V současné době se čínský strojní průmysl rychle rozvíjí a některé materiály, které je obtížné řezat, jsou široce používány v materiálovém průmyslu a průmyslu přesných strojů.Abychom vyhověli vývojovým potřebám moderního strojírenského průmyslu, musíme použít některé nástroje s vysokou pevností a dobrou houževnatostí.Proto se nástroje z tvrdého materiálu postupně uplatňují ve strojírenském průmyslu.Tento článek se zaměřuje na použití nástrojů z tvrdého materiálu při obrábění s ohledem na vývoj nástrojů z tvrdého materiálu, aby poskytl vzájemnou referenci pro přátele ve stejném odvětví.
S rychlým rozvojem moderních výrobních technologií a tvrdou konkurencí na trhu se také zvyšují požadavky strojírenského průmyslu na části mechanických zařízení, zejména na konstrukční výkon mechanických částí.Proto se ve společnosti postupně objevovaly nové materiály s různými vlastnostmi.Tyto nové materiály nejenže představují vážnou výzvu pro tradiční obráběcí nástroje, ale jsou také poměrně obtížně zpracovatelné.V této době se moderní řezné nástroje staly klíčem k rozvoji strojírenského průmyslu a nástroje z tvrdého materiálu se nepochybně uplatňují v moderním strojním zpracování.
1. Historie vývoje nástrojů z tvrdého materiálu
V 50. letech 20. století američtí vědci vzali syntetický diamant, pojivo a prášek karbidu boru jako suroviny, reagovali za vysoké teploty a tlaku a jako hlavní materiál nástroje použili slinutý polykrystalický blok.Po 70. letech 20. století lidé postupně vyvinuli kompozitní deskové materiály, které se vyrábějí kombinací diamantu a slinutého karbidu, případně nitridu boru a slinutého karbidu.V této technologii je za substrát považován slinutý karbid a na povrchu substrátu se lisováním nebo slinováním vytvoří vrstva diamantu.Diamant má tloušťku asi 0,5 až 1 mm.Takové materiály mohou nejen zlepšit odolnost materiálů v ohybu, ale také efektivně vyřešit problém, že tradiční materiály není snadné svařovat.Díky tomu se nástroj z tvrdého materiálu dostal do fáze aplikace.
2. Aplikace nástrojů z tvrdého materiálu při obrábění
(1) Aplikace monokrystalických diamantových nástrojů
Monokrystalový diamant se obvykle dělí na syntetický diamant a přírodní diamant.Obecně platí, že pokud je k výrobě nástroje použit monokrystalický diamant, je nutné vybrat diamant s větší velikostí částic, hmotností větší než 0,1 g a délkou průměru větší než 3 mm.V současnosti je přírodní diamant nejtvrdším materiálem z minerálů.Má nejen dobrou odolnost proti opotřebení, ale také nástroj z něj vyrobený je velmi ostrý.Zároveň má vysokou přilnavost a nízkou tepelnou vodivost.Zpracování nástroje je hladké a kvalitní.Nástroj z přírodního diamantu má přitom velmi dobrou odolnost a poměrně dlouhou životnost.Navíc při dlouhém řezání to téměř neovlivní zpracování dílů.Relativně nízká tepelná vodivost může mít dobrý vliv na zabránění deformacím dílů.
Přírodní diamant má mnoho výhod.Přestože jsou tyto výhody drahé, mohou splnit požadavky mnoha vysoce přesných řezných operací a jsou široce používány při přesném řezání a ultra přesném řezání.Tuto technologii aplikovala například odrazná zrcadla, která využívají atomové reaktory a další pokročilé technologie, stejně jako pozemní navigační gyroskopy používané na střelách nebo raketách, stejně jako některé části hodinek, kovové doplňky atd.
(2) Aplikace nástrojů z polykrystalického diamantu
Polykrystalický diamant se obvykle nazývá slinutý diamant.Použití polykrystalického diamantu pro kovy, jako je kobalt, prostřednictvím podmínek vysoké teploty a vysokého tlaku učiní mnoho monokrystalického diamantového prášku polykrystalickým v jeden, čímž se vytvoří polykrystalický nástrojový materiál.Tvrdost polykrystalického diamantu je nižší než u přírodního diamantu.Je však tvořen různými diamantovými prášky a neexistuje žádný případ, že by různé krystalové roviny měly různou sílu a tvrdost.Při řezání má břit z polykrystalického diamantu velmi vysokou odolnost proti náhodnému poškození a dobrou odolnost proti opotřebení.Dokáže udržet ostří ostré po relativně dlouhou dobu.Zároveň dokáže při obrábění využívat poměrně vysokou řeznou rychlost.Ve srovnání s nástroji ze slinutého karbidu WC mají nástroje z polykrystalického diamantu delší životnost, snadnější přístup k syntetickým materiálům a nižší ceny.
(3) Aplikace CVD diamantu
Nástrojový materiál CVD diamantu je zpracováván pod nízkým tlakem, což je největší rozdíl oproti tradiční PSC technologii a PDC technologii.CVD diamant neobsahuje žádnou složku katalyzátoru.Ačkoli je v některých vlastnostech podobný přírodnímu diamantu, v materiálech je stále stejný jako polykrystalický diamant, to znamená, že zrna kompozice jsou neuspořádaně uspořádána, nemají křehký štěpný povrch a mají stejné vlastnosti mezi povrchy.Ve srovnání s nástroji vyrobenými tradiční technologií mají nástroje vyrobené diamantovou technologií CVD více výhod, jako je složitější tvar nástroje, nižší výrobní náklady a více břitů stejného ostří.
(4) Aplikace polykrystalického kubického nitridu boru
Polykrystalický kubický nitrid boru (PCBN) je velmi rozšířeným nástrojem z tvrdého materiálu, který se stále více používá při obrábění.Nástroj vyrobený touto technologií má vynikající tvrdost a odolnost proti opotřebení.Může být použit nejen při relativně vysokých teplotách, ale má také vynikající odolnost proti korozi a tepelnou vodivost.Ve srovnání s nástroji PCD a PDC mají nástroje z polykrystalického kubického nitridu boru stále horší odolnost proti opotřebení, ale lze je normálně používat při 1200 °C a mohou odolat určité chemické korozi!
V současnosti se polykrystalický kubický nitrid boru používá hlavně ve výrobě automobilů, jako jsou automobilové motory, převodové hřídele a brzdové kotouče.Navíc asi pětina zpracování těžkých zařízení využívá tuto technologii.V posledních letech se s rozvojem výpočetní techniky a technologie CNC obráběcích strojů stále více rozšiřuje aplikace polykrystalického kubického nitridu bóru a s implementací pokročilých koncepcí obrábění, jako je vysokorychlostní řezání, soustružení místo broušení, nástroj materiál polykrystalického kubického nitridu boru se postupně vyvinul v důležitý materiál v moderním soustružnickém zpracování.
3. Shrnutí
Použití nástrojů z tvrdého materiálu při obrábění nejen zlepšuje kvalitu a efektivitu obrábění, ale hraje také zásadní roli v rozvoji strojírenského průmyslu.Pro podporu rozvoje strojírenského průmyslu je proto nutné neustále posilovat výzkum nástrojů z tvrdého materiálu, plně porozumět znalostem souvisejícím s nástroji z tvrdého materiálu a posilovat aplikační praxi, a to nejen pro zlepšení kvality zaměstnanců, ale také k posílení aplikace vědy a techniky při zdokonalování nástrojů z tvrdého materiálu, aby se realizoval skokový rozvoj strojírenského zpracovatelského průmyslu.
Čas odeslání: Jun-03-2019