Kombinasi peralatan pemrosesan canggih dan alat pemotong CNC berperforma tinggi dapat memberikan kinerja penuh pada kinerjanya dan mencapai manfaat ekonomi yang baik. Dengan pesatnya perkembangan bahan alat pemotong, berbagai bahan alat pemotong baru telah sangat meningkatkan sifat fisik, sifat mekanik, dan kinerja pemotongan, dan jangkauan aplikasinya juga terus berkembang.
gambar
1. Bahan alat harus memiliki sifat dasar
itu
Pilihan material alat memiliki pengaruh besar pada masa pakai alat, efisiensi pemrosesan, kualitas pemrosesan, dan biaya pemrosesan. Saat alat memotong, alat itu harus menanggung efek tekanan tinggi, suhu tinggi, gesekan, guncangan, dan getaran. Oleh karena itu, bahan perkakas harus memiliki sifat dasar sebagai berikut:
(1) Kekerasan dan ketahanan aus. Kekerasan material perkakas harus lebih tinggi dari material benda kerja, umumnya di atas 60HRC. Semakin keras material perkakas, semakin baik ketahanan ausnya.
(2) Kekuatan dan ketangguhan. Bahan perkakas harus memiliki kekuatan dan ketangguhan yang tinggi untuk menahan gaya potong, guncangan dan getaran, serta mencegah patah getas dan pecahnya perkakas.
(3) Tahan panas. Ketahanan panas dari bahan perkakas lebih baik, dapat menahan suhu pemotongan yang tinggi, dan memiliki ketahanan oksidasi yang baik.
(4) Kinerja proses dan ekonomi. Bahan perkakas harus memiliki kinerja penempaan yang baik, kinerja perlakuan panas, kinerja pengelasan, kinerja penggilingan, dll., dan harus mengejar rasio harga-kinerja yang tinggi.
2. Jenis, sifat, karakteristik dan aplikasi bahan alat
1. Jenis, sifat dan karakteristik bahan alat intan dan aplikasi alat
Intan adalah alotrop karbon, dan merupakan bahan terkeras yang ditemukan di alam. Alat berlian memiliki kekerasan tinggi, ketahanan aus yang tinggi, dan konduktivitas termal yang tinggi, dan banyak digunakan dalam pemrosesan logam non-besi dan bahan non-logam. Terutama dalam pemotongan aluminium dan paduan silikon-aluminium berkecepatan tinggi, alat berlian adalah jenis alat pemotong utama yang sulit diganti. Alat berlian yang dapat mencapai efisiensi tinggi, stabilitas tinggi, dan pemesinan yang tahan lama adalah alat yang sangat diperlukan dan penting dalam pemesinan CNC modern.
gambar
⑴ Jenis alat berlian
① Alat berlian alami: Berlian alami telah digunakan sebagai alat pemotong selama ratusan tahun. Alat berlian kristal tunggal alami telah digiling halus, dan ujung tombaknya dapat digiling dengan sangat tajam. Radius cutting edge dapat mencapai 0.002μm, yang dapat mewujudkan pemotongan ultra-tipis dan dapat menjadi alat pemesinan ultra-presisi yang diakui, ideal, dan tak tergantikan untuk memproses presisi benda kerja yang sangat tinggi dan kekasaran permukaan yang sangat rendah.
② Alat berlian PCD: Berlian alami mahal, dan berlian polikristalin (PCD) banyak digunakan dalam pemotongan. Sejak awal 1970-an, berlian polikristalin (berlian Polikristalin, singkatnya PCD) dikembangkan. Setelah sukses, alat berlian alami telah digantikan oleh berlian polikristalin buatan dalam banyak kesempatan. Bahan baku PCD kaya akan sumber, dan harganya hanya sepersepuluh hingga sepersepuluh dari berlian alami.
Alat PCD tidak dapat menggiling ujung yang sangat tajam, dan kualitas permukaan benda kerja yang diproses tidak sebaik berlian alami. Tidak nyaman untuk membuat sisipan PCD dengan pemutus chip di industri. Oleh karena itu, PCD hanya dapat digunakan untuk pemotongan halus logam non-besi dan non-logam, dan sulit untuk mencapai pemotongan cermin ultra-presisi.
③ Alat berlian CVD: Dari akhir 1970-an hingga awal 1980-an, teknologi berlian CVD muncul di Jepang. Berlian CVD mengacu pada sintesis film berlian pada substrat heterogen (seperti karbida semen, keramik, dll.) Dengan pengendapan uap kimia (CVD). Berlian CVD memiliki struktur dan karakteristik yang persis sama dengan berlian alami.
Performa berlian CVD sangat mirip dengan berlian alami, dan memiliki kelebihan berlian kristal tunggal alami dan berlian polikristalin (PCD), dan mengatasi kekurangannya sampai batas tertentu.
⑵ Karakteristik kinerja alat berlian
① Kekerasan dan ketahanan aus yang sangat tinggi: Berlian alami adalah zat terkeras yang ditemukan di alam. Berlian memiliki ketahanan aus yang sangat tinggi. Saat memproses material dengan kekerasan tinggi, masa pakai alat berlian adalah 10 hingga 100 kali lipat dari alat karbida semen, atau bahkan ratusan kali.
