A combinação de equipamento de processamento avançado e ferramentas de corte CNC de alto desempenho pode proporcionar um desempenho completo e obter bons benefícios econômicos. Com o rápido desenvolvimento de materiais para ferramentas de corte, vários novos materiais para ferramentas de corte melhoraram muito suas propriedades físicas, mecânicas e desempenho de corte, e sua gama de aplicações também continuou a se expandir.
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1. Os materiais das ferramentas devem ter propriedades básicas
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A escolha do material da ferramenta tem grande influência na vida útil da ferramenta, eficiência de processamento, qualidade de processamento e custo de processamento. Quando a ferramenta está cortando, ela deve suportar os efeitos de alta pressão, alta temperatura, fricção, choque e vibração. Portanto, o material da ferramenta deve ter as seguintes propriedades básicas:
(1) Dureza e resistência ao desgaste. A dureza do material da ferramenta deve ser maior que a do material da peça, geralmente acima de 60HRC. Quanto mais duro o material da ferramenta, melhor a resistência ao desgaste.
(2) Força e tenacidade. Os materiais das ferramentas devem ter alta resistência e tenacidade para suportar forças de corte, choques e vibrações e evitar fratura frágil e lascamento das ferramentas.
(3) Resistência ao calor. A resistência ao calor do material da ferramenta é melhor, pode suportar altas temperaturas de corte e tem boa resistência à oxidação.
(4) Desempenho e economia do processo. Os materiais das ferramentas devem ter bom desempenho de forjamento, desempenho de tratamento térmico, desempenho de soldagem, desempenho de retificação, etc., e devem buscar uma relação preço-desempenho elevada.
2. Tipos, propriedades, características e aplicações de materiais de ferramentas
1. Tipos, propriedades e características de materiais de ferramentas de diamante e aplicações de ferramentas
O diamante é um alótropo de carbono e é o material mais duro encontrado na natureza. As ferramentas diamantadas possuem alta dureza, alta resistência ao desgaste e alta condutividade térmica, sendo amplamente utilizadas no processamento de metais não ferrosos e materiais não metálicos. Especialmente no corte de alta velocidade de alumínio e ligas de silício-alumínio, as ferramentas diamantadas são os principais tipos de ferramentas de corte difíceis de substituir. As ferramentas diamantadas que podem alcançar alta eficiência, alta estabilidade e usinagem de longa duração são ferramentas indispensáveis e importantes na usinagem CNC moderna.
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⑴ Tipos de ferramentas diamantadas
① Ferramenta de diamante natural: O diamante natural tem sido usado como ferramenta de corte por centenas de anos. A ferramenta de diamante de cristal único natural foi finamente retificada e a aresta de corte pode ser extremamente afiada. O raio da aresta de corte pode atingir 00,002μm, que pode realizar cortes ultrafinos e pode ser uma ferramenta de usinagem de ultraprecisão reconhecida, ideal e insubstituível para processar peças de precisão extremamente alta e rugosidade de superfície extremamente baixa.
② Ferramenta de diamante PCD: O diamante natural é caro e o diamante policristalino (PCD) é amplamente utilizado no corte. Desde o início dos anos 1970, o diamante policristalino (diamante policristalino, abreviado como PCD) foi desenvolvido. Após o sucesso, as ferramentas de diamante natural foram substituídas por diamante policristalino artificial em muitas ocasiões. As matérias-primas de PCD são ricas em fontes e seu preço é de apenas alguns décimos a um décimo dos diamantes naturais.
As ferramentas de PCD não podem retificar arestas extremamente afiadas e a qualidade da superfície das peças processadas não é tão boa quanto a do diamante natural. Não é conveniente fabricar insertos de PCD com quebra-cavacos na indústria. Portanto, o PCD só pode ser usado para corte fino de metais não ferrosos e não metais, e é difícil obter corte espelhado de ultraprecisão.
③ Ferramentas de diamante CVD: Do final dos anos 1970 ao início dos anos 1980, a tecnologia de diamante CVD apareceu no Japão. Diamante CVD refere-se à síntese do filme de diamante em substratos heterogêneos (como metal duro, cerâmica, etc.) por deposição química de vapor (CVD). O diamante CVD tem exatamente a mesma estrutura e características do diamante natural.
O desempenho do diamante CVD é muito próximo ao do diamante natural, e tem as vantagens do diamante monocristalino natural e do diamante policristalino (PCD) e supera suas deficiências até certo ponto.
⑵ Características de desempenho de ferramentas diamantadas
① Dureza e resistência ao desgaste extremamente altas: O diamante natural é a substância mais dura encontrada na natureza. O diamante tem resistência ao desgaste extremamente alta. Ao processar materiais de alta dureza, a vida útil das ferramentas diamantadas é de 10 a 100 vezes maior que a das ferramentas de metal duro, ou mesmo centenas de vezes.
