El corte duro (un campo de aplicación de la tecnología de corte de alta velocidad) se refiere a un método de procesamiento para mecanizar materiales endurecidos (normalmente dureza entre 54-63HRC) – acero endurecido, fundición gris, hierro dúctil, pulvimetalurgia y piezas de materiales especiales utilizando herramientas de corte superduras como cerámica, CBN superduro y carburo cementado superfino en tornos. Este procesamiento se utiliza normalmente como procesamiento final o acabado. Tiene las ventajas de alta eficiencia, buena flexibilidad, proceso simple y baja inversión en comparación con el rectificado tradicional. Se utiliza cada vez más en escenarios de procesamiento de pulido y rectificado que requieren mucho tiempo y son de alto coste.
Por ejemplo, en la industria automotriz, las herramientas de corte de nitruro de boro cúbico CBN se utilizan para procesar el orificio interior de los engranajes endurecidos con 20CrMo5 (60HRC) en lugar de rectificarse, y la rugosidad de la superficie puede alcanzar los 0,22 μm. Se ha convertido en un nuevo proceso promovido por la industria automotriz nacional e internacional.
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En el caso del acero de alta dureza, el método de procesamiento tradicional consiste principalmente en procesar en bruto la pieza de trabajo en condiciones de recocido, luego tratarla térmicamente y, por último, rectificarla para completar el procesamiento de la pieza de trabajo. La tecnología de corte duro es diferente de los métodos de procesamiento tradicionales. Tiene menos pasos de procesamiento que los métodos de procesamiento tradicionales. Al eliminar el segundo tratamiento térmico para ahorrar tiempo de procesamiento, la tecnología de procesamiento duro proporciona una mayor flexibilidad, aumenta la tasa de eliminación de material e incluso puede lograr un procesamiento en seco. Debido a la aparición de herramientas de material superduro y la mejora de la precisión de los equipos de procesamiento, como las máquinas herramienta CNC, el uso de corte duro en lugar de rectificado para completar el procesamiento final de las piezas (torneado en lugar de rectificado) se ha convertido en un nuevo e importante método de acabado.
El corte duro puede acortar en gran medida el flujo del proceso, aumentar la flexibilidad de la tecnología de procesamiento, reducir la inversión en equipos empresariales, mejorar la productividad y tiene enormes beneficios económicos. Dado que el corte duro básicamente no utiliza fluido de corte, es beneficioso para la protección del medio ambiente, por lo que el corte duro está recibiendo cada vez más atención. Por supuesto, esta herramienta de material superduro no es barata, pero después de la aplicación práctica, definitivamente encontrará qué método es más adecuado para sus requisitos reales, cuál es más rentable de usar y puede crear más valor para su producto.
Materiales para herramientas de corte duro
Tipos de materiales para herramientas de corte duro
El corte duro a alta velocidad requiere el uso de materiales de herramientas de corte duros y superduros. Los materiales de herramientas superduros que se pueden utilizar para el corte duro a alta velocidad incluyen principalmente diamante, nitruro de boro cúbico policristalino (PCBN), cerámica, carburo cementado a base de TiC (N), etc. Entre ellos, el diamante se utiliza principalmente para procesar metales no ferrosos y materiales no metálicos de alta dureza, mientras que el nitruro de boro cúbico policristalino, la cerámica y el carburo cementado a base de TiC (N) se utilizan principalmente para procesar acero de alta dureza, hierro fundido y superaleaciones.
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Las fresas de carburo cementado tienen buena resistencia a la tracción y tenacidad a la fractura, pero su baja dureza y su escasa estabilidad a altas temperaturas limitan su aplicación en el corte duro a alta velocidad. Sin embargo, los carburos cementados de grano fino y ultrafino tienen un tamaño de fase dura más pequeño después del refinamiento del grano, y la fase de unión se distribuye de manera más uniforme alrededor de la fase dura, lo que mejora la dureza y la resistencia al desgaste de los carburos cementados y se usa ampliamente en el corte duro.
El término "inserto de cerámica de metal" en la industria del carburo cementado generalmente se refiere a TiCN/TiC/TiC/TiC/S con Co o Ni como fase de unión. En muchos casos, se agregan uno o más nitruros de metales del grupo VB, VB y VB en la tabla periódica como aditivos para mejorar las propiedades mecánicas y de alta temperatura de la cerámica de metal.
Cerámico Ccortando therramientas
Los materiales cerámicos para herramientas de corte incluyen alúmina (Al2O3), nitruro de silicio (Si3N4) y oxinitruro de silicio y aluminio (SiAlON). Debido a que las cerámicas Si3N4 y SiAlON tienen una tenacidad relativamente alta, especialmente su tenacidad a alta temperatura, las herramientas fabricadas con este material son las más adecuadas para cortar hierro fundido y superaleaciones resistentes al calor. Los cinco materiales cerámicos negros de NTK se fabrican añadiendo carburos a la alúmina para mejorar la tenacidad y la dureza. Tienen dureza roja a alta temperatura y baja plasticidad y se pueden utilizar para tornear acero de aleación, rollos de hierro trabajado en frío o dúctil y metales de pulvimetalurgia con una dureza de hasta HRC62.
Dado que las herramientas de corte de cerámica son muy frágiles, para mejorar la resistencia del filo de las herramientas de cerámica, se deben utilizar chaflanes negativos. Por lo general, se seleccionan filos en forma de T o doble T. No se pueden utilizar fluidos de corte líquidos durante el proceso de corte de herramientas de cerámica. Por lo tanto, los materiales de las herramientas de cerámica generalmente se desarrollan en la dirección del endurecimiento y la autolubricación.
