1. Nástroj by měl mít základní funkce
Výběr řezných nástrojů má velký vliv na životnost nástroje, obráběcí výkon, kvalitu zpracování a náklady na zpracování. Když nástroj řeže, je vystaven účinkům vysokého tlaku, vysoké teploty, tření, rázů a vibrací. Nástroj by proto měl mít následující základní funkce:
(1) Tvrdost a odolnost proti opotřebení. Tvrdost nástroje musí být vyšší než tvrdost materiálu obrobku, obecně se požaduje, aby byla vyšší než 60 HRC. Čím tvrdší nástroj, tím lepší odolnost proti opotřebení.
(2) Pevnost a odolnost. Nástroj by měl mít vysokou pevnost a houževnatost, aby vydržel řeznou sílu, rázy a vibrace a zabránil křehkému lomu a vylamování nástroje.
(3) Tepelná odolnost. Tepelná odolnost nástroje je lepší, snese vysokou teplotu řezání a má dobrou odolnost proti oxidaci.
(4) Funkce a ekonomika procesu. Řezný nástroj by měl mít dobrou funkci odlévání, funkci tepelného zpracování, funkci svařování; funkce zpracování broušení atd. a měla by sledovat vysoký poměr ceny funkcí.
2. Druhy, funkce, vlastnosti a použití nástrojů
1. Keramický nástroj
Keramické nástroje se vyznačují vysokou tvrdostí, dobrou odolností proti opotřebení, vynikající tepelnou odolností a chemickou stabilitou a nelze je snadno spojit s kovem. Keramické nástroje zaujímají v CNC obrábění velmi důležité postavení. Keramické nástroje se staly jedním z nejdůležitějších nástrojů pro vysokorychlostní řezání a těžkoobrobitelné materiály. Keramické řezné nástroje jsou široce používány při vysokorychlostním řezání, suchém řezání, tvrdém řezání a řezání obtížně obrobitelných materiálů. Keramické nože dokážou efektivně zpracovat vysoce tvrdé materiály, které tradiční nože vůbec nedokážou zpracovat, realizují „nahrazení broušení autem“; optimální řezná rychlost keramických nožů může být 2 až 10krát vyšší než u nožů ze slinutého karbidu, čímž se výrazně zlepší výrobní efektivita řezného zpracování Hlavní surovina, kterou keramické nože používají, je nejhojněji zastoupeným prvkem v zemské kůře. Proto má popularizace a aplikace keramických nožů velký význam pro zlepšení produktivity, snížení nákladů na zpracování a úsporu strategických drahých kovů a také výrazně podpoří pokrok technologie řezání.
⑴ Typy keramických nástrojů
Různé keramické nástroje lze obecně rozdělit do tří kategorií: keramika na bázi oxidu hlinitého, keramika na bázi nitridu křemíku a kompozitní keramika na bázi nitridu křemíku a oxidu hlinitého. Mezi nimi jsou nejpoužívanější keramické nástroje na bázi oxidu hlinitého a nitridu křemíku. Funkce keramiky na bázi nitridu křemíku je lepší než funkce keramiky na bázi oxidu hlinitého.
⑵ Funkce a vlastnosti keramických nástrojů
① Vysoká tvrdost a dobrá odolnost proti opotřebení: Přestože tvrdost keramických nástrojů není tak vysoká jako u PCD a PCBN, je mnohem vyšší než u nástrojů ze slinutého karbidu a rychlořezné oceli a dosahuje 93-95HRA. Keramické nástroje mohou zpracovávat materiály s vysokou tvrdostí, které se tradičními nástroji obtížně zpracovávají, a jsou vhodné pro vysokorychlostní řezání a tvrdé řezání.
② Vysoká teplotní odolnost a dobrá tepelná odolnost: Keramické nástroje mohou stále řezat při vysokých teplotách nad 1200 stupňů. Keramické nože mají dobré mechanické vlastnosti při vysokých teplotách a keramické nože A12O3 mají obzvláště dobré antioxidační vlastnosti. I když je řezná hrana rozžhavená, lze ji používat nepřetržitě. Keramické nástroje tedy mohou provádět řezání za sucha a řeznou kapalinu pak lze vynechat.
③ Dobrá chemická stabilita: Keramické nože se nesnadno spojují s kovem a jsou odolné proti korozi a chemicky stabilní, což může snížit opotřebení nástroje při lepení.
④ Nízký koeficient tření: Afinita mezi keramickými řeznými nástroji a kovem je malá a koeficient tření je nízký, což může snížit řeznou sílu a teplotu řezání.
⑶ Používají se keramické nástroje
Keramika je jedním z nástrojových materiálů používaných především pro vysokorychlostní dokončování a polodokončování. Keramické řezné nástroje jsou vhodné pro řezání všech druhů litiny (šedá litina, tvárná litina, temperovaná litina, chlazená litina, vysoce legovaná litina odolná proti opotřebení) a oceli (uhlíková konstrukční ocel, legovaná konstrukční ocel, vysokopevnostní ocel , ocel s vysokým obsahem manganu, kalená ocel atd.), lze také použít k řezání slitin mědi, grafitu, technických plastů a kompozitních materiálů.