② Memiliki koefisien gesekan yang sangat rendah: koefisien gesekan antara berlian dan beberapa logam non-besi lebih rendah daripada alat pemotong lainnya, koefisien gesekan rendah, deformasi selama pemrosesan kecil, dan gaya pemotongan dapat dikurangi.
③ Pinggiran tajam sangat tajam: ujung tajam alat berlian dapat diasah, dan alat berlian kristal tunggal alami dapat setinggi 0.002-0.008μm, yang dapat digunakan untuk ultra -pemotongan tipis dan pemesinan ultra-presisi.
④ Memiliki konduktivitas termal yang tinggi: intan memiliki konduktivitas termal dan difusivitas termal yang tinggi, panas pemotongan mudah hilang, dan suhu bagian pemotongan alat rendah.
⑤ Koefisien ekspansi termal rendah: Koefisien ekspansi termal berlian beberapa kali lebih kecil daripada karbida semen, dan perubahan ukuran pahat yang disebabkan oleh pemotongan panas sangat kecil, yang sangat penting untuk pemesinan presisi dan ultra-presisi yang membutuhkan tinggi akurasi dimensi.
⑶ Penerapan alat berlian
Alat berlian sebagian besar digunakan untuk pemotongan halus dan membosankan logam non-ferrous dan bahan non-logam dengan kecepatan tinggi. Sangat cocok untuk memproses berbagai non-logam yang tahan aus, seperti blanko metalurgi serbuk FRP, bahan keramik, dll.; berbagai logam non-besi tahan aus, seperti berbagai paduan silikon-aluminium; berbagai pemrosesan finishing logam non-ferrous.
Kerugian dari alat berlian adalah stabilitas termal yang buruk. Ketika suhu pemotongan melebihi 700 derajat sampai 800 derajat, itu akan benar-benar kehilangan kekerasannya; selain itu, tidak cocok untuk memotong logam besi, karena intan (karbon) mudah berikatan dengan besi pada suhu tinggi. Aksi atom mengubah atom karbon menjadi struktur grafit, dan alat ini mudah rusak.
2. Jenis, sifat dan karakteristik bahan perkakas boron nitrida kubik dan aplikasi perkakas
Cubic boron nitride (CBN), bahan super keras kedua yang disintesis dengan metode yang mirip dengan intan, adalah yang kedua setelah intan dalam hal kekerasan dan konduktivitas termal. Ini memiliki stabilitas termal yang sangat baik dan dapat dipanaskan hingga 10,000 derajat di atmosfer. Oksidasi tidak terjadi. CBN memiliki sifat kimia yang sangat stabil untuk logam besi dan dapat digunakan secara luas dalam pemrosesan produk baja.
gambar
⑴ Jenis alat pemotong boron nitrida kubik
Cubic boron nitride (CBN) adalah zat yang tidak ada di alam. Hal ini dapat dibagi menjadi kristal tunggal dan polikristalin, yaitu kristal tunggal CBN dan boron nitrida kubik polikristalin (Polycrystalline cubic bornnitride, disebut sebagai PCBN). CBN adalah salah satu isomer boron nitrida (BN), dan strukturnya mirip dengan intan.
PCBN (polycrystalline cubic boron nitride) adalah bahan polikristalin yang mensinter bahan CBN halus melalui fase pengikatan (TiC, TiN, Al, Ti, dll.) di bawah suhu tinggi dan tekanan tinggi. Bahan alat berlian, itu dan berlian secara kolektif disebut sebagai bahan alat superhard. PCBN terutama digunakan untuk membuat pisau atau alat lainnya.
Alat PCBN dapat dibagi menjadi sisipan PCBN integral dan sisipan komposit PCBN yang disinter dengan semen karbida.
Sisipan komposit PCBN dibuat dengan menyinter lapisan PCBN dengan ketebalan {{0}},5 hingga 1,0 mm pada karbida semen dengan kekuatan dan ketangguhan yang baik. Kinerjanya memiliki ketangguhan yang baik dan kekerasan tinggi serta ketahanan aus. Masalah kekuatan tekuk yang rendah dan kesulitan pengelasan sisipan CBN teratasi.
⑵ Sifat dan karakteristik utama kubik boron nitrida
Meskipun kekerasan kubik boron nitrida sedikit lebih rendah dari intan, namun jauh lebih tinggi daripada bahan dengan kekerasan tinggi lainnya. Keuntungan luar biasa dari CBN adalah stabilitas termalnya jauh lebih tinggi daripada berlian, yang dapat mencapai di atas 1200 derajat (700-800 derajat untuk berlian). reaksi. Karakteristik kinerja utama kubik boron nitrida adalah sebagai berikut.
① Kekerasan tinggi dan ketahanan aus: Struktur kristal CBN mirip dengan berlian, dan memiliki kekerasan dan kekuatan yang mirip dengan berlian. PCBN sangat cocok untuk memproses material dengan kekerasan tinggi yang hanya dapat digiling sebelumnya, dan dapat memperoleh kualitas permukaan benda kerja yang lebih baik.
