Zu?ycie energii w procesie ci?cia metalu wyra?a si? w postaci ci?cia ciep?a i tarcia. Czynniki te powoduj?, ?e narz?dzie jest w z?ych warunkach obróbki, z du?ym obci??eniem powierzchniowym i wysok? temperatur? skrawania. Przyczyn? wysokiej temperatury jest to, ?e wiór ?lizga si? wzd?u? przedniej powierzchni narz?dzia z du?? pr?dko?ci?, wytwarzaj?c wysokie ci?nienie i silne tarcie na kraw?dzi skrawaj?cej.

Zawali? si?

W procesie obróbki frez spe?nia trudny punkt w mikrostrukturze elementu lub przerywa, co mo?e powodowa? wahania si?y skrawania. Dlatego narz?dzie tn?ce ma cechy odporno?ci na wysok? temperatur?, wysokiej wytrzyma?o?ci, wysokiej odporno?ci na zu?ycie i wysokiej twardo?ci.

Zu?ycie rowków

W ostatnim pó?wieczu, w celu ci?g?ej poprawy wydajno?ci narz?dzi skrawaj?cych, przeprowadzono wiele prac badawczych. Jednym z kluczowych czynników wp?ywaj?cych na szybko?? zu?ycia prawie wszystkich materia?ów narz?dziowych jest temperatura skrawania osi?gana w procesie obróbki. Niestety, trudno jest zdefiniowa? parametry obliczania temperatury ci?cia, ale pomiar eksperymentalny mo?e stanowi? podstaw? wzoru empirycznego.

Ogólnie przyjmuje si?, ?e ca?a energia wytworzona w procesie ci?cia jest przekszta?cana w ciep?o ci?cia, a 80% ciep?a ci?cia jest odbierane przez wióry

Warto?? liczbowa zmieni si? z pewnymi czynnikami, a pr?dko?? skrawania jest g?ównym czynnikiem. To powoduje, ?e oko?o 20% ciep?a dostaje si? do narz?dzia. Nawet w przypadku ci?cia stali niskow?glowej temperatura narz?dzia mo?e przekroczy? 550 ℃, co jest najwy?sz? temperatur?, jak? HSS mo?e znie??. Podczas ci?cia stali hartowanej za pomoc? narz?dzia CBN temperatura narz?dzia i wiórów mo?e przekracza? 1000 ℃.

Zale?no?? mi?dzy zu?yciem narz?dzia a trwa?o?ci? narz?dzia

Wzory zu?ycia narz?dzi mo?na podzieli? na nast?puj?ce kategorie:

Zu?ycie tylnej powierzchni no?a

Zu?ycie rowków

zu?ycie krateru

Zawalenie si? kraw?dzi tn?cych

Hot crack

Awaria p?kni?cia

Obecnie w bran?y nie ma powszechnie akceptowanej jednolitej definicji trwa?o?ci narz?dzi. Konieczne jest okre?lenie ?ywotno?ci narz?dzia dla materia?u obrabianego i technologii ci?cia. Metod? kwantyfikacji trwa?o?ci narz?dzia jest okre?lenie akceptowalnej maksymalnej warto?ci zu?ycia powierzchni tylnej, to znaczy VB lub VBmax.

Zu?ycie tylnej powierzchni no?a

Z matematycznego punktu widzenia ?ywotno?? narz?dzia mo?na wyrazi? za pomoc? nast?puj?cego wzoru. Wzór Taylora zapewnia dobr? przybli?on? metod? obliczeniow? do przewidywania trwa?o?ci narz?dzia.

Vctn = C, która jest ogóln? formu?? wzoru Taylora. Odpowiednie parametry s? nast?puj?ce:

VC = pr?dko?? skrawania

T = trwa?o?? narz?dzia

D = g??boko?? ci?cia

F = szybko?? posuwu

X i y s? okre?lone przez eksperymenty. N i C s? sta?ymi wyznaczonymi przez eksperymenty lub warto?ci empiryczne. Ró?ni? si? one z powodu ró?nych materia?ów narz?dziowych, materia?ów obrabianych i pr?dko?ci posuwu.