② Tem um coeficiente de atrito muito baixo: o coeficiente de atrito entre o diamante e alguns metais não ferrosos é menor que o de outras ferramentas de corte, o coeficiente de atrito é baixo, a deformação durante o processamento é pequena e a força de corte pode ser reduzido.
③ A aresta de corte é muito afiada: a aresta de corte das ferramentas de diamante pode ser afiada, e a ferramenta de diamante de cristal único natural pode ser tão alta quanto 0.002-0.008μm, que pode ser usada para ultra -corte fino e usinagem de ultraprecisão.
④ Possui alta condutividade térmica: o diamante possui alta condutividade térmica e difusividade térmica, o calor de corte é facilmente dissipado e a temperatura da parte de corte da ferramenta é baixa.
⑤ Baixo coeficiente de expansão térmica: O coeficiente de expansão térmica do diamante é várias vezes menor que o do metal duro, e a mudança no tamanho da ferramenta causada pelo calor de corte é muito pequena, o que é especialmente importante para usinagem de precisão e ultraprecisão que requer alta Precisão dimensional.
⑶ Aplicação de ferramentas diamantadas
As ferramentas de diamante são usadas principalmente para corte fino e mandrilamento de metais não ferrosos e materiais não metálicos em alta velocidade. É adequado para o processamento de vários não metais resistentes ao desgaste, como blocos de metalurgia do pó FRP, materiais cerâmicos, etc.; vários metais não ferrosos resistentes ao desgaste, como várias ligas de silício-alumínio; vários processamentos de acabamento de metais não ferrosos.
A desvantagem das ferramentas de diamante é que elas têm baixa estabilidade térmica. Quando a temperatura de corte exceder 700 graus a 800 graus, perderá completamente sua dureza; além disso, não é adequado para cortar metais ferrosos, porque o diamante (carbono) é fácil de ligar com o ferro em altas temperaturas. A ação atômica converte os átomos de carbono em uma estrutura de grafite e a ferramenta é facilmente danificada.
2. Tipos, propriedades e características de materiais de ferramentas de nitreto de boro cúbico e aplicações de ferramentas
O nitreto cúbico de boro (CBN), o segundo material superduro sintetizado por um método semelhante ao do diamante, perde apenas para o diamante em termos de dureza e condutividade térmica. Possui excelente estabilidade térmica e pode ser aquecido a 10,000 graus na atmosfera. A oxidação não ocorre. O CBN possui propriedades químicas extremamente estáveis para metais ferrosos e pode ser amplamente utilizado no processamento de produtos siderúrgicos.
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⑴ Tipos de ferramentas de corte de nitreto de boro cúbico
O nitreto cúbico de boro (CBN) é uma substância que não existe na natureza. Pode ser dividido em cristal único e policristalino, isto é, cristal único de CBN e nitreto de boro cúbico policristalino (nitreto cúbico policristalino, conhecido como PCBN). O CBN é um dos isômeros do nitreto de boro (BN) e sua estrutura é semelhante à do diamante.
PCBN (nitreto de boro cúbico policristalino) é um material policristalino que sinteriza materiais CBN finos através de uma fase de ligação (TiC, TiN, Al, Ti, etc.) sob alta temperatura e alta pressão. Material de ferramenta de diamante, ele e diamante referidos coletivamente como material de ferramenta superdura. PCBN é usado principalmente para fazer facas ou outras ferramentas.
As ferramentas de PCBN podem ser divididas em pastilhas de PCBN integrais e pastilhas compostas de PCBN sinterizadas com metal duro.
As pastilhas compostas de PCBN são feitas sinterizando uma camada de PCBN com uma espessura de {{0}},5 a 1,0 mm em um metal duro com boa resistência e tenacidade. Seu desempenho tem boa tenacidade e alta dureza e resistência ao desgaste. Os problemas de baixa resistência à flexão e dificuldades de soldagem das pastilhas de CBN são resolvidos.
⑵ Principais propriedades e características do nitreto de boro cúbico
Embora a dureza do nitreto de boro cúbico seja ligeiramente inferior ao diamante, é muito maior do que outros materiais de alta dureza. A grande vantagem do CBN é que sua estabilidade térmica é muito maior que a do diamante, que pode chegar acima de 1200 graus (700-800 graus para o diamante). reação. As principais características de desempenho do nitreto de boro cúbico são as seguintes.
① Alta dureza e resistência ao desgaste: A estrutura cristalina do CBN é semelhante à do diamante e tem dureza e resistência semelhantes ao diamante. O PCBN é especialmente adequado para processar materiais de alta dureza que só poderiam ser retificados antes e pode obter uma melhor qualidade de superfície das peças de trabalho.
