ด้วยการพัฒนาของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสมัยใหม่ มีการใช้วัสดุทางวิศวกรรมที่มีความแข็งสูงมากขึ้นเรื่อยๆ ในขณะที่เทคโนโลยีการกลึงแบบเดิมไม่มีความสามารถหรือไม่สามารถบรรลุการประมวลผลวัสดุที่มีความแข็งสูงบางชนิดได้เลยคาร์ไบด์เคลือบ เซรามิก PCBN และวัสดุเครื่องมือที่มีความแข็งพิเศษอื่นๆ มีความแข็งที่อุณหภูมิสูง ทนต่อการสึกหรอ และมีเสถียรภาพทางเทอร์โมเคมีสูง ซึ่งเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นขั้นพื้นฐานที่สุดสำหรับการตัดวัสดุที่มีความแข็งสูง และได้รับประโยชน์ที่สำคัญในการผลิตวัสดุที่ใช้โดยเครื่องมือที่มีความแข็งพิเศษ โครงสร้างเครื่องมือและพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตเป็นองค์ประกอบพื้นฐานในการกลึงชุบแข็งดังนั้น วิธีการเลือกวัสดุเครื่องมือที่มีความแข็งเป็นพิเศษและการออกแบบโครงสร้างเครื่องมือที่เหมาะสมและพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการกลึงแข็งอย่างมั่นคง!
(1) ซีเมนต์คาร์ไบด์เคลือบ
ทา TiN, TiCN, TiAlN และ Al3O2 อย่างน้อยหนึ่งชั้นซึ่งมีความทนทานต่อการสึกหรอที่ดีกับเครื่องมือซีเมนต์คาร์ไบด์ที่มีความเหนียวดี และความหนาของการเคลือบคือ 2-18 μmโดยทั่วไปการเคลือบจะมีค่าการนำความร้อนต่ำกว่าพื้นผิวเครื่องมือและวัสดุชิ้นงานมาก ซึ่งทำให้ผลกระทบด้านความร้อนของพื้นผิวเครื่องมือลดลงในทางกลับกัน สามารถปรับปรุงแรงเสียดทานและการยึดเกาะในกระบวนการตัดได้อย่างมีประสิทธิภาพ และลดการเกิดความร้อนในการตัด
แม้ว่าการเคลือบ PVD จะแสดงข้อดีหลายประการ แต่การเคลือบบางชนิด เช่น Al2O3 และเพชร มักจะนำเทคโนโลยีการเคลือบ CVD มาใช้Al2O3 เป็นสารเคลือบชนิดหนึ่งที่ทนความร้อนสูงและต้านทานการเกิดออกซิเดชัน ซึ่งสามารถแยกความร้อนที่เกิดจากการตัดออกจากเครื่องมือเฉพาะได้เทคโนโลยีการเคลือบ CVD ยังสามารถรวมข้อดีของการเคลือบต่างๆ เข้าด้วยกันเพื่อให้ได้ผลการตัดที่ดีที่สุดและตอบสนองความต้องการในการตัด
เมื่อเทียบกับเครื่องมือซีเมนต์คาร์ไบด์ เครื่องมือเคลือบซีเมนต์คาร์ไบด์มีการปรับปรุงในด้านความแข็งแรง ความแข็ง และความต้านทานการสึกหรอดีขึ้นมากเมื่อทำการกลึงชิ้นงานที่มีความแข็ง HRC45~55 ซีเมนต์คาร์ไบด์เคลือบต้นทุนต่ำจะสามารถทำการกลึงด้วยความเร็วสูงได้ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ผู้ผลิตบางรายได้ปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องมือเคลือบโดยการปรับปรุงวัสดุเคลือบและวิธีการอื่นๆตัวอย่างเช่น ผู้ผลิตบางรายในสหรัฐอเมริกาและญี่ปุ่นใช้วัสดุเคลือบ AlTiN ของสวิสและเทคโนโลยีการเคลือบใหม่ที่จดสิทธิบัตรเพื่อผลิตใบมีดเคลือบที่มีความแข็งสูงถึง HV4500~4900 ซึ่งสามารถตัดเหล็กแม่พิมพ์ HRC47~58 ได้ที่ความเร็ว 498.56 ม./นาที .เมื่ออุณหภูมิการหมุนสูงถึง 1,500~1,600 ° C ความแข็งยังคงไม่ลดลงและไม่เกิดออกซิไดซ์อายุการใช้งานของใบมีดยาวนานกว่าใบมีดเคลือบทั่วไปถึง 4 เท่า ในขณะที่ต้นทุนเพียง 30% เท่านั้น และมีการยึดเกาะที่ดี
(2) วัสดุเซรามิก
