Caractéristiques de performance des outils de coupe au diamant

⑵ Caractéristiques de performance des outils de coupe diamantés

① Dureté et résistance à l'usure élevées : le diamant naturel est une substance dure trouvée dans la nature. Le diamant a une très grande résistance à l'usure. Lors du traitement de matériaux de haute dureté, la durée de vie de l'outil diamanté est de 10 à 100 fois, voire jusqu'à des centaines de fois.

② A un coefficient de frottement très faible : le coefficient de frottement entre le diamant et certains métaux non ferreux est inférieur à celui d'autres outils, faible coefficient de frottement, la déformation de traitement est faible, peut réduire la force de coupe.

③ Tranchant très tranchant : le tranchant de l'outil diamant peut être meulé très tranchant, l'outil diamant monocristallin naturel peut mesurer jusqu'à 0,002 ~ 0,008 μm, peut effectuer une coupe ultra fine et un usinage ultra précis.

④ Il a une conductivité thermique élevée : le diamant a une conductivité thermique et une diffusivité thermique élevées, la chaleur de coupe est facile à disperser et la température de coupe est basse.

⑤ Il a un faible coefficient de dilatation thermique : le coefficient de dilatation thermique du diamant est plusieurs fois inférieur à celui de l'alliage dur, et le changement de taille d'outil causé par la chaleur de coupe est très faible, ce qui est particulièrement important pour la précision et l'ultra- usinage de précision avec des exigences élevées en matière de précision dimensionnelle.

(3) L'application d'outils diamantés

Les outils diamantés sont souvent utilisés pour la coupe fine et l'alésage de matériaux non ferreux et non métalliques à grande vitesse. Convient pour le traitement d'une variété de matériaux non métalliques résistants à l'usure, tels que l'ébauche de métallurgie des poudres d'acier au verre, les matériaux céramiques; Toutes sortes de métaux non ferreux résistants à l'usure, tels que toutes sortes d'alliages d'aluminium et de silicium; Toutes sortes de traitement de finition des métaux non ferreux.

L'inconvénient de l'outil diamanté est sa faible stabilité thermique. Lorsque la température de coupe dépasse 700℃ ~ 800℃, elle perdra complètement sa dureté. De plus, il ne convient pas à la coupe de métaux ferreux, car le diamant (carbone) à haute température a tendance à interagir avec les atomes de fer, provoquant la transformation des atomes de carbone en structure de graphite et l'outil est facilement endommagé.

2. Matériau de l'outil en nitrure de bore cubique

Le deuxième matériau extra-dur, le nitrure de bore cubique (CBN), synthétisé par un procédé similaire à celui utilisé dans la fabrication du diamant, n'est le deuxième que le diamant en termes de dureté et de conductivité thermique, et possède une excellente stabilité thermique. Aucune oxydation ne se produit même lorsqu'il est chauffé à 10000C dans l'atmosphère. Le CBN a des propriétés chimiques très stables pour les métaux ferreux et peut être largement utilisé dans le traitement des produits sidérurgiques.

⑴ Types d'outils de coupe en nitrure de bore cubique

le nitrure de bore cubique (CBN) est un matériau qui n'existe pas dans la nature et peut être divisé en monocristal et polycristallin, à savoir, monocristal CBN et nitrure de bore cubique polycristallin (PCBN). Le CBN est l'un des isomères du nitrure de bore (BN), dont la structure est similaire à celle du diamant.

Le PCBN (nitrure de bore cubique polycristallin) est un matériau polycristallin fritté en combinant le matériau CBN fin (TiC, TiN, Al, Ti, etc.) sous haute température et haute pression. Il s'agit d'un matériau d'outil dont la dureté n'est que celle du diamant et qui est synthétisé par des moyens artificiels. Les PCBNS sont principalement utilisés pour fabriquer des couteaux ou d'autres outils.

L'outil de coupe PCBN peut être divisé en lame PCBN intégrale et fritté avec une lame composite PCBN en carbure composite.

