Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi modern, semakin banyak material rekayasa dengan kekerasan tinggi yang digunakan, sedangkan teknologi pembubutan tradisional tidak kompeten atau tidak dapat mencapai pemrosesan beberapa material dengan kekerasan tinggi sama sekali.Karbida berlapis, keramik, PCBN, dan bahan perkakas superkeras lainnya memiliki kekerasan suhu tinggi, ketahanan aus, dan stabilitas termokimia, yang memberikan prasyarat paling dasar untuk pemotongan bahan dengan kekerasan tinggi, dan telah mencapai manfaat yang signifikan dalam produksi.Material yang digunakan pahat superhard beserta struktur pahat serta parameter geometriknya merupakan elemen dasar untuk mewujudkan hard turning.Oleh karena itu, cara memilih material pahat superkeras dan merancang struktur pahat serta parameter geometrik yang masuk akal sangatlah penting untuk mencapai putaran keras yang stabil!
(1) Karbida disemen dilapisi
Aplikasikan satu atau lebih lapisan TiN, TiCN, TiAlN dan Al3O2 dengan ketahanan aus yang baik pada perkakas semen karbida dengan ketangguhan yang baik, dan ketebalan lapisan 2-18 μm.Lapisan biasanya memiliki konduktivitas termal yang jauh lebih rendah dibandingkan substrat pahat dan bahan benda kerja, sehingga melemahkan efek termal substrat pahat;Di sisi lain, ini secara efektif dapat meningkatkan gesekan dan adhesi dalam proses pemotongan dan mengurangi timbulnya panas pemotongan.
Meskipun pelapisan PVD menunjukkan banyak keunggulan, beberapa pelapis seperti Al2O3 dan berlian cenderung mengadopsi teknologi pelapisan CVD.Al2O3 adalah sejenis lapisan dengan ketahanan panas dan ketahanan oksidasi yang kuat, yang dapat memisahkan panas yang dihasilkan selama pemotongan dari alat tertentu.Teknologi pelapisan CVD juga dapat mengintegrasikan keunggulan berbagai pelapis untuk mencapai efek pemotongan terbaik dan memenuhi kebutuhan pemotongan.
Dibandingkan dengan perkakas karbida semen, perkakas karbida semen berlapis telah meningkat pesat dalam hal kekuatan, kekerasan, dan ketahanan aus.Saat memutar benda kerja dengan kekerasan HRC45~55, karbida semen berlapis berbiaya rendah dapat mewujudkan putaran kecepatan tinggi.Dalam beberapa tahun terakhir, beberapa produsen telah meningkatkan kinerja perkakas berlapis dengan menyempurnakan bahan pelapis dan metode lainnya.Misalnya, beberapa pabrikan di Amerika Serikat dan Jepang menggunakan bahan pelapis AlTiN Swiss dan teknologi pelapisan baru yang dipatenkan untuk menghasilkan bilah berlapis dengan kekerasan setinggi HV4500~4900, yang dapat memotong baja mati HRC47~58 dengan kecepatan 498,56m/menit .Ketika suhu pembubutan mencapai 1500~1600 °C, kekerasan tetap tidak berkurang dan tidak teroksidasi.Masa pakai bilahnya empat kali lipat dari bilah berlapis pada umumnya, sementara biayanya hanya 30%, dan daya rekatnya bagus.
(2) Bahan keramik
Dengan perbaikan terus-menerus pada komposisi, struktur dan proses pengepresannya, khususnya perkembangan nanoteknologi, bahan perkakas keramik memungkinkan untuk memperkuat perkakas keramik.Dalam waktu dekat, keramik dapat menyebabkan revolusi ketiga dalam pemotongan setelah baja berkecepatan tinggi dan semen karbida.Perkakas keramik memiliki keunggulan kekerasan tinggi (HRA91~95), kekuatan tinggi (kekuatan lentur 750~1000MPa), ketahanan aus yang baik, stabilitas kimia yang baik, ketahanan adhesi yang baik, koefisien gesekan rendah dan harga murah.Tak hanya itu, perkakas keramik juga memiliki kekerasan suhu tinggi yang mencapai HRA80 pada suhu 1200°C.
Selama pemotongan normal, perkakas keramik memiliki daya tahan yang sangat tinggi, dan kecepatan potongnya bisa 2~5 kali lebih tinggi dibandingkan dengan semen karbida.Ini sangat cocok untuk pemesinan material dengan kekerasan tinggi, penyelesaian akhir, dan pemesinan berkecepatan tinggi.Dapat memotong berbagai baja yang dikeraskan dan besi cor yang dikeraskan dengan kekerasan hingga HRC65.Yang umum digunakan adalah keramik berbahan dasar alumina, keramik berbahan dasar silikon nitrida, keramik sermet, dan keramik yang diperkuat kumis.
Perkakas keramik berbahan dasar alumina memiliki kekerasan warna merah yang lebih tinggi dibandingkan dengan semen karbida.Umumnya, ujung tombak tidak akan menghasilkan deformasi plastis pada kondisi pemotongan kecepatan tinggi, namun kekuatan dan ketangguhannya sangat rendah.Untuk meningkatkan ketangguhan dan ketahanan benturannya, dapat ditambahkan campuran ZrO atau TiC dan TiN.Cara lainnya adalah dengan menambahkan kumis logam murni atau silikon karbida.Selain kekerasan merahnya yang tinggi, keramik berbahan dasar silikon nitrida juga memiliki ketangguhan yang baik.Dibandingkan dengan keramik berbahan dasar alumina, kelemahannya adalah mudah menghasilkan difusi suhu tinggi saat mengerjakan baja, sehingga memperparah keausan perkakas.Keramik berbasis silikon nitrida terutama digunakan untuk pembubutan dan penggilingan besi cor kelabu secara intermiten.
