Hohe Geschwindigkeit Schneidewerkzeuge sind der Schlüssel zur Hochgeschwindigkeits-CNC-Bearbeitungstechnologie. Die Werkzeugtechnologie ist eine der Schlüsseltechnologien zum Erreichen von Hochgeschwindigkeits-CNC-Schneiden. Ungeeignete Werkzeuge machen komplexe und teure Werkzeugmaschinen oder Bearbeitungssysteme völlig wirkungslos. Da Hochgeschwindigkeitsschneiden eine hohe Schnittgeschwindigkeit aufweist und die Geschwindigkeit der Hochgeschwindigkeitsbearbeitungslinie hauptsächlich durch das Werkzeug begrenzt wird, gilt innerhalb des Hochgeschwindigkeitsbereichs, den die aktuelle Werkzeugmaschine erreichen kann, dass das Werkzeug umso schneller verschleißt, je höher die Geschwindigkeit ist.
Daher stellt das Hochgeschwindigkeitsschneiden höhere Anforderungen an die Werkzeugmaterialien. Zusätzlich zu einigen grundlegenden Eigenschaften gewöhnlicher Werkzeugmaterialien müssen Hochgeschwindigkeitsschneidwerkzeuge auch eine hohe Hitzebeständigkeit, Wärmeschockbeständigkeit, gute mechanische Eigenschaften bei hohen Temperaturen und eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen. Derzeit häufig verwendete Materialien für Hochgeschwindigkeitsschneidwerkzeuge sind polykristalliner Diamant (PCD), kubisches Bornitrid (CBN), Keramik, beschichtete Werkzeuge, ultrafeinkörniges Hartmetall und andere Werkzeugmaterialien.
Hohe Geschwindigkeit Cschneidig Tcool MMaterialien
Diamantwerkzeugmaterialien. Diamantfräser zeichnen sich durch hohe Härte, hohe Druckfestigkeit, gute Wärmeleitfähigkeit und Verschleißfestigkeit aus und können beim Hochgeschwindigkeitsschneiden eine hohe Verarbeitungsgenauigkeit und Verarbeitungseffizienz erreichen. Diamantwerkzeuge werden in natürliche und künstliche Diamantwerkzeuge unterteilt. Natürlicher Diamant ist teuer und schwierig zu verarbeiten und zu schweißen. Außer für einige spezielle Anwendungen wird er selten als Schneidwerkzeug verwendet. In den letzten Jahren wurden verschiedene chemische Schleifverfahren für Diamantwerkzeuge und Schutzgaslöttechnologien für Diamant entwickelt, die den Herstellungsprozess von natürlichen Diamantwerkzeugen einfacher machen. Daher spielt natürlicher Diamant im Hightech-Anwendungsbereich des ultrapräzisen Spiegelschneidens eine wichtige Rolle.
Werkzeugmaterial aus kubischem Bornitrid. Kubisches Bornitrid (CBN) ist ein superhartes Material, dessen Härte nur von Diamant übertroffen wird. Obwohl CBN eine geringere Härte als Diamant aufweist, liegt seine Oxidationstemperatur bei bis zu 1360 °C und es hat eine geringere Affinität zu ferromagnetischen Materialien. Daher eignet es sich besonders für die Bearbeitung schwer zu bearbeitender Metallmaterialien mit hoher Härte und hoher Zähigkeit. PCBN-Werkzeuge sind die wichtigsten Werkzeugmaterialien, die anspruchsvolle Schneidanforderungen erfüllen können und ideale Werkzeugmaterialien für Hartschneiden, Hochgeschwindigkeitsschneiden und Trockenschneiden sind. PCBN-Werkzeuge werden hauptsächlich für die Bearbeitung von gehärtetem Stahl, Gusseisen, Hochtemperaturlegierungen und Oberflächenspritzmaterialien verwendet. Die ausländische Automobilindustrie verwendet PCBN-Werkzeuge zum Schneiden von Gusseisenmaterialien.