La lame composite PCBN est dans la force et la ténacité d'un bon carbure fritté une couche de PCBN de 0,5 ~ 1,0 mm d'épaisseur, ses performances à la fois une bonne ténacité et une dureté et une résistance à l'usure élevées, elle résout la résistance à la flexion de la lame CBN faible et les difficultés de soudage et autres problèmes.

Les principales propriétés et caractéristiques du nitrure de bore cubique

Bien que la dureté du nitrure de bore cubique soit légèrement inférieure à celle du diamant, elle est cependant bien supérieure à celle des autres matériaux à haute dureté. L'avantage exceptionnel du CBN est que sa stabilité thermique est bien supérieure à celle du diamant, qui peut atteindre plus de 1200℃ (le diamant est de 700 ~ 800℃). Un autre avantage exceptionnel est qu'il a une grande inertie chimique et ne réagit pas avec le fer à 1200 ~ 1300℃. Les principales propriétés du nitrure de bore cubique sont les suivantes.

① Dureté et résistance à l'usure élevées : la structure cristalline du CBN est similaire à celle du diamant, avec une dureté et une résistance similaires à celles du diamant. Le PCBN est particulièrement adapté à l'usinage, auparavant uniquement pour le meulage de matériaux de haute dureté, peut obtenir une meilleure qualité de surface de la pièce.

② Il a une stabilité thermique élevée : la résistance à la chaleur du CBN peut atteindre 1400 ~ 1500℃, ce qui est presque l fois supérieur à celui du diamant (700 ~ 800℃). Les outils PCBN peuvent être utilisés pour la coupe à grande vitesse du superalliage et de l'acier trempé à des vitesses 3 à 5 fois plus élevées que les outils en carbure.

③ Excellente stabilité chimique: et le matériau en fer à 1200-1300 ℃ n'a pas d'effets chimiques, pas comme le diamant comme usure nette, il peut alors maintenir la dureté de l'alliage dur; L'outil PCBN convient à la coupe de pièces en acier trempé et de fonte à froid, et peut être largement utilisé dans la coupe à grande vitesse de la fonte.

④ Bonne conductivité thermique : bien que la conductivité thermique du CBN ne puisse pas rattraper le diamant, mais dans tous les types de matériaux d'outils, la conductivité thermique du PCBN est la deuxième après le diamant, bien supérieure à l'acier rapide et à l'alliage dur.

⑤ avec un faible coefficient de frottement : un faible coefficient de frottement peut entraîner une réduction de la force de coupe, une réduction de la température de coupe, une amélioration de la qualité de la surface d'usinage.

⑶ Application de l'outil de nitrure de bore cubique

Le nitrure de bore cubique convient à la finition de toutes sortes d'acier trempé, de fonte dure, d'alliage à haute température, d'alliage dur, de matériaux de pulvérisation de surface et d'autres matériaux de coupe difficiles. La précision d'usinage peut atteindre IT5 (le trou est IT6) et la rugosité de surface peut être aussi petite que Ra1.25 ~ 0.20μm.

La ténacité et la résistance à la flexion du matériau de l'outil en nitrure de bore cubique sont médiocres. Par conséquent, l'outil de tournage en nitrure de bore cubique ne doit pas être utilisé pour l'usinage grossier à faible vitesse et avec une charge d'impact importante ; En même temps, il ne convient pas à la coupe de gros matériaux plastiques (tels que l'alliage d'aluminium, l'alliage de cuivre, l'alliage à base de nickel, le gros acier plastique, etc.), car la coupe de ces métaux produira de sérieux nodules de copeaux, et le traitement de la détérioration de la surface.

