1. Alat treba imati osnovne funkcije
Odabir alata za rezanje ima velik utjecaj na vijek trajanja alata, snagu obrade, kvalitetu obrade i cijenu obrade. Prilikom rezanja alat je podvrgnut učincima visokog tlaka, visoke temperature, trenja, udara i vibracija. Stoga bi alat trebao imati sljedeće osnovne funkcije:
(1) Tvrdoća i otpornost na trošenje. Tvrdoća alata mora biti veća od tvrdoće materijala izratka, općenito se zahtijeva da bude iznad 60HRC. Što je alat tvrđi, to je bolja otpornost na habanje.
(2) Čvrstoća i trajnost. Alat treba imati visoku čvrstoću i žilavost kako bi izdržao silu rezanja, udarce i vibracije te spriječio krti lom i lomljenje alata.
(3) Otpornost na toplinu. Otpornost alata na toplinu je bolja, može izdržati visoke temperature rezanja i ima dobru otpornost na oksidaciju.
(4) Funkcija i ekonomičnost procesa. Alat za rezanje treba imati dobru funkciju lijevanja, funkciju toplinske obrade, funkciju zavarivanja; funkcija obrade mljevenja, itd., i trebala bi težiti visokom omjeru cijene funkcije.
2. Vrste, funkcije, karakteristike i uporaba alata
1. Keramički alat
Keramički alati imaju značajke visoke tvrdoće, dobre otpornosti na habanje, izvrsne toplinske otpornosti i kemijske stabilnosti te ih nije lako spojiti s metalom. Keramički alati zauzimaju vrlo važno mjesto u CNC obradi. Keramički alati postali su jedan od najvažnijih alata za brzo rezanje i teško obrađenih materijala. Keramički alati za rezanje imaju široku primjenu u brzom rezanju, suhom rezanju, tvrdom rezanju i rezanju materijala koji se teško obrađuju. Keramički noževi mogu učinkovito obraditi materijale visoke tvrdoće koje tradicionalni noževi uopće ne mogu obraditi, ostvarujući "zamjenu brušenja automobilom"; optimalna brzina rezanja keramičkih noževa može biti 2 do 10 puta veća od brzine noževa od cementnog karbida, čime se uvelike poboljšava proizvodna učinkovitost obrade rezanjem Glavna sirovina koju koriste keramički noževi najzastupljeniji je element u zemljinoj kori. Stoga je popularizacija i primjena keramičkih noževa od velike važnosti za poboljšanje produktivnosti, smanjenje troškova obrade i uštedu strateških plemenitih metala, a također će uvelike promicati napredak tehnologije rezanja.
⑴ Vrste keramičkih alata
Raznolikost keramičkih alata može se općenito podijeliti u tri kategorije: keramika na bazi aluminijevog oksida, keramika na bazi silicijevog nitrida i kompozitna keramika na bazi silicijevog nitrida i aluminijevog oksida. Među njima se najviše koriste keramički alati na bazi glinice i silicijeva nitrida. Funkcija keramike na bazi silicijevog nitrida je bolja od one keramike na bazi aluminijevog oksida.
⑵ Funkcije i značajke keramičkih alata
① Visoka tvrdoća i dobra otpornost na habanje: Iako tvrdoća keramičkih alata nije visoka kao kod PCD i PCBN, mnogo je veća od tvrdoće od cementnog karbida i alata od brzoreznog čelika, dostižući 93-95HRA. Keramički alati mogu obraditi materijale visoke tvrdoće koje je teško obraditi tradicionalnim alatima, a pogodni su za rezanje velikom brzinom i tvrdo rezanje.
② Otpornost na visoke temperature i dobra otpornost na toplinu: keramički alati još uvijek mogu rezati na visokim temperaturama iznad 1200 stupnjeva. Keramički noževi imaju dobra mehanička svojstva pri visokim temperaturama, a A12O3 keramički noževi imaju posebno dobra antioksidacijska svojstva. Čak i ako je oštrica u užarenom stanju, može se koristiti kontinuirano. Stoga keramički alati mogu izvoditi suho rezanje, a rezna tekućina se tada može izostaviti.
③ Dobra kemijska stabilnost: keramičke noževe nije lako spojiti s metalom, otporni su na koroziju i kemijski su stabilni, što može smanjiti trošenje alata pri spajanju.
④ Niski koeficijent trenja: afinitet između keramičkih alata za rezanje i metala je mali, a koeficijent trenja je nizak, što može smanjiti silu rezanja i temperaturu rezanja.
⑶ Koriste se keramički alati
Keramika je jedan od alatnih materijala koji se uglavnom koristi za brzu završnu i poluzavršnu obradu. Keramički alati za rezanje prikladni su za rezanje svih vrsta lijevanog željeza (sivi lijev, nodularni lijev, temprani lijev, ohlađeni lijev, visokolegirano lijevano željezo otporno na habanje) i čelika (ugljični konstrukcijski čelik, legirani konstrukcijski čelik, čelik visoke čvrstoće , čelik s visokim sadržajem mangana, kaljeni čelik itd.), također se može koristiti za rezanje legura bakra, grafita, inženjerske plastike i kompozitnih materijala.
