يمكن أن يؤدي الجمع بين معدات المعالجة المتقدمة وأدوات القطع CNC عالية الأداء إلى إفساح المجال الكامل لأدائها المناسب وتحقيق فوائد اقتصادية جيدة. مع التطور السريع لمواد أدوات القطع ، قامت العديد من مواد أدوات القطع الجديدة بتحسين خصائصها الفيزيائية والميكانيكية وأداء القطع بشكل كبير ، كما استمر نطاق تطبيقاتها في التوسع.
صورة
1. يجب أن تحتوي مواد الأدوات على الخصائص الأساسية
ال
اختيار مادة الأداة له تأثير كبير على عمر الأداة ، وكفاءة المعالجة ، وجودة المعالجة وتكلفة المعالجة. عند قطع الأداة ، يجب أن تتحمل آثار الضغط العالي ودرجة الحرارة العالية والاحتكاك والصدمات والاهتزاز. لذلك ، يجب أن تحتوي مادة الأداة على الخصائص الأساسية التالية:
(1) صلابة ومقاومة التآكل. يجب أن تكون صلابة مادة الأداة أعلى من صلابة مادة قطعة العمل ، بشكل عام أعلى من 60HRC. كلما زادت صلابة مادة الأداة ، كانت مقاومة التآكل أفضل.
(2) القوة والمتانة. يجب أن تتمتع مواد الأدوات بقوة وصلابة عالية لتحمل قوى القطع والصدمات والاهتزازات ومنع الكسر الهش وتقطيع الأدوات.
(3) مقاومة الحرارة. مقاومة الحرارة لمادة الأداة أفضل ، يمكنها تحمل درجة حرارة القطع العالية ، ولديها مقاومة أكسدة جيدة.
(4) أداء العملية والاقتصاد. يجب أن تتمتع مواد الأدوات بأداء جيد للتشكيل ، وأداء المعالجة الحرارية ، وأداء اللحام ، وأداء الطحن ، وما إلى ذلك ، ويجب أن تسعى إلى تحقيق نسبة أداء وسعر عالية.
2. أنواع وخصائص وخصائص وتطبيقات مواد الأداة
1. أنواع وخصائص وخصائص مواد الأدوات الماسية وتطبيقات الأدوات
الماس هو تآصل من الكربون ، وهو أصعب مادة موجودة في الطبيعة. تتميز أدوات الماس بصلابة عالية ومقاومة عالية للتآكل وموصلية حرارية عالية ، وتستخدم على نطاق واسع في معالجة المعادن غير الحديدية والمواد غير المعدنية. تعتبر أدوات الماس هي الأنواع الرئيسية لأدوات القطع التي يصعب استبدالها ، خاصة في عمليات القطع عالية السرعة للألمنيوم وسبائك الألمنيوم والسيليكون. الأدوات الماسية التي يمكن أن تحقق كفاءة عالية وثباتًا عاليًا وعمرًا طويلًا للآلات هي أدوات لا غنى عنها وهامة في التصنيع باستخدام الحاسب الآلي الحديث.
صورة
⑴ أنواع الأدوات الماسية
① أداة الماس الطبيعي: تم استخدام الماس الطبيعي كأداة قطع لمئات السنين. لقد تم طحن أداة الماس البلورية الأحادية الطبيعية بدقة ، ويمكن أن تكون حافة القطع حادة للغاية. يمكن أن يصل نصف قطر حافة القطع إلى {{0}. 002μm ، والتي يمكن أن تحقق قطعًا رقيقًا للغاية ويمكنها أن تكون أداة معالجة فائقة الدقة معترف بها ومثالية ولا يمكن الاستغناء عنها لمعالجة دقة قطع العمل العالية للغاية وخشونة السطح المنخفضة للغاية.
② أداة الماس PCD: الماس الطبيعي غالي الثمن ، ويستخدم الماس متعدد الكريستالات (PCD) على نطاق واسع في القطع. منذ أوائل السبعينيات ، تم تطوير الماس متعدد الكريستالات (الماس متعدد الكريستالات ، PCD للاختصار) بعد النجاح ، تم استبدال أدوات الماس الطبيعي بألماس متعدد الكريستالات الصناعي في العديد من المناسبات. المواد الخام PCD غنية بالمصادر ، وسعرها لا يتجاوز بضعة أعشار إلى عُشر الماس الطبيعي.
لا يمكن لأدوات PCD طحن الحواف الحادة للغاية ، كما أن جودة سطح قطع العمل المعالجة ليست بجودة الماس الطبيعي. ليس من المناسب تصنيع إدخالات PCD مع قواطع الرقائق في الصناعة. لذلك ، يمكن استخدام PCD فقط للقطع الدقيق للمعادن غير الحديدية وغير المعدنية ، ومن الصعب تحقيق قطع المرايا بدقة فائقة.
③ أدوات الماس CVD: من أواخر السبعينيات إلى أوائل الثمانينيات ، ظهرت تقنية الماس CVD في اليابان. يشير الماس CVD إلى تخليق فيلم الماس على ركائز غير متجانسة (مثل كربيد الأسمنت والسيراميك وما إلى ذلك) عن طريق ترسيب البخار الكيميائي (CVD). الماس CVD له نفس بنية وخصائص الماس الطبيعي.
أداء الماس CVD قريب جدًا من أداء الماس الطبيعي ، وله مزايا الماس الأحادي الطبيعي والماس متعدد الكريستالات (PCD) ، ويتغلب على عيوبها إلى حد معين.
خصائص أداء أدوات الماس
① صلابة عالية للغاية ومقاومة للتآكل: الماس الطبيعي هو أقسى مادة موجودة في الطبيعة. الماس لديه مقاومة تآكل عالية للغاية. عند معالجة المواد عالية الصلابة ، يكون عمر الأدوات الماسية 10 إلى 100 مرة من أدوات الكربيد الأسمنتية ، أو حتى مئات المرات.
