Với sự phát triển của khoa học và công nghệ hiện đại, ngày càng có nhiều vật liệu kỹ thuật có độ cứng cao được sử dụng, trong khi công nghệ tiện truyền thống không đủ năng lực hoặc không thể xử lý được một số vật liệu có độ cứng cao.Cacbua phủ, gốm sứ, PCBN và các vật liệu dụng cụ siêu cứng khác có độ cứng ở nhiệt độ cao, khả năng chống mài mòn và ổn định nhiệt hóa, cung cấp điều kiện tiên quyết cơ bản nhất để cắt vật liệu có độ cứng cao và đã đạt được những lợi ích đáng kể trong sản xuất.Vật liệu được sử dụng bởi dụng cụ siêu cứng, cấu trúc dụng cụ và các thông số hình học của nó là những yếu tố cơ bản để thực hiện tiện cứng.Vì vậy, làm thế nào để chọn vật liệu dụng cụ siêu cứng và thiết kế cấu trúc dụng cụ và các thông số hình học hợp lý là rất quan trọng để đạt được độ cứng ổn định!
(1) Cacbua xi măng phủ
Áp dụng một hoặc nhiều lớp TiN, TiCN, TiAlN và Al3O2 có khả năng chống mài mòn tốt trên các dụng cụ cacbua xi măng có độ bền tốt và độ dày lớp phủ là 2-18 μ m.Lớp phủ thường có độ dẫn nhiệt thấp hơn nhiều so với chất nền dụng cụ và vật liệu phôi, điều này làm suy yếu hiệu ứng nhiệt của chất nền dụng cụ;Mặt khác, nó có thể cải thiện hiệu quả ma sát và độ bám dính trong quá trình cắt và giảm sự sinh nhiệt khi cắt.
Mặc dù lớp phủ PVD cho thấy nhiều ưu điểm nhưng một số lớp phủ như Al2O3 và kim cương có xu hướng áp dụng công nghệ phủ CVD.Al2O3 là một loại lớp phủ có khả năng chịu nhiệt và chống oxy hóa mạnh, có thể tách nhiệt sinh ra khi cắt từ dụng cụ cụ thể.Công nghệ phủ CVD cũng có thể tích hợp các ưu điểm của các lớp phủ khác nhau để đạt được hiệu quả cắt tốt nhất và đáp ứng nhu cầu cắt.
So với các công cụ cacbua xi măng, các công cụ cacbua xi măng được phủ đã cải thiện đáng kể về độ bền, độ cứng và khả năng chống mài mòn.Khi tiện phôi có độ cứng HRC45 ~ 55, cacbua xi măng phủ chi phí thấp có thể thực hiện quay tốc độ cao.Trong những năm gần đây, một số nhà sản xuất đã cải thiện hiệu suất của dụng cụ được phủ bằng cách cải tiến vật liệu phủ và các phương pháp khác.Ví dụ, một số nhà sản xuất ở Hoa Kỳ và Nhật Bản sử dụng vật liệu phủ AlTiN của Thụy Sĩ và công nghệ phủ mới đã được cấp bằng sáng chế để sản xuất lưỡi dao được phủ có độ cứng cao tới HV4500~4900, có thể cắt thép khuôn HRC47~58 với tốc độ 498,56m/phút .Khi nhiệt độ quay lên tới 1500 ~ 1600 ° C, độ cứng vẫn không giảm và không bị oxy hóa.Tuổi thọ của lưỡi dao gấp bốn lần so với lưỡi được phủ thông thường, trong khi chi phí chỉ 30% và độ bám dính tốt.
(2) Chất liệu gốm sứ
Với sự cải tiến liên tục về thành phần, cấu trúc và quy trình ép, đặc biệt là sự phát triển của công nghệ nano, vật liệu dụng cụ gốm có thể làm cứng các dụng cụ gốm.Trong tương lai gần, gốm sứ có thể tạo ra cuộc cách mạng thứ ba trong lĩnh vực cắt sau thép tốc độ cao và cacbua xi măng.Dụng cụ bằng gốm có ưu điểm là độ cứng cao (HRA91 ~ 95), độ bền cao (độ bền uốn 750 ~ 1000MPa), chống mài mòn tốt, ổn định hóa học tốt, chống bám dính tốt, hệ số ma sát thấp và giá thành thấp.Không chỉ vậy, dụng cụ gốm còn có độ cứng ở nhiệt độ cao, đạt HRA80 ở 1200°C.
Trong quá trình cắt thông thường, dụng cụ gốm có độ bền rất cao và tốc độ cắt của nó có thể cao gấp 2 ~ 5 lần so với cacbua xi măng.Nó đặc biệt thích hợp để gia công vật liệu có độ cứng cao, gia công tinh và tốc độ cao.Nó có thể cắt nhiều loại thép cứng và gang cứng khác nhau với độ cứng lên tới HRC65.Thường được sử dụng là gốm dựa trên alumina, gốm dựa trên silicon nitride, gốm kim loại và gốm cường lực.
Dụng cụ gốm làm từ Alumina có độ cứng màu đỏ cao hơn cacbua xi măng.Nói chung, lưỡi cắt sẽ không tạo ra biến dạng dẻo trong điều kiện cắt tốc độ cao, nhưng độ bền và độ dẻo dai của nó rất thấp.Để cải thiện độ dẻo dai và khả năng chống va đập, có thể thêm hỗn hợp ZrO hoặc TiC và TiN.Một phương pháp khác là thêm các sợi kim loại nguyên chất hoặc cacbua silic.Ngoài độ cứng màu đỏ cao, gốm gốc silicon nitride còn có độ dẻo dai tốt.So với gốm gốc alumina, nhược điểm của nó là dễ tạo ra sự khuếch tán nhiệt độ cao khi gia công thép, làm tăng độ mài mòn của dụng cụ.Gốm gốc silicon nitride chủ yếu được sử dụng để tiện và phay gián đoạn gang xám.