② Stabilitas termal tinggi: Ketahanan panas CBN dapat mencapai 1400-1500 derajat , yang hampir 1 kali lebih tinggi daripada intan (700-800 derajat ). Alat PCBN dapat memotong paduan suhu tinggi dan baja yang dikeraskan dengan kecepatan 3 hingga 5 kali lebih tinggi daripada alat karbida semen.
③Stabilitas kimia yang sangat baik: Tidak ada interaksi kimiawi dengan bahan berbasis besi pada 1200-1300 derajat, dan tidak akan aus setajam berlian, dan masih dapat mempertahankan kekerasan semen karbida saat ini; Alat PCBN cocok untuk memotong Bagian baja yang dikeraskan dan besi cor dingin, dapat digunakan secara luas dalam pemotongan besi cor berkecepatan tinggi.
④ Konduktivitas termal yang baik: Meskipun konduktivitas termal CBN tidak sebaik berlian, konduktivitas termal PCBN adalah yang kedua setelah berlian di antara berbagai bahan perkakas, dan jauh lebih tinggi daripada baja berkecepatan tinggi dan karbida semen.
⑤ Koefisien gesekan yang rendah: Koefisien gesekan yang rendah dapat mengurangi gaya pemotongan selama pemotongan, mengurangi suhu pemotongan, dan meningkatkan kualitas permukaan mesin.
⑶ Aplikasi alat boron nitrida kubik
Cubic boron nitride cocok untuk menyelesaikan berbagai material yang sulit dipotong seperti hardened steel, hard cast iron, high-temperature alloy, hard alloy, dan material penyemprotan permukaan. Akurasi pemesinan dapat mencapai IT5 (lubangnya adalah IT6), dan kekasaran permukaan dapat sekecil Ra1.25-0.20μm.
Bahan alat boron nitrida kubik memiliki ketangguhan dan kekuatan lentur yang buruk. Oleh karena itu, alat bubut boron nitrida kubik tidak cocok untuk pemesinan kasar dengan kecepatan rendah dan beban benturan tinggi; Tepi yang menumpuk parah akan terjadi pada kasus logam, yang akan merusak permukaan mesin.
3. Jenis, sifat dan karakteristik bahan alat keramik dan aplikasi alat
Alat pemotong keramik memiliki karakteristik kekerasan tinggi, ketahanan aus yang baik, ketahanan panas yang sangat baik dan stabilitas kimia, serta tidak mudah terikat dengan logam. Alat pemotong keramik menempati posisi yang sangat penting dalam permesinan CNC. Alat pemotong keramik telah menjadi salah satu alat pemotong utama untuk pemotongan dan pemrosesan berkecepatan tinggi untuk bahan yang sulit dikerjakan dengan mesin. Alat pemotong keramik banyak digunakan dalam pemotongan berkecepatan tinggi, pemotongan kering, pemotongan keras, dan pemotongan bahan yang sulit dikerjakan. Pisau keramik dapat secara efisien memproses bahan yang sangat keras yang tidak dapat diproses sama sekali oleh pisau tradisional, dan menyadari "mengganti gerinda dengan mobil"; kecepatan potong yang optimal dari pisau keramik bisa 2 sampai 10 kali lebih tinggi dibandingkan dengan pisau cemented carbide, sehingga sangat meningkatkan efisiensi produksi dari proses pemotongan Bahan baku utama yang digunakan dalam bahan perkakas keramik merupakan unsur yang paling melimpah di kerak bumi. Oleh karena itu, mempopulerkan dan menerapkan alat keramik sangat penting untuk meningkatkan produktivitas, mengurangi biaya pemrosesan, dan menghemat logam mulia yang strategis, dan juga akan sangat mendorong perkembangan teknologi pemotongan. kemajuan.
gambar
⑴ Jenis bahan alat keramik
Jenis bahan alat keramik secara umum dapat dibagi menjadi tiga kategori: keramik berbasis alumina, keramik berbasis silikon nitrida, dan keramik berbasis silikon nitrida-alumina komposit. Di antara mereka, bahan alat keramik berbasis alumina dan silikon nitrida adalah yang paling banyak digunakan. Kinerja keramik berbasis silikon nitrida lebih unggul dari keramik berbasis alumina.
⑵ Kinerja dan karakteristik alat pemotong keramik
Karakteristik kinerja alat pemotong keramik adalah sebagai berikut:
① Kekerasan tinggi dan ketahanan aus yang baik: Meskipun kekerasan perkakas keramik tidak setinggi PCD dan PCBN, kekerasannya jauh lebih tinggi daripada karbida semen dan perkakas baja berkecepatan tinggi, mencapai 93-95HRA. Alat keramik dapat memproses material dengan kekerasan tinggi yang sulit diproses dengan alat tradisional, dan cocok untuk pemotongan berkecepatan tinggi dan pemotongan keras.
② Tahan suhu tinggi dan tahan panas yang baik: Alat keramik masih dapat memotong pada suhu tinggi di atas 1200 derajat. Pisau keramik memiliki sifat mekanik suhu tinggi yang baik, dan ketahanan oksidasi pisau keramik A12O3 sangat baik. Bahkan jika ujung tombak dalam keadaan panas membara, itu dapat digunakan terus menerus. Oleh karena itu, alat keramik dapat mencapai pemotongan kering, yang dapat menghemat cairan pemotongan.