② لها معامل احتكاك منخفض للغاية: معامل الاحتكاك بين الماس وبعض المعادن غير الحديدية أقل من معامل الاحتكاك الأخرى ، ومعامل الاحتكاك منخفض ، والتشوه أثناء المعالجة صغير ، وقوة القطع يمكن يتم تخفيض.
③ حافة القطع حادة جدًا: يمكن شحذ حافة القطع للأدوات الماسية ، ويمكن أن تصل أداة الماس البلوري الأحادي الطبيعي إلى ارتفاع يصل إلى 0. 002-0. 008 ميكرومتر ، والتي يمكن استخدامها لأعمال فائقة - قطع رقيق وتصنيع دقيق للغاية.
④ لديه موصلية حرارية عالية: الماس لديه موصلية حرارية عالية وانتشار حراري ، وتشتت حرارة القطع بسهولة ، ودرجة حرارة جزء القطع من الأداة منخفضة.
معامل التمدد الحراري المنخفض: معامل التمدد الحراري للماس أصغر بعدة مرات من معامل الكربيد الأسمنتي ، والتغير في حجم الأداة الناتج عن قطع الحرارة صغير جدًا ، وهو أمر مهم بشكل خاص للقطع الدقيقة والدقة الفائقة التي تتطلب عالية دقة الأبعاد.
⑶ تطبيق أدوات الماس
تستخدم الأدوات الماسية في الغالب للقطع الدقيق والممل للمعادن غير الحديدية والمواد غير المعدنية بسرعة عالية. إنها مناسبة لمعالجة العديد من المعادن غير المقاومة للاهتراء ، مثل فراغات مسحوق المعادن FRP ، مواد السيراميك ، إلخ ؛ معادن غير حديدية مختلفة مقاومة للاهتراء ، مثل سبائك السيليكون والألومنيوم المختلفة ؛ معالجة تشطيب المعادن غير الحديدية المختلفة.
عيب الأدوات الماسية هو أنها ذات ثبات حراري ضعيف. عندما تتجاوز درجة حرارة القطع 700 درجة إلى 800 درجة ، ستفقد صلابتها تمامًا ؛ بالإضافة إلى ذلك ، فهي غير مناسبة لقطع المعادن الحديدية ، لأن الماس (الكربون) سهل الارتباط بالحديد في درجات الحرارة العالية. يعمل الفعل الذري على تحويل ذرات الكربون إلى بنية جرافيت ، وتتلف الأداة بسهولة.
2. أنواع وخصائص وخصائص مواد أداة نيتريد البورون المكعبة وتطبيقات الأدوات
نيتريد البورون المكعب (CBN) ، ثاني مادة فائقة الصلابة يتم تصنيعها بطريقة مشابهة لتلك الخاصة بالماس ، تأتي في المرتبة الثانية بعد الماس من حيث الصلابة والتوصيل الحراري. يتمتع باستقرار حراري ممتاز ويمكن تسخينه إلى 10 درجات 000 في الغلاف الجوي. لا يحدث الأكسدة. تتمتع CBN بخصائص كيميائية مستقرة للغاية للمعادن الحديدية ويمكن استخدامها على نطاق واسع في معالجة منتجات الصلب.
صورة
⑴ أنواع أدوات القطع المكعبة من نيتريد البورون
نيتريد البورون المكعب (CBN) مادة غير موجودة في الطبيعة. يمكن تقسيمها إلى بلورة أحادية ومتعددة الكريستالات ، أي بلورة أحادية CBN و نيتريد بورون مكعب متعدد الكريستالات (متعدد البلورات مكعبة بورننيتريد ، يشار إليها باسم PCBN). CBN هو أحد أيزومرات نيتريد البورون (BN) ، وهيكله مشابه لبنية الماس.
PCBN (نيتريد البورون المكعب متعدد الكريستالات) عبارة عن مادة متعددة البلورات تفرز مواد CBN الدقيقة من خلال مرحلة الترابط (TiC ، TiN ، Al ، Ti ، إلخ) تحت درجة حرارة عالية وضغط مرتفع. مادة أداة الماس ، يشار إليها مجتمعة بمواد الأدوات فائقة الصلابة. يستخدم PCBN بشكل أساسي لصنع السكاكين أو الأدوات الأخرى.
يمكن تقسيم أدوات PCBN إلى إدخالات PCBN متكاملة وإدخالات مركبة PCBN متكلسة بكربيد الأسمنت.
يتم تصنيع إدخالات PCBN المركبة عن طريق تلبيد طبقة من PCBN بسمك {0}. 5 إلى 1.0 مم على كربيد مثبت بقوة وصلابة جيدين. يتميز أدائها بالصلابة الجيدة والصلابة العالية ومقاومة التآكل. تم حل مشاكل قوة الانحناء المنخفضة وصعوبات اللحام لإدراج CBN.
الخصائص والخصائص الرئيسية لمكعب نيتريد البورون
على الرغم من أن صلابة نيتريد البورون المكعب أقل قليلاً من الماس ، إلا أنها أعلى بكثير من المواد الأخرى عالية الصلابة. الميزة البارزة لـ CBN هي أن ثباتها الحراري أعلى بكثير من ثبات الألماس ، والذي يمكن أن يصل إلى 1200 درجة (700-800 درجة للماس). رد فعل. فيما يلي خصائص الأداء الرئيسية لنتريد البورون المكعب.
① صلابة عالية ومقاومة للتآكل: يشبه الهيكل البلوري لـ CBN هيكل الماس ، وله صلابة وقوة مماثلة للماس. يعد PCBN مناسبًا بشكل خاص لمعالجة المواد عالية الصلابة التي لا يمكن طحنها إلا من قبل ، ويمكنها الحصول على جودة سطح أفضل لقطع العمل.