② Alta estabilidade térmica: A resistência ao calor do CBN pode atingir 1400-1500 graus, que é quase 1 vez maior que a do diamante (700-800 graus). As ferramentas de PCBN podem cortar ligas de alta temperatura e aços endurecidos a uma velocidade 3 a 5 vezes maior do que as ferramentas de metal duro.
③Excelente estabilidade química: não tem interação química com materiais à base de ferro em 1200-1300 graus, e não se desgastará tão acentuadamente quanto o diamante, e ainda pode manter a dureza do metal duro neste momento; As ferramentas PCBN são adequadas para cortar peças de aço endurecido e ferro fundido resfriado, podem ser amplamente utilizadas no corte de ferro fundido em alta velocidade.
④ Boa condutividade térmica: Embora a condutividade térmica do CBN não seja tão boa quanto a do diamante, a condutividade térmica do PCBN perde apenas para o diamante entre vários materiais de ferramentas e é muito maior do que a do aço rápido e do metal duro.
⑤ Baixo coeficiente de atrito: Um baixo coeficiente de atrito pode reduzir a força de corte durante o corte, reduzir a temperatura de corte e melhorar a qualidade da superfície usinada.
⑶ Aplicação de ferramenta de nitreto de boro cúbico
O nitreto de boro cúbico é adequado para acabamento de vários materiais difíceis de cortar, como aço endurecido, ferro fundido duro, liga de alta temperatura, liga dura e materiais de pulverização de superfície. A precisão da usinagem pode atingir IT5 (o furo é IT6), e a rugosidade da superfície pode ser tão pequena quanto Ra1.25-0.20μm.
O material da ferramenta de nitreto de boro cúbico tem baixa tenacidade e resistência à flexão. Portanto, as ferramentas de torneamento de nitreto de boro cúbico não são adequadas para usinagem de desbaste com baixa velocidade e alta carga de impacto; Forte aresta postiça ocorrerá no caso de metal, o que deteriorará a superfície usinada.
3. Tipos, propriedades e características de materiais de ferramentas de cerâmica e aplicações de ferramentas
As ferramentas de corte de cerâmica têm características de alta dureza, boa resistência ao desgaste, excelente resistência ao calor e estabilidade química, e não são fáceis de unir com o metal. As ferramentas de corte de cerâmica ocupam uma posição muito importante na usinagem CNC. As ferramentas de corte de cerâmica se tornaram uma das principais ferramentas de corte para corte em alta velocidade e processamento de materiais difíceis de usinar. As ferramentas de corte de cerâmica são amplamente utilizadas em corte de alta velocidade, corte a seco, corte duro e corte de materiais difíceis de usinar. As facas de cerâmica podem processar com eficiência materiais altamente duros que as facas tradicionais não conseguem processar e realizar a "substituição da moagem por um carro"; a velocidade de corte ideal das facas de cerâmica pode ser de 2 a 10 vezes maior do que a das facas de metal duro, melhorando muito a eficiência da produção do processamento de corte A principal matéria-prima usada em materiais de ferramentas de cerâmica é o elemento mais abundante na crosta terrestre. Portanto, a popularização e aplicação de ferramentas de cerâmica é de grande importância para melhorar a produtividade, reduzir os custos de processamento e economizar metais preciosos estratégicos, além de promover muito o desenvolvimento da tecnologia de corte. progresso.
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⑴ Tipos de materiais de ferramentas de cerâmica
Os tipos de materiais de ferramentas de cerâmica geralmente podem ser divididos em três categorias: cerâmica à base de alumina, cerâmica à base de nitreto de silício e cerâmica composta à base de nitreto de silício-alumina. Entre eles, os materiais cerâmicos para ferramentas à base de alumina e nitreto de silício são os mais amplamente utilizados. O desempenho da cerâmica à base de nitreto de silício é superior ao da cerâmica à base de alumina.
⑵ Desempenho e características das ferramentas de corte de cerâmica
As características de desempenho das ferramentas de corte de cerâmica são as seguintes:
① Alta dureza e boa resistência ao desgaste: Embora a dureza das ferramentas de cerâmica não seja tão alta quanto a de PCD e PCBN, é muito maior que a de metal duro e ferramentas de aço rápido, atingindo 93-95HRA. As ferramentas de cerâmica podem processar materiais de alta dureza que são difíceis de processar com ferramentas tradicionais e são adequadas para corte de alta velocidade e corte duro.
② Resistência a altas temperaturas e boa resistência ao calor: As ferramentas de cerâmica ainda podem cortar em altas temperaturas acima de 1200 graus. As facas de cerâmica têm boas propriedades mecânicas em alta temperatura e a resistência à oxidação das facas de cerâmica A12O3 é particularmente boa. Mesmo que a aresta de corte esteja em um estado incandescente, ela pode ser usada continuamente. Portanto, as ferramentas de cerâmica podem atingir o corte a seco, o que pode economizar fluido de corte.