③ Stabilitas kimia yang baik: alat pemotong keramik tidak mudah terikat dengan logam, dan tahan korosi serta stabil secara kimiawi, yang dapat mengurangi keausan ikatan alat pemotong.
④ Koefisien gesekan rendah: Afinitas antara alat pemotong keramik dan logam kecil, dan koefisien gesekan rendah, yang dapat mengurangi gaya pemotongan dan suhu pemotongan.
⑶ Penerapan pisau keramik
Keramik adalah salah satu bahan perkakas yang terutama digunakan untuk finishing dan semi-finishing berkecepatan tinggi. Alat pemotong keramik cocok untuk memotong semua jenis besi tuang (besi tuang abu-abu, besi ulet, besi tuang lunak, besi tuang dingin, besi tuang tahan aus paduan tinggi) dan baja (baja struktural karbon, baja struktural paduan, baja berkekuatan tinggi , baja mangan tinggi, baja yang dipadamkan, dll.), juga dapat digunakan untuk memotong paduan tembaga, grafit, plastik rekayasa, dan material komposit.
Ada masalah kekuatan tekuk yang rendah dan ketangguhan impak yang buruk dalam kinerja material alat keramik, yang tidak cocok untuk memotong dengan kecepatan rendah dan beban impak.
gambar
4. Sifat dan Karakteristik Bahan Alat Pemotong Terlapisi dan Aplikasi Alat Pemotong
Melapisi alat merupakan salah satu cara penting untuk meningkatkan kinerja alat. Munculnya alat pemotong yang dilapisi telah membuat terobosan besar dalam kinerja pemotongan alat pemotong. Alat yang dilapisi dilapisi dengan satu atau lebih lapisan senyawa tahan api dengan ketahanan aus yang baik pada badan alat yang lebih keras, yang menggabungkan substrat alat dengan lapisan keras, sehingga kinerja alat sangat meningkat. Alat pemotong berlapis dapat meningkatkan efisiensi pemrosesan, meningkatkan akurasi pemrosesan, memperpanjang masa pakai alat, dan mengurangi biaya pemrosesan.
Sekitar 80 persen alat pemotong yang digunakan pada alat mesin CNC baru menggunakan alat berlapis. Alat pemotong berlapis akan menjadi variasi alat terpenting di bidang permesinan CNC di masa mendatang.
gambar
⑴ Jenis alat berlapis
Menurut metode pelapisan yang berbeda, alat pelapis dapat dibagi menjadi alat pelapis deposisi uap kimia (CVD) dan alat pelapis deposisi uap fisik (PVD). Alat karbida berlapis umumnya menggunakan pengendapan uap kimia, dan suhu pengendapan sekitar 1000 derajat. Alat baja berkecepatan tinggi yang dilapisi umumnya menggunakan pengendapan uap fisik, dan suhu pengendapan sekitar 500 derajat;
Menurut bahan dasar yang berbeda dari alat yang dilapisi, alat yang dilapisi dapat dibagi menjadi alat yang dilapisi karbida, alat yang dilapisi baja berkecepatan tinggi, dan alat yang dilapisi pada bahan keramik dan superhard (berlian dan kubik boron nitrida).
Menurut sifat bahan pelapisnya, perkakas yang dilapisi dapat dibagi menjadi dua kategori, yaitu perkakas yang dilapisi "keras" dan perkakas yang dilapisi "lunak". Sasaran utama yang dikejar oleh alat berlapis "keras" adalah kekerasan tinggi dan ketahanan aus Keunggulan utamanya adalah kekerasan tinggi dan ketahanan aus yang baik, biasanya lapisan TiC dan TiN. Sasaran yang dikejar oleh alat pelapis "lunak" adalah koefisien gesekan yang rendah, juga dikenal sebagai alat pelumasan sendiri, dan gesekannya dengan bahan benda kerja Koefisiennya sangat rendah, hanya sekitar 0.1, yang dapat dikurangi ikatan, mengurangi gesekan, mengurangi gaya potong dan suhu pemotongan.
Baru-baru ini dikembangkan alat nano-coating (Nanoeoating). Alat berlapis ini dapat menggunakan kombinasi berbeda dari berbagai bahan pelapis (seperti logam/logam, logam/keramik, keramik/keramik, dll.) untuk memenuhi kebutuhan fungsional dan kinerja yang berbeda. Lapisan nano yang dirancang dengan baik dapat membuat bahan perkakas memiliki fungsi anti gesekan dan anti aus yang sangat baik serta sifat melumasi sendiri, yang cocok untuk pemotongan kering berkecepatan tinggi.