② ثبات حراري مرتفع: يمكن أن تصل المقاومة الحرارية لـ CBN إلى درجة 1400-1500 ، وهي أعلى بمرتين تقريبًا من مقاومة الماس (700-800 درجة). يمكن لأدوات PCBN أن تقطع السبائك عالية الحرارة والفولاذ المقوى بسرعة تزيد من 3 إلى 5 مرات عن سرعة أدوات كربيد الأسمنت.
③ ثبات كيميائي ممتاز: ليس له تفاعل كيميائي مع المواد التي أساسها الحديد عند درجة 1200-1300 ، ولن يتلف بشكل حاد مثل الماس ، ولا يزال بإمكانه الحفاظ على صلابة كربيد الأسمنت في هذا الوقت ؛ أدوات PCBN مناسبة لقطع الأجزاء الفولاذية الصلبة والحديد الزهر المبرد ، ويمكن استخدامها على نطاق واسع في القطع عالي السرعة للحديد الزهر.
④ الموصلية الحرارية الجيدة: على الرغم من أن الموصلية الحرارية لـ CBN ليست جيدة مثل الماس ، فإن الموصلية الحرارية لـ PCBN تأتي في المرتبة الثانية بعد الماس بين مواد الأدوات المختلفة ، وهي أعلى بكثير من تلك الخاصة بالفولاذ عالي السرعة وكربيد الأسمنت.
⑤ معامل احتكاك منخفض: يمكن أن يقلل معامل الاحتكاك المنخفض من قوة القطع أثناء القطع ، ويقلل من درجة حرارة القطع ، ويحسن جودة السطح المشكل.
⑶ تطبيق أداة مكعب نيتريد البورون
نيتريد البورون المكعب مناسب لإنهاء العديد من المواد التي يصعب قطعها مثل الفولاذ المقوى ، والحديد الزهر الصلب ، والسبائك عالية الحرارة ، والسبائك الصلبة ، ومواد رش السطح. يمكن أن تصل دقة المعالجة إلى IT5 (الثقب هو IT6) ، ويمكن أن تكون خشونة السطح صغيرة مثل Ra1. 25-0. 20μm.
مادة أداة نيتريد البورون المكعبة لها صلابة ضعيفة وقوة الانحناء. لذلك ، فإن أدوات الخراطة المكعبة من نيتريد البورون ليست مناسبة للمعالجة الخشنة بسرعة منخفضة وحمل عالي التأثير ؛ تحدث حافة تراكمية شديدة في حالة المعدن ، مما يؤدي إلى تدهور سطح الماكينة.
3. أنواع وخصائص وخصائص مواد الأدوات الخزفية وتطبيقات الأدوات
تتميز أدوات القطع الخزفية بخصائص الصلابة العالية ، ومقاومة التآكل الجيدة ، ومقاومة الحرارة الممتازة والاستقرار الكيميائي ، وليس من السهل ربطها بالمعدن. تحتل أدوات القطع الخزفية موقعًا مهمًا جدًا في التصنيع باستخدام الحاسب الآلي. أصبحت أدوات القطع الخزفية واحدة من أدوات القطع الرئيسية للقطع عالي السرعة ومعالجة المواد التي يصعب تصنيعها بالماكينة. تستخدم أدوات القطع الخزفية على نطاق واسع في القطع عالي السرعة والقطع الجاف والقطع الصعب وقطع المواد التي يصعب تصنيعها بالماكينة. يمكن لسكاكين السيراميك معالجة المواد عالية الصلابة بكفاءة والتي لا تستطيع السكاكين التقليدية معالجتها على الإطلاق ، وتحقيق "استبدال الطحن بسيارة" ؛ يمكن أن تكون سرعة القطع المثلى لسكاكين السيراميك أعلى من 2 إلى 10 مرات من سكاكين كربيد الأسمنت ، وبالتالي تحسن بشكل كبير من كفاءة الإنتاج في معالجة القطع.المواد الخام الرئيسية المستخدمة في مواد الأدوات الخزفية هي العنصر الأكثر وفرة في قشرة الأرض. لذلك ، فإن تعميم وتطبيق أدوات السيراميك له أهمية كبيرة لتحسين الإنتاجية ، وتقليل تكاليف المعالجة ، وحفظ المعادن الثمينة الاستراتيجية ، كما أنه سيعزز بشكل كبير تطوير تكنولوجيا القطع. تقدم.
صورة
⑴ أنواع مواد الأدوات الخزفية
يمكن تقسيم أنواع مواد الأدوات الخزفية عمومًا إلى ثلاث فئات: السيراميك القائم على الألومينا ، والسيراميك القائم على نيتريد السيليكون ، والسيراميك المركب القائم على نيتريد السيليكون والألومينا. من بينها ، مواد الأدوات الخزفية القائمة على الألومينا والسيليكون هي الأكثر استخدامًا. يتفوق أداء السيراميك القائم على نيتريد السيليكون على أداء السيراميك القائم على الألومينا.
أداء وخصائص أدوات قطع السيراميك
خصائص أداء أدوات قطع السيراميك هي كما يلي:
① صلابة عالية ومقاومة جيدة للتآكل: على الرغم من أن صلابة أدوات السيراميك ليست عالية مثل صلابة PCD و PCBN ، إلا أنها أعلى بكثير من صلابة كربيد الأسمنت والأدوات الفولاذية عالية السرعة ، حيث تصل إلى 93-95 HRA. يمكن لأدوات السيراميك معالجة المواد عالية الصلابة التي يصعب معالجتها باستخدام الأدوات التقليدية ، وهي مناسبة للقطع عالي السرعة والقطع الصعب.
② مقاومة درجات الحرارة العالية ومقاومة جيدة للحرارة: لا يزال بإمكان أدوات السيراميك القطع عند درجات حرارة عالية تزيد عن 1200 درجة. تتمتع سكاكين السيراميك بخصائص ميكانيكية جيدة لدرجات الحرارة العالية ، ومقاومة الأكسدة لسكاكين السيراميك A12O3 جيدة بشكل خاص. حتى إذا كانت حافة القطع في حالة احمرار ، فيمكن استخدامها باستمرار. لذلك ، يمكن لأدوات السيراميك تحقيق القطع الجاف ، مما يوفر سوائل القطع.
