1. Værktøjet skal have grundlæggende funktioner
Udvælgelsen af skærende værktøjer har stor indflydelse på værktøjets levetid, proceskraft, forarbejdningskvalitet og forarbejdningsomkostninger. Når værktøjet skærer, udsættes det for virkningerne af højt tryk, høj temperatur, friktion, stød og vibrationer. Derfor bør værktøjet have følgende grundlæggende funktioner:
(1) Hårdhed og slidstyrke. Værktøjets hårdhed skal være højere end hårdheden af emnematerialet, generelt krævet at være over 60HRC. Jo hårdere værktøjet er, jo bedre slidstyrke.
(2) Styrke og holdbarhed. Værktøjet skal have høj styrke og sejhed for at modstå skærekraft, stød og vibrationer og forhindre skørt brud og afslag på værktøjet.
(3) Varmemodstand. Værktøjets varmebestandighed er bedre, det kan modstå høj skæretemperatur, og det har god oxidationsmodstand.
(4) Procesfunktion og økonomi. Skæreværktøjet skal have god støbefunktion, varmebehandlingsfunktion, svejsefunktion; slibebehandlingsfunktion osv., og bør forfølge høje funktionsprisforhold.
2. Typer, funktioner, karakteristika og brug af værktøjer
1. Keramisk værktøj
Keramiske værktøjer har karakteristika af høj hårdhed, god slidstyrke, fremragende varmebestandighed og kemisk stabilitet og er ikke lette at binde med metal. Keramiske værktøjer indtager en meget vigtig position i CNC-bearbejdning. Keramiske værktøjer er blevet et af de vigtigste værktøjer til højhastighedsskæring og svært bearbejdelige materialer. Keramiske skæreværktøjer bruges i vid udstrækning til højhastighedsskæring, tørskæring, hård skæring og skæring af materialer, der er svære at bearbejde. Keramiske knive kan effektivt behandle højhårde materialer, som traditionelle knive slet ikke kan behandle, og realiserer "erstatter slibning med en bil"; den optimale skærehastighed for keramiske knive kan være 2 til 10 gange højere end for hårdmetalknive, hvilket i høj grad forbedrer produktionseffektiviteten ved skærebearbejdning. Det vigtigste råmateriale, der bruges af keramiske knive, er det mest udbredte element i jordskorpen. Derfor er populariseringen og anvendelsen af keramiske knive af stor betydning for at forbedre produktiviteten, reducere forarbejdningsomkostningerne og spare strategiske ædelmetaller og vil også i høj grad fremme fremskridt inden for skæreteknologi.
⑴ Typer af keramiske værktøjer
Varianterne af keramiske værktøjer kan generelt opdeles i tre kategorier: alumina-baseret keramik, siliciumnitrid-baseret keramik og sammensat siliciumnitrid-aluminiumoxid-baseret keramik. Blandt dem er alumina-baserede og siliciumnitrid-baserede keramiske værktøjer de mest udbredte. Funktionen af siliciumnitrid-baseret keramik er overlegen i forhold til alumina-baseret keramik.
⑵ Funktioner og egenskaber ved keramiske værktøjer
① Høj hårdhed og god slidstyrke: Selvom hårdheden af keramiske værktøjer ikke er så høj som for PCD og PCBN, er den meget højere end hårdmetal- og højhastighedsstålværktøjer og når 93-95HRA. Keramiske værktøjer kan bearbejde materialer med høj hårdhed, som er svære at bearbejde med traditionelle værktøjer, og er velegnede til højhastighedsskæring og hård skæring.
② Høj temperaturbestandighed og god varmebestandighed: Keramiske værktøjer kan stadig skære ved høje temperaturer over 1200 grader. Keramiske knive har gode højtemperaturmekaniske egenskaber, og A12O3 keramiske knive har særligt gode antioxidationsegenskaber. Selvom skæret er i en rødglødende tilstand, kan den bruges kontinuerligt. Derfor kan keramiske værktøjer udføre tørskæring, og skærevæske kan så udelades.
③ God kemisk stabilitet: Keramiske knive er ikke nemme at binde med metal og er korrosionsbestandige og kemisk stabile, hvilket kan reducere værktøjets limslid.
④ Lav friktionskoefficient: Affiniteten mellem keramiske skæreværktøjer og metal er lille, og friktionskoefficienten er lav, hvilket kan reducere skærekraften og skæretemperaturen.
⑶ Der anvendes keramiske værktøjer
Keramik er et af de værktøjsmaterialer, der hovedsageligt anvendes til højhastighedsefterbehandling og semi-finish. Keramiske skæreværktøjer er velegnede til skæring af alle slags støbejern (grå støbejern, duktilt jern, smidbart støbejern, kølet støbejern, højlegeret slidbestandigt støbejern) og stål (kulstofkonstruktionsstål, legeret konstruktionsstål, højstyrkestål , højt manganstål, bratkølet stål osv.), kan også bruges til at skære kobberlegeringer, grafit, ingeniørplast og kompositmaterialer.
Keramiske skæreværktøjer har problemer med lav bøjningsstyrke og dårlig slagfasthed og er ikke egnet til skæring ved lav hastighed og slagbelastning.