Keramički rezni alati imaju problema s niskom čvrstoćom na savijanje i slabom otpornošću na udarce, te nisu prikladni za rezanje pri maloj brzini i udarnom opterećenju.
2. Dijamantni alat
Dijamant je alotrop ugljika i najtvrđi je materijal pronađen u prirodi. Dijamantni alati imaju visoku tvrdoću, visoku otpornost na habanje i visoku toplinsku vodljivost te se široko koriste u obradi obojenih i nemetala. Osobito u brzom rezanju aluminija i silicij-aluminijskih legura, dijamantni alati su glavne vrste alata za rezanje koje je teško zamijeniti. Dijamantni alati koji mogu postići veliku snagu, visoku stabilnost i dugotrajnu obradu nezamjenjivi su i važni alati u modernoj CNC obradi.
⑴ Vrste dijamantnih alata
① Alat od prirodnog dijamanta: prirodni dijamant se koristi kao alat za rezanje stotinama godina. Prirodni monokristalni dijamantni alat je fino brušen, a oštrica se može brusiti izuzetno oštro. Radijus rezne oštrice može doseći 0.002μm, što može dovršiti ultratanko rezanje i može To je priznat, idealan i nezamjenjiv alat za ultrafinu obradu za obradu izuzetno visoke preciznosti obratka i izuzetno niske hrapavosti površine.
② PCD dijamantni alat: prirodni dijamant je skup, a polikristalni dijamant (PCD) naširoko se koristi za rezanje. Nakon uspjeha, alati s prirodnim dijamantom u mnogim su prilikama zamijenjeni umjetnim polikristalnim dijamantom. PCD je bogat sirovinama, a cijena mu je samo nekoliko desetina do jedne desetine prirodnih dijamanata. PCD alati se ne mogu brusiti u ekstremno oštre rezne oštrice, kvaliteta površine obrađenog obratka nije tako dobra kao prirodni dijamant i nije prikladno proizvoditi PCD oštrice s lomiteljima strugotine u industriji. Stoga se PCD može koristiti samo za fino rezanje obojenih metala i nemetala, što je teško postići Super fino zrcalno rezanje.
③ CVD dijamantni alati: Od kasnih 1970-ih do ranih 1980-ih, CVD dijamantna tehnologija pojavila se u Japanu. CVD dijamant se odnosi na upotrebu kemijskog taloženja iz pare (CVD) za stvaranje dijamantnog filma na heterogenoj podlozi (kao što je cementni karbid, keramika itd.). CVD dijamant ima potpuno istu strukturu i karakteristike kao prirodni dijamant. Učinak CVD dijamanta vrlo je sličan prirodnom dijamantu. Ima prednosti prirodnog monokristalnog dijamanta i polikristalnog dijamanta (PCD), te u određenoj mjeri nadilazi njihove nedostatke.
⑵ Značajke dijamantnog alata
① Iznimno visoka tvrdoća i otpornost na habanje: prirodni dijamant je najtvrđa tvar koja se nalazi u prirodi. Dijamant ima izuzetno visoku otpornost na habanje. Pri obradi materijala visoke tvrdoće, vijek trajanja dijamantnih alata je 10 do 100 puta veći od alata od cementnog karbida, ili čak stotine puta.
② Vrlo nizak koeficijent trenja: koeficijent trenja između dijamanta i nekih obojenih metala manji je nego kod drugih alata, koeficijent trenja je nizak, deformacija je mala tijekom obrade, a sila rezanja može se smanjiti.
③ Rezni rub je vrlo oštar: rezni rub dijamantnog alata može se naoštriti, a prirodni monokristalni dijamantni alat može biti visok do 0.002-0.008μm, što može izvesti ultra- tanko rezanje i ultrafina obrada.
④ Visoka toplinska vodljivost: dijamant ima visoku toplinsku vodljivost i toplinsku difuziju, toplina rezanja se lako rasipa, a temperatura reznog dijela alata je niska.
⑤ Niski koeficijent toplinske ekspanzije: koeficijent toplinske ekspanzije dijamanta je nekoliko puta manji od koeficijenta cementnog karbida, a promjena veličine alata uzrokovana toplinom rezanja je vrlo mala, što je posebno važno za finu i ultra-finu obradu koja zahtijeva visoku dimenzijska točnost.
⑶ Korištenje dijamantnog alata
Dijamantni alati se uglavnom koriste za fino rezanje i bušenje obojenih metala i nemetala velikom brzinom. Pogodan je za obradu raznih nemetala otpornih na habanje, kao što su FRP obradaci metalurgije praha, keramika itd.; razni obojeni metali otporni na habanje, kao što su razne legure silicij-aluminij; te dovršna obrada raznih obojenih metala.
Nedostatak dijamantnih alata je njihova slaba toplinska stabilnost. Kada temperatura rezanja prijeđe 700 stupnjeva C ~ 800 stupnjeva C, potpuno će izgubiti svoju tvrdoću; osim toga, nije prikladan za rezanje željeznih metala, jer dijamant (ugljik) lako dolazi u kontakt sa željezom na visokim temperaturama. Atomski učinak transformira atome ugljika u grafitnu strukturu, a noževi se lako oštećuju.