1. Das Tool sollte grundlegende Funktionen haben
Die Auswahl der Zerspanungswerkzeuge hat großen Einfluss auf Standzeit, Bearbeitungsleistung, Bearbeitungsqualität und Bearbeitungskosten. Beim Schneiden wird das Werkzeug hohen Drücken, hohen Temperaturen, Reibung, Stößen und Vibrationen ausgesetzt. Daher sollte das Tool folgende Grundfunktionen haben:
(1) Härte und Verschleißfestigkeit. Die Härte des Werkzeugs muss höher sein als die Härte des Werkstückmaterials, die im Allgemeinen über 60 HRC liegen muss. Je härter das Werkzeug, desto besser die Verschleißfestigkeit.
(2) Stärke und Haltbarkeit. Das Werkzeug sollte eine hohe Festigkeit und Zähigkeit aufweisen, um Schneidkräften, Stößen und Vibrationen standzuhalten und einen Sprödbruch und ein Abplatzen des Werkzeugs zu verhindern.
(3) Hitzebeständigkeit. Die Hitzebeständigkeit des Werkzeugs ist besser, es kann hohen Schnitttemperaturen standhalten und hat eine gute Oxidationsbeständigkeit.
(4) Prozessfunktion und Wirtschaftlichkeit. Das Schneidwerkzeug sollte eine gute Gießfunktion, Wärmebehandlungsfunktion, Schweißfunktion haben; Schleifbearbeitungsfunktion usw. und sollte ein hohes Preis-Leistungs-Verhältnis verfolgen.
2. Arten, Funktionen, Eigenschaften und Verwendung von Werkzeugen
1. Keramikwerkzeug
Keramikwerkzeuge haben die Eigenschaften hoher Härte, guter Verschleißfestigkeit, ausgezeichneter Hitzebeständigkeit und chemischer Stabilität und lassen sich nicht leicht mit Metall verbinden. Keramikwerkzeuge nehmen in der CNC-Bearbeitung eine sehr wichtige Stellung ein. Keramikwerkzeuge sind zu einem der wichtigsten Werkzeuge für die Hochgeschwindigkeitszerspanung und schwer zerspanbare Materialien geworden. Keramische Schneidwerkzeuge werden häufig beim Hochgeschwindigkeitsschneiden, Trockenschneiden, Hartschneiden und Schneiden von schwer zu bearbeitenden Materialien verwendet. Keramikmesser können hochharte Materialien effizient verarbeiten, die herkömmliche Messer überhaupt nicht verarbeiten können, wodurch das „Ersetzen des Schleifens durch ein Auto“ realisiert wird. Die optimale Schnittgeschwindigkeit von Keramikmessern kann 2- bis 10-mal höher sein als die von Hartmetallmessern, wodurch die Produktionseffizienz der Schneidverarbeitung erheblich verbessert wird. Der Hauptrohstoff für Keramikmesser ist das am häufigsten vorkommende Element in der Erdkruste. Daher ist die Popularisierung und Anwendung von Keramikmessern von großer Bedeutung, um die Produktivität zu verbessern, die Verarbeitungskosten zu senken und strategische Edelmetalle einzusparen, und wird auch den Fortschritt der Schneidtechnologie erheblich fördern.
⑴ Arten von Keramikwerkzeugen
Die Varietäten von keramischen Werkzeugen können allgemein in drei Kategorien eingeteilt werden: auf Aluminiumoxid basierende Keramiken, auf Siliziumnitrid basierende Keramiken und auf Siliziumnitrid-Aluminiumoxid basierende Verbundkeramiken. Unter diesen werden Keramikwerkzeuge auf Aluminiumoxid- und Siliziumnitridbasis am häufigsten verwendet. Die Funktion von Keramiken auf Siliziumnitridbasis ist der von Keramiken auf Aluminiumoxidbasis überlegen.
