1. Tööriistal peaksid olema põhifunktsioonid
Lõikeriistade valikul on suur mõju tööriista elueale, töötlemisvõimsusele, töötlemise kvaliteedile ja töötlemiskuludele. Kui tööriist on lõikamisel, mõjutab see kõrget rõhku, kõrget temperatuuri, hõõrdumist, lööki ja vibratsiooni. Seetõttu peaksid tööriistal olema järgmised põhifunktsioonid:
(1) Kõvadus ja kulumiskindlus. Tööriista kõvadus peab olema suurem kui töödeldava detaili kõvadus, üldjuhul peab see olema üle 60 HRC. Mida kõvem tööriist, seda parem on kulumiskindlus.
(2) Tugevus ja vastupidavus. Tööriistal peab olema suur tugevus ja sitkus, et taluda lõikejõudu, põrutust ja vibratsiooni ning vältida tööriista rabedat murdumist ja lõhenemist.
(3) Kuumakindlus. Tööriista kuumakindlus on parem, see talub kõrget lõiketemperatuuri ja sellel on hea oksüdatsioonikindlus.
(4) Protsessi funktsioon ja ökonoomsus. Lõikeriistal peaks olema hea valamisfunktsioon, kuumtöötlusfunktsioon, keevitusfunktsioon; lihvimistöötlemisfunktsioon jne ning peaks järgima kõrget funktsioonide hinnasuhet.
2. Tööriistade tüübid, funktsioonid, omadused ja kasutamine
1. Keraamiline tööriist
Keraamilistel tööriistadel on kõrge kõvadus, hea kulumiskindlus, suurepärane kuumakindlus ja keemiline stabiilsus ning neid ei ole lihtne metalliga siduda. Keraamilised tööriistad on CNC-töötluses väga olulisel kohal. Keraamilised tööriistad on muutunud üheks olulisemaks tööriistaks kiirel lõikamisel ja raskesti töödeldavate materjalide jaoks. Keraamilisi lõiketööriistu kasutatakse laialdaselt kiirlõikamisel, kuivlõikamisel, kõvalõikamisel ja raskesti töödeldavate materjalide lõikamisel. Keraamilised noad suudavad tõhusalt töödelda kõrge kõvadusega materjale, mida traditsioonilised noad ei suuda üldse töödelda, mõistes "lihvimise asendamine autoga"; keraamiliste nugade optimaalne lõikekiirus võib olla 2 kuni 10 korda suurem kui tsementeeritud karbiidnugadel, parandades seega oluliselt lõikamise töötlemise tootmisefektiivsust Keraamiliste nugade peamine tooraine on maapõues kõige rikkalikum element. Seetõttu on keraamiliste nugade populariseerimine ja kasutamine väga oluline tootlikkuse parandamiseks, töötlemiskulude vähendamiseks ja strateegiliste väärismetallide säästmiseks ning samuti soodustab see oluliselt lõikamistehnoloogia arengut.
⑴ Keraamiliste tööriistade tüübid
Keraamiliste tööriistade sordid võib üldiselt jagada kolme kategooriasse: alumiiniumoksiidil põhinev keraamika, räninitriidil põhinev keraamika ja räni-nitriidi-alumiiniumoksiidil põhinev komposiitkeraamika. Nende hulgas on enim kasutatud alumiiniumoksiidil ja räninitriidil põhinevaid keraamilisi tööriistu. Räninitriidil põhineva keraamika funktsioon on parem kui alumiiniumoksiidil põhineva keraamika funktsioon.
⑵ Keraamiliste tööriistade funktsioonid ja omadused
① Kõrge kõvadus ja hea kulumiskindlus: kuigi keraamiliste tööriistade kõvadus ei ole nii kõrge kui PCD-l ja PCBN-il, on see palju kõrgem kui tsementeeritud karbiidist ja kiirterasest tööriistadel, ulatudes 93-95HRA-ni. Keraamiliste tööriistadega saab töödelda suure kõvadusega materjale, mida on raske traditsiooniliste tööriistadega töödelda ning mis sobivad kiireks ja kõvaks lõikamiseks.
② Kõrge temperatuuritaluvus ja hea kuumakindlus: keraamilisi tööriistu saab siiski lõigata kõrgel temperatuuril üle 1200 kraadi. Keraamilistel noadel on head mehaanilised omadused kõrgel temperatuuril ja A12O3 keraamilistel noadel on eriti head oksüdatsioonivastased omadused. Isegi kui lõikeserv on kuumas olekus, saab seda pidevalt kasutada. Seetõttu saavad keraamilised tööriistad teostada kuivlõikamist ja lõikevedeliku võib siis ära jätta.
③ Hea keemiline stabiilsus: keraamilisi nuge ei ole lihtne metalliga siduda ning need on korrosioonikindlad ja keemiliselt stabiilsed, mis võib vähendada tööriista liimimise kulumist.
④ Madal hõõrdetegur: keraamiliste lõikeriistade ja metalli vaheline afiinsus on väike ja hõõrdetegur on madal, mis võib vähendada lõikejõudu ja lõiketemperatuuri.
⑶ Kasutatakse keraamilisi tööriistu
Keraamika on üks tööriistamaterjale, mida kasutatakse peamiselt kiireks viimistlemiseks ja poolviimistluseks. Keraamilised lõiketööriistad sobivad igat liiki malmi (hallmalm, kõrgtugev malm, tempermalm, jahutatud malm, kõrge legeeritud kulumiskindel malm) ja terase (süsinikkonstruktsiooniteras, legeeritud konstruktsiooniteras, kõrgtugev teras) lõikamiseks , kõrge mangaanisisaldusega teras, karastatud teras jne), saab kasutada ka vasesulamite, grafiidi, tehniliste plastide ja komposiitmaterjalide lõikamiseks.