③ Boa estabilidade química: as ferramentas de corte de cerâmica não são fáceis de unir com o metal e são resistentes à corrosão e quimicamente estáveis, o que pode reduzir o desgaste das ferramentas de corte.
④ Baixo coeficiente de atrito: A afinidade entre as ferramentas de corte de cerâmica e o metal é pequena e o coeficiente de atrito é baixo, o que pode reduzir a força de corte e a temperatura de corte.
⑶ Aplicação de facas de cerâmica
A cerâmica é um dos materiais de ferramentas usados principalmente para acabamento e semiacabamento de alta velocidade. As ferramentas de corte de cerâmica são adequadas para cortar todos os tipos de ferro fundido (ferro fundido cinzento, ferro dúctil, ferro fundido maleável, ferro fundido resfriado, ferro fundido resistente ao desgaste de alta liga) e aço (aço estrutural de carbono, aço estrutural de liga, aço de alta resistência , aço com alto teor de manganês, aço temperado, etc.), também pode ser usado para cortar ligas de cobre, grafite, plásticos de engenharia e materiais compostos.
Existem problemas de baixa resistência à flexão e baixa tenacidade ao impacto no desempenho de materiais de ferramentas de cerâmica, que não são adequados para corte em baixa velocidade e carga de impacto.
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4. Propriedades e características de materiais de ferramenta de corte revestidos e aplicação de ferramentas de corte
Revestir a ferramenta é uma das maneiras importantes de melhorar o desempenho da ferramenta. O surgimento de ferramentas de corte revestidas trouxe um grande avanço no desempenho de corte das ferramentas de corte. A ferramenta revestida é revestida com uma ou mais camadas de composto refratário com boa resistência ao desgaste no corpo da ferramenta mais resistente, que combina o substrato da ferramenta com o revestimento duro, de modo que o desempenho da ferramenta é bastante aprimorado. As ferramentas de corte revestidas podem melhorar a eficiência do processamento, melhorar a precisão do processamento, prolongar a vida útil da ferramenta e reduzir os custos de processamento.
Cerca de 80% das ferramentas de corte usadas nas novas máquinas-ferramenta CNC usam ferramentas revestidas. As ferramentas de corte revestidas serão a variedade de ferramentas mais importante no campo da usinagem CNC no futuro.
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⑴ Tipos de ferramentas revestidas
De acordo com diferentes métodos de revestimento, as ferramentas revestidas podem ser divididas em ferramentas revestidas por deposição química de vapor (CVD) e ferramentas revestidas por deposição física de vapor (PVD). As ferramentas de carboneto revestido geralmente usam deposição de vapor químico e a temperatura de deposição é de cerca de 1000 graus. Ferramentas de aço de alta velocidade revestidas geralmente usam deposição de vapor físico, e a temperatura de deposição é de cerca de 500 graus;
De acordo com os diferentes materiais de substrato das ferramentas revestidas, as ferramentas revestidas podem ser divididas em ferramentas revestidas de metal duro, ferramentas revestidas de aço rápido e ferramentas revestidas em cerâmica e materiais superduros (diamante e nitreto de boro cúbico).
De acordo com a natureza do material de revestimento, as ferramentas revestidas podem ser divididas em duas categorias, ou seja, ferramentas com revestimento "rígido" e ferramentas com revestimento "macio". Os principais objetivos das ferramentas com revestimento "duro" são alta dureza e resistência ao desgaste. Suas principais vantagens são alta dureza e boa resistência ao desgaste, tipicamente revestimentos de TiC e TiN. O objetivo perseguido pelas ferramentas de revestimento "soft" é um baixo coeficiente de atrito, também conhecido como ferramentas autolubrificantes, e seu atrito com o material da peça O coeficiente é muito baixo, apenas cerca de 0,1, o que pode reduzir colagem, reduza o atrito, reduza a força de corte e a temperatura de corte.
Recentemente desenvolveu uma ferramenta de nano-revestimento (Nanoeoating). Esta ferramenta revestida pode usar diferentes combinações de vários materiais de revestimento (como metal/metal, metal/cerâmica, cerâmica/cerâmica, etc.) para atender a diferentes requisitos funcionais e de desempenho. Um nano-revestimento projetado adequadamente pode fazer com que o material da ferramenta tenha excelentes funções antifricção e antidesgaste e propriedades autolubrificantes, o que é adequado para corte a seco em alta velocidade.