Cermet adalah sejenis material berbahan dasar karbida, dimana TiC merupakan fasa keras utamanya (0,5-2 μm) Dikombinasikan dengan pengikat Co atau Ti dan mirip dengan perkakas semen karbida, namun memiliki afinitas yang rendah, gesekan yang baik dan baik. ketahanan aus.Ia dapat menahan suhu pemotongan yang lebih tinggi daripada karbida semen konvensional, tetapi tidak memiliki ketahanan benturan seperti karbida semen, ketangguhan selama pemotongan berat dan kekuatan pada kecepatan rendah dan umpan besar.
(3) Boron nitrida kubik (CBN)
CBN berada di urutan kedua setelah berlian dalam hal kekerasan dan ketahanan aus, serta memiliki kekerasan suhu tinggi yang sangat baik.Dibandingkan dengan keramik, ketahanan panas dan stabilitas kimianya sedikit buruk, namun kekuatan benturan dan kinerja anti-penghancurannya lebih baik.Hal ini dapat diterapkan secara luas pada pemotongan baja yang dikeraskan (HRC ≥ 50), besi cor kelabu perlitik, besi cor dingin, dan superalloy.Dibandingkan dengan perkakas semen karbida, kecepatan potongnya dapat ditingkatkan satu kali lipat.
Alat komposit polikristalin kubik boron nitrida (PCBN) dengan kandungan CBN tinggi memiliki kekerasan yang tinggi, ketahanan aus yang baik, kuat tekan yang tinggi, dan ketangguhan impak yang baik.Kerugiannya adalah stabilitas termal yang buruk dan kelembaman kimia yang rendah.Sangat cocok untuk memotong paduan tahan panas, besi cor, dan logam sinter berbahan dasar besi.Kandungan partikel CBN pada perkakas PCBN rendah, dan kekerasan perkakas PCBN yang menggunakan keramik sebagai pengikatnya rendah, namun hal ini menutupi stabilitas termal yang buruk dan inersia kimia yang rendah dari material sebelumnya, dan cocok untuk memotong baja yang dikeraskan.
Saat memotong besi cor kelabu dan baja keras, perkakas keramik atau perkakas CBN dapat dipilih.Oleh karena itu, analisis biaya-manfaat dan kualitas pengolahan harus dilakukan untuk menentukan mana yang akan dipilih.Jika kekerasan pemotongan lebih rendah dari HRC60 dan laju pengumpanan kecil, perkakas keramik adalah pilihan yang lebih baik.Perkakas PCBN cocok untuk memotong benda kerja dengan kekerasan lebih tinggi dari HRC60, terutama untuk pemesinan otomatis dan pemesinan presisi tinggi.Selain itu, tegangan sisa pada permukaan benda kerja setelah pemotongan dengan pahat PCBN juga relatif stabil dibandingkan dengan pahat keramik pada kondisi keausan sayap yang sama.
Saat menggunakan perkakas PCBN untuk mengeringkan baja yang dikeraskan, prinsip-prinsip berikut juga harus diikuti: pilih kedalaman pemotongan yang besar sejauh mungkin dengan kondisi yang memungkinkan kekakuan perkakas mesin, sehingga panas yang dihasilkan di area pemotongan dapat melunakkan logam di bagian depan tepi secara lokal, yang secara efektif dapat mengurangi keausan alat PCBN.Selain itu, bila menggunakan kedalaman pemotongan yang kecil, perlu juga diperhatikan bahwa konduktivitas termal alat PCBN yang buruk dapat membuat panas di area pemotongan terlambat menyebar, dan area geser juga dapat menghasilkan efek pelunakan logam yang jelas, Kurangi keausan ujung tombak.
2. Struktur bilah dan parameter geometri perkakas superhard
Penentuan bentuk dan parameter geometri pahat yang wajar sangat penting untuk memberikan pengaruh penuh terhadap kinerja pemotongan pahat.Dari segi kekuatan pahat, kekuatan ujung pahat berbagai bentuk bilah dari tinggi hingga rendah adalah: bulat, intan 100°, persegi, intan 80°, segitiga, intan 55°, intan 35°.Setelah bahan bilah dipilih, bentuk bilah dengan kekuatan tertinggi harus dipilih.Bilah putar yang keras juga harus dipilih sebesar mungkin, dan pemesinan kasar harus dilakukan dengan bilah dengan radius busur ujung yang besar dan melingkar.Jari-jari busur ujung sekitar 0,8 saat menyelesaikan μ Tentang m.
Keripik baja yang dikeraskan berbentuk pita merah dan lembut, sangat rapuh, mudah patah, dan tidak mengikat.Permukaan pemotongan baja yang diperkeras berkualitas tinggi dan umumnya tidak menghasilkan penumpukan serpihan, namun gaya potongnya besar, terutama gaya potong radial lebih besar dari gaya potong utama.Oleh karena itu, pahat harus menggunakan sudut depan negatif (go ≥ - 5°) dan sudut belakang yang besar (ao=10°~15°).Sudut defleksi utama bergantung pada kekakuan perkakas mesin, umumnya 45°~60°, untuk mengurangi obrolan pada benda kerja dan perkakas.
Waktu posting: 24 Februari-2023