Keramické řezné nástroje mají problémy s nízkou pevností v ohybu a špatnou rázovou odolností a nejsou vhodné pro řezání při nízké rychlosti a rázovém zatížení.
2. Diamantový nástroj
Diamant je alotrop uhlíku a je to nejtvrdší materiál nalezený v přírodě. Diamantové nástroje mají vysokou tvrdost, vysokou odolnost proti opotřebení a vysokou tepelnou vodivost a jsou široce používány při zpracování neželezných kovů a nekovů. Zejména při vysokorychlostním řezání hliníku a slitin křemíku a hliníku jsou diamantové nástroje hlavními typy řezných nástrojů, které je obtížné nahradit. Diamantové nástroje, které mohou dosáhnout vysokého výkonu, vysoké stability a dlouhé životnosti zpracování, jsou nepostradatelnými a důležitými nástroji v moderním CNC obrábění.
⑴ Typy diamantových nástrojů
① Přírodní diamantový nástroj: přírodní diamant se používá jako řezný nástroj po stovky let. Přírodní monokrystalický diamantový nástroj byl jemně broušen a řeznou hranu lze brousit extrémně ostře. Poloměr řezné hrany může dosáhnout 0,002μm, což může dokončit ultratenký řez a může Je to uznávaný, ideální a nenahraditelný ultrajemný obráběcí nástroj pro zpracování extrémně vysoké přesnosti obrobku a extrémně nízké drsnosti povrchu.
② Diamantový nástroj PCD: přírodní diamant je drahý a polykrystalický diamant (PCD) je široce používán při řezání. Po úspěchu byly přírodní diamantové nástroje v mnoha případech nahrazeny umělým polykrystalickým diamantem. PCD je bohaté na suroviny a jeho cena je jen několik desetin až desetina přírodních diamantů. PKD nástroje nelze vybrousit do extrémně ostrého břitu, kvalita povrchu zpracovávaného obrobku není tak dobrá jako přírodní diamant a v průmyslu není vhodné vyrábět PKD kotouče s lamači třísky. Proto lze PCD použít pouze pro jemné řezání neželezných kovů a nekovů, což je obtížné dosáhnout Super jemného zrcadlového řezání.
③ CVD diamantové nástroje: Od konce 70. do počátku 80. let se v Japonsku objevila technologie CVD diamantů. CVD diamant odkazuje na použití chemického napařování (CVD) k vytvoření diamantového filmu na heterogenním substrátu (jako je slinutý karbid, keramika atd.). CVD diamant má přesně stejnou strukturu a vlastnosti jako přírodní diamant. Výkon CVD diamantu je velmi blízký výkonu přírodního diamantu. Má výhody přírodního monokrystalického diamantu a polykrystalického diamantu (PCD) a do určité míry překonává jejich nedostatky.
⑵ Vlastnosti diamantových nástrojů
① Extrémně vysoká tvrdost a odolnost proti opotřebení: Přírodní diamant je nejtvrdší látka v přírodě. Diamant má extrémně vysokou odolnost proti opotřebení. Při zpracování materiálů s vysokou tvrdostí je životnost diamantových nástrojů 10 až 100krát delší než u nástrojů ze slinutého karbidu, nebo dokonce stokrát.
② Velmi nízký koeficient tření: koeficient tření mezi diamantem a některými neželeznými kovy je nižší než u jiných nástrojů, koeficient tření je nízký, deformace je během zpracování malá a řezná síla může být snížena.
3 tenké řezání a ultra jemné zpracování.
④ Vysoká tepelná vodivost: diamant má vysokou tepelnou vodivost a tepelnou difuzivitu, řezné teplo se snadno odvádí a teplota řezné části nástroje je nízká.
⑤ Nízký koeficient tepelné roztažnosti: Koeficient tepelné roztažnosti diamantu je několikrát menší než koeficient slinutého karbidu a změna velikosti nástroje způsobená řezným teplem je velmi malá, což je zvláště důležité pro jemné a ultrajemné obrábění, které vyžaduje vysoké rozměrová přesnost.
⑶ Použití diamantových nástrojů
Diamantové nástroje se většinou používají pro jemné řezání a vyvrtávání neželezných kovů a nekovů vysokou rychlostí. Je vhodný pro zpracování různých nekovů odolných proti opotřebení, jako jsou polotovary z FRP práškové metalurgie, keramika atd.; různé neželezné kovy odolné proti opotřebení, jako jsou různé slitiny křemíku a hliníku; a dokončovací zpracování různých neželezných kovů.
Nevýhodou diamantových nástrojů je špatná tepelná stabilita. Když teplota řezání překročí 700 ° C ~ 800 ° C, zcela ztratí svou tvrdost; navíc není vhodný pro řezání železných kovů, protože diamant (uhlík) je při vysokých teplotách snadno v kontaktu se železem. Atomový efekt přemění atomy uhlíku na grafitovou strukturu a nože se snadno poškodí.