Z praktycznego punktu widzenia, aby ograniczy? nadmierne zu?ycie narz?dzia i przezwyci??y? wysok? temperatur?, nale?y zwróci? uwag? na trzy kluczowe elementy: pod?o?e, powlekanie i obróbk? kraw?dzi. Ka?dy element wi??e si? z sukcesem lub niepowodzeniem ci?cia metalu. Te trzy elementy, w po??czeniu z kszta?tem rowka do zwijania wiórów i promieniem zaokr?glenia końcówki narz?dzia, okre?laj? odpowiednie materia?y i okazje zastosowania ka?dego narz?dzia. Wszystkie powy?sze parametry wspó?pracuj? ze sob?, aby zapewni? d?ug? ?ywotno?? narz?dzia tn?cego, a na koniec odzwierciedlaj? ekonomi? i niezawodno?? obróbki.

matryca

Narz?dzia z w?glika wolframu o odporno?ci na ?cieranie i wytrzyma?o?ci maj? szerszy zakres zastosowań obróbczych. Dostawcy narz?dzi zwykle kontroluj? zakres wielko?ci ziarna WC od 0,3 μm do 5 μm, aby uchwyci? wydajno?? matrycy. Wielko?? ziaren WC ma du?y wp?yw na wydajno?? ci?cia narz?dzi. Im mniejszy jest rozmiar ziarna WC, tym bardziej odporne jest na zu?ycie narz?dzie; przeciwnie, im wi?kszy jest rozmiar ziarna WC, tym lepsza jest wytrzyma?o?? narz?dzia. Ostrza wykonane z bardzo drobnoziarnistej matrycy s? u?ywane g?ównie do przetwarzania przetwarzanych materia?ów w przemy?le lotniczym, takich jak stop tytanu, stop Inconel, stop wysokotemperaturowy itp.

Guz akumulacyjny

Ponadto twardo?? matrycy mo?na znacznie poprawi?, dostosowuj?c zawarto?? kobaltu z 6% do 12%. Dlatego konieczne jest jedynie dostosowanie sk?adu materia?u matrycy, aby spe?ni? wymagania narz?dzia dotycz?ce wytrzyma?o?ci i odporno?ci na zu?ycie podczas obróbki metalu.

W?a?ciwo?ci matrycy mo?na poprawi? nie tylko przez warstw? bogat? w kobalt przylegaj?c? do warstwy powierzchniowej, ale tak?e poprzez selektywne dodawanie innych rodzajów pierwiastków stopowych do w?glika spiekanego, takich jak w?glik tytanu (TIC), w?glik tantalu (TAC), w?glik wanadu (VC) i w?glik niobu (NBC). Warstwa bogata w kobalt znacznie poprawia wytrzyma?o?? kraw?dzi skrawaj?cej, co sprawia, ?e narz?dzie ma doskona?? wydajno?? w obróbce zgrubnej i przerywanej.

Hot crack

Ponadto, aby dopasowa? materia? obrabianego elementu i spe?ni? okre?lone wymagania przetwarzania, przy wyborze odpowiedniej matrycy nale?y wzi?? pod uwag? nast?puj?ce pi?? w?a?ciwo?ci fizycznych: wytrzyma?o?? na uderzenia, wytrzyma?o?? na p?kanie poprzeczne, wytrzyma?o?? na ?ciskanie, twardo?? i odporno?? na uderzenia termiczne.

Pow?oka

Obecnie g?ówne materia?y pow?okowe na rynku obejmuj?:

Azotek tytanu (TIN) – zwykle pow?oka PVD, charakteryzuje si? wysok? twardo?ci? i wysok? temperatur? odporno?ci na utlenianie.

W?glik azotku tytanu (TiCN) – dodatek w?gla mo?e poprawi? twardo?? i w?a?ciwo?ci samosmaruj?ce pow?oki.

Azotek tytanowo-aluminiowy (TiAlN lub AlTiN) – sk?adaj?cy si? z warstwy tlenku glinu, przed?u?a ?ywotno?? narz?dzia w zastosowaniach z wysokimi temperaturami skrawania, szczególnie w przypadku skrawania quasi-suchego/suchego. W porównaniu z pow?ok? TiAlN twardo?? powierzchni pow?oki jest wy?sza ze wzgl?du na inny stosunek aluminium do tytanu. Ten schemat powlekania jest bardzo odpowiedni do zastosowań zwi?zanych z obróbk? z du?? pr?dko?ci?.

