1. L'outil doit avoir des fonctions de base
La sélection des outils de coupe a une grande influence sur la durée de vie de l'outil, la puissance de traitement, la qualité de traitement et le coût de traitement. Lorsque l'outil coupe, il est soumis aux effets de la haute pression, de la haute température, du frottement, des chocs et des vibrations. Par conséquent, l'outil doit avoir les fonctions de base suivantes :
(1) Dureté et résistance à l'usure. La dureté de l'outil doit être supérieure à la dureté du matériau de la pièce, généralement supérieure à 60HRC. Plus l'outil est dur, meilleure est la résistance à l'usure.
(2) Résistance et durabilité. L'outil doit avoir une résistance et une ténacité élevées afin de résister à la force de coupe, aux chocs et aux vibrations, et d'empêcher la rupture fragile et l'écaillage de l'outil.
(3) Résistance à la chaleur. La résistance à la chaleur de l'outil est meilleure, il peut supporter des températures de coupe élevées et il a une bonne résistance à l'oxydation.
(4) Fonction de processus et économie. L'outil de coupe doit avoir une bonne fonction de moulage, une fonction de traitement thermique, une fonction de soudage ; fonction de traitement de meulage, etc., et devrait poursuivre un rapport de prix de fonction élevé.
2. Types, fonctions, caractéristiques et utilisation des outils
1. Outil en céramique
Les outils en céramique ont les caractéristiques d'une dureté élevée, d'une bonne résistance à l'usure, d'une excellente résistance à la chaleur et d'une stabilité chimique, et ne sont pas faciles à lier au métal. Les outils en céramique occupent une place très importante dans l'usinage CNC. Les outils en céramique sont devenus l'un des outils les plus importants pour la coupe à grande vitesse et les matériaux difficiles à usiner. Les outils de coupe en céramique sont largement utilisés dans la coupe à grande vitesse, la coupe à sec, la coupe dure et la coupe de matériaux difficiles à usiner. Les couteaux en céramique peuvent traiter efficacement des matériaux très durs que les couteaux traditionnels ne peuvent pas du tout traiter, réalisant "le remplacement du meulage par une voiture" ; la vitesse de coupe optimale des couteaux en céramique peut être 2 à 10 fois supérieure à celle des couteaux en carbure cémenté, améliorant ainsi considérablement l'efficacité de production du traitement de coupe. La principale matière première utilisée par les couteaux en céramique est l'élément le plus abondant de la croûte terrestre. Par conséquent, la vulgarisation et l'application des couteaux en céramique sont d'une grande importance pour améliorer la productivité, réduire les coûts de traitement et économiser les métaux précieux stratégiques, et favoriseront également grandement l'avancement de la technologie de coupe.
⑴ Types d'outils en céramique
Les variétés d'outils en céramique peuvent généralement être divisées en trois catégories : les céramiques à base d'alumine, les céramiques à base de nitrure de silicium et les céramiques composites à base de nitrure de silicium et d'alumine. Parmi eux, les outils céramiques à base d'alumine et de nitrure de silicium sont les plus utilisés. La fonction des céramiques à base de nitrure de silicium est supérieure à celle des céramiques à base d'alumine.
⑵ Fonctions et caractéristiques des outils en céramique
① Dureté élevée et bonne résistance à l'usure : bien que la dureté des outils en céramique ne soit pas aussi élevée que celle du PCD et du PCBN, elle est bien supérieure à celle des outils en carbure cémenté et en acier rapide, atteignant 93-95HRA. Les outils en céramique peuvent traiter des matériaux de haute dureté difficiles à traiter avec des outils traditionnels et conviennent à la coupe à grande vitesse et à la coupe dure.
② Résistance aux hautes températures et bonne résistance à la chaleur : les outils en céramique peuvent toujours couper à des températures élevées supérieures à 1200 degrés. Les couteaux en céramique ont de bonnes propriétés mécaniques à haute température et les couteaux en céramique A12O3 ont des propriétés anti-oxydation particulièrement bonnes. Même si le tranchant est dans un état chauffé au rouge, il peut être utilisé en continu. Par conséquent, les outils en céramique peuvent effectuer une coupe à sec et le fluide de coupe peut alors être omis.
③ Bonne stabilité chimique : les couteaux en céramique ne sont pas faciles à coller avec le métal, et sont résistants à la corrosion et chimiquement stables, ce qui peut réduire l'usure de l'outil.
④ Faible coefficient de frottement : l'affinité entre les outils de coupe en céramique et le métal est faible et le coefficient de frottement est faible, ce qui peut réduire la force de coupe et la température de coupe.
⑶ Des outils en céramique sont utilisés
La céramique est l'un des matériaux d'outillage principalement utilisé pour la finition et la semi-finition à grande vitesse. Les outils de coupe en céramique conviennent à la coupe de toutes sortes de fonte (fonte grise, fonte ductile, fonte malléable, fonte refroidie, fonte hautement alliée résistante à l'usure) et d'acier (acier de construction au carbone, acier de construction allié, acier à haute résistance , acier à haute teneur en manganèse, acier trempé, etc.), peut également être utilisé pour couper les alliages de cuivre, le graphite, les plastiques techniques et les matériaux composites.
