현대 과학 기술의 발전으로 경도가 높은 엔지니어링 재료가 점점 더 많이 사용되고 있지만, 전통적인 선삭 기술은 유능하지 않거나 일부 고경도 재료의 가공을 전혀 달성할 수 없습니다.코팅된 초경, 세라믹, PCBN 및 기타 초경 공구 재료는 고온 경도, 내마모성 및 열화학적 안정성을 갖추고 있어 고경도 재료 절단을 위한 가장 기본적인 전제 조건을 제공하며 생산에서 상당한 이점을 얻었습니다.초경 공구에 사용되는 소재와 공구 구조, 기하학적 매개변수는 하드 터닝을 구현하는 기본 요소입니다.따라서 초경질 공구 재료를 선택하고 합리적인 공구 구조와 기하학적 매개 변수를 설계하는 방법은 안정적인 하드 터닝을 달성하는 데 중요합니다!
(1) 코팅 초경합금
인성이 좋은 초경합금 공구에 내마모성이 우수한 TiN, TiCN, TiAlN 및 Al3O2의 하나 이상의 층을 적용하고 코팅 두께는 2-18μm입니다.코팅은 일반적으로 공구 모재 및 공작물 재료보다 열전도율이 훨씬 낮아 공구 모재의 열 효과를 약화시킵니다.반면에 절단 공정에서 마찰과 접착력을 효과적으로 향상시키고 절단 열 발생을 줄일 수 있습니다.
PVD 코팅은 많은 장점을 나타내지만 Al2O3 및 다이아몬드와 같은 일부 코팅은 CVD 코팅 기술을 채택하는 경향이 있습니다.Al2O3는 내열성과 내산화성이 강한 코팅의 일종으로 특정 공구에서 절단 시 발생하는 열을 분리할 수 있습니다.CVD 코팅 기술은 다양한 코팅의 장점을 통합하여 최고의 절단 효과를 달성하고 절단 요구 사항을 충족할 수도 있습니다.
초경합금 공구와 비교하여 코팅 초경합금 공구는 강도, 경도 및 내마모성이 크게 향상되었습니다.경도가 HRC45~55인 공작물을 선삭할 때 저가형 코팅 초경합금으로 고속 선삭이 가능합니다.최근 몇 년 동안 일부 제조업체에서는 코팅 재료 및 기타 방법을 개선하여 코팅 도구의 성능을 향상시켰습니다.예를 들어, 미국과 일본의 일부 제조업체에서는 스위스 AlTiN 코팅 재료와 새로운 코팅 특허 기술을 사용하여 HV4500~4900의 높은 경도로 코팅된 블레이드를 생산하며, 이는 HRC47~58 다이강을 498.56m/분의 속도로 절단할 수 있습니다. .회전 온도가 1500~1600°C에 도달해도 경도는 여전히 감소하지 않으며 산화되지 않습니다.블레이드의 수명은 일반 코팅 블레이드의 4배에 달하며 비용은 30%에 불과하고 접착력이 좋습니다.
(2) 세라믹재료
구성, 구조 및 프레싱 공정의 지속적인 개선, 특히 나노기술의 발전으로 세라믹 공구 재료를 사용하면 세라믹 공구를 강화할 수 있습니다.가까운 미래에 세라믹은 고속도강, 초경합금에 이어 절삭에 있어서 제3의 혁명을 일으킬 수도 있습니다.세라믹 공구는 높은 경도(HRA91~95), 고강도(굽힘 강도 750~1000MPa), 우수한 내마모성, 우수한 화학적 안정성, 우수한 접착 저항성, 낮은 마찰 계수 및 저렴한 가격 등의 장점을 가지고 있습니다.뿐만 아니라 세라믹 공구는 1200°C에서 HRA80에 도달하는 높은 고온 경도를 가지고 있습니다.
일반 절단 시 세라믹 공구는 내구성이 매우 높으며, 초경합금에 비해 절단 속도가 2~5배 빠릅니다.특히 고경도 재료 가공, 마무리 및 고속 가공에 적합합니다.최대 HRC65의 경도를 지닌 다양한 경화강과 경화주철을 절단할 수 있습니다.일반적으로 알루미나 기반 세라믹, 질화 규소 기반 세라믹, 서멧 및 위스커 강화 세라믹이 사용됩니다.
알루미나 기반 세라믹 공구는 초경합금보다 적색 경도가 더 높습니다.일반적으로 절삭날은 고속 절삭 조건에서 소성 변형을 일으키지 않지만 강도와 인성이 매우 낮습니다.인성과 내충격성을 향상시키기 위해 ZrO 또는 TiC와 TiN 혼합물을 첨가할 수 있습니다.또 다른 방법은 순수 금속 또는 탄화규소 위스커를 추가하는 것입니다.높은 적색 경도 외에도 질화 규소 기반 세라믹은 인성도 우수합니다.알루미나 기반 세라믹과 비교할 때 강철 가공 시 고온 확산이 쉽게 발생하여 공구 마모가 악화된다는 단점이 있습니다.질화 규소 기반 세라믹은 주로 회주철의 간헐 터닝 및 밀링에 사용됩니다.