⑵ Funktionen und Eigenschaften von Keramikwerkzeugen
① Hohe Härte und gute Verschleißfestigkeit: Obwohl die Härte von Keramikwerkzeugen nicht so hoch ist wie die von PKD und PCBN, ist sie viel höher als die von Hartmetall- und Schnellarbeitsstahlwerkzeugen und erreicht 93-95HRA. Keramikwerkzeuge können Materialien mit hoher Härte bearbeiten, die mit herkömmlichen Werkzeugen schwer zu bearbeiten sind, und eignen sich für das Hochgeschwindigkeitsschneiden und Hartschneiden.
② Hohe Temperaturbeständigkeit und gute Hitzebeständigkeit: Keramikwerkzeuge können bei hohen Temperaturen über 1200 Grad noch schneiden. Keramikmesser haben gute mechanische Hochtemperatureigenschaften und A12O3-Keramikmesser haben besonders gute Antioxidationseigenschaften. Auch wenn sich die Schneide in einem glühenden Zustand befindet, kann sie kontinuierlich verwendet werden. Daher können Keramikwerkzeuge trocken schneiden, und Schneidflüssigkeit kann dann weggelassen werden.
③ Gute chemische Stabilität: Keramikmesser lassen sich nicht leicht mit Metall verbinden und sind korrosionsbeständig und chemisch stabil, was den Bindungsverschleiß des Werkzeugs verringern kann.
④ Niedriger Reibungskoeffizient: Die Affinität zwischen keramischen Schneidwerkzeugen und Metall ist gering und der Reibungskoeffizient ist niedrig, was die Schnittkraft und die Schnitttemperatur verringern kann.
⑶ Keramikwerkzeuge werden verwendet
Keramik ist einer der Werkzeugwerkstoffe, der hauptsächlich für das Hochgeschwindigkeits-Schlichten und Vorschlichten verwendet wird. Keramische Schneidwerkzeuge eignen sich zum Schneiden aller Arten von Gusseisen (Grauguss, Sphäroguss, Temperguss, Hartguss, hochlegierter verschleißfester Guss) und Stahl (Kohlenstoff-Baustahl, legierter Baustahl, hochfester Stahl). , Hartmanganstahl, abgeschreckter Stahl usw.), kann auch zum Schneiden von Kupferlegierungen, Graphit, technischen Kunststoffen und Verbundwerkstoffen verwendet werden.
Keramische Schneidwerkzeuge haben die Probleme geringer Biegefestigkeit und schlechter Stoßfestigkeit und sind nicht zum Schneiden bei niedriger Geschwindigkeit und Stoßbelastung geeignet.
2. Diamantwerkzeug
Diamant ist ein Allotrop des Kohlenstoffs und das härteste Material, das in der Natur vorkommt. Diamantwerkzeuge haben eine hohe Härte, eine hohe Verschleißfestigkeit und eine hohe Wärmeleitfähigkeit und werden häufig in der Nichteisenmetall- und Nichtmetallverarbeitung eingesetzt. Insbesondere beim Hochgeschwindigkeitsschneiden von Aluminium und Silizium-Aluminium-Legierungen sind Diamantwerkzeuge die Hauptarten von Schneidwerkzeugen, die schwer zu ersetzen sind. Diamantwerkzeuge, die eine hohe Leistung, hohe Stabilität und eine lange Lebensdauer erreichen können, sind unverzichtbare und wichtige Werkzeuge in der modernen CNC-Bearbeitung.
⑴ Arten von Diamantwerkzeugen
① Naturdiamantwerkzeug: Naturdiamant wird seit Hunderten von Jahren als Schneidwerkzeug verwendet. Das natürliche Einkristall-Diamantwerkzeug wurde fein geschliffen und die Schneide kann extrem scharf geschliffen werden. Der Schneidkantenradius kann 0.002 μm erreichen, was ultradünne Schnitte vervollständigen kann und kann. Es ist ein anerkanntes, ideales und unersetzliches ultrafeines Bearbeitungswerkzeug für die Bearbeitung von extrem hoher Werkstückpräzision und extrem geringer Oberflächenrauheit.
