъдат шлифовани до изключително остри режещи ръбове, качеството на повърхността на обработения детайл не е толкова добро, колкото естествения диамант, и не е удобно да се произвеждат PCD остриета със стружкочупачи в индустрията. Следователно PCD може да се използва само за фино рязане на цветни метали и неметали, което е трудно за постигане на супер фино огледално рязане.
③ CVD диамантени инструменти: От края на 1970-те до началото на 1980-те, CVD диамантената технология се появява в Япония. CVD диамантът се отнася до използването на химическо отлагане на пари (CVD) за образуване на диамантен филм върху хетерогенен субстрат (като циментиран карбид, керамика и др.). CVD диамантът има абсолютно същата структура и характеристики като естествения диамант. Производителността на CVD диаманта е много близка до тази на естествения диамант. Той има предимствата на естествен монокристален диамант и поликристален диамант (PCD) и преодолява недостатъците им до известна степен.
⑵ Характеристики на диамантените инструменти
① Изключително висока твърдост и устойчивост на износване: Естественият диамант е най-твърдото вещество, което се среща в природата. Диамантът има изключително висока устойчивост на износване. При обработка на материали с висока твърдост животът на диамантените инструменти е 10 до 100 пъти по-голям от този на инструментите от циментиран карбид или дори стотици пъти.
② Много нисък коефициент на триене: коефициентът на триене между диаманта и някои цветни метали е по-нисък от този на други инструменти, коефициентът на триене е нисък, деформацията е малка по време на обработката и силата на рязане може да бъде намалена.
③ Режещият ръб е много остър: режещият ръб на диамантения инструмент може да бъде заточен, а естественият монокристален диамантен инструмент може да бъде висок до 0.002-0.008μm, което може да изпълнява ултра- тънко рязане и ултра фина обработка.
④ Висока топлопроводимост: диамантът има висока топлопроводимост и топлопроводимост, топлината на рязане се разсейва лесно и температурата на режещата част на инструмента е ниска.
⑤ Нисък коефициент на топлинно разширение: Коефициентът на топлинно разширение на диаманта е няколко пъти по-малък от този на циментирания карбид и промяната в размера на инструмента, причинена от топлината на рязане, е много малка, което е особено важно за фина и ултра-фина обработка, която изисква висока точност на размерите.
⑶ Използването на диамантени инструменти
Диамантените инструменти се използват най-вече за фино рязане и пробиване на цветни метали и неметали при висока скорост. Подходящ е за обработка на различни устойчиви на износване неметали, като FRP заготовки за прахова металургия, керамика и др.; различни устойчиви на износване цветни метали, като различни силициево-алуминиеви сплави; и довършителна обработка на различни цветни метали.
Недостатъкът на диамантените инструменти е, че имат лоша термична стабилност. Когато температурата на рязане надвиши 700 градуса C ~ 800 градуса C, тя напълно ще загуби своята твърдост; освен това не е подходящ за рязане на черни метали, тъй като диамантът (въглеродът) лесно влиза в контакт с желязото при високи температури. Атомният ефект трансформира въглеродните атоми в графитна структура и ножовете лесно се повреждат.