Com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia modernas, cada vez mais materiais de engenharia com alta dureza são usados, enquanto a tecnologia de torneamento tradicional não é competente ou não consegue processar alguns materiais de alta dureza.Metal duro revestido, cerâmica, PCBN e outros materiais de ferramentas superduros têm dureza em altas temperaturas, resistência ao desgaste e estabilidade termoquímica, que fornecem o pré-requisito mais básico para o corte de materiais de alta dureza e alcançaram benefícios significativos na produção.O material utilizado pela ferramenta superdura e sua estrutura de ferramenta e parâmetros geométricos são os elementos básicos para realizar o torneamento duro.Portanto, como selecionar o material da ferramenta superduro e projetar uma estrutura de ferramenta e parâmetros geométricos razoáveis é crucial para obter torneamento duro estável!
(1) Metal duro revestido
Aplique uma ou mais camadas de TiN, TiCN, TiAlN e Al3O2 com boa resistência ao desgaste em ferramentas de metal duro com boa tenacidade e espessura do revestimento de 2 a 18 μm.O revestimento geralmente tem uma condutividade térmica muito menor do que o substrato da ferramenta e o material da peça, o que enfraquece o efeito térmico do substrato da ferramenta;Por outro lado, pode efetivamente melhorar o atrito e a adesão no processo de corte e reduzir a geração de calor de corte.
Embora o revestimento PVD apresente muitas vantagens, alguns revestimentos como Al2O3 e diamante tendem a adotar a tecnologia de revestimento CVD.Al2O3 é um tipo de revestimento com forte resistência ao calor e à oxidação, que pode separar o calor gerado pelo corte da ferramenta específica.A tecnologia de revestimento CVD também pode integrar as vantagens de vários revestimentos para obter o melhor efeito de corte e atender às necessidades de corte.
Em comparação com as ferramentas de metal duro, as ferramentas de metal duro revestidas melhoraram muito em resistência, dureza e resistência ao desgaste.Ao girar a peça de trabalho com dureza de HRC45 ~ 55, o metal duro revestido de baixo custo pode realizar o torneamento em alta velocidade.Nos últimos anos, alguns fabricantes melhoraram o desempenho das ferramentas revestidas, melhorando os materiais de revestimento e outros métodos.Por exemplo, alguns fabricantes nos Estados Unidos e no Japão usam material de revestimento Swiss AlTiN e nova tecnologia patenteada de revestimento para produzir lâminas revestidas com dureza tão alta quanto HV4500 ~ 4900, que podem cortar aço HRC47 ~ 58 a uma velocidade de 498,56 m / min .Quando a temperatura de giro é de até 1500~1600 °C, a dureza ainda não diminui e não oxida.A vida útil da lâmina é quatro vezes maior que a da lâmina com revestimento geral, enquanto o custo é de apenas 30% e a adesão é boa.
(2) Material cerâmico
Com a melhoria contínua de sua composição, estrutura e processo de prensagem, principalmente o desenvolvimento da nanotecnologia, os materiais cerâmicos para ferramentas possibilitam o endurecimento de ferramentas cerâmicas.Num futuro próximo, a cerâmica poderá causar a terceira revolução no corte, depois do aço rápido e do metal duro.As ferramentas cerâmicas têm as vantagens de alta dureza (HRA91 ~ 95), alta resistência (resistência à flexão 750 ~ 1000MPa), boa resistência ao desgaste, boa estabilidade química, boa resistência à adesão, baixo coeficiente de atrito e baixo preço.Além disso, as ferramentas cerâmicas também possuem dureza em altas temperaturas, que chega a HRA80 a 1200 ° C.
Durante o corte normal, a ferramenta cerâmica tem uma durabilidade muito alta e sua velocidade de corte pode ser 2 a 5 vezes maior que a do metal duro.É especialmente adequado para usinagem de materiais de alta dureza, acabamento e usinagem de alta velocidade.Pode cortar vários aços endurecidos e ferros fundidos endurecidos com dureza de até HRC65.Comumente usadas são cerâmicas à base de alumina, cerâmicas à base de nitreto de silício, cermets e cerâmicas temperadas com whisker.
Ferramentas cerâmicas à base de alumina apresentam maior dureza vermelha do que metal duro.Geralmente, a aresta de corte não produz deformação plástica sob condições de corte em alta velocidade, mas sua resistência e tenacidade são muito baixas.Para melhorar sua tenacidade e resistência ao impacto, pode-se adicionar ZrO ou mistura de TiC e TiN.Outro método é adicionar bigodes de metal puro ou carboneto de silício.Além da alta dureza vermelha, as cerâmicas à base de nitreto de silício também apresentam boa tenacidade.Em comparação com a cerâmica à base de alumina, sua desvantagem é que é fácil produzir difusão de alta temperatura na usinagem de aço, o que agrava o desgaste da ferramenta.As cerâmicas à base de nitreto de silício são usadas principalmente para torneamento e fresamento intermitente de ferro fundido cinzento.