⑵ Karakteristik alat berlapis
Karakteristik kinerja alat berlapis adalah sebagai berikut:
① Performa mekanik dan pemotongan yang baik: Perkakas yang dilapisi menggabungkan sifat yang sangat baik dari bahan dasar dan bahan pelapis, yang tidak hanya mempertahankan ketangguhan yang baik dan kekuatan dasar yang tinggi
Kombinasi peralatan pemrosesan canggih dan alat pemotong CNC berperforma tinggi dapat memberikan kinerja penuh pada kinerjanya dan mencapai manfaat ekonomi yang baik. Dengan pesatnya perkembangan bahan alat pemotong, berbagai bahan alat pemotong baru telah sangat meningkatkan sifat fisik, sifat mekanik, dan kinerja pemotongan, dan jangkauan aplikasinya juga terus berkembang.
gambar
1. Bahan alat harus memiliki sifat dasar
itu
Pilihan material alat memiliki pengaruh besar pada masa pakai alat, efisiensi pemrosesan, kualitas pemrosesan, dan biaya pemrosesan. Saat alat memotong, alat itu harus menanggung efek tekanan tinggi, suhu tinggi, gesekan, guncangan, dan getaran. Oleh karena itu, bahan perkakas harus memiliki sifat dasar sebagai berikut:
(1) Kekerasan dan ketahanan aus. Kekerasan material perkakas harus lebih tinggi dari material benda kerja, umumnya di atas 60HRC. Semakin keras material perkakas, semakin baik ketahanan ausnya.
(2) Kekuatan dan ketangguhan. Bahan perkakas harus memiliki kekuatan dan ketangguhan yang tinggi untuk menahan gaya potong, guncangan dan getaran, serta mencegah patah getas dan pecahnya perkakas.
(3) Tahan panas. Ketahanan panas dari bahan perkakas lebih baik, dapat menahan suhu pemotongan yang tinggi, dan memiliki ketahanan oksidasi yang baik.
(4) Kinerja proses dan ekonomi. Bahan perkakas harus memiliki kinerja penempaan yang baik, kinerja perlakuan panas, kinerja pengelasan, kinerja penggilingan, dll., dan harus mengejar rasio harga-kinerja yang tinggi.
2. Jenis, sifat, karakteristik dan aplikasi bahan alat
1. Jenis, sifat dan karakteristik bahan alat intan dan aplikasi alat
Intan adalah alotrop karbon, dan merupakan bahan terkeras yang ditemukan di alam. Alat berlian memiliki kekerasan tinggi, ketahanan aus yang tinggi, dan konduktivitas termal yang tinggi, dan banyak digunakan dalam pemrosesan logam non-besi dan bahan non-logam. Terutama dalam pemotongan aluminium dan paduan silikon-aluminium berkecepatan tinggi, alat berlian adalah jenis alat pemotong utama yang sulit diganti. Alat berlian yang dapat mencapai efisiensi tinggi, stabilitas tinggi, dan pemesinan yang tahan lama adalah alat yang sangat diperlukan dan penting dalam pemesinan CNC modern.
gambar
⑴ Jenis alat berlian
① Alat berlian alami: Berlian alami telah digunakan sebagai alat pemotong selama ratusan tahun. Alat berlian kristal tunggal alami telah digiling halus, dan ujung tombaknya dapat digiling dengan sangat tajam. Radius cutting edge dapat mencapai 0.002μm, yang dapat mewujudkan pemotongan ultra-tipis dan dapat menjadi alat pemesinan ultra-presisi yang diakui, ideal, dan tak tergantikan untuk memproses presisi benda kerja yang sangat tinggi dan kekasaran permukaan yang sangat rendah.
② Alat berlian PCD: Berlian alami mahal, dan berlian polikristalin (PCD) banyak digunakan dalam pemotongan. Sejak awal 1970-an, berlian polikristalin (berlian Polikristalin, singkatnya PCD) dikembangkan. Setelah sukses, alat berlian alami telah digantikan oleh berlian polikristalin buatan dalam banyak kesempatan. Bahan baku PCD kaya akan sumber, dan harganya hanya sepersepuluh hingga sepersepuluh dari berlian alami.
Alat PCD tidak dapat menggiling ujung yang sangat tajam, dan kualitas permukaan benda kerja yang diproses tidak sebaik berlian alami. Tidak nyaman untuk membuat sisipan PCD dengan pemutus chip di industri. Oleh karena itu, PCD hanya dapat digunakan untuk pemotongan halus logam non-besi dan non-logam, dan sulit untuk mencapai pemotongan cermin ultra-presisi.
③ Alat berlian CVD: Dari akhir 1970-an hingga awal 1980-an, teknologi berlian CVD muncul di Jepang. Berlian CVD mengacu pada sintesis film berlian pada substrat heterogen (seperti karbida semen, keramik, dll.) Dengan pengendapan uap kimia (CVD). Berlian CVD memiliki struktur dan karakteristik yang persis sama dengan berlian alami.
Performa berlian CVD sangat mirip dengan berlian alami, dan memiliki kelebihan berlian kristal tunggal alami dan berlian polikristalin (PCD), dan mengatasi kekurangannya sampai batas tertentu.
⑵ Karakteristik kinerja alat berlian
① Kekerasan dan ketahanan aus yang sangat tinggi: Berlian alami adalah zat terkeras yang ditemukan di alam. Berlian memiliki ketahanan aus yang sangat tinggi. Saat memproses material dengan kekerasan tinggi, masa pakai alat berlian adalah 10 hingga 100 kali lipat dari alat karbida semen, atau bahkan ratusan kali.