서멧(Cermet)은 TiC가 주요 경질상(0.5~2μm)인 초경계 소재의 일종으로 Co 또는 Ti 바인더와 결합해 초경합금 공구와 유사하지만 친화력이 낮고 마찰이 좋으며 마찰력이 좋다. 내마모성.기존 초경합금에 비해 높은 절삭온도를 견딜 수 있으나 초경합금의 내충격성, 중절삭시 인성, 저속 및 고이송에서의 강도가 부족합니다.
(3) 입방정질화붕소(CBN)
CBN은 경도와 내마모성이 다이아몬드에 이어 두 번째이며 고온 경도가 뛰어납니다.세라믹에 비해 내열성과 화학적 안정성은 약간 떨어지지만 충격강도와 파쇄방지 성능은 더 좋습니다.경화강(HRC ≥ 50), 펄라이트 회주철, 냉각 주철 및 초합금 절단에 널리 적용됩니다.초경합금 공구와 비교하여 절삭 속도를 한 단계 높일 수 있습니다.
CBN 함량이 높은 복합 다결정 입방정 질화붕소(PCBN) 공구는 높은 경도, 우수한 내마모성, 높은 압축 강도 및 우수한 충격 인성을 갖추고 있습니다.단점은 열 안정성이 낮고 화학적 불활성이 낮다는 것입니다.내열합금, 주철, 철계 소결금속의 절삭에 적합합니다.PCBN 공구의 CBN 입자 함량이 낮고, 세라믹을 바인더로 사용하는 PCBN 공구의 경도는 낮지만, 전자 재료의 열악한 열 안정성과 낮은 화학적 관성을 보완하며 경화강 절단에 적합합니다.
회주철 및 경화강 절단 시 세라믹 공구 또는 CBN 공구를 선택할 수 있습니다.이러한 이유로 어떤 것을 선택할지 결정하려면 비용 편익과 가공 품질 분석을 수행해야 합니다.절삭 경도가 HRC60보다 낮고 작은 이송 속도를 채택하는 경우 세라믹 공구가 더 나은 선택입니다.PCBN 공구는 HRC60보다 높은 경도의 공작물 절단, 특히 자동 가공 및 고정밀 가공에 적합합니다.또한, PCBN 공구로 절단한 후 공작물 표면의 잔류 응력도 동일한 측면 마모 조건에서 세라믹 공구를 사용한 경우보다 상대적으로 안정적입니다.
PCBN 공구를 사용하여 경화강을 건식 절단하는 경우 다음 원칙도 따라야 합니다. 공작 기계의 강성이 허용하는 조건에서 가능한 한 큰 절단 깊이를 선택하여 절단 영역에서 발생하는 열이 부드러워질 수 있도록 합니다. 가장자리 전면의 금속을 국부적으로 처리하면 PCBN 도구의 마모를 효과적으로 줄일 수 있습니다.또한 작은 절단 깊이를 사용하는 경우 PCBN 공구의 열전도율이 낮아 절단 영역의 열이 너무 늦게 확산되어 전단 영역이 명백한 금속 연화 효과를 생성할 수 있다는 점도 고려해야 합니다. 최첨단 마모.
2. 초경 공구의 블레이드 구조 및 기하학적 매개변수
공구의 절삭 성능을 최대한 활용하려면 공구의 모양과 기하학적 매개변수를 합리적으로 결정하는 것이 매우 중요합니다.공구 강도 측면에서 다양한 블레이드 모양의 공구 팁 강도는 원형, 100° 다이아몬드, 정사각형, 80° 다이아몬드, 삼각형, 55° 다이아몬드, 35° 다이아몬드입니다.블레이드 재질을 선택한 후 강도가 가장 높은 블레이드 모양을 선택해야 합니다.하드 터닝 블레이드도 최대한 크게 선택해야 하며, 거친 가공은 원형 및 큰 팁 호 반경 블레이드를 사용하여 수행해야 합니다.마무리시 팁 호 반경은 약 0.8 μ 약 m입니다.
경화된 강철 칩은 빨간색이고 부드러운 리본으로 부서지기 쉽고 깨지기 쉽고 구속력이 없습니다.경화강 절단 표면은 고품질이며 일반적으로 칩 축적을 생성하지 않지만 절삭력은 크며 특히 반경 방향 절삭력은 주 절삭력보다 큽니다.따라서 도구는 음의 전면 각도(go ≥ - 5°)와 큰 후면 각도(ao=10°~15°)를 사용해야 합니다.주요 편향각은 공작기계의 강성에 따라 일반적으로 45°~60°로 공작물과 공구의 떨림을 줄입니다.
게시 시간: 2023년 2월 24일