ด้วยการปรับปรุงองค์ประกอบ โครงสร้าง และกระบวนการอัดขึ้นรูปอย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งการพัฒนานาโนเทคโนโลยี วัสดุเครื่องมือเซรามิกทำให้เครื่องมือเซรามิกมีความแกร่งได้ในอนาคตอันใกล้นี้ เซรามิกอาจทำให้เกิดการปฏิวัติครั้งที่สามในการตัด รองจากเหล็กความเร็วสูงและซีเมนต์คาร์ไบด์เครื่องมือเซรามิกมีข้อดีคือมีความแข็งสูง (HRA91~95) มีความแข็งแรงสูง (ความแข็งแรงในการดัดงอ 750~1000MPa) ทนต่อการสึกหรอได้ดี มีความเสถียรทางเคมีที่ดี ต้านทานการยึดเกาะที่ดี ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ และราคาต่ำไม่เพียงเท่านั้น เครื่องมือเซรามิกยังมีความแข็งที่อุณหภูมิสูงอีกด้วย ซึ่งสูงถึง HRA80 ที่อุณหภูมิ 1200 ° C
ในระหว่างการตัดแบบปกติ เครื่องมือเซรามิกจะมีความทนทานสูงมาก และความเร็วในการตัดอาจสูงกว่าความเร็วของซีเมนต์คาร์ไบด์ 2~5 เท่าเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการตัดเฉือนวัสดุที่มีความแข็งสูง การเก็บผิวละเอียด และการตัดเฉือนด้วยความเร็วสูงสามารถตัดเหล็กชุบแข็งต่างๆ และเหล็กหล่อแข็งที่มีความแข็งได้ถึง HRC65ที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ เซรามิกที่มีอลูมินา เซรามิกที่มีซิลิกอนไนไตรด์ เซอร์เมต และเซรามิกที่แกร่งด้วยวิสเกอร์
เครื่องมือเซรามิกที่ใช้อลูมินามีความแข็งสีแดงสูงกว่าซีเมนต์คาร์ไบด์โดยทั่วไป คมตัดจะไม่ทำให้เกิดการเสียรูปแบบพลาสติกภายใต้สภาวะการตัดด้วยความเร็วสูง แต่มีความแข็งแรงและความเหนียวต่ำมากเพื่อที่จะปรับปรุงความเหนียวและความต้านทานต่อแรงกระแทก จึงสามารถเพิ่มส่วนผสม ZrO หรือ TiC และ TiN ได้อีกวิธีหนึ่งคือการเติมหนวดโลหะบริสุทธิ์หรือซิลิคอนคาร์ไบด์นอกจากมีความแข็งสีแดงสูงแล้ว เซรามิกที่มีซิลิคอนไนไตรด์ยังมีความเหนียวที่ดีอีกด้วยเมื่อเปรียบเทียบกับเซรามิกที่มีอลูมินา ข้อเสียคือเมื่อตัดเฉือนเหล็กกล้าจะทำให้เกิดการแพร่กระจายที่อุณหภูมิสูงได้ง่าย ซึ่งทำให้เครื่องมือสึกหรอมากขึ้นเซรามิกที่มีซิลิคอนไนไตรด์เป็นหลักส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการกลึงและการกัดเหล็กหล่อสีเทาเป็นพักๆ
เซอร์เมตเป็นวัสดุที่ทำจากคาร์ไบด์ชนิดหนึ่ง โดย TiC เป็นเฟสแข็งหลัก (0.5-2 μm) ผสมกับสารยึดเกาะ Co หรือ Ti และคล้ายกับเครื่องมือซีเมนต์คาร์ไบด์ แต่มีความสัมพันธ์ต่ำ มีแรงเสียดทานดี และดี ความต้านทานการสึกหรอสามารถทนต่ออุณหภูมิการตัดที่สูงกว่าซีเมนต์คาร์ไบด์ทั่วไป แต่ไม่มีความต้านทานแรงกระแทกของซีเมนต์คาร์ไบด์ ความเหนียวในระหว่างการตัดหนัก และความแข็งแรงที่ความเร็วต่ำและอัตราป้อนสูง
(3) ลูกบาศก์โบรอนไนไตรด์ (CBN)
CBN เป็นอันดับสองรองจากเพชรในด้านความแข็งและความทนทานต่อการสึกหรอ และมีความแข็งที่อุณหภูมิสูงเป็นเลิศเมื่อเทียบกับเซรามิก ความต้านทานความร้อนและความเสถียรทางเคมีนั้นต่ำเล็กน้อย แต่ความต้านทานแรงกระแทกและประสิทธิภาพการป้องกันการบดจะดีกว่าสามารถใช้ได้อย่างกว้างขวางกับการตัดเหล็กชุบแข็ง (HRC ≥ 50) เหล็กหล่อสีเทามุก เหล็กหล่อแช่เย็น และซูเปอร์อัลลอยเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องมือซีเมนต์คาร์ไบด์ ความเร็วในการตัดจะเพิ่มขึ้นได้หนึ่งลำดับความสำคัญ
