1. เครื่องมือควรมีฟังก์ชันพื้นฐาน
การเลือกเครื่องมือตัดมีผลอย่างมากต่ออายุการใช้งานของเครื่องมือ กำลังการประมวลผล คุณภาพการประมวลผล และต้นทุนการประมวลผล เมื่อเครื่องมือกำลังตัด จะได้รับผลกระทบจากความดันสูง อุณหภูมิสูง แรงเสียดทาน การกระแทก และการสั่นสะเทือน ดังนั้นเครื่องมือควรมีฟังก์ชันพื้นฐานดังต่อไปนี้:
(1) ความแข็งและความต้านทานการสึกหรอ ความแข็งของเครื่องมือต้องสูงกว่าความแข็งของวัสดุชิ้นงาน โดยทั่วไปต้องสูงกว่า 60HRC ยิ่งเครื่องมือมีความแข็งมากเท่าไร ก็ยิ่งมีความทนทานต่อการสึกหรอมากขึ้นเท่านั้น
(2) ความแข็งแกร่งและความทนทาน เครื่องมือควรมีความแข็งแรงและความเหนียวสูงเพื่อให้ทนทานต่อแรงตัด การกระแทก และแรงสั่นสะเทือน และป้องกันการแตกหักเปราะและการบิ่นของเครื่องมือ
(3) ทนความร้อน เครื่องมือทนความร้อนได้ดีกว่า สามารถทนต่ออุณหภูมิในการตัดสูง และต้านทานการเกิดออกซิเดชันได้ดี
(4) ฟังก์ชั่นกระบวนการและเศรษฐกิจ เครื่องมือตัดควรมีฟังก์ชั่นการหล่อที่ดี, ฟังก์ชั่นการรักษาความร้อน, ฟังก์ชั่นการเชื่อม; ฟังก์ชั่นการประมวลผลบด ฯลฯ และควรติดตามอัตราส่วนราคาฟังก์ชั่นสูง
2. ประเภท หน้าที่ ลักษณะ และการใช้เครื่องมือ
1. เครื่องมือเซรามิก
เครื่องมือเซรามิกมีลักษณะความแข็งสูง ทนต่อการสึกหรอได้ดี ทนความร้อนได้ดีเยี่ยม และมีความเสถียรทางเคมี และไม่ยึดติดกับโลหะได้ง่าย เครื่องมือเซรามิกครอบครองตำแหน่งที่สำคัญมากในการตัดเฉือน CNC เครื่องมือเซรามิกได้กลายเป็นหนึ่งในเครื่องมือที่สำคัญที่สุดสำหรับการตัดความเร็วสูงและวัสดุที่ตัดเฉือนยาก เครื่องมือตัดเซรามิกใช้กันอย่างแพร่หลายในการตัดความเร็วสูง การตัดแบบแห้ง การตัดแบบแข็ง และการตัดวัสดุที่ตัดเฉือนยาก มีดเซรามิกสามารถแปรรูปวัสดุที่มีความแข็งสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพซึ่งมีดแบบดั้งเดิมไม่สามารถแปรรูปได้เลย โดยตระหนักว่า "แทนที่การเจียรด้วยรถยนต์" ความเร็วตัดที่เหมาะสมของมีดเซรามิกอาจสูงกว่ามีดซีเมนต์คาร์ไบด์ 2 ถึง 10 เท่า ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตของกระบวนการตัดได้อย่างมาก วัตถุดิบหลักที่ใช้โดยมีดเซรามิกคือองค์ประกอบที่มีมากที่สุดในเปลือกโลก ดังนั้นการทำให้เป็นที่นิยมและการใช้มีดเซรามิกจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในการปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต ลดต้นทุนการประมวลผล และประหยัดโลหะมีค่าเชิงกลยุทธ์ และจะส่งเสริมความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการตัดอย่างมาก
⑴ ประเภทของเครื่องมือเซรามิก
ความหลากหลายของเครื่องมือเซรามิกสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท ได้แก่ เซรามิกที่มีฐานเป็นอะลูมินา เซรามิกที่มีฐานเป็นซิลิคอนไนไตรด์ และเซรามิกที่มีฐานเป็นซิลิคอนไนไตรด์เป็นอะลูมินา ในหมู่พวกเขา เครื่องมือเซรามิกที่ใช้อะลูมินาและซิลิกอนไนไตรด์เป็นอุปกรณ์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด การทำงานของเซรามิกที่มีฐานเป็นซิลิคอนไนไตรด์นั้นเหนือกว่าเซรามิกที่มีฐานเป็นอะลูมินา