Cermet é um tipo de material à base de metal duro, no qual o TiC é a principal fase dura (0,5-2 μm). Eles são combinados com ligantes de Co ou Ti e são semelhantes às ferramentas de metal duro, mas possuem baixa afinidade, bom atrito e bom resistência ao desgaste.Ele pode suportar temperaturas de corte mais altas do que o metal duro convencional, mas carece da resistência ao impacto do metal duro, da tenacidade durante cortes pesados e da resistência em baixa velocidade e grande avanço.
(3) Nitreto cúbico de boro (CBN)
O CBN perde apenas para o diamante em dureza e resistência ao desgaste e possui excelente dureza em altas temperaturas.Comparada com a cerâmica, sua resistência ao calor e estabilidade química são ligeiramente ruins, mas sua resistência ao impacto e desempenho antiesmagamento são melhores.É amplamente aplicável ao corte de aço endurecido (HRC ≥ 50), ferro fundido cinzento perlítico, ferro fundido refrigerado e superligas.Comparada com ferramentas de metal duro, sua velocidade de corte pode ser aumentada em uma ordem de grandeza.
A ferramenta composta de nitreto cúbico de boro policristalino (PCBN) com alto teor de CBN possui alta dureza, boa resistência ao desgaste, alta resistência à compressão e boa tenacidade ao impacto.Suas desvantagens são a baixa estabilidade térmica e a baixa inércia química.É adequado para cortar ligas resistentes ao calor, ferro fundido e metais sinterizados à base de ferro.O conteúdo de partículas de CBN em ferramentas de PCBN é baixo, e a dureza das ferramentas de PCBN que usam cerâmica como aglutinante é baixa, mas compensa a baixa estabilidade térmica e a baixa inércia química do material anterior, e é adequada para cortar aço endurecido.
Ao cortar ferro fundido cinzento e aço temperado, a ferramenta cerâmica ou a ferramenta CBN podem ser selecionadas.Por esse motivo, devem ser realizadas análises de custo-benefício e qualidade de processamento para determinar qual escolher.Quando a dureza de corte é inferior a HRC60 e uma pequena taxa de avanço é adotada, a ferramenta cerâmica é a melhor escolha.As ferramentas PCBN são adequadas para cortar peças com dureza superior a HRC60, especialmente para usinagem automática e usinagem de alta precisão.Além disso, a tensão residual na superfície da peça após o corte com ferramenta PCBN também é relativamente estável do que com ferramenta cerâmica sob a mesma condição de desgaste de flanco.
Ao usar a ferramenta PCBN para cortar a seco aço endurecido, os seguintes princípios também devem ser seguidos: selecionar uma grande profundidade de corte, tanto quanto possível, sob a condição que a rigidez da máquina-ferramenta permitir, para que o calor gerado na área de corte possa amolecer o metal na frente da borda localmente, o que pode efetivamente reduzir o desgaste da ferramenta PCBN.Além disso, ao usar uma pequena profundidade de corte, também deve ser considerado que a baixa condutividade térmica da ferramenta PCBN pode tornar o calor na área de corte tarde demais para se difundir, e a área de cisalhamento também pode produzir um efeito óbvio de amolecimento do metal. desgaste da aresta de corte.
2. Estrutura da lâmina e parâmetros geométricos de ferramentas superduras
A determinação razoável da forma e dos parâmetros geométricos da ferramenta é muito importante para dar pleno desempenho ao desempenho de corte da ferramenta.Em termos de resistência da ferramenta, a resistência da ponta da ferramenta de vários formatos de lâmina, de alto a baixo, é: redondo, diamante de 100 °, quadrado, diamante de 80 °, triângulo, diamante de 55 °, diamante de 35 °.Após a seleção do material da lâmina, o formato da lâmina com maior resistência deve ser selecionado.As lâminas de torneamento duro também devem ser selecionadas com o maior tamanho possível, e a usinagem de desbaste deve ser feita com lâminas circulares e com raio de arco de ponta grande.O raio do arco da ponta é de cerca de 0,8 ao terminar μ Cerca de m.
Os cavacos de aço endurecido são fitas vermelhas e macias, com grande fragilidade, fáceis de quebrar e não aderem.A superfície de corte do aço endurecido é de alta qualidade e geralmente não produz acúmulo de cavacos, mas a força de corte é grande, especialmente a força de corte radial é maior que a força de corte principal.Portanto, a ferramenta deve usar um ângulo frontal negativo (vá ≥ - 5°) e um ângulo traseiro grande (ao=10°~15°).O ângulo de deflexão principal depende da rigidez da máquina-ferramenta, geralmente 45 °~60 °, para reduzir a trepidação da peça e da ferramenta.
Horário da postagem: 24 de fevereiro de 2023