Высокоскоростной режущие инструменты являются ключом к высокоскоростной технологии обработки с ЧПУ. Инструментальная технология является одной из ключевых технологий для достижения высокоскоростной резки с ЧПУ. Неподходящие инструменты сделают сложные и дорогие станки или системы обработки совершенно неэффективными. Поскольку высокоскоростная резка имеет высокую скорость резания, а скорость высокоскоростной линии обработки в основном ограничена инструментом, потому что в диапазоне высоких скоростей, которых может достичь текущий станок, чем выше скорость, тем быстрее изнашивается инструмент.
Поэтому высокоскоростная резка предъявляет более высокие требования к инструментальным материалам. В дополнение к некоторым основным свойствам обычных инструментальных материалов, высокоскоростные режущие инструменты должны также обладать высокой термостойкостью, стойкостью к тепловому удару, хорошими высокотемпературными механическими свойствами и высокой надежностью. В настоящее время широко используемые материалы для высокоскоростных режущих инструментов включают поликристаллический алмаз (PCD), кубический нитрид бора (CBN), керамику, инструменты с покрытием, сверхмелкозернистый цементированный карбид и другие инструментальные материалы.
Высокоскоростной Свысказывание Тоол Мматериалы
Материалы для алмазных инструментов. Алмазные фрезы обладают такими характеристиками, как высокая твердость, высокая прочность на сжатие, хорошая теплопроводность и износостойкость, и могут достигать высокой точности обработки и эффективности обработки при высокоскоростной резке. Алмазные инструменты делятся на инструменты из натурального алмаза и инструменты из искусственного алмаза. Натуральный алмаз дорог и сложен в обработке и сварке. Он редко используется в качестве режущего инструмента, за исключением нескольких специальных применений. В последние годы были разработаны различные методы шлифования алмазного инструмента химическим механизмом и технология пайки алмаза защитным газом, что упростило процесс изготовления инструментов из натурального алмаза. Поэтому натуральный алмаз играет важную роль в высокотехнологичной области применения сверхточной зеркальной резки.
Инструментальный материал из кубического нитрида бора. Кубический нитрид бора (CBN) является сверхтвердым материалом, уступающим по твердости только алмазу. Хотя CBN имеет более низкую твердость, чем алмаз, его температура окисления достигает 1360 ℃, и он имеет меньшее сродство с ферромагнитными материалами. Поэтому он особенно подходит для обработки труднообрабатываемых металлических материалов с высокой твердостью и высокой прочностью. Инструменты из PCBN являются основными инструментальными материалами, которые могут соответствовать передовым требованиям к резке и являются идеальными инструментальными материалами для твердой резки, высокоскоростной резки и сухой резки. Инструменты из PCBN в основном используются для обработки закаленной стали, чугуна, жаропрочных сплавов и материалов для напыления поверхности. Зарубежная автомобильная промышленность использует инструменты из PCBN для резки чугунных материалов.
Керамические инструменты. Керамические материалы по сравнению с цементированным карбидом обладают более высокой твердостью, красностойкостью и износостойкостью. Поэтому при обработке стали долговечность керамических инструментов в 10–20 раз выше, чем у цементированного карбида, а красностойкость в 2–6 раз выше, чем у цементированного карбида. Кроме того, их химическая стабильность и антиоксидантная способность лучше, чем у цементированного карбида. Низкая прочность и плохая ударная вязкость керамических инструментальных материалов ограничивают их применение и продвижение, в то время как развитие технологии сверхтонких порошков и исследование нанокомпозитов придали новый импульс их развитию. Керамические инструменты являются наиболее перспективными высокоскоростными режущими инструментами и привлекли внимание стран по всему миру. В Германии около 70% процессов обработки отливок завершаются керамическими инструментами, а годовое потребление керамических ножей в Японии составляет от 8% до 10% от общего числа инструментов.
Инструменты с покрытием. Разработка материалов для покрытий прошла через этапы разработки композитных покрытий и многокомпонентных композитных покрытий от первоначального одинарного покрытия. Сейчас разработаны многокомпонентные композитные пленочные материалы, такие как TiN/NbN и TiN/CN, что значительно улучшает эксплуатационные характеристики покрытий инструментов. Среди материалов для твердых покрытий TiN имеет наиболее зрелую технологию и наиболее широко используется.