⑵ หน้าที่และคุณสมบัติของเครื่องมือเซรามิก
① ความแข็งสูงและทนต่อการสึกหรอได้ดี: แม้ว่าความแข็งของเครื่องมือเซรามิกจะไม่สูงเท่าของ PCD และ PCBN แต่ก็สูงกว่าของซีเมนต์คาร์ไบด์และเครื่องมือเหล็กกล้าความเร็วสูงมาก โดยถึง 93-95HRA เครื่องมือเซรามิกสามารถแปรรูปวัสดุที่มีความแข็งสูงซึ่งยากต่อการประมวลผลด้วยเครื่องมือแบบดั้งเดิม และเหมาะสำหรับการตัดความเร็วสูงและการตัดแบบแข็ง
② ทนต่ออุณหภูมิสูงและทนความร้อนได้ดี: เครื่องมือเซรามิกยังคงสามารถตัดที่อุณหภูมิสูงกว่า 1200 องศา มีดเซรามิกมีคุณสมบัติเชิงกลที่อุณหภูมิสูงได้ดี และมีดเซรามิก A12O3 มีคุณสมบัติต้านออกซิเดชันที่ดีเป็นพิเศษ แม้ว่าคมตัดจะร้อนแดง แต่ก็สามารถใช้งานได้อย่างต่อเนื่อง ดังนั้น เครื่องมือเซรามิกจึงสามารถทำการตัดแบบแห้งได้ และสามารถละเว้นของไหลตัดได้
③ ความเสถียรทางเคมีที่ดี: มีดเซรามิกไม่ง่ายต่อการยึดติดกับโลหะ และทนทานต่อการกัดกร่อนและมีความเสถียรทางเคมี ซึ่งสามารถลดการสึกหรอของเครื่องมือได้
④ ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ: ความสัมพันธ์ระหว่างเครื่องมือตัดเซรามิกกับโลหะมีค่าน้อย และค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ ซึ่งสามารถลดแรงตัดและอุณหภูมิในการตัดได้
⑶ ใช้เครื่องมือเซรามิก
เซรามิกเป็นหนึ่งในวัสดุเครื่องมือที่ใช้เป็นหลักสำหรับการเก็บผิวละเอียดและการเก็บผิวกึ่งละเอียดด้วยความเร็วสูง เครื่องมือตัดเซรามิกเหมาะสำหรับการตัดเหล็กหล่อทุกชนิด (เหล็กหล่อเทา, เหล็กดัด, เหล็กหล่ออบอ่อน, เหล็กหล่อแช่เย็น, เหล็กหล่อทนต่อการสึกหรอผสมสูง) และเหล็กกล้า (เหล็กโครงสร้างคาร์บอน, เหล็กโครงสร้างผสม, เหล็กกำลังสูง , เหล็กกล้าแมงกานีสสูง , เหล็กดับ ฯลฯ ) นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในการตัดโลหะผสมทองแดง กราไฟต์ พลาสติกวิศวกรรม และวัสดุคอมโพสิต
เครื่องมือตัดเซรามิกมีปัญหาด้านกำลังดัดต่ำและทนทานต่อแรงกระแทกต่ำ และไม่เหมาะสำหรับการตัดด้วยความเร็วต่ำและแรงกระแทก
2. เครื่องมือเพชร
เพชรเป็นองค์ประกอบหนึ่งของคาร์บอน และเป็นวัสดุที่แข็งที่สุดที่พบในธรรมชาติ เครื่องมือเพชรมีความแข็งสูง ทนทานต่อการสึกหรอสูง และมีค่าการนำความร้อนสูง และใช้กันอย่างแพร่หลายในการแปรรูปโลหะที่ไม่ใช่เหล็กและอโลหะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการตัดอะลูมิเนียมและโลหะผสมซิลิกอน-อะลูมิเนียมด้วยความเร็วสูง เครื่องมือเพชรเป็นเครื่องมือตัดประเภทหลักที่ยากต่อการเปลี่ยน เครื่องมือเพชรที่สามารถให้กำลังสูง ความเสถียรสูง และการประมวลผลที่มีอายุการใช้งานยาวนานเป็นเครื่องมือสำคัญที่ขาดไม่ได้ในการตัดเฉือน CNC สมัยใหม่
⑴ ประเภทของเครื่องมือเพชร