② Memiliki koefisien gesekan yang sangat rendah: koefisien gesekan antara berlian dan beberapa logam non-besi lebih rendah daripada alat pemotong lainnya, koefisien gesekan rendah, deformasi selama pemrosesan kecil, dan gaya pemotongan dapat dikurangi.
③ Pinggiran tajam sangat tajam: ujung tajam alat berlian dapat diasah, dan alat berlian kristal tunggal alami dapat setinggi 0.002-0.008μm, yang dapat digunakan untuk ultra -pemotongan tipis dan pemesinan ultra-presisi.
④ Memiliki konduktivitas termal yang tinggi: intan memiliki konduktivitas termal dan difusivitas termal yang tinggi, panas pemotongan mudah hilang, dan suhu bagian pemotongan alat rendah.
⑤ Koefisien ekspansi termal rendah: Koefisien ekspansi termal berlian beberapa kali lebih kecil daripada karbida semen, dan perubahan ukuran pahat yang disebabkan oleh pemotongan panas sangat kecil, yang sangat penting untuk pemesinan presisi dan ultra-presisi yang membutuhkan tinggi akurasi dimensi.
⑶ Penerapan alat berlian
Alat berlian sebagian besar digunakan untuk pemotongan halus dan membosankan logam non-ferrous dan bahan non-logam dengan kecepatan tinggi. Sangat cocok untuk memproses berbagai non-logam yang tahan aus, seperti blanko metalurgi serbuk FRP, bahan keramik, dll.; berbagai logam non-besi tahan aus, seperti berbagai paduan silikon-aluminium; berbagai pemrosesan finishing logam non-ferrous.
Kerugian dari alat berlian adalah stabilitas termal yang buruk. Ketika suhu pemotongan melebihi 700 derajat sampai 800 derajat, itu akan benar-benar kehilangan kekerasannya; selain itu, tidak cocok untuk memotong logam besi, karena intan (karbon) mudah berikatan dengan besi pada suhu tinggi. Aksi atom mengubah atom karbon menjadi struktur grafit, dan alat ini mudah rusak.
2. Jenis, sifat dan karakteristik bahan perkakas boron nitrida kubik dan aplikasi perkakas
Cubic boron nitride (CBN), bahan super keras kedua yang disintesis dengan metode yang mirip dengan intan, adalah yang kedua setelah intan dalam hal kekerasan dan konduktivitas termal. Ini memiliki stabilitas termal yang sangat baik dan dapat dipanaskan hingga 10,000 derajat di atmosfer. Oksidasi tidak terjadi. CBN memiliki sifat kimia yang sangat stabil untuk logam besi dan dapat digunakan secara luas dalam pemrosesan produk baja.
gambar
⑴ Jenis alat pemotong boron nitrida kubik
Cubic boron nitride (CBN) adalah zat yang tidak ada di alam. Hal ini dapat dibagi menjadi kristal tunggal dan polikristalin, yaitu kristal tunggal CBN dan boron nitrida kubik polikristalin (Polycrystalline cubic bornnitride, disebut sebagai PCBN). CBN adalah salah satu isomer boron nitrida (BN), dan strukturnya mirip dengan intan.
PCBN (polycrystalline cubic boron nitride) adalah bahan polikristalin yang mensinter bahan CBN halus melalui fase pengikatan (TiC, TiN, Al, Ti, dll.) di bawah suhu tinggi dan tekanan tinggi. Bahan alat berlian, itu dan berlian secara kolektif disebut sebagai bahan alat superhard. PCBN terutama digunakan untuk membuat pisau atau alat lainnya.
Alat PCBN dapat dibagi menjadi sisipan PCBN integral dan sisipan komposit PCBN yang disinter dengan semen karbida.
Sisipan komposit PCBN dibuat dengan menyinter lapisan PCBN dengan ketebalan {{0}},5 hingga 1,0 mm pada karbida semen dengan kekuatan dan ketangguhan yang baik. Kinerjanya memiliki ketangguhan yang baik dan kekerasan tinggi serta ketahanan aus. Masalah kekuatan tekuk yang rendah dan kesulitan pengelasan sisipan CBN teratasi.
⑵ Sifat dan karakteristik utama kubik boron nitrida
Meskipun kekerasan kubik boron nitrida sedikit lebih rendah dari intan, namun jauh lebih tinggi daripada bahan dengan kekerasan tinggi lainnya. Keuntungan luar biasa dari CBN adalah stabilitas termalnya jauh lebih tinggi daripada berlian, yang dapat mencapai di atas 1200 derajat (700-800 derajat untuk berlian). reaksi. Karakteristik kinerja utama kubik boron nitrida adalah sebagai berikut.
① Kekerasan tinggi dan ketahanan aus: Struktur kristal CBN mirip dengan berlian, dan memiliki kekerasan dan kekuatan yang mirip dengan berlian. PCBN sangat cocok untuk memproses material dengan kekerasan tinggi yang hanya dapat digiling sebelumnya, dan dapat memperoleh kualitas permukaan benda kerja yang lebih baik.