③ استقرار كيميائي جيد: ليس من السهل ربط أدوات القطع الخزفية بالمعدن ، كما أنها مقاومة للتآكل ومستقرة كيميائيًا ، مما يقلل من تآكل الترابط لأدوات القطع.
④ معامل احتكاك منخفض: التقارب بين أدوات قطع السيراميك والمعدن صغير ، ومعامل الاحتكاك منخفض ، مما قد يقلل من قوة القطع ودرجة حرارة القطع.
⑶ تطبيق سكاكين سيراميك
السيراميك هو أحد مواد الأدوات المستخدمة بشكل أساسي في التشطيب عالي السرعة ونصف التشطيب. أدوات القطع الخزفية مناسبة لقطع جميع أنواع الحديد الزهر (الحديد الزهر الرمادي ، وحديد الدكتايل ، والحديد الزهر القابل للطرق ، والحديد الزهر المبرد ، والحديد الزهر عالي المقاومة للتآكل) والفولاذ (الفولاذ الهيكلي الكربوني ، والصلب الهيكلي السبائكي ، والفولاذ عالي القوة ، فولاذ المنغنيز العالي ، الفولاذ المسقى وما إلى ذلك) ، يمكن استخدامها أيضًا لقطع سبائك النحاس والجرافيت والبلاستيك الهندسي والمواد المركبة.
توجد مشاكل تتعلق بقوة الانحناء المنخفضة وصلابة الصدمات الضعيفة في أداء مواد الأدوات الخزفية ، وهي غير مناسبة للقطع تحت سرعة منخفضة وحمل تأثير.
صورة
4. خصائص وخصائص مواد أدوات القطع المطلية وتطبيق أدوات القطع
يعد طلاء الأداة أحد الطرق المهمة لتحسين أداء الأداة. لقد أدى ظهور أدوات القطع المطلية إلى تقدم كبير في أداء القطع لأدوات القطع. الأداة المطلية مطلية بطبقة واحدة أو أكثر من مركب حراري مع مقاومة جيدة للتآكل على جسم الأداة الأكثر صرامة ، والذي يجمع بين ركيزة الأداة والطلاء الصلب ، بحيث يتم تحسين أداء الأداة بشكل كبير. يمكن لأدوات القطع المطلية تحسين كفاءة المعالجة وتحسين دقة المعالجة وإطالة عمر الأداة وتقليل تكاليف المعالجة.
حوالي 80 بالمائة من أدوات القطع المستخدمة في أدوات ماكينات CNC الجديدة تستخدم أدوات مطلية. ستكون أدوات القطع المطلية أهم مجموعة متنوعة من الأدوات في مجال التصنيع باستخدام الحاسب الآلي في المستقبل.
صورة
⑴ أنواع الأدوات المطلية
وفقًا لطرق الطلاء المختلفة ، يمكن تقسيم الأدوات المطلية إلى أدوات مطلية بترسيب البخار الكيميائي (CVD) وأدوات مطلية بترسيب البخار الفيزيائي (PVD). تستخدم أدوات الكربيد المطلية عمومًا ترسيب البخار الكيميائي ، ودرجة حرارة الترسيب حوالي 1000 درجة. تستخدم الأدوات الفولاذية عالية السرعة المطلية عمومًا ترسيب البخار الفيزيائي ، ودرجة حرارة الترسيب حوالي 500 درجة ؛
وفقًا لمواد الركيزة المختلفة للأدوات المطلية ، يمكن تقسيم الأدوات المطلية إلى أدوات مغلفة بالكربيد ، وأدوات مطلية بالفولاذ عالي السرعة ، وأدوات مطلية على السيراميك والمواد فائقة الصلابة (الماس ونيتريد البورون المكعب).
وفقًا لطبيعة مادة الطلاء ، يمكن تقسيم الأدوات المطلية إلى فئتين ، وهما الأدوات المطلية "الصلبة" والأدوات المطلية "الناعمة". تتمثل الأهداف الرئيسية التي تسعى إليها الأدوات المطلية "الصلبة" في الصلابة العالية ومقاومة التآكل ومزاياه الرئيسية هي الصلابة العالية ومقاومة التآكل الجيدة ، وعادةً ما تكون الطلاءات TiC و TiN. الهدف الذي تسعى إليه أدوات الطلاء "الناعمة" هو معامل الاحتكاك المنخفض ، والمعروف أيضًا باسم أدوات التشحيم الذاتي ، واحتكاكها مع مادة قطعة العمل. المعامل منخفض جدًا ، فقط حوالي 0. 1 ، والذي يمكن أن يقلل الترابط وتقليل الاحتكاك وتقليل قوة القطع ودرجة حرارة القطع.
تم تطوير أداة طلاء نانو (Nanoeoating) مؤخرًا. يمكن أن تستخدم هذه الأداة المطلية مجموعات مختلفة من مواد الطلاء المختلفة (مثل المعدن / المعدن ، المعدن / السيراميك ، السيراميك / السيراميك ، إلخ) لتلبية المتطلبات الوظيفية والأداء المختلفة. يمكن لطلاء النانو المصمم بشكل صحيح أن يجعل مادة الأداة تتمتع بوظائف ممتازة في مقاومة الاحتكاك والتآكل وخصائص التشحيم الذاتي ، وهي مناسبة للقطع الجاف عالي السرعة.