⑵ Características das ferramentas revestidas
As características de desempenho das ferramentas revestidas são as seguintes:
① Bom desempenho mecânico e de corte: As ferramentas revestidas combinam as excelentes propriedades do material de base e do material de revestimento, o que não apenas mantém a boa tenacidade e alta resistência da base
A combinação de equipamento de processamento avançado e ferramentas de corte CNC de alto desempenho pode proporcionar um desempenho completo e obter bons benefícios econômicos. Com o rápido desenvolvimento de materiais para ferramentas de corte, vários novos materiais para ferramentas de corte melhoraram muito suas propriedades físicas, mecânicas e desempenho de corte, e sua gama de aplicações também continuou a se expandir.
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1. Os materiais das ferramentas devem ter propriedades básicas
o
A escolha do material da ferramenta tem grande influência na vida útil da ferramenta, eficiência de processamento, qualidade de processamento e custo de processamento. Quando a ferramenta está cortando, ela deve suportar os efeitos de alta pressão, alta temperatura, fricção, choque e vibração. Portanto, o material da ferramenta deve ter as seguintes propriedades básicas:
(1) Dureza e resistência ao desgaste. A dureza do material da ferramenta deve ser maior que a do material da peça, geralmente acima de 60HRC. Quanto mais duro o material da ferramenta, melhor a resistência ao desgaste.
(2) Força e tenacidade. Os materiais das ferramentas devem ter alta resistência e tenacidade para suportar forças de corte, choques e vibrações e evitar fratura frágil e lascamento das ferramentas.
(3) Resistência ao calor. A resistência ao calor do material da ferramenta é melhor, pode suportar altas temperaturas de corte e tem boa resistência à oxidação.
(4) Desempenho e economia do processo. Os materiais das ferramentas devem ter bom desempenho de forjamento, desempenho de tratamento térmico, desempenho de soldagem, desempenho de retificação, etc., e devem buscar uma relação preço-desempenho elevada.
2. Tipos, propriedades, características e aplicações de materiais de ferramentas
1. Tipos, propriedades e características de materiais de ferramentas de diamante e aplicações de ferramentas
O diamante é um alótropo de carbono e é o material mais duro encontrado na natureza. As ferramentas diamantadas possuem alta dureza, alta resistência ao desgaste e alta condutividade térmica, sendo amplamente utilizadas no processamento de metais não ferrosos e materiais não metálicos. Especialmente no corte de alta velocidade de alumínio e ligas de silício-alumínio, as ferramentas diamantadas são os principais tipos de ferramentas de corte difíceis de substituir. As ferramentas diamantadas que podem alcançar alta eficiência, alta estabilidade e usinagem de longa duração são ferramentas indispensáveis e importantes na usinagem CNC moderna.
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⑴ Tipos de ferramentas diamantadas
① Ferramenta de diamante natural: O diamante natural tem sido usado como ferramenta de corte por centenas de anos. A ferramenta de diamante de cristal único natural foi finamente retificada e a aresta de corte pode ser extremamente afiada. O raio da aresta de corte pode atingir 00,002μm, que pode realizar cortes ultrafinos e pode ser uma ferramenta de usinagem de ultraprecisão reconhecida, ideal e insubstituível para processar peças de precisão extremamente alta e rugosidade de superfície extremamente baixa.
② Ferramenta de diamante PCD: O diamante natural é caro e o diamante policristalino (PCD) é amplamente utilizado no corte. Desde o início dos anos 1970, o diamante policristalino (diamante policristalino, abreviado como PCD) foi desenvolvido. Após o sucesso, as ferramentas de diamante natural foram substituídas por diamante policristalino artificial em muitas ocasiões. As matérias-primas de PCD são ricas em fontes e seu preço é de apenas alguns décimos a um décimo dos diamantes naturais.
As ferramentas de PCD não podem retificar arestas extremamente afiadas e a qualidade da superfície das peças processadas não é tão boa quanto a do diamante natural. Não é conveniente fabricar insertos de PCD com quebra-cavacos na indústria. Portanto, o PCD só pode ser usado para corte fino de metais não ferrosos e não metais, e é difícil obter corte espelhado de ultraprecisão.
③ Ferramentas de diamante CVD: Do final dos anos 1970 ao início dos anos 1980, a tecnologia de diamante CVD apareceu no Japão. Diamante CVD refere-se à síntese do filme de diamante em substratos heterogêneos (como metal duro, cerâmica, etc.) por deposição química de vapor (CVD). O diamante CVD tem exatamente a mesma estrutura e características do diamante natural.
O desempenho do diamante CVD é muito próximo ao do diamante natural, e tem as vantagens do diamante monocristalino natural e do diamante policristalino (PCD) e supera suas deficiências até certo ponto.
⑵ Características de desempenho de ferramentas diamantadas
① Dureza e resistência ao desgaste extremamente altas: O diamante natural é a substância mais dura encontrada na natureza. O diamante tem resistência ao desgaste extremamente alta. Ao processar materiais de alta dureza, a vida útil das ferramentas diamantadas é de 10 a 100 vezes maior que a das ferramentas de metal duro, ou mesmo centenas de vezes.