② PCD-Diamantwerkzeug: Naturdiamant ist teuer und polykristalliner Diamant (PCD) wird häufig zum Schneiden verwendet. Nach dem Erfolg wurden bei vielen Gelegenheiten natürliche Diamantwerkzeuge durch künstlichen polykristallinen Diamant ersetzt. PKD ist reich an Rohstoffen und kostet nur wenige Zehntel bis ein Zehntel des natürlichen Diamanten. PKD-Werkzeuge können nicht extrem scharf geschliffen werden Die Schneidkante, die Oberflächenqualität des bearbeiteten Werkstücks ist nicht so gut wie bei Naturdiamant, und es ist nicht zweckmäßig, PKD-Klingen mit Spanbrechern in der Industrie herzustellen. Daher kann PKD nur zum Feinschneiden von Nichteisenmetallen und Nichtmetallen verwendet werden, was schwierig zu erreichen ist. Superfeines Spiegelschneiden.
③ CVD-Diamantwerkzeuge: Von Ende der 1970er bis Anfang der 1980er Jahre tauchte die CVD-Diamanttechnologie in Japan auf. CVD-Diamant bezieht sich auf die Verwendung von chemischer Gasphasenabscheidung (CVD), um einen Diamantfilm auf einem heterogenen Substrat (wie z. B. Hartmetall, Keramik usw.) zu bilden. CVD-Diamant hat genau die gleiche Struktur und Eigenschaften wie Naturdiamant. Die Leistung von CVD-Diamant kommt der von Naturdiamant sehr nahe. Es hat die Vorteile von natürlichem Einkristall-Diamant und polykristallinem Diamant (PCD) und überwindet deren Mängel bis zu einem gewissen Grad.
⑵ Merkmale von Diamantwerkzeugen
① Extrem hohe Härte und Verschleißfestigkeit: Naturdiamant ist die härteste Substanz, die in der Natur vorkommt. Diamant hat eine extrem hohe Verschleißfestigkeit. Bei der Bearbeitung von Materialien mit hoher Härte beträgt die Lebensdauer von Diamantwerkzeugen das 10- bis 100-fache der Lebensdauer von Hartmetallwerkzeugen oder sogar das Hundertfache.
② Sehr niedriger Reibungskoeffizient: Der Reibungskoeffizient zwischen Diamant und einigen Nichteisenmetallen ist niedriger als der anderer Werkzeuge, der Reibungskoeffizient ist niedrig, die Verformung während der Bearbeitung gering und die Schneidkraft kann reduziert werden.
③ Die Schneide ist sehr scharf: Die Schneide des Diamantwerkzeugs kann geschärft werden, und das natürliche Einkristall-Diamantwerkzeug kann bis zu 0.002-0.008 μm hoch sein, was ultra- dünner Schnitt und ultrafeine Verarbeitung.
④ Hohe Wärmeleitfähigkeit: Diamant hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit, die Schneidwärme wird leicht abgeleitet und die Temperatur des Schneidteils des Werkzeugs ist niedrig.
⑤ Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient: Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Diamant ist um ein Vielfaches kleiner als der von Hartmetall, und die durch Schneidwärme verursachte Änderung der Werkzeuggröße ist sehr gering, was besonders wichtig für die Fein- und Feinstbearbeitung ist, die hoch ist dimensionale Genauigkeit.
⑶ Die Verwendung von Diamantwerkzeugen
Diamantwerkzeuge werden hauptsächlich zum Feinschneiden und Bohren von Nichteisenmetallen und Nichtmetallen mit hoher Geschwindigkeit verwendet. Es eignet sich für die Verarbeitung verschiedener verschleißfester Nichtmetalle wie GFK-Pulvermetallurgie-Rohlinge, Keramik usw.; verschiedene verschleißfeste Nichteisenmetalle, wie verschiedene Silizium-Aluminium-Legierungen; und Endbearbeitung von verschiedenen Nichteisenmetallen.
Der Nachteil von Diamantwerkzeugen ist ihre geringe thermische Stabilität. Wenn die Schnitttemperatur 700 ° C ~ 800 ° C überschreitet, verliert es vollständig seine Härte; Außerdem ist es nicht zum Schneiden von Eisenmetallen geeignet, da Diamant (Kohlenstoff) bei hohen Temperaturen leicht mit Eisen in Kontakt kommt. Der Atomeffekt wandelt die Kohlenstoffatome in eine Graphitstruktur um und die Messer werden leicht beschädigt.