PCBN tgenial METROmaterial
El nitruro de boro cúbico (CBN) es un nuevo tipo de material inorgánico superduro sintetizado mediante tecnología de alta presión y temperatura ultraalta utilizando nitruro de boro hexagonal (comúnmente conocido como grafito blanco) como materia prima. Es un material sintético con una dureza superada solo por el diamante. Tiene las características de alta resistencia y dureza, buena resistencia al desgaste y resistencia al calor. El material PCBN es un material de herramienta ideal para corte duro. Tiene propiedades químicas estables, buena conductividad térmica y resistencia al calor de 1400-1500 ℃. El contenido de CBN en los materiales de herramientas de corte PCBN y el tipo de aglutinante metálico son los principales factores que afectan el rendimiento de los materiales PCBN. Se puede utilizar para semiacabado y acabado de aleaciones de alta temperatura, acero endurecido, hierro fundido enfriado y otros materiales.
Diamante Ccortando therramientas
El diamante es un alótropo del carbono y el material más duro de la naturaleza. Herramientas de diamante Tienen una gran dureza, una gran resistencia al desgaste y una alta conductividad térmica, y se utilizan ampliamente en el procesamiento de metales no ferrosos y materiales no metálicos. Especialmente en el corte a alta velocidad de aluminio y aleaciones de silicio-aluminio, las herramientas de diamante son la principal variedad de herramienta de corte que es difícil de reemplazar. Sin embargo, la desventaja de las herramientas de diamante es que tienen una mala estabilidad térmica.
Cuando la temperatura de corte supera los 700℃~800℃, perderán completamente su dureza; además, no son adecuadas para cortar metales ferrosos, porque el diamante (carbono) reacciona fácilmente con los átomos de hierro a altas temperaturas, convirtiendo los átomos de carbono en estructuras de grafito y las herramientas se dañan fácilmente. Según diferentes fuentes y rutas de proceso, las herramientas de diamante se pueden dividir en las siguientes tres categorías.
Herramientas de diamante natural. El diamante natural se ha utilizado como herramienta de corte durante cientos de años. Después de un pulido fino, la herramienta de diamante monocristalino natural puede ser extremadamente afilada, con un radio de filo de hasta 0,002 μm, lo que permite lograr un corte ultrafino y puede procesar piezas de trabajo con una precisión extremadamente alta y una rugosidad superficial extremadamente baja. Es una herramienta de mecanizado de ultraprecisión reconocida, ideal e irreemplazable.
Herramienta de diamante PCD. El diamante natural es caro y el diamante más utilizado para el corte es el diamante policristalino (PCD). Desde principios de la década de 1970, se ha desarrollado con éxito el diamante policristalino (diamante policristalino, conocido como inserto PCD) preparado mediante tecnología de síntesis de alta temperatura y alta presión. Los diamantes policristalinos artificiales han reemplazado a las herramientas de diamante natural en muchas ocasiones. Las materias primas de PCD son abundantes y su precio es solo de unas pocas décimas a una docena de diamantes naturales. Las herramientas de PCD no pueden rectificar bordes extremadamente afilados y la calidad de la superficie de la pieza de trabajo procesada no es tan buena como los diamantes naturales. En la actualidad, no es fácil fabricar PCD con rompevirutas en la industria. Por lo tanto, el PCD solo se puede utilizar para el corte de precisión de metales no ferrosos y no metales, y es difícil lograr un corte de espejo de ultraprecisión.
Herramientas de diamante CVD. Desde finales de la década de 1970 hasta principios de la de 1980, la tecnología de diamante CVD apareció en Japón. El diamante CVD se refiere a la síntesis de una película de diamante sobre un sustrato heterogéneo (como carburo cementado, cerámica, etc.) mediante deposición química en fase de vapor (CVD). El diamante CVD tiene la misma estructura y características que el diamante natural.
El rendimiento de los diamantes CVD es muy similar al de los diamantes naturales. Posee las ventajas del diamante monocristalino natural y del diamante policristalino (PCD) y supera sus deficiencias en cierta medida.
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El recubrimiento de la herramienta es una de las formas importantes de mejorar el rendimiento de la herramienta. La aparición de herramientas de corte recubiertas ha supuesto un gran avance en el rendimiento de corte de las herramientas. Las herramientas recubiertas están recubiertas con una o más capas de compuestos refractarios con buena resistencia al desgaste en el resistente cuerpo de la herramienta. Combina la base de la herramienta con el recubrimiento duro, mejorando así en gran medida el rendimiento de la herramienta. Las herramientas recubiertas pueden mejorar la eficiencia del procesamiento, mejorar la precisión del procesamiento, extender la vida útil de la herramienta y reducir los costos de procesamiento.
Características de la herramienta de corte duro
Las piezas de trabajo cortadas con tecnología de corte duro son principalmente piezas de trabajo de alta dureza. Durante el proceso de corte, la fuerza de corte es grande y, por lo general, no se utiliza refrigerante en el proceso de corte. La temperatura puede alcanzar los 900 °C y la herramienta se desgasta fácilmente. Esto requiere que las herramientas de corte duro tengan las características de alta resistencia, resistencia a altas temperaturas, propiedades químicas estables, buena conductividad térmica y buena resistencia al desgaste.