② Tem um coeficiente de atrito muito baixo: o coeficiente de atrito entre o diamante e alguns metais não ferrosos é menor que o de outras ferramentas de corte, o coeficiente de atrito é baixo, a deformação durante o processamento é pequena e a força de corte pode ser reduzido.
③ A aresta de corte é muito afiada: a aresta de corte das ferramentas de diamante pode ser afiada, e a ferramenta de diamante de cristal único natural pode ser tão alta quanto 0.002-0.008μm, que pode ser usada para ultra -corte fino e usinagem de ultraprecisão.
④ Possui alta condutividade térmica: o diamante possui alta condutividade térmica e difusividade térmica, o calor de corte é facilmente dissipado e a temperatura da parte de corte da ferramenta é baixa.
⑤ Baixo coeficiente de expansão térmica: O coeficiente de expansão térmica do diamante é várias vezes menor que o do metal duro, e a mudança no tamanho da ferramenta causada pelo calor de corte é muito pequena, o que é especialmente importante para usinagem de precisão e ultraprecisão que requer alta Precisão dimensional.
⑶ Aplicação de ferramentas diamantadas
As ferramentas de diamante são usadas principalmente para corte fino e mandrilamento de metais não ferrosos e materiais não metálicos em alta velocidade. É adequado para o processamento de vários não metais resistentes ao desgaste, como blocos de metalurgia do pó FRP, materiais cerâmicos, etc.; vários metais não ferrosos resistentes ao desgaste, como várias ligas de silício-alumínio; vários processamentos de acabamento de metais não ferrosos.
A desvantagem das ferramentas de diamante é que elas têm baixa estabilidade térmica. Quando a temperatura de corte exceder 700 graus a 800 graus, perderá completamente sua dureza; além disso, não é adequado para cortar metais ferrosos, porque o diamante (carbono) é fácil de ligar com o ferro em altas temperaturas. A ação atômica converte os átomos de carbono em uma estrutura de grafite e a ferramenta é facilmente danificada.
2. Tipos, propriedades e características de materiais de ferramentas de nitreto de boro cúbico e aplicações de ferramentas
O nitreto cúbico de boro (CBN), o segundo material superduro sintetizado por um método semelhante ao do diamante, perde apenas para o diamante em termos de dureza e condutividade térmica. Possui excelente estabilidade térmica e pode ser aquecido a 10,000 graus na atmosfera. A oxidação não ocorre. O CBN possui propriedades químicas extremamente estáveis para metais ferrosos e pode ser amplamente utilizado no processamento de produtos siderúrgicos.
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⑴ Tipos de ferramentas de corte de nitreto de boro cúbico
O nitreto cúbico de boro (CBN) é uma substância que não existe na natureza. Pode ser dividido em cristal único e policristalino, isto é, cristal único de CBN e nitreto de boro cúbico policristalino (nitreto cúbico policristalino, conhecido como PCBN). O CBN é um dos isômeros do nitreto de boro (BN) e sua estrutura é semelhante à do diamante.
PCBN (nitreto de boro cúbico policristalino) é um material policristalino que sinteriza materiais CBN finos através de uma fase de ligação (TiC, TiN, Al, Ti, etc.) sob alta temperatura e alta pressão. Material de ferramenta de diamante, ele e diamante referidos coletivamente como material de ferramenta superdura. PCBN é usado principalmente para fazer facas ou outras ferramentas.
As ferramentas de PCBN podem ser divididas em pastilhas de PCBN integrais e pastilhas compostas de PCBN sinterizadas com metal duro.
As pastilhas compostas de PCBN são feitas sinterizando uma camada de PCBN com uma espessura de {{0}},5 a 1,0 mm em um metal duro com boa resistência e tenacidade. Seu desempenho tem boa tenacidade e alta dureza e resistência ao desgaste. Os problemas de baixa resistência à flexão e dificuldades de soldagem das pastilhas de CBN são resolvidos.
⑵ Principais propriedades e características do nitreto de boro cúbico
Embora a dureza do nitreto de boro cúbico seja ligeiramente inferior ao diamante, é muito maior do que outros materiais de alta dureza. A grande vantagem do CBN é que sua estabilidade térmica é muito maior que a do diamante, que pode chegar acima de 1200 graus (700-800 graus para o diamante). reação. As principais características de desempenho do nitreto de boro cúbico são as seguintes.
① Alta dureza e resistência ao desgaste: A estrutura cristalina do CBN é semelhante à do diamante e tem dureza e resistência semelhantes ao diamante. O PCBN é especialmente adequado para processar materiais de alta dureza que só poderiam ser retificados antes e pode obter uma melhor qualidade de superfície das peças de trabalho.