② Stabilitas termal tinggi: Ketahanan panas CBN dapat mencapai 1400-1500 derajat , yang hampir 1 kali lebih tinggi daripada intan (700-800 derajat ). Alat PCBN dapat memotong paduan suhu tinggi dan baja yang dikeraskan dengan kecepatan 3 hingga 5 kali lebih tinggi daripada alat karbida semen.
③Stabilitas kimia yang sangat baik: Tidak ada interaksi kimiawi dengan bahan berbasis besi pada 1200-1300 derajat, dan tidak akan aus setajam berlian, dan masih dapat mempertahankan kekerasan semen karbida saat ini; Alat PCBN cocok untuk memotong Bagian baja yang dikeraskan dan besi cor dingin, dapat digunakan secara luas dalam pemotongan besi cor berkecepatan tinggi.
④ Konduktivitas termal yang baik: Meskipun konduktivitas termal CBN tidak sebaik berlian, konduktivitas termal PCBN adalah yang kedua setelah berlian di antara berbagai bahan perkakas, dan jauh lebih tinggi daripada baja berkecepatan tinggi dan karbida semen.
⑤ Koefisien gesekan yang rendah: Koefisien gesekan yang rendah dapat mengurangi gaya pemotongan selama pemotongan, mengurangi suhu pemotongan, dan meningkatkan kualitas permukaan mesin.
⑶ Aplikasi alat boron nitrida kubik
Cubic boron nitride cocok untuk menyelesaikan berbagai material yang sulit dipotong seperti hardened steel, hard cast iron, high-temperature alloy, hard alloy, dan material penyemprotan permukaan. Akurasi pemesinan dapat mencapai IT5 (lubangnya adalah IT6), dan kekasaran permukaan dapat sekecil Ra1.25-0.20μm.
Bahan alat boron nitrida kubik memiliki ketangguhan dan kekuatan lentur yang buruk. Oleh karena itu, alat bubut boron nitrida kubik tidak cocok untuk pemesinan kasar dengan kecepatan rendah dan beban benturan tinggi; Tepi yang menumpuk parah akan terjadi pada kasus logam, yang akan merusak permukaan mesin.
3. Jenis, sifat dan karakteristik bahan alat keramik dan aplikasi alat
Alat pemotong keramik memiliki karakteristik kekerasan tinggi, ketahanan aus yang baik, ketahanan panas yang sangat baik dan stabilitas kimia, serta tidak mudah terikat dengan logam. Alat pemotong keramik menempati posisi yang sangat penting dalam permesinan CNC. Alat pemotong keramik telah menjadi salah satu alat pemotong utama untuk pemotongan dan pemrosesan berkecepatan tinggi untuk bahan yang sulit dikerjakan dengan mesin. Alat pemotong keramik banyak digunakan dalam pemotongan berkecepatan tinggi, pemotongan kering, pemotongan keras, dan pemotongan bahan yang sulit dikerjakan. Pisau keramik dapat secara efisien memproses bahan yang sangat keras yang tidak dapat diproses sama sekali oleh pisau tradisional, dan menyadari "mengganti gerinda dengan mobil"; kecepatan potong yang optimal dari pisau keramik bisa 2 sampai 10 kali lebih tinggi dibandingkan dengan pisau cemented carbide, sehingga sangat meningkatkan efisiensi produksi dari proses pemotongan Bahan baku utama yang digunakan dalam bahan perkakas keramik merupakan unsur yang paling melimpah di kerak bumi. Oleh karena itu, mempopulerkan dan menerapkan alat keramik sangat penting untuk meningkatkan produktivitas, mengurangi biaya pemrosesan, dan menghemat logam mulia yang strategis, dan juga akan sangat mendorong perkembangan teknologi pemotongan. kemajuan.
gambar
⑴ Jenis bahan alat keramik
Jenis bahan alat keramik secara umum dapat dibagi menjadi tiga kategori: keramik berbasis alumina, keramik berbasis silikon nitrida, dan keramik berbasis silikon nitrida-alumina komposit. Di antara mereka, bahan alat keramik berbasis alumina dan silikon nitrida adalah yang paling banyak digunakan. Kinerja keramik berbasis silikon nitrida lebih unggul dari keramik berbasis alumina.
⑵ Kinerja dan karakteristik alat pemotong keramik
Karakteristik kinerja alat pemotong keramik adalah sebagai berikut:
① Kekerasan tinggi dan ketahanan aus yang baik: Meskipun kekerasan perkakas keramik tidak setinggi PCD dan PCBN, kekerasannya jauh lebih tinggi daripada karbida semen dan perkakas baja berkecepatan tinggi, mencapai 93-95HRA. Alat keramik dapat memproses material dengan kekerasan tinggi yang sulit diproses dengan alat tradisional, dan cocok untuk pemotongan berkecepatan tinggi dan pemotongan keras.
② Tahan suhu tinggi dan tahan panas yang baik: Alat keramik masih dapat memotong pada suhu tinggi di atas 1200 derajat. Pisau keramik memiliki sifat mekanik suhu tinggi yang baik, dan ketahanan oksidasi pisau keramik A12O3 sangat baik. Bahkan jika ujung tombak dalam keadaan panas membara, itu dapat digunakan terus menerus. Oleh karena itu, alat keramik dapat mencapai pemotongan kering, yang dapat menghemat cairan pemotongan.