Keramikwerkzeuge. Im Vergleich zu Hartmetall weisen Keramikmaterialien eine höhere Härte, Warmhärte und Verschleißfestigkeit auf. Daher ist die Haltbarkeit von Keramikwerkzeugen bei der Stahlbearbeitung 10- bis 20-mal so hoch wie die von Hartmetallwerkzeugen und ihre Warmhärte 2- bis 6-mal höher als die von Hartmetall. Darüber hinaus sind ihre chemische Stabilität und ihre antioxidative Kapazität besser als die von Hartmetall. Die geringe Festigkeit und schlechte Zähigkeit von Keramikwerkzeugmaterialien schränken ihre Anwendung und Förderung ein, während die Entwicklung der ultrafeinen Pulvertechnologie und die Erforschung von Nanokompositen ihrer Entwicklung neue Vitalität verliehen haben. Keramikwerkzeuge sind die vielversprechendsten Hochgeschwindigkeitsschneidwerkzeuge und haben die Aufmerksamkeit von Ländern auf der ganzen Welt auf sich gezogen. In Deutschland werden etwa 70 % der Prozesse zur Bearbeitung von Gussteilen mit Keramikwerkzeugen durchgeführt, und der jährliche Verbrauch von Keramikmessern in Japan beträgt 8 % bis 10 % der Gesamtanzahl der Werkzeuge.
Beschichtete Werkzeuge. Die Entwicklung von Beschichtungsmaterialien hat von der anfänglichen Einzelbeschichtung die Entwicklungsphasen von Verbundbeschichtungen und Mehrkomponenten-Verbundbeschichtungen durchlaufen. Mittlerweile wurden Mehrkomponenten-Verbundfolienmaterialien wie TiN/NbN und TiN/CN entwickelt, die die Leistung von Werkzeugbeschichtungen erheblich verbessern. Unter den Hartbeschichtungsmaterialien verfügt TiN über die ausgereifteste Technologie und wird am häufigsten verwendet.
Hartmetall-Werkzeugmaterialien. Die Entwicklung von feinkörnigem (1 bis 0,5 µm) und ultrafeinkörnigem (< 0,5 µm) Hartmetall und integrierten Hartmetallwerkzeugen hat die Biegefestigkeit von Hartmetall erheblich verbessert. Es kann Schnellarbeitsstahl ersetzen, um kleine Bohrer, Schaftfräser, Gewindebohrer und andere Allzweckwerkzeuge in großen Mengen und mit großem Einsatzbereich herzustellen. Seine Schnittgeschwindigkeit und Standzeit übertreffen Schnellarbeitsstahl bei weitem. Die Verwendung integrierter Hartmetallwerkzeuge kann die Schneidleistung in den meisten Anwendungsbereichen, in denen ursprünglich Schnellarbeitsstahlwerkzeuge verwendet wurden, erheblich verbessern. Ein weiterer Vorteil von feinkörnigem Hartmetall besteht darin, dass die Werkzeugkante scharf ist und sich besonders für das Hochgeschwindigkeitsschneiden klebriger und zäher Materialien eignet.
Werkzeug Halter SSystem für HHochgeschwindigkeit Cschneidig Rotari Toools
Beim Hochgeschwindigkeitsschneiden sind die Werkzeugkörperstruktur und die Klingenklemmstruktur einer großen Zentrifugalkraft ausgesetzt. Um das Werkzeug mit ausreichender Klemmkraft zu halten, muss das Design der Werkzeugstruktur die Besonderheiten der Hochgeschwindigkeitsschneidverarbeitung vollständig berücksichtigen, das Werkzeugkörpermaterial sollte leicht sein, das dynamische Gleichgewicht des Werkzeugs sollte berücksichtigt werden und die Klemmung der Werkzeugklinge sollte zuverlässig sein. Bearbeitungszentren und andere N (Werkzeugmaschinen) verwenden seit vielen Jahren Werkzeugsysteme mit 7:24-Vollkegelschaft. Dieser Vollkegelschaft hat die folgenden Nachteile: Da er nur durch die Kegelfläche verbunden ist, ist die Verbindungssteifigkeit zwischen Schaft und Spindel gering, insbesondere wenn die Spindeldrehzahl 10.000 U/min überschreitet, ist der Mangel an Verbindungssteifigkeit deutlicher.