خصائص الأدوات المطلية
خصائص أداء الأدوات المطلية هي كما يلي:
الأداء الميكانيكي والقطع الجيد: تجمع الأدوات المطلية بين الخصائص الممتازة للمادة الأساسية ومادة الطلاء ، والتي لا تحافظ فقط على المتانة الجيدة والقوة العالية للقاعدة
يمكن أن يؤدي الجمع بين معدات المعالجة المتقدمة وأدوات القطع CNC عالية الأداء إلى إفساح المجال الكامل لأدائها المناسب وتحقيق فوائد اقتصادية جيدة. مع التطور السريع لمواد أدوات القطع ، قامت العديد من مواد أدوات القطع الجديدة بتحسين خصائصها الفيزيائية والميكانيكية وأداء القطع بشكل كبير ، كما استمر نطاق تطبيقاتها في التوسع.
صورة
1. يجب أن تحتوي مواد الأدوات على الخصائص الأساسية
ال
اختيار مادة الأداة له تأثير كبير على عمر الأداة ، وكفاءة المعالجة ، وجودة المعالجة وتكلفة المعالجة. عند قطع الأداة ، يجب أن تتحمل آثار الضغط العالي ودرجة الحرارة العالية والاحتكاك والصدمات والاهتزاز. لذلك ، يجب أن تحتوي مادة الأداة على الخصائص الأساسية التالية:
(1) صلابة ومقاومة التآكل. يجب أن تكون صلابة مادة الأداة أعلى من صلابة مادة قطعة العمل ، بشكل عام أعلى من 60HRC. كلما زادت صلابة مادة الأداة ، كانت مقاومة التآكل أفضل.
(2) القوة والمتانة. يجب أن تتمتع مواد الأدوات بقوة وصلابة عالية لتحمل قوى القطع والصدمات والاهتزازات ومنع الكسر الهش وتقطيع الأدوات.
(3) مقاومة الحرارة. مقاومة الحرارة لمادة الأداة أفضل ، يمكنها تحمل درجة حرارة القطع العالية ، ولديها مقاومة أكسدة جيدة.
(4) أداء العملية والاقتصاد. يجب أن تتمتع مواد الأدوات بأداء جيد للتشكيل ، وأداء المعالجة الحرارية ، وأداء اللحام ، وأداء الطحن ، وما إلى ذلك ، ويجب أن تسعى إلى تحقيق نسبة أداء وسعر عالية.
2. أنواع وخصائص وخصائص وتطبيقات مواد الأداة
1. أنواع وخصائص وخصائص مواد الأدوات الماسية وتطبيقات الأدوات
الماس هو تآصل من الكربون ، وهو أصعب مادة موجودة في الطبيعة. تتميز أدوات الماس بصلابة عالية ومقاومة عالية للتآكل وموصلية حرارية عالية ، وتستخدم على نطاق واسع في معالجة المعادن غير الحديدية والمواد غير المعدنية. تعتبر أدوات الماس هي الأنواع الرئيسية لأدوات القطع التي يصعب استبدالها ، خاصة في عمليات القطع عالية السرعة للألمنيوم وسبائك الألمنيوم والسيليكون. الأدوات الماسية التي يمكن أن تحقق كفاءة عالية وثباتًا عاليًا وعمرًا طويلًا للآلات هي أدوات لا غنى عنها وهامة في التصنيع باستخدام الحاسب الآلي الحديث.
صورة
⑴ أنواع الأدوات الماسية
① أداة الماس الطبيعي: تم استخدام الماس الطبيعي كأداة قطع لمئات السنين. لقد تم طحن أداة الماس البلورية الأحادية الطبيعية بدقة ، ويمكن أن تكون حافة القطع حادة للغاية. يمكن أن يصل نصف قطر حافة القطع إلى {{0}. 002μm ، والتي يمكن أن تحقق قطعًا رقيقًا للغاية ويمكنها أن تكون أداة معالجة فائقة الدقة معترف بها ومثالية ولا يمكن الاستغناء عنها لمعالجة دقة قطع العمل العالية للغاية وخشونة السطح المنخفضة للغاية.
② أداة الماس PCD: الماس الطبيعي غالي الثمن ، ويستخدم الماس متعدد الكريستالات (PCD) على نطاق واسع في القطع. منذ أوائل السبعينيات ، تم تطوير الماس متعدد الكريستالات (الماس متعدد الكريستالات ، PCD للاختصار) بعد النجاح ، تم استبدال أدوات الماس الطبيعي بألماس متعدد الكريستالات الصناعي في العديد من المناسبات. المواد الخام PCD غنية بالمصادر ، وسعرها لا يتجاوز بضعة أعشار إلى عُشر الماس الطبيعي.
لا يمكن لأدوات PCD طحن الحواف الحادة للغاية ، كما أن جودة سطح قطع العمل المعالجة ليست بجودة الماس الطبيعي. ليس من المناسب تصنيع إدخالات PCD مع قواطع الرقائق في الصناعة. لذلك ، يمكن استخدام PCD فقط للقطع الدقيق للمعادن غير الحديدية وغير المعدنية ، ومن الصعب تحقيق قطع المرايا بدقة فائقة.
③ أدوات الماس CVD: من أواخر السبعينيات إلى أوائل الثمانينيات ، ظهرت تقنية الماس CVD في اليابان. يشير الماس CVD إلى تخليق فيلم الماس على ركائز غير متجانسة (مثل كربيد الأسمنت والسيراميك وما إلى ذلك) عن طريق ترسيب البخار الكيميائي (CVD). الماس CVD له نفس بنية وخصائص الماس الطبيعي.
أداء الماس CVD قريب جدًا من أداء الماس الطبيعي ، وله مزايا الماس الأحادي الطبيعي والماس متعدد الكريستالات (PCD) ، ويتغلب على عيوبها إلى حد معين.
خصائص أداء أدوات الماس
① صلابة عالية للغاية ومقاومة للتآكل: الماس الطبيعي هو أقسى مادة موجودة في الطبيعة. الماس لديه مقاومة تآكل عالية للغاية. عند معالجة المواد عالية الصلابة ، يكون عمر الأدوات الماسية 10 إلى 100 مرة من أدوات الكربيد الأسمنتية ، أو حتى مئات المرات.