Keraamiliste lõikeriistade probleemiks on madal paindetugevus ja halb löögikindlus ning need ei sobi lõikamiseks väikese kiiruse ja löögikoormusega.
2. Teemanttööriist
Teemant on süsiniku allotroop ja see on kõige kõvem materjal, mida looduses leidub. Teemanttööriistadel on kõrge kõvadus, kõrge kulumiskindlus ja kõrge soojusjuhtivus ning neid kasutatakse laialdaselt värviliste metallide ja mittemetallide töötlemisel. Eriti alumiiniumi ja räni-alumiiniumisulamite kiirlõikamisel on teemanttööriistad peamised lõikeriistade tüübid, mida on raske asendada. Teemanttööriistad, mis võivad saavutada suure võimsuse, kõrge stabiilsuse ja pika tööea, on kaasaegses CNC-töötluses asendamatud ja olulised tööriistad.
⑴ Teemanttööriistade tüübid
① Looduslik teemanttööriist: looduslikku teemanti on lõikeriistana kasutatud sadu aastaid. Looduslik monokristallteemanttööriist on peeneks lihvitud ja lõikeserva saab lihvida äärmiselt teravalt. Lõikeserva raadius võib ulatuda 0,002 μm-ni, millega saab lõpule viia üliõhukese lõikamise ja võib See on tunnustatud, ideaalne ja asendamatu ülipeen töötlustööriist tooriku ülikõrge täpsuse ja äärmiselt madala pinnakareduse töötlemiseks.
② PCD teemanttööriist: looduslik teemant on kallis ja polükristallilist teemanti (PCD) kasutatakse lõikamisel laialdaselt. Pärast edu on looduslikud teemanttööriistad paljudel juhtudel asendatud kunstliku polükristallilise teemandiga. PCD on toorainerikas ja selle hind on vaid mõni kümnendik kuni kümnendik looduslike teemantide omast. PCD-tööriistu ei saa lihvida üliteravaks. Lõikeserv, töödeldud tooriku pinnakvaliteet ei ole nii hea kui naturaalne teemant ning tööstuses pole mugav toota PCD-terasid laastumurdjatega. Seetõttu saab PCD-d kasutada ainult värviliste metallide ja mittemetallide peenlõikamiseks, mida on raske saavutada ülipeent peegellõikust.
③ CVD teemanttööriistad: 1970. aastate lõpust 1980. aastate alguseni ilmus Jaapanis CVD teemanttehnoloogia. CVD teemant viitab keemilise aurustamise-sadestamise (CVD) kasutamisele teemantkile moodustamiseks heterogeensele substraadile (nagu tsementeeritud karbiid, keraamika jne). CVD teemandil on täpselt sama struktuur ja omadused kui looduslikul teemandil. CVD teemandi jõudlus on väga lähedane loodusliku teemandi omale. Sellel on loodusliku monokristallteemandi ja polükristallilise teemandi (PCD) eelised ning see ületab teatud määral nende puudused.
⑵ Teemanttööriistade omadused
① Äärmiselt kõrge kõvadus ja kulumiskindlus: looduslik teemant on kõige kõvem looduses leiduv aine. Teemant on äärmiselt kõrge kulumiskindlusega. Kõrge kõvadusega materjalide töötlemisel on teemanttööriistade eluiga 10–100 korda pikem kui tsementeeritud karbiidtööriistadel või isegi sadu kordi.
② Väga madal hõõrdetegur: teemandi ja mõne värvilise metalli vaheline hõõrdetegur on madalam kui teistel tööriistadel, hõõrdetegur on madal, deformatsioon töötlemise ajal väike ja lõikejõudu saab vähendada.
③ Lõikeserv on väga terav: teemanttööriista lõikeserva saab teritada ja naturaalse monokristalli teemanttööriista kõrgus võib olla kuni 0.002-0,008 μm, mis võib olla ülimalt kõrge. õhuke lõikamine ja ülipeen töötlemine.
④ Kõrge soojusjuhtivus: teemandil on kõrge soojusjuhtivus ja termiline difusioon, lõikesoojus hajub kergesti ja tööriista lõikeosa temperatuur on madal.
⑤ Madal soojuspaisumise koefitsient: teemandi soojuspaisumise koefitsient on mitu korda väiksem kui tsementeeritud karbiidil ja lõikekuumusest põhjustatud tööriista suuruse muutus on väga väike, mis on eriti oluline peen- ja ülipeen töötlemise puhul, mis nõuab kõrget mõõtmete täpsus.
⑶ Teemanttööriistade kasutamine
Teemanttööriistu kasutatakse enamasti värviliste metallide ja mittemetallide suurel kiirusel peeneks lõikamiseks ja puurimiseks. See sobib erinevate kulumiskindlate mittemetallide töötlemiseks, näiteks FRP pulbermetallurgia toorikud, keraamika jne; mitmesugused kulumiskindlad värvilised metallid, näiteks mitmesugused räni-alumiiniumi sulamid; ja erinevate värviliste metallide viimistlemine.
Teemanttööriistade puuduseks on nende halb termiline stabiilsus. Kui lõiketemperatuur ületab 700 °C ~ 800 °C, kaotab see täielikult oma kõvaduse; lisaks ei sobi see mustmetallide lõikamiseks, kuna teemant (süsinik) on kõrgel temperatuuril kergesti rauaga kokku puutuv. Aatomiefekt muudab süsinikuaatomid grafiitstruktuuriks ja noad saavad kergesti vigastada.