2. Diamantværktøj
Diamant er en allotrop af kulstof, og det er det hårdeste materiale, der findes i naturen. Diamantværktøjer har høj hårdhed, høj slidstyrke og høj varmeledningsevne og er meget udbredt i ikke-jernholdigt metal og ikke-metalbehandling. Især i højhastighedsskæring af aluminium og silicium-aluminiumslegeringer er diamantværktøjer hovedtyperne af skærende værktøjer, der er svære at erstatte. Diamantværktøjer, der kan opnå høj effekt, høj stabilitet og lang levetid, er uundværlige og vigtige værktøjer i moderne CNC-bearbejdning.
⑴ Typer af diamantværktøj
① Naturligt diamantværktøj: Naturlig diamant er blevet brugt som skæreværktøj i hundreder af år. Det naturlige enkrystal diamantværktøj er blevet fintslebet, og skærkanten kan slibes ekstremt skarpt. Den skærende radius kan nå 0.002μm, hvilket kan fuldføre ultratynd skæring og kan Det er et anerkendt, ideelt og uerstatteligt ultrafint bearbejdningsværktøj til bearbejdning af ekstrem høj præcision af emnet og ekstremt lav overfladeruhed.
② PCD diamantværktøj: Naturlig diamant er dyrt, og polykrystallinsk diamant (PCD) er meget udbredt til skæring. Efter succesen er naturlige diamantværktøjer blevet erstattet af kunstig polykrystallinsk diamant i mange lejligheder. PCD er rig på råvarer, og prisen er kun et par tiendedele til en tiendedel af naturlige diamanter. PCD-værktøjer kan ikke slibes til ekstremt skarpe Skærekanten, overfladekvaliteten af det forarbejdede emne er ikke så god som naturlig diamant, og det er ikke praktisk at fremstille PCD-blade med spånbrydere i industrien. Derfor kan PCD kun anvendes til finskæring af non-ferro metaller og non-metaller, hvilket er svært at opnå Super fin spejlskæring.
③ CVD diamantværktøjer: Fra slutningen af 1970'erne til begyndelsen af 1980'erne dukkede CVD diamantteknologi op i Japan. CVD-diamant refererer til brugen af kemisk dampaflejring (CVD) til at danne en diamantfilm på et heterogent substrat (såsom cementeret carbid, keramik osv.). CVD diamant har nøjagtig samme struktur og egenskaber som naturlig diamant. Ydeevnen af CVD diamant er meget tæt på den for naturlig diamant. Det har fordelene ved naturlig enkeltkrystaldiamant og polykrystallinsk diamant (PCD) og overvinder deres mangler til en vis grad.
⑵ Funktioner af diamantværktøjer
① Ekstremt høj hårdhed og slidstyrke: Naturlig diamant er det hårdeste stof, der findes i naturen. Diamant har ekstrem høj slidstyrke. Ved bearbejdning af materialer med høj hårdhed er levetiden for diamantværktøjer 10 til 100 gange højere end for hårdmetalværktøjer, eller endda hundredvis af gange.
② Meget lav friktionskoefficient: Friktionskoefficienten mellem diamant og nogle ikke-jernholdige metaller er lavere end for andre værktøjer, friktionskoefficienten er lav, deformationen er lille under forarbejdning, og skærekraften kan reduceres.
③ Skærkanten er meget skarp: Skærkanten på diamantværktøjet kan slibes, og det naturlige enkeltkrystal-diamantværktøj kan være så højt som 0.002-0.008μm, som kan yde ultra- tyndskæring og ultrafin bearbejdning.
④ Høj termisk ledningsevne: Diamant har høj termisk ledningsevne og termisk diffusivitet, skærevarmen spredes let, og temperaturen på den skærende del af værktøjet er lav.
⑤ Lav termisk udvidelseskoefficient: Den termiske udvidelseskoefficient for diamant er flere gange mindre end den for cementeret hårdmetal, og ændringen i værktøjsstørrelse forårsaget af skærevarme er meget lille, hvilket er særligt vigtigt for fin og ultrafin bearbejdning, der kræver høj dimensionel nøjagtighed.
⑶ Brugen af diamantværktøj
Diamantværktøjer bruges mest til finskæring og boring af ikke-jernholdige metaller og ikke-metaller ved høj hastighed. Det er velegnet til behandling af forskellige slidbestandige ikke-metaller, såsom FRP-pulvermetallurgiemner, keramik osv.; forskellige slidbestandige ikke-jernholdige metaller, såsom forskellige silicium-aluminiumlegeringer; og efterbehandling af forskellige ikke-jernholdige metaller.
Ulempen ved diamantværktøj er, at de har dårlig termisk stabilitet. Når skæretemperaturen overstiger 700 grader C ~ 800 grader C, vil den helt miste sin hårdhed; desuden er den ikke egnet til skæring af jernholdige metaller, fordi diamant (kulstof) er nem at komme i kontakt med jern ved høje temperaturer. Atomeffekten omdanner kulstofatomerne til en grafitstruktur, og knivene bliver let beskadiget.