3. Matériau de l'outil en céramique

L'outil en céramique a les caractéristiques d'une dureté élevée, d'une bonne résistance à l'usure, d'une bonne résistance à la chaleur et d'une stabilité chimique, et n'est pas facile à lier au métal. Les outils de coupe en céramique jouent un rôle très important dans l'usinage CN. Les outils de coupe en céramique sont devenus l'un des principaux outils pour la coupe à grande vitesse et le traitement des matériaux difficiles. L'outil en céramique est largement utilisé dans la coupe à grande vitesse, la coupe à sec, la coupe dure et les matériaux d'usinage durs. L'outil de coupe en céramique peut traiter efficacement les matériaux très durs que les outils de coupe traditionnels ne peuvent pas traiter du tout, afin de réaliser"meulage par tournage"; La meilleure vitesse de coupe de l'outil de coupe en céramique peut être 2 à 10 fois supérieure à celle de l'outil de coupe en carbure, améliorant ainsi considérablement l'efficacité de coupe ; Les principales matières premières utilisées pour les outils de coupe en céramique sont des éléments abondants dans la croûte terrestre. Par conséquent, la vulgarisation et l'application des outils de coupe en céramique sont d'une grande importance pour améliorer la productivité, réduire les coûts de traitement et économiser les métaux précieux stratégiques. Cela favorisera également grandement les progrès de la technologie de coupe.

⑴ Types de matériaux d'outils en céramique

Les matériaux d'outils en céramique peuvent généralement être divisés en céramiques à base d'alumine, céramiques à base de nitrure de silicium, céramiques composites à base de nitrure de silicium et d'alumine, trois catégories. Les matériaux d'outils en céramique à base d'alumine et de nitrure de silicium sont largement utilisés. Les performances des céramiques à base de nitrure de silicium sont meilleures que celles des céramiques à base d'alumine.

⑵ Les performances et les caractéristiques des outils de coupe en céramique

① Dureté élevée, bonne résistance à l'usure : bien que la dureté des outils de coupe en céramique ne soit pas aussi élevée que le PCD et le PCBN, mais beaucoup plus élevée que les outils en carbure et en acier rapide, jusqu'à 93-95HRA. Les outils de coupe en céramique peuvent traiter des matériaux très durs qui sont difficiles à traiter avec des outils de coupe traditionnels. Ils conviennent à la coupe à grande vitesse et à la coupe dure.

② Résistance à haute température et bonne résistance à la chaleur : les outils de coupe en céramique peuvent toujours être coupés à haute température au-dessus de 1200 ℃. L'outil en céramique a de bonnes propriétés mécaniques à haute température. La résistance à l'oxydation de l'outil en céramique A12O3 est particulièrement bonne. Le tranchant peut être utilisé en continu même s'il est en chaleur rouge. Par conséquent, l'outil en céramique peut réaliser une coupe à sec, économisant ainsi le fluide de coupe.

③ Bonne stabilité chimique : l'outil en céramique n'est pas facile à coller avec le métal, et la résistance à la corrosion, une bonne stabilité chimique, peut réduire l'usure adhésive de l'outil.

(4) Faible coefficient de frottement: l'affinité entre l'outil en céramique et le métal est faible, le faible coefficient de frottement peut réduire la force de coupe et la température de coupe.

⑶ Le couteau en céramique a une application

La céramique est l'un des matériaux d'outils principalement utilisés dans la finition et la semi-finition à grande vitesse. L'outil en céramique convient à l'usinage de toutes sortes de fonte (fonte grise, fonte ductile, fonte malléable, fonte à froid, 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 propriétés du matériau de l'outil en céramique ont une faible résistance à la flexion, une faible résistance aux chocs, ne conviennent pas à la coupe à basse vitesse, à la charge d'impact.

4. Matériau de l'outil de revêtement

Le revêtement de l'outil est l'un des moyens importants d'améliorer les performances de l'outil. L'apparence de l'outil de revêtement fait une grande percée dans les performances de coupe. L'outil de revêtement est sur le corps de l'outil avec une bonne ténacité, recouvert d'une ou plusieurs couches de composés réfractaires avec une bonne résistance à l'usure, il combine la matrice de l'outil avec un revêtement dur, de manière à améliorer considérablement les performances de l'outil. L'outil de revêtement peut améliorer l'efficacité d'usinage, améliorer la précision d'usinage, prolonger la durée de vie de l'outil et réduire le coût d'usinage.