เครื่องมือคอมโพสิตโพลีคริสตัลไลน์คิวบิกโบรอนไนไตรด์ (PCBN) ที่มีปริมาณ CBN สูงมีความแข็งสูง ทนต่อการสึกหรอได้ดี กำลังรับแรงอัดสูง และความเหนียวทนต่อแรงกระแทกได้ดีข้อเสียคือเสถียรภาพทางความร้อนต่ำและความเฉื่อยทางเคมีต่ำเหมาะสำหรับการตัดโลหะผสมทนความร้อน เหล็กหล่อ และโลหะซินเทอร์ที่มีเหล็กเป็นส่วนประกอบหลักปริมาณอนุภาค CBN ในเครื่องมือ PCBN อยู่ในระดับต่ำ และความแข็งของเครื่องมือ PCBN ที่ใช้เซรามิกเป็นสารยึดเกาะต่ำ แต่ชดเชยความเสถียรทางความร้อนต่ำและความเฉื่อยทางเคมีต่ำของวัสดุเดิม และเหมาะสำหรับการตัดเหล็กชุบแข็ง
เมื่อตัดเหล็กหล่อสีเทาและเหล็กชุบแข็ง สามารถเลือกเครื่องมือเซรามิกหรือเครื่องมือ CBN ได้ด้วยเหตุนี้ จึงควรดำเนินการวิเคราะห์ต้นทุน-ผลประโยชน์และคุณภาพการประมวลผลเพื่อพิจารณาว่าควรเลือกแบบใดเมื่อความแข็งในการตัดต่ำกว่า HRC60 และใช้อัตราการป้อนต่ำ เครื่องมือเซรามิกจึงเป็นตัวเลือกที่ดีกว่าเครื่องมือ PCBN เหมาะสำหรับการตัดชิ้นงานที่มีความแข็งสูงกว่า HRC60 โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการตัดเฉือนอัตโนมัติและการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำสูงนอกจากนี้ ความเค้นตกค้างบนพื้นผิวชิ้นงานหลังการตัดด้วยเครื่องมือ PCBN ยังค่อนข้างคงที่เมื่อเทียบกับการใช้เครื่องมือเซรามิกภายใต้สภาวะการสึกหรอด้านข้างแบบเดียวกัน
เมื่อใช้เครื่องมือ PCBN กับเหล็กชุบแข็งที่ตัดแบบแห้ง ควรปฏิบัติตามหลักการต่อไปนี้ด้วย: เลือกความลึกของการตัดมากที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ภายใต้เงื่อนไขที่ความแข็งแกร่งของเครื่องมือตัดเฉือนเอื้ออำนวย เพื่อให้ความร้อนที่เกิดขึ้นในบริเวณการตัดสามารถอ่อนตัวลงได้ โลหะที่อยู่ด้านหน้าของขอบเฉพาะที่ ซึ่งสามารถลดการสึกหรอของเครื่องมือ PCBN ได้อย่างมีประสิทธิภาพนอกจากนี้ เมื่อใช้ระยะกินลึกน้อย ควรพิจารณาด้วยว่าค่าการนำความร้อนต่ำของเครื่องมือ PCBN สามารถทำให้ความร้อนในบริเวณการตัดช้าเกินไปที่จะแพร่กระจาย และพื้นที่เฉือนยังสามารถให้ผลอ่อนตัวของโลหะอย่างเห็นได้ชัด ลด การสึกหรอของคมตัด
2. โครงสร้างใบมีดและพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตของเครื่องมือที่มีความแข็งเป็นพิเศษ
การกำหนดรูปร่างและพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตของเครื่องมืออย่างสมเหตุสมผลเป็นสิ่งสำคัญมากในการเพิ่มประสิทธิภาพการตัดของเครื่องมืออย่างเต็มที่ในแง่ของความแข็งแรงของเครื่องมือ ความแข็งแรงของปลายเครื่องมือของรูปทรงใบมีดต่างๆ จากสูงไปต่ำคือ: กลม, เพชร 100 °, สี่เหลี่ยม, เพชร 80 °, สามเหลี่ยม, เพชร 55 °, เพชร 35 °หลังจากเลือกวัสดุใบมีดแล้ว จะต้องเลือกรูปทรงใบมีดที่มีความแข็งแรงสูงสุดควรเลือกใบมีดกลึงแข็งให้มีขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และการตัดเฉือนหยาบควรทำด้วยใบมีดรัศมีโค้งส่วนปลายทรงกลมและขนาดใหญ่รัศมีส่วนโค้งของปลายจะอยู่ที่ประมาณ 0.8 เมื่อการเก็บผิวละเอียด μ ประมาณ m
เศษเหล็กชุบแข็งจะเป็นริบบอนสีแดงและอ่อน มีความเปราะมาก หักง่าย และไม่พันกันพื้นผิวการตัดเหล็กชุบแข็งมีคุณภาพสูง และโดยทั่วไปจะไม่ทำให้เกิดการสะสมของเศษ แต่มีแรงตัดสูง โดยเฉพาะแรงตัดในแนวรัศมีจะมีขนาดใหญ่กว่าแรงตัดหลักดังนั้น เครื่องมือควรใช้มุมด้านหน้าที่เป็นลบ (ไป ≥ - 5 °) และมุมด้านหลังขนาดใหญ่ (ao=10°~15°)มุมโก่งหลักขึ้นอยู่กับความแข็งแกร่งของเครื่องมือกล โดยทั่วไปคือ 45 °~60 ° เพื่อลดการสะท้านของชิ้นงานและเครื่องมือ
เวลาโพสต์: Feb-24-2023