② Alta estabilidade térmica: A resistência ao calor do CBN pode atingir 1400-1500 graus, que é quase 1 vez maior que a do diamante (700-800 graus). As ferramentas de PCBN podem cortar ligas de alta temperatura e aços endurecidos a uma velocidade 3 a 5 vezes maior do que as ferramentas de metal duro.
③Excelente estabilidade química: não tem interação química com materiais à base de ferro em 1200-1300 graus, e não se desgastará tão acentuadamente quanto o diamante, e ainda pode manter a dureza do metal duro neste momento; As ferramentas PCBN são adequadas para cortar peças de aço endurecido e ferro fundido resfriado, podem ser amplamente utilizadas no corte de ferro fundido em alta velocidade.
④ Boa condutividade térmica: Embora a condutividade térmica do CBN não seja tão boa quanto a do diamante, a condutividade térmica do PCBN perde apenas para o diamante entre vários materiais de ferramentas e é muito maior do que a do aço rápido e do metal duro.
⑤ Baixo coeficiente de atrito: Um baixo coeficiente de atrito pode reduzir a força de corte durante o corte, reduzir a temperatura de corte e melhorar a qualidade da superfície usinada.
⑶ Aplicação de ferramenta de nitreto de boro cúbico
O nitreto de boro cúbico é adequado para acabamento de vários materiais difíceis de cortar, como aço endurecido, ferro fundido duro, liga de alta temperatura, liga dura e materiais de pulverização de superfície. A precisão da usinagem pode atingir IT5 (o furo é IT6), e a rugosidade da superfície pode ser tão pequena quanto Ra1.25-0.20μm.
O material da ferramenta de nitreto de boro cúbico tem baixa tenacidade e resistência à flexão. Portanto, as ferramentas de torneamento de nitreto de boro cúbico não são adequadas para usinagem de desbaste com baixa velocidade e alta carga de impacto; Forte aresta postiça ocorrerá no caso de metal, o que deteriorará a superfície usinada.
3. Tipos, propriedades e características de materiais de ferramentas de cerâmica e aplicações de ferramentas
As ferramentas de corte de cerâmica têm características de alta dureza, boa resistência ao desgaste, excelente resistência ao calor e estabilidade química, e não são fáceis de unir com o metal. As ferramentas de corte de cerâmica ocupam uma posição muito importante na usinagem CNC. As ferramentas de corte de cerâmica se tornaram uma das principais ferramentas de corte para corte em alta velocidade e processamento de materiais difíceis de usinar. As ferramentas de corte de cerâmica são amplamente utilizadas em corte de alta velocidade, corte a seco, corte duro e corte de materiais difíceis de usinar. As facas de cerâmica podem processar com eficiência materiais altamente duros que as facas tradicionais não conseguem processar e realizar a "substituição da moagem por um carro"; a velocidade de corte ideal das facas de cerâmica pode ser de 2 a 10 vezes maior do que a das facas de metal duro, melhorando muito a eficiência da produção do processamento de corte A principal matéria-prima usada em materiais de ferramentas de cerâmica é o elemento mais abundante na crosta terrestre. Portanto, a popularização e aplicação de ferramentas de cerâmica é de grande importância para melhorar a produtividade, reduzir os custos de processamento e economizar metais preciosos estratégicos, além de promover muito o desenvolvimento da tecnologia de corte. progresso.
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⑴ Tipos de materiais de ferramentas de cerâmica
Os tipos de materiais de ferramentas de cerâmica geralmente podem ser divididos em três categorias: cerâmica à base de alumina, cerâmica à base de nitreto de silício e cerâmica composta à base de nitreto de silício-alumina. Entre eles, os materiais cerâmicos para ferramentas à base de alumina e nitreto de silício são os mais amplamente utilizados. O desempenho da cerâmica à base de nitreto de silício é superior ao da cerâmica à base de alumina.
⑵ Desempenho e características das ferramentas de corte de cerâmica
As características de desempenho das ferramentas de corte de cerâmica são as seguintes:
① Alta dureza e boa resistência ao desgaste: Embora a dureza das ferramentas de cerâmica não seja tão alta quanto a de PCD e PCBN, é muito maior que a de metal duro e ferramentas de aço rápido, atingindo 93-95HRA. As ferramentas de cerâmica podem processar materiais de alta dureza que são difíceis de processar com ferramentas tradicionais e são adequadas para corte de alta velocidade e corte duro.
② Resistência a altas temperaturas e boa resistência ao calor: As ferramentas de cerâmica ainda podem cortar em altas temperaturas acima de 1200 graus. As facas de cerâmica têm boas propriedades mecânicas em alta temperatura e a resistência à oxidação das facas de cerâmica A12O3 é particularmente boa. Mesmo que a aresta de corte esteja em um estado incandescente, ela pode ser usada continuamente. Portanto, as ferramentas de cerâmica podem atingir o corte a seco, o que pode economizar fluido de corte.