Les outils de coupe en céramique ont les problèmes d'une faible résistance à la flexion et d'une mauvaise résistance aux chocs, et ne conviennent pas à la coupe à faible vitesse et à faible charge d'impact.
2. Outil diamant
Le diamant est un allotrope du carbone et c'est le matériau le plus dur que l'on trouve dans la nature. Les outils diamantés ont une dureté élevée, une résistance élevée à l'usure et une conductivité thermique élevée, et sont largement utilisés dans le traitement des métaux non ferreux et non métalliques. En particulier dans la coupe à grande vitesse de l'aluminium et des alliages silicium-aluminium, les outils diamantés sont les principaux types d'outils de coupe difficiles à remplacer. Les outils diamantés qui peuvent atteindre une puissance élevée, une grande stabilité et une longue durée de vie sont des outils indispensables et importants dans l'usinage CNC moderne.
⑴ Types d'outils diamantés
① Outil diamant naturel : le diamant naturel est utilisé comme outil de coupe depuis des centaines d'années. L'outil en diamant monocristallin naturel a été finement meulé et le tranchant peut être meulé de manière extrêmement nette. Le rayon de l'arête de coupe peut atteindre 0.002μm, ce qui peut compléter une coupe ultra-fine et peut C'est un outil d'usinage ultra-fin reconnu, idéal et irremplaçable pour le traitement d'une précision extrêmement élevée de la pièce et d'une rugosité de surface extrêmement faible.
② Outil diamant PCD : le diamant naturel est cher et le diamant polycristallin (PCD) est largement utilisé pour la coupe. Après le succès, les outils en diamant naturel ont été remplacés par du diamant polycristallin artificiel à de nombreuses reprises. Le PCD est riche en matières premières, et son prix n'est que de quelques dixièmes à un dixième des diamants naturels. Les outils PCD ne peuvent pas être rectifiés de manière extrêmement tranchante. L'arête de coupe, la qualité de surface de la pièce traitée n'est pas aussi bonne que le diamant naturel, et il n'est pas pratique de fabriquer des lames PCD avec des brise-copeaux dans l'industrie. Par conséquent, le PCD ne peut être utilisé que pour la coupe fine des métaux non ferreux et des non-métaux, ce qui est difficile à réaliser.
③ Outils diamantés CVD : De la fin des années 1970 au début des années 1980, la technologie diamantée CVD est apparue au Japon. Le diamant CVD fait référence à l'utilisation du dépôt chimique en phase vapeur (CVD) pour former un film de diamant sur un substrat hétérogène (tel que le carbure cémenté, la céramique, etc.). Le diamant CVD a exactement la même structure et les mêmes caractéristiques que le diamant naturel. Les performances du diamant CVD sont très proches de celles du diamant naturel. Il présente les avantages du diamant monocristallin naturel et du diamant polycristallin (PCD) et surmonte leurs défauts dans une certaine mesure.
⑵ Caractéristiques des outils diamantés
① Dureté et résistance à l'usure extrêmement élevées : le diamant naturel est la substance la plus dure que l'on trouve dans la nature. Le diamant a une résistance à l'usure extrêmement élevée. Lors du traitement de matériaux très durs, la durée de vie des outils diamantés est 10 à 100 fois supérieure à celle des outils en carbure cémenté, voire des centaines de fois.
② Coefficient de frottement très faible : le coefficient de frottement entre le diamant et certains métaux non ferreux est inférieur à celui d'autres outils, le coefficient de frottement est faible, la déformation est faible pendant le traitement et la force de coupe peut être réduite.
③ Le tranchant est très tranchant : le tranchant de l'outil diamant peut être affûté, et l'outil diamant monocristallin naturel peut être aussi haut que 0.002-0.008μm, qui peut effectuer des ultra- coupe fine et traitement ultra-fin.
④ Haute conductivité thermique : le diamant a une conductivité thermique et une diffusivité thermique élevées, la chaleur de coupe est facilement dissipée et la température de la partie coupante de l'outil est basse.
⑤ Faible coefficient de dilatation thermique : le coefficient de dilatation thermique du diamant est plusieurs fois inférieur à celui du carbure cémenté, et le changement de taille d'outil causé par la chaleur de coupe est très faible, ce qui est particulièrement important pour l'usinage fin et ultra-fin qui nécessite une haute Précision dimensionnelle.
⑶ L'utilisation d'outils diamantés
Les outils diamantés sont principalement utilisés pour la coupe fine et l'alésage de métaux non ferreux et de non-métaux à grande vitesse. Il convient au traitement de divers non-métaux résistants à l'usure, tels que les ébauches de métallurgie des poudres FRP, la céramique, etc. divers métaux non ferreux résistants à l'usure, tels que divers alliages silicium-aluminium; et traitement de finition de divers métaux non ferreux.
L'inconvénient des outils diamantés est qu'ils ont une faible stabilité thermique. Lorsque la température de coupe dépasse 700 degrés C ~ 800 degrés C, elle perdra complètement sa dureté; de plus, il ne convient pas à la coupe des métaux ferreux, car le diamant (carbone) est facilement en contact avec le fer à haute température. L'effet atomique transforme les atomes de carbone en une structure de graphite et les couteaux sont facilement endommagés.