② لها معامل احتكاك منخفض للغاية: معامل الاحتكاك بين الماس وبعض المعادن غير الحديدية أقل من معامل الاحتكاك الأخرى ، ومعامل الاحتكاك منخفض ، والتشوه أثناء المعالجة صغير ، وقوة القطع يمكن يتم تخفيض.
③ حافة القطع حادة جدًا: يمكن شحذ حافة القطع للأدوات الماسية ، ويمكن أن تصل أداة الماس البلوري الأحادي الطبيعي إلى ارتفاع يصل إلى 0. 002-0. 008 ميكرومتر ، والتي يمكن استخدامها لأعمال فائقة - قطع رقيق وتصنيع دقيق للغاية.
④ لديه موصلية حرارية عالية: الماس لديه موصلية حرارية عالية وانتشار حراري ، وتشتت حرارة القطع بسهولة ، ودرجة حرارة جزء القطع من الأداة منخفضة.
معامل التمدد الحراري المنخفض: معامل التمدد الحراري للماس أصغر بعدة مرات من معامل الكربيد الأسمنتي ، والتغير في حجم الأداة الناتج عن قطع الحرارة صغير جدًا ، وهو أمر مهم بشكل خاص للقطع الدقيقة والدقة الفائقة التي تتطلب عالية دقة الأبعاد.
⑶ تطبيق أدوات الماس
تستخدم الأدوات الماسية في الغالب للقطع الدقيق والممل للمعادن غير الحديدية والمواد غير المعدنية بسرعة عالية. إنها مناسبة لمعالجة العديد من المعادن غير المقاومة للاهتراء ، مثل فراغات مسحوق المعادن FRP ، مواد السيراميك ، إلخ ؛ معادن غير حديدية مختلفة مقاومة للاهتراء ، مثل سبائك السيليكون والألومنيوم المختلفة ؛ معالجة تشطيب المعادن غير الحديدية المختلفة.
عيب الأدوات الماسية هو أنها ذات ثبات حراري ضعيف. عندما تتجاوز درجة حرارة القطع 700 درجة إلى 800 درجة ، ستفقد صلابتها تمامًا ؛ بالإضافة إلى ذلك ، فهي غير مناسبة لقطع المعادن الحديدية ، لأن الماس (الكربون) سهل الارتباط بالحديد في درجات الحرارة العالية. يعمل الفعل الذري على تحويل ذرات الكربون إلى بنية جرافيت ، وتتلف الأداة بسهولة.
2. أنواع وخصائص وخصائص مواد أداة نيتريد البورون المكعبة وتطبيقات الأدوات
نيتريد البورون المكعب (CBN) ، ثاني مادة فائقة الصلابة يتم تصنيعها بطريقة مشابهة لتلك الخاصة بالماس ، تأتي في المرتبة الثانية بعد الماس من حيث الصلابة والتوصيل الحراري. يتمتع باستقرار حراري ممتاز ويمكن تسخينه إلى 10 درجات 000 في الغلاف الجوي. لا يحدث الأكسدة. تتمتع CBN بخصائص كيميائية مستقرة للغاية للمعادن الحديدية ويمكن استخدامها على نطاق واسع في معالجة منتجات الصلب.
صورة
⑴ أنواع أدوات القطع المكعبة من نيتريد البورون
نيتريد البورون المكعب (CBN) مادة غير موجودة في الطبيعة. يمكن تقسيمها إلى بلورة أحادية ومتعددة الكريستالات ، أي بلورة أحادية CBN و نيتريد بورون مكعب متعدد الكريستالات (متعدد البلورات مكعبة بورننيتريد ، يشار إليها باسم PCBN). CBN هو أحد أيزومرات نيتريد البورون (BN) ، وهيكله مشابه لبنية الماس.
PCBN (نيتريد البورون المكعب متعدد الكريستالات) عبارة عن مادة متعددة البلورات تفرز مواد CBN الدقيقة من خلال مرحلة الترابط (TiC ، TiN ، Al ، Ti ، إلخ) تحت درجة حرارة عالية وضغط مرتفع. مادة أداة الماس ، يشار إليها مجتمعة بمواد الأدوات فائقة الصلابة. يستخدم PCBN بشكل أساسي لصنع السكاكين أو الأدوات الأخرى.
يمكن تقسيم أدوات PCBN إلى إدخالات PCBN متكاملة وإدخالات مركبة PCBN متكلسة بكربيد الأسمنت.
يتم تصنيع إدخالات PCBN المركبة عن طريق تلبيد طبقة من PCBN بسمك {0}. 5 إلى 1.0 مم على كربيد مثبت بقوة وصلابة جيدين. يتميز أدائها بالصلابة الجيدة والصلابة العالية ومقاومة التآكل. تم حل مشاكل قوة الانحناء المنخفضة وصعوبات اللحام لإدراج CBN.
الخصائص والخصائص الرئيسية لمكعب نيتريد البورون
على الرغم من أن صلابة نيتريد البورون المكعب أقل قليلاً من الماس ، إلا أنها أعلى بكثير من المواد الأخرى عالية الصلابة. الميزة البارزة لـ CBN هي أن ثباتها الحراري أعلى بكثير من ثبات الألماس ، والذي يمكن أن يصل إلى 1200 درجة (700-800 درجة للماس). رد فعل. فيما يلي خصائص الأداء الرئيسية لنتريد البورون المكعب.
① صلابة عالية ومقاومة للتآكل: يشبه الهيكل البلوري لـ CBN هيكل الماس ، وله صلابة وقوة مماثلة للماس. يعد PCBN مناسبًا بشكل خاص لمعالجة المواد عالية الصلابة التي لا يمكن طحنها إلا من قبل ، ويمكنها الحصول على جودة سطح أفضل لقطع العمل.