③ Boa estabilidade química: as ferramentas de corte de cerâmica não são fáceis de unir com o metal e são resistentes à corrosão e quimicamente estáveis, o que pode reduzir o desgaste das ferramentas de corte.
④ Baixo coeficiente de atrito: A afinidade entre as ferramentas de corte de cerâmica e o metal é pequena e o coeficiente de atrito é baixo, o que pode reduzir a força de corte e a temperatura de corte.
⑶ Aplicação de facas de cerâmica
A cerâmica é um dos materiais de ferramentas usados principalmente para acabamento e semiacabamento de alta velocidade. As ferramentas de corte de cerâmica são adequadas para cortar todos os tipos de ferro fundido (ferro fundido cinzento, ferro dúctil, ferro fundido maleável, ferro fundido resfriado, ferro fundido resistente ao desgaste de alta liga) e aço (aço estrutural de carbono, aço estrutural de liga, aço de alta resistência , aço com alto teor de manganês, aço temperado, etc.), também pode ser usado para cortar ligas de cobre, grafite, plásticos de engenharia e materiais compostos.
Existem problemas de baixa resistência à flexão e baixa tenacidade ao impacto no desempenho de materiais de ferramentas de cerâmica, que não são adequados para corte em baixa velocidade e carga de impacto.
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4. Propriedades e características de materiais de ferramenta de corte revestidos e aplicação de ferramentas de corte
Revestir a ferramenta é uma das maneiras importantes de melhorar o desempenho da ferramenta. O surgimento de ferramentas de corte revestidas trouxe um grande avanço no desempenho de corte das ferramentas de corte. A ferramenta revestida é revestida com uma ou mais camadas de composto refratário com boa resistência ao desgaste no corpo da ferramenta mais resistente, que combina o substrato da ferramenta com o revestimento duro, de modo que o desempenho da ferramenta é bastante aprimorado. As ferramentas de corte revestidas podem melhorar a eficiência do processamento, melhorar a precisão do processamento, prolongar a vida útil da ferramenta e reduzir os custos de processamento.
Cerca de 80% das ferramentas de corte usadas nas novas máquinas-ferramenta CNC usam ferramentas revestidas. As ferramentas de corte revestidas serão a variedade de ferramentas mais importante no campo da usinagem CNC no futuro.
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⑴ Tipos de ferramentas revestidas
De acordo com diferentes métodos de revestimento, as ferramentas revestidas podem ser divididas em ferramentas revestidas por deposição química de vapor (CVD) e ferramentas revestidas por deposição física de vapor (PVD). As ferramentas de carboneto revestido geralmente usam deposição de vapor químico e a temperatura de deposição é de cerca de 1000 graus. Ferramentas de aço de alta velocidade revestidas geralmente usam deposição de vapor físico, e a temperatura de deposição é de cerca de 500 graus;
De acordo com os diferentes materiais de substrato das ferramentas revestidas, as ferramentas revestidas podem ser divididas em ferramentas revestidas de metal duro, ferramentas revestidas de aço rápido e ferramentas revestidas em cerâmica e materiais superduros (diamante e nitreto de boro cúbico).
De acordo com a natureza do material de revestimento, as ferramentas revestidas podem ser divididas em duas categorias, ou seja, ferramentas com revestimento "rígido" e ferramentas com revestimento "macio". Os principais objetivos das ferramentas com revestimento "duro" são alta dureza e resistência ao desgaste. Suas principais vantagens são alta dureza e boa resistência ao desgaste, tipicamente revestimentos de TiC e TiN. O objetivo perseguido pelas ferramentas de revestimento "soft" é um baixo coeficiente de atrito, também conhecido como ferramentas autolubrificantes, e seu atrito com o material da peça O coeficiente é muito baixo, apenas cerca de 0,1, o que pode reduzir colagem, reduza o atrito, reduza a força de corte e a temperatura de corte.
Recentemente desenvolveu uma ferramenta de nano-revestimento (Nanoeoating). Esta ferramenta revestida pode usar diferentes combinações de vários materiais de revestimento (como metal/metal, metal/cerâmica, cerâmica/cerâmica, etc.) para atender a diferentes requisitos funcionais e de desempenho. Um nano-revestimento projetado adequadamente pode fazer com que o material da ferramenta tenha excelentes funções antifricção e antidesgaste e propriedades autolubrificantes, o que é adequado para corte a seco em alta velocidade.
⑵ Características das ferramentas revestidas
As características de desempenho das ferramentas revestidas são as seguintes:
① Bom desempenho mecânico e de corte: As ferramentas revestidas combinam as excelentes propriedades do material de base e do material de revestimento, o que não apenas mantém a boa tenacidade e alta resistência da base