③ Stabilitas kimia yang baik: alat pemotong keramik tidak mudah terikat dengan logam, dan tahan korosi serta stabil secara kimiawi, yang dapat mengurangi keausan ikatan alat pemotong.
④ Koefisien gesekan rendah: Afinitas antara alat pemotong keramik dan logam kecil, dan koefisien gesekan rendah, yang dapat mengurangi gaya pemotongan dan suhu pemotongan.
⑶ Penerapan pisau keramik
Keramik adalah salah satu bahan perkakas yang terutama digunakan untuk finishing dan semi-finishing berkecepatan tinggi. Alat pemotong keramik cocok untuk memotong semua jenis besi tuang (besi tuang abu-abu, besi ulet, besi tuang lunak, besi tuang dingin, besi tuang tahan aus paduan tinggi) dan baja (baja struktural karbon, baja struktural paduan, baja berkekuatan tinggi , baja mangan tinggi, baja yang dipadamkan, dll.), juga dapat digunakan untuk memotong paduan tembaga, grafit, plastik rekayasa, dan material komposit.
Ada masalah kekuatan tekuk yang rendah dan ketangguhan impak yang buruk dalam kinerja material alat keramik, yang tidak cocok untuk memotong dengan kecepatan rendah dan beban impak.
gambar
4. Sifat dan Karakteristik Bahan Alat Pemotong Terlapisi dan Aplikasi Alat Pemotong
Melapisi alat merupakan salah satu cara penting untuk meningkatkan kinerja alat. Munculnya alat pemotong yang dilapisi telah membuat terobosan besar dalam kinerja pemotongan alat pemotong. Alat yang dilapisi dilapisi dengan satu atau lebih lapisan senyawa tahan api dengan ketahanan aus yang baik pada badan alat yang lebih keras, yang menggabungkan substrat alat dengan lapisan keras, sehingga kinerja alat sangat meningkat. Alat pemotong berlapis dapat meningkatkan efisiensi pemrosesan, meningkatkan akurasi pemrosesan, memperpanjang masa pakai alat, dan mengurangi biaya pemrosesan.
Sekitar 80 persen alat pemotong yang digunakan pada alat mesin CNC baru menggunakan alat berlapis. Alat pemotong berlapis akan menjadi variasi alat terpenting di bidang permesinan CNC di masa mendatang.
gambar
⑴ Jenis alat berlapis
Menurut metode pelapisan yang berbeda, alat pelapis dapat dibagi menjadi alat pelapis deposisi uap kimia (CVD) dan alat pelapis deposisi uap fisik (PVD). Alat karbida berlapis umumnya menggunakan pengendapan uap kimia, dan suhu pengendapan sekitar 1000 derajat. Alat baja berkecepatan tinggi yang dilapisi umumnya menggunakan pengendapan uap fisik, dan suhu pengendapan sekitar 500 derajat;
Menurut bahan dasar yang berbeda dari alat yang dilapisi, alat yang dilapisi dapat dibagi menjadi alat yang dilapisi karbida, alat yang dilapisi baja berkecepatan tinggi, dan alat yang dilapisi pada bahan keramik dan superhard (berlian dan kubik boron nitrida).
Menurut sifat bahan pelapisnya, perkakas yang dilapisi dapat dibagi menjadi dua kategori, yaitu perkakas yang dilapisi "keras" dan perkakas yang dilapisi "lunak". Sasaran utama yang dikejar oleh alat berlapis "keras" adalah kekerasan tinggi dan ketahanan aus Keunggulan utamanya adalah kekerasan tinggi dan ketahanan aus yang baik, biasanya lapisan TiC dan TiN. Sasaran yang dikejar oleh alat pelapis "lunak" adalah koefisien gesekan yang rendah, juga dikenal sebagai alat pelumasan sendiri, dan gesekannya dengan bahan benda kerja Koefisiennya sangat rendah, hanya sekitar 0.1, yang dapat dikurangi ikatan, mengurangi gesekan, mengurangi gaya potong dan suhu pemotongan.
Baru-baru ini dikembangkan alat nano-coating (Nanoeoating). Alat berlapis ini dapat menggunakan kombinasi berbeda dari berbagai bahan pelapis (seperti logam/logam, logam/keramik, keramik/keramik, dll.) untuk memenuhi kebutuhan fungsional dan kinerja yang berbeda. Lapisan nano yang dirancang dengan baik dapat membuat bahan perkakas memiliki fungsi anti gesekan dan anti aus yang sangat baik serta sifat melumasi sendiri, yang cocok untuk pemotongan kering berkecepatan tinggi.
⑵ Karakteristik alat berlapis
Karakteristik kinerja alat berlapis adalah sebagai berikut:
① Performa mekanik dan pemotongan yang baik: Perkakas yang dilapisi menggabungkan sifat yang sangat baik dari bahan dasar dan bahan pelapis, yang tidak hanya mempertahankan ketangguhan yang baik dan kekuatan dasar yang tinggi