② ثبات حراري مرتفع: يمكن أن تصل المقاومة الحرارية لـ CBN إلى درجة 1400-1500 ، وهي أعلى بمرتين تقريبًا من مقاومة الماس (700-800 درجة). يمكن لأدوات PCBN أن تقطع السبائك عالية الحرارة والفولاذ المقوى بسرعة تزيد من 3 إلى 5 مرات عن سرعة أدوات كربيد الأسمنت.
③ ثبات كيميائي ممتاز: ليس له تفاعل كيميائي مع المواد التي أساسها الحديد عند درجة 1200-1300 ، ولن يتلف بشكل حاد مثل الماس ، ولا يزال بإمكانه الحفاظ على صلابة كربيد الأسمنت في هذا الوقت ؛ أدوات PCBN مناسبة لقطع الأجزاء الفولاذية الصلبة والحديد الزهر المبرد ، ويمكن استخدامها على نطاق واسع في القطع عالي السرعة للحديد الزهر.
④ الموصلية الحرارية الجيدة: على الرغم من أن الموصلية الحرارية لـ CBN ليست جيدة مثل الماس ، فإن الموصلية الحرارية لـ PCBN تأتي في المرتبة الثانية بعد الماس بين مواد الأدوات المختلفة ، وهي أعلى بكثير من تلك الخاصة بالفولاذ عالي السرعة وكربيد الأسمنت.
⑤ معامل احتكاك منخفض: يمكن أن يقلل معامل الاحتكاك المنخفض من قوة القطع أثناء القطع ، ويقلل من درجة حرارة القطع ، ويحسن جودة السطح المشكل.
⑶ تطبيق أداة مكعب نيتريد البورون
نيتريد البورون المكعب مناسب لإنهاء العديد من المواد التي يصعب قطعها مثل الفولاذ المقوى ، والحديد الزهر الصلب ، والسبائك عالية الحرارة ، والسبائك الصلبة ، ومواد رش السطح. يمكن أن تصل دقة المعالجة إلى IT5 (الثقب هو IT6) ، ويمكن أن تكون خشونة السطح صغيرة مثل Ra1. 25-0. 20μm.
مادة أداة نيتريد البورون المكعبة لها صلابة ضعيفة وقوة الانحناء. لذلك ، فإن أدوات الخراطة المكعبة من نيتريد البورون ليست مناسبة للمعالجة الخشنة بسرعة منخفضة وحمل عالي التأثير ؛ تحدث حافة تراكمية شديدة في حالة المعدن ، مما يؤدي إلى تدهور سطح الماكينة.
3. أنواع وخصائص وخصائص مواد الأدوات الخزفية وتطبيقات الأدوات
تتميز أدوات القطع الخزفية بخصائص الصلابة العالية ، ومقاومة التآكل الجيدة ، ومقاومة الحرارة الممتازة والاستقرار الكيميائي ، وليس من السهل ربطها بالمعدن. تحتل أدوات القطع الخزفية موقعًا مهمًا جدًا في التصنيع باستخدام الحاسب الآلي. أصبحت أدوات القطع الخزفية واحدة من أدوات القطع الرئيسية للقطع عالي السرعة ومعالجة المواد التي يصعب تصنيعها بالماكينة. تستخدم أدوات القطع الخزفية على نطاق واسع في القطع عالي السرعة والقطع الجاف والقطع الصعب وقطع المواد التي يصعب تصنيعها بالماكينة. يمكن لسكاكين السيراميك معالجة المواد عالية الصلابة بكفاءة والتي لا تستطيع السكاكين التقليدية معالجتها على الإطلاق ، وتحقيق "استبدال الطحن بسيارة" ؛ يمكن أن تكون سرعة القطع المثلى لسكاكين السيراميك أعلى من 2 إلى 10 مرات من سكاكين كربيد الأسمنت ، وبالتالي تحسن بشكل كبير من كفاءة الإنتاج في معالجة القطع.المواد الخام الرئيسية المستخدمة في مواد الأدوات الخزفية هي العنصر الأكثر وفرة في قشرة الأرض. لذلك ، فإن تعميم وتطبيق أدوات السيراميك له أهمية كبيرة لتحسين الإنتاجية ، وتقليل تكاليف المعالجة ، وحفظ المعادن الثمينة الاستراتيجية ، كما أنه سيعزز بشكل كبير تطوير تكنولوجيا القطع. تقدم.
صورة
⑴ أنواع مواد الأدوات الخزفية
يمكن تقسيم أنواع مواد الأدوات الخزفية عمومًا إلى ثلاث فئات: السيراميك القائم على الألومينا ، والسيراميك القائم على نيتريد السيليكون ، والسيراميك المركب القائم على نيتريد السيليكون والألومينا. من بينها ، مواد الأدوات الخزفية القائمة على الألومينا والسيليكون هي الأكثر استخدامًا. يتفوق أداء السيراميك القائم على نيتريد السيليكون على أداء السيراميك القائم على الألومينا.
أداء وخصائص أدوات قطع السيراميك
خصائص أداء أدوات قطع السيراميك هي كما يلي:
① صلابة عالية ومقاومة جيدة للتآكل: على الرغم من أن صلابة أدوات السيراميك ليست عالية مثل صلابة PCD و PCBN ، إلا أنها أعلى بكثير من صلابة كربيد الأسمنت والأدوات الفولاذية عالية السرعة ، حيث تصل إلى 93-95 HRA. يمكن لأدوات السيراميك معالجة المواد عالية الصلابة التي يصعب معالجتها باستخدام الأدوات التقليدية ، وهي مناسبة للقطع عالي السرعة والقطع الصعب.
② مقاومة درجات الحرارة العالية ومقاومة جيدة للحرارة: لا يزال بإمكان أدوات السيراميك القطع عند درجات حرارة عالية تزيد عن 1200 درجة. تتمتع سكاكين السيراميك بخصائص ميكانيكية جيدة لدرجات الحرارة العالية ، ومقاومة الأكسدة لسكاكين السيراميك A12O3 جيدة بشكل خاص. حتى إذا كانت حافة القطع في حالة احمرار ، فيمكن استخدامها باستمرار. لذلك ، يمكن لأدوات السيراميك تحقيق القطع الجاف ، مما يوفر سوائل القطع.