Bei Verwendung der ATC-Methode (Automatic Tool Change, automatisches Werkzeugwechselverfahren) ist die wiederholte Positionierungsgenauigkeit gering und es ist schwierig, eine hochpräzise Bearbeitung zu erreichen. Wenn sich die Spindel mit hoher Geschwindigkeit dreht, dehnt sich das vordere Ende der Spindel unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft aus, was leicht dazu führen kann, dass sich die Spindel von der Konusoberfläche des Werkzeughalters löst, wodurch der Rundlauf stark zunimmt (bis zu 15 µm), wodurch die Kontaktsteifigkeit des Werkzeughalters verringert wird und es zu Sicherheitsunfällen kommt.
Daher ist der herkömmliche Langkegel-Werkzeughalter nicht für Hochgeschwindigkeitsschneiden geeignet. Um dieses Problem zu lösen, wurde ein doppelt positionierter Werkzeughalter entwickelt, der den Kegel und die Spindelstirnfläche zur gleichzeitigen Positionierung verwendet. Dieser Werkzeughaltertyp wird durch den Kegel zentriert und die Stirnfläche der Werkzeugmaschinenspindel liegt nahe an der Flanschstirnfläche des Werkzeughalters. Dieser Werkzeughaltertyp weist im eingebauten Zustand eine hohe wiederholbare Positioniergenauigkeit auf (die axiale wiederholbare Positioniergenauigkeit kann 0,001 mm erreichen). Unter der durch die Hochgeschwindigkeitsrotation erzeugten Zentrifugalkraft wird der Werkzeughalter fest verriegelt und sein Rundlauf überschreitet 5? um nicht und er kann im gesamten Geschwindigkeitsbereich eine hohe statische und dynamische Steifigkeit aufrechterhalten. Daher ist dieser Werkzeughaltertyp besonders für Hochgeschwindigkeitsschneiden geeignet.
Hohe Geschwindigkeit Cschneidig Tcool MÜberwachung TTechnologie
Die Werkzeugüberwachungstechnologie ist für die Sicherheit beim Hochgeschwindigkeitsschneiden sehr wichtig. Die Werkzeugüberwachungstechnologie umfasst hauptsächlich die Kontrolle des Werkzeugverschleißes durch Überwachung der Schnittkraft, das indirekte Erhalten von Informationen zum Werkzeugverschleiß durch Überwachung der Werkzeugmaschinenleistung und die Überwachung von Werkzeugbrüchen (Brüchen) usw. Derzeit sind Forschung, Entwicklung und Anwendung der Technologie zur Überwachung von Hochgeschwindigkeitsschneidwerkzeugen im In- und Ausland nicht ausreichend. Da das Schallemissionssignal empfindlich auf die Werkzeugbelastung reagiert, wird Schallemission verwendet, um den Werkzeugzustand und den Werkzeugverschleiß beim Hochgeschwindigkeitsschneiden zu überwachen, und es wurden gute Ergebnisse erzielt. Darüber hinaus werden Digitalkameras und spezielle Vorrichtungen verwendet, um den Verschleiß von Hochgeschwindigkeitsschneidwerkzeugen zu untersuchen.
Mit der Entwicklung moderner Fertigungstechnologien, Werkstofftechnik und Nanotechnologie werden neue Mehrelement-, Verbund- und Nano-Hartbeschichtungen sowie CVD-Diamantfilme und andere Funktionsmaterialien, superharte Werkzeugmaterialien, Keramikwerkzeuge, beschichtete Werkzeuge usw. weit verbreitet eingesetzt, und Hochgeschwindigkeitsschneidwerkzeugsysteme werden immer perfekter und spielen eine wichtige Rolle bei der Förderung des Hochgeschwindigkeits-CNC-Schneidens.