Материалы для инструментов из цементированного карбида. Разработка мелкозернистых (1~0,5 мкм) и ультрамелкозернистых (<0,5 мкм) материалов из цементированного карбида и интегральных инструментов из цементированного карбида значительно улучшила прочность на изгиб цементированного карбида. Он может заменить быстрорежущую сталь для производства небольших сверл, концевых фрез, метчиков и других инструментов общего назначения в больших количествах и широких диапазонах. Его скорость резания и срок службы инструмента намного превышают быстрорежущую сталь. Использование интегральных инструментов из цементированного карбида может значительно повысить эффективность резания в большинстве областей применения, в которых изначально использовались инструменты из быстрорежущей стали. Еще одним преимуществом мелкозернистого цементированного карбида является то, что кромка инструмента острая, что особенно подходит для высокоскоростной резки липких и жестких материалов.
Инструмент держатель Ссистема для ЧАСвысокая скорость Свысказывание ротарий Тинструменты
При высокоскоростной резке структура корпуса инструмента и структура зажима лезвия подвергаются большой центробежной силе. Чтобы удерживать инструмент с достаточной силой зажима, конструкция конструкции инструмента должна полностью учитывать особенности высокоскоростной обработки резанием, материал корпуса инструмента должен быть легким, следует учитывать динамическое равновесие инструмента, а зажим лезвия инструмента должен быть надежным. Обрабатывающие центры и другие станки N (станки) уже много лет используют системы инструментов с цельным коническим хвостовиком 7:24. Этот цельный конический хвостовик имеет следующие недостатки: поскольку он соединен только конической поверхностью, жесткость соединения между хвостовиком и шпинделем низкая, особенно когда скорость шпинделя превышает 10 000 об/мин, отсутствие жесткости соединения становится более очевидным.
При использовании АТС (автоматической смены инструмента) при установке инструмента методом смены инструмента (автоматической смены инструмента) точность повторного позиционирования низкая, и трудно добиться высокоточной обработки; при вращении шпинделя с высокой скоростью передний конец шпинделя будет расширяться под действием центробежной силы, что может легко привести к отделению шпинделя от конической поверхности держателя инструмента, в результате чего радиальное биение резко увеличится (до 15 мкм), тем самым уменьшив жесткость контакта держателя инструмента и предоставив возможность для несчастных случаев.
Поэтому традиционный держатель инструмента с длинным конусом не подходит для высокоскоростной резки. Для решения этой проблемы был разработан держатель инструмента с двойным позиционированием, который использует конус и торец шпинделя для одновременного позиционирования. Этот тип держателя инструмента центрируется конусом, а торец шпинделя станка находится близко к торцу фланца держателя инструмента. Этот тип держателя инструмента имеет высокую точность повторного позиционирования при установке (точность осевого повторного позиционирования может достигать 0,001 мм), под действием центробежной силы, создаваемой высокоскоростным вращением, держатель инструмента будет надежно зафиксирован, а его радиальное биение не превысит 5 мкм, и он может поддерживать высокую статическую и динамическую жесткость во всем диапазоне скоростей. Поэтому этот тип держателя инструмента особенно подходит для высокоскоростной резки.
Высокоскоростной Свысказывание Тоол Ммониторинг Ттехнология
Технология мониторинга инструмента очень важна для безопасности высокоскоростной резки. Технология мониторинга инструмента в основном включает в себя контроль износа инструмента путем контроля силы резания; косвенное получение информации об износе инструмента путем контроля мощности станка; контроль поломки инструмента (поломки) и т. д. В настоящее время исследования, разработки и применение технологии мониторинга высокоскоростного режущего инструмента в стране и за рубежом недостаточны. Поскольку сигнал акустической эмиссии чувствителен к нагрузке на инструмент, акустическая эмиссия используется для контроля состояния инструмента и износа инструмента при высокоскоростной резке, и были достигнуты хорошие результаты. Кроме того, для изучения износа высокоскоростных режущих инструментов используются цифровые камеры и специальные приспособления.
С развитием передовых производственных технологий, технологий материалов и нанотехнологий будут широко использоваться новые многоэлементные, композитные, твердые покрытия на наноуровне, а также CVD-алмазные пленки и другие функциональные материалы, сверхтвердые инструментальные материалы, керамические инструменты, инструменты с покрытием и т. д., а системы высокоскоростных режущих инструментов будут становиться все более совершенными, становясь важной частью продвижения высокоскоростной резки с ЧПУ.