③ استقرار كيميائي جيد: ليس من السهل ربط أدوات القطع الخزفية بالمعدن ، كما أنها مقاومة للتآكل ومستقرة كيميائيًا ، مما يقلل من تآكل الترابط لأدوات القطع.
④ معامل احتكاك منخفض: التقارب بين أدوات قطع السيراميك والمعدن صغير ، ومعامل الاحتكاك منخفض ، مما قد يقلل من قوة القطع ودرجة حرارة القطع.
⑶ تطبيق سكاكين سيراميك
السيراميك هو أحد مواد الأدوات المستخدمة بشكل أساسي في التشطيب عالي السرعة ونصف التشطيب. أدوات القطع الخزفية مناسبة لقطع جميع أنواع الحديد الزهر (الحديد الزهر الرمادي ، وحديد الدكتايل ، والحديد الزهر القابل للطرق ، والحديد الزهر المبرد ، والحديد الزهر عالي المقاومة للتآكل) والفولاذ (الفولاذ الهيكلي الكربوني ، والصلب الهيكلي السبائكي ، والفولاذ عالي القوة ، فولاذ المنغنيز العالي ، الفولاذ المسقى وما إلى ذلك) ، يمكن استخدامها أيضًا لقطع سبائك النحاس والجرافيت والبلاستيك الهندسي والمواد المركبة.
توجد مشاكل تتعلق بقوة الانحناء المنخفضة وصلابة الصدمات الضعيفة في أداء مواد الأدوات الخزفية ، وهي غير مناسبة للقطع تحت سرعة منخفضة وحمل تأثير.
صورة
4. خصائص وخصائص مواد أدوات القطع المطلية وتطبيق أدوات القطع
يعد طلاء الأداة أحد الطرق المهمة لتحسين أداء الأداة. لقد أدى ظهور أدوات القطع المطلية إلى تقدم كبير في أداء القطع لأدوات القطع. الأداة المطلية مطلية بطبقة واحدة أو أكثر من مركب حراري مع مقاومة جيدة للتآكل على جسم الأداة الأكثر صرامة ، والذي يجمع بين ركيزة الأداة والطلاء الصلب ، بحيث يتم تحسين أداء الأداة بشكل كبير. يمكن لأدوات القطع المطلية تحسين كفاءة المعالجة وتحسين دقة المعالجة وإطالة عمر الأداة وتقليل تكاليف المعالجة.
حوالي 80 بالمائة من أدوات القطع المستخدمة في أدوات ماكينات CNC الجديدة تستخدم أدوات مطلية. ستكون أدوات القطع المطلية أهم مجموعة متنوعة من الأدوات في مجال التصنيع باستخدام الحاسب الآلي في المستقبل.
صورة
⑴ أنواع الأدوات المطلية
وفقًا لطرق الطلاء المختلفة ، يمكن تقسيم الأدوات المطلية إلى أدوات مطلية بترسيب البخار الكيميائي (CVD) وأدوات مطلية بترسيب البخار الفيزيائي (PVD). تستخدم أدوات الكربيد المطلية عمومًا ترسيب البخار الكيميائي ، ودرجة حرارة الترسيب حوالي 1000 درجة. تستخدم الأدوات الفولاذية عالية السرعة المطلية عمومًا ترسيب البخار الفيزيائي ، ودرجة حرارة الترسيب حوالي 500 درجة ؛
وفقًا لمواد الركيزة المختلفة للأدوات المطلية ، يمكن تقسيم الأدوات المطلية إلى أدوات مغلفة بالكربيد ، وأدوات مطلية بالفولاذ عالي السرعة ، وأدوات مطلية على السيراميك والمواد فائقة الصلابة (الماس ونيتريد البورون المكعب).
وفقًا لطبيعة مادة الطلاء ، يمكن تقسيم الأدوات المطلية إلى فئتين ، وهما الأدوات المطلية "الصلبة" والأدوات المطلية "الناعمة". تتمثل الأهداف الرئيسية التي تسعى إليها الأدوات المطلية "الصلبة" في الصلابة العالية ومقاومة التآكل ومزاياه الرئيسية هي الصلابة العالية ومقاومة التآكل الجيدة ، وعادةً ما تكون الطلاءات TiC و TiN. الهدف الذي تسعى إليه أدوات الطلاء "الناعمة" هو معامل الاحتكاك المنخفض ، والمعروف أيضًا باسم أدوات التشحيم الذاتي ، واحتكاكها مع مادة قطعة العمل. المعامل منخفض جدًا ، فقط حوالي 0. 1 ، والذي يمكن أن يقلل الترابط وتقليل الاحتكاك وتقليل قوة القطع ودرجة حرارة القطع.
تم تطوير أداة طلاء نانو (Nanoeoating) مؤخرًا. يمكن أن تستخدم هذه الأداة المطلية مجموعات مختلفة من مواد الطلاء المختلفة (مثل المعدن / المعدن ، المعدن / السيراميك ، السيراميك / السيراميك ، إلخ) لتلبية المتطلبات الوظيفية والأداء المختلفة. يمكن لطلاء النانو المصمم بشكل صحيح أن يجعل مادة الأداة تتمتع بوظائف ممتازة في مقاومة الاحتكاك والتآكل وخصائص التشحيم الذاتي ، وهي مناسبة للقطع الجاف عالي السرعة.
خصائص الأدوات المطلية
خصائص أداء الأدوات المطلية هي كما يلي:
الأداء الميكانيكي والقطع الجيد: تجمع الأدوات المطلية بين الخصائص الممتازة للمادة الأساسية ومادة الطلاء ، والتي لا تحافظ فقط على المتانة الجيدة والقوة العالية للقاعدة