Cermet là một loại vật liệu gốc cacbua, trong đó TiC là pha cứng chính (0,5-2 μm). Chúng được kết hợp với chất kết dính Co hoặc Ti và tương tự như các công cụ cacbua xi măng, nhưng chúng có ái lực thấp, ma sát tốt và tốt. hao mòn điện trở.Nó có thể chịu được nhiệt độ cắt cao hơn so với cacbua xi măng thông thường, nhưng nó thiếu khả năng chống va đập của cacbua xi măng, độ dẻo dai khi cắt nặng và độ bền ở tốc độ thấp và bước tiến lớn.
(3) Nitrat boron khối (CBN)
CBN chỉ đứng sau kim cương về độ cứng và khả năng chống mài mòn, đồng thời có độ cứng ở nhiệt độ cao tuyệt vời.So với gốm sứ, khả năng chịu nhiệt và độ ổn định hóa học của nó hơi kém, nhưng độ bền va đập và hiệu suất chống nghiền tốt hơn.Nó được áp dụng rộng rãi để cắt thép cứng (HRC ≥ 50), gang xám ngọc trai, gang nguội và siêu hợp kim.So với các công cụ cacbua xi măng, tốc độ cắt của nó có thể tăng lên một bậc.
Dụng cụ tổng hợp boron nitrit khối đa tinh thể (PCBN) có hàm lượng CBN cao có độ cứng cao, chống mài mòn tốt, cường độ nén cao và độ bền va đập tốt.Nhược điểm của nó là độ ổn định nhiệt kém và độ trơ hóa học thấp.Nó phù hợp để cắt các hợp kim chịu nhiệt, gang và kim loại thiêu kết gốc sắt.Hàm lượng hạt CBN trong dụng cụ PCBN thấp và độ cứng của dụng cụ PCBN sử dụng gốm làm chất kết dính thấp nhưng bù lại độ ổn định nhiệt kém và quán tính hóa học thấp của vật liệu trước đây và thích hợp để cắt thép cứng.
Khi cắt gang xám và thép cứng, có thể chọn dụng cụ gốm hoặc dụng cụ CBN.Vì lý do này, nên tiến hành phân tích chi phí-lợi ích và chất lượng xử lý để xác định nên chọn loại nào.Khi độ cứng cắt thấp hơn HRC60 và tốc độ tiến dao nhỏ được áp dụng, dụng cụ gốm là lựa chọn tốt hơn.Công cụ PCBN thích hợp để cắt phôi có độ cứng cao hơn HRC60, đặc biệt là gia công tự động và gia công có độ chính xác cao.Ngoài ra, ứng suất dư trên bề mặt phôi sau khi cắt bằng dụng cụ PCBN cũng tương đối ổn định hơn so với dụng cụ gốm trong điều kiện mòn mặt sau như nhau.
Khi sử dụng công cụ PCBN để cắt khô thép đã cứng cũng cần tuân thủ các nguyên tắc sau: chọn chiều sâu cắt càng lớn càng tốt trong điều kiện độ cứng của máy công cụ cho phép, sao cho nhiệt sinh ra ở vùng cắt có thể mềm đi. kim loại ở phía trước cạnh cục bộ, có thể làm giảm sự mài mòn của dụng cụ PCBN một cách hiệu quả.Ngoài ra, khi sử dụng độ sâu cắt nhỏ, cũng cần lưu ý rằng độ dẫn nhiệt kém của dụng cụ PCBN có thể khiến nhiệt trong khu vực cắt quá muộn để khuếch tán và khu vực cắt cũng có thể tạo ra hiệu ứng làm mềm kim loại rõ ràng, Giảm mài mòn của lưỡi cắt.
2. Cấu trúc lưỡi và các thông số hình học của dụng cụ siêu cứng
Việc xác định hợp lý hình dạng và các thông số hình học của dụng cụ là rất quan trọng để phát huy tối đa hiệu suất cắt của dụng cụ.Về độ bền dụng cụ, độ bền đầu dao của các hình dạng lưỡi dao khác nhau từ cao đến thấp là: tròn, kim cương 100 °, hình vuông, kim cương 80 °, hình tam giác, kim cương 55 °, kim cương 35 °.Sau khi chọn vật liệu làm lưỡi, chọn hình dạng lưỡi có độ bền cao nhất.Các lưỡi quay cứng cũng phải được chọn càng lớn càng tốt và gia công thô nên được thực hiện với các lưỡi có bán kính vòng cung đầu tròn và lớn.Bán kính cung tròn khoảng 0,8 khi hoàn thiện μ Khoảng m.
Các mảnh thép cứng có màu đỏ và mềm, có độ giòn lớn, dễ gãy và không bị dính.Bề mặt cắt thép cứng có chất lượng cao và thường không tạo ra sự tích tụ chip, nhưng lực cắt lớn, đặc biệt là lực cắt xuyên tâm lớn hơn lực cắt chính.Do đó, dụng cụ nên sử dụng góc trước âm (đi ≥ - 5 °) và góc sau lớn (ao=10°~15°).Góc lệch chính phụ thuộc vào độ cứng của máy công cụ, thường là 45 ° ~ 60 °, để giảm tiếng kêu của phôi và dụng cụ.
Thời gian đăng: 24-02-2023