Azotek chromu (CRN) – dzi?ki zaletom wysokiej twardo?ci i wysokiej odporno?ci na zu?ycie, jest rozwi?zaniem pierwszego wyboru, odpornym na akrecj? wiórów.

Diament (PCD) – ma najlepsz? wydajno?? przetwarzania materia?ów ze stopów metali nie?elaznych, zw?aszcza do obróbki grafitu, kompozytu z osnow? metaliczn?, stopu aluminium o wysokiej zawarto?ci krzemu i innych materia?ów szlifierskich. W ogóle nie nadaje si? do obróbki stali, poniewa? reakcja chemiczna niszczy kombinacj? pow?oki i pod?o?a.

zu?ycie krateru

Dzi?ki analizie rozwoju materia?ów pow?okowych i wzrostowi zapotrzebowania rynku w ostatnich latach mo?emy stwierdzi?, ?e narz?dzia powlekane PVD s? bardziej popularne ni? narz?dzia powlekane CVD. Grubo?? pow?oki CVD ogólnie waha si? mi?dzy 5-15 mikronów

Grubo?? pow?oki PVD wynosi zwykle mi?dzy 2-6 μm M. Gdy pow?oka CVD zostanie na?o?ona na górn? powierzchni? pod?o?a, napr??enie rozci?gaj?ce zostanie wytworzone w pow?oce CVD, natomiast napr??enie ?ciskaj?ce zostanie wytworzone w pow?oce PVD. Te dwa czynniki maj? znacz?cy wp?yw na kraw?d? skrawaj?c?, szczególnie na wydajno?? narz?dzia podczas przerywanego skrawania lub ci?g?ej obróbki. Dodanie nowych pierwiastków stopowych w procesie powlekania jest nie tylko korzystne dla poprawy przyczepno?ci pow?oki, ale tak?e dla poprawy w?a?ciwo?ci pow?oki.

Obróbka ostrza

W wielu przypadkach najnowocze?niejsza obróbka (pasywacja) decyduje o powodzeniu lub niepowodzeniu obróbki. Parametry pasywacji s? okre?lone przez zaprogramowan? aplikacj?. Na przyk?ad obróbka kraw?dzi tn?ca wymagana do szybkiego wykończenia stali jest zupe?nie inna ni? obróbka zgrubna.

Generalnie ci?g?e toczenie wymaga pasywacji kraw?dzi skrawaj?cej, podobnie jak wi?kszo?? frezów stali i ?eliwa. W przypadku intensywnej obróbki przerywanej konieczne jest zwi?kszenie parametrów pasywacji lub ujemne fazowanie kraw?dzi tn?cej.

Natomiast podczas obróbki stali nierdzewnej lub nadstopu konieczne jest pasywowanie ostrza w celu uzyskania ma?ego promienia pasywacji i przyj?cie ostrej kraw?dzi tn?cej, poniewa? podczas obróbki takich materia?ów ?atwo jest wytwarza? narost wiórów. Podobnie podczas obróbki aluminium wymagana jest równie? ostra kraw?d? tn?ca.

W geometrii iska oferuje szerok? gam? ostrzy ze spiraln? kraw?dzi? tn?c?, której profil jest stopniowo rozmieszczany wokó? cylindrycznej powierzchni wzd?u? osi. Kierunek spiralnego ostrza jest podobny do helisy. Jedn? z zalet spiralnej konstrukcji kraw?dzi jest p?ynne i nadmierne ci?cie, zmniejszenie drgań i uzyskanie lepszego wykończenia powierzchni. Ponadto spiralna kraw?d? tn?ca mo?e przenosi? wi?ksze obci??enie tn?ce, co mo?e zmniejszy? si?? ci?cia i jednocze?nie usun?? wi?cej metalu. Kolejn? zalet? ?rubowych narz?dzi skrawaj?cych jest to, ?e maj? d?u?sz? ?ywotno??, poniewa? maj? mniejsz? si?? skrawania i ciep?o.