① เครื่องมือเพชรธรรมชาติ: เพชรธรรมชาติถูกใช้เป็นเครื่องมือเจียระไนมานานหลายร้อยปี เครื่องมือเพชรผลึกเดี่ยวตามธรรมชาติได้รับการเจียระไนอย่างประณีต และคมตัดสามารถเจียระไนได้อย่างเฉียบคม รัศมีคมตัดสามารถเข้าถึง 0.002μm ซึ่งสามารถทำการตัดแบบบางพิเศษให้เสร็จสมบูรณ์ได้ และเป็นเครื่องมือตัดเฉือนละเอียดพิเศษที่ได้รับการยอมรับ เหมาะอย่างยิ่ง และไม่สามารถแทนที่ได้สำหรับการประมวลผลชิ้นงานที่มีความแม่นยำสูงมากและความขรุขระของพื้นผิวต่ำมาก
② เครื่องมือเพชร PCD: เพชรธรรมชาติมีราคาแพง และเพชรโพลีคริสตัลไลน์ (PCD) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการเจียระไน หลังจากประสบความสำเร็จ เครื่องมือเพชรธรรมชาติได้ถูกแทนที่ด้วยเพชรโพลีคริสตัลไลน์เทียมในหลายโอกาส กรมควบคุมมลพิษอุดมไปด้วยวัตถุดิบ และราคาเพียงไม่กี่ในสิบถึงหนึ่งในสิบของเพชรธรรมชาติ ไม่สามารถเจียรไนเครื่องมือ PCD ให้มีความคมมากได้ คมตัด คุณภาพพื้นผิวของชิ้นงานที่ผ่านการแปรรูปไม่ดีเท่าเพชรธรรมชาติ และไม่สะดวกในการผลิตใบมีด PCD พร้อมตัวหักเศษในอุตสาหกรรม ดังนั้นจึงสามารถใช้ PCD สำหรับการตัดละเอียดของโลหะที่ไม่ใช่เหล็กและอโลหะเท่านั้น ซึ่งเป็นเรื่องยากที่จะตัดกระจกละเอียดมากได้
③ เครื่องมือเพชร CVD: ตั้งแต่ปลายทศวรรษ 1970 ถึงต้นทศวรรษ 1980 เทคโนโลยีเพชร CVD ปรากฏขึ้นในญี่ปุ่น เพชร CVD หมายถึงการใช้การสะสมไอสารเคมี (CVD) เพื่อสร้างฟิล์มเพชรบนพื้นผิวที่ต่างกัน (เช่น ซีเมนต์คาร์ไบด์ เซรามิก ฯลฯ) เพชรซีวีดีมีโครงสร้างและคุณลักษณะเหมือนกับเพชรธรรมชาติทุกประการ ประสิทธิภาพของเพชร CVD ใกล้เคียงกับเพชรธรรมชาติมาก มีข้อได้เปรียบของเพชรผลึกเดี่ยวตามธรรมชาติและเพชรโพลีคริสตัลไลน์ (PCD) และเอาชนะข้อบกพร่องได้ในระดับหนึ่ง
⑵ คุณสมบัติของเครื่องมือเพชร
① ความแข็งและความทนทานต่อการสึกหรอสูงมาก: เพชรธรรมชาติเป็นสารที่แข็งที่สุดที่พบในธรรมชาติ เพชรมีความทนทานต่อการสึกหรอสูงมาก เมื่อทำการแปรรูปวัสดุที่มีความแข็งสูง อายุการใช้งานของเครื่องมือเพชรคือ 10 ถึง 100 เท่าของเครื่องมือซีเมนต์คาร์ไบด์ หรือแม้แต่หลายร้อยเท่า
② ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำมาก: ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานระหว่างเพชรและโลหะอโลหะบางชนิดต่ำกว่าเครื่องมืออื่น ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ การเสียรูปมีขนาดเล็กระหว่างการประมวลผล และแรงตัดสามารถลดลงได้
③ คมตัดมีความคมมาก: คมตัดของเครื่องมือเพชรสามารถลับคมได้ และเครื่องมือเพชรผลึกเดี่ยวธรรมชาติสามารถสูงได้ถึง 0.002-0.008μm ซึ่งสามารถทำงานพิเศษได้ การตัดที่บางและการประมวลผลที่ละเอียดเป็นพิเศษ
④ การนำความร้อนสูง: เพชรมีค่าการนำความร้อนสูงและการแพร่กระจายความร้อน ความร้อนในการตัดจะกระจายตัวได้ง่าย และอุณหภูมิของส่วนตัดของเครื่องมือจะต่ำ
⑤ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ: ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของเพชรนั้นน้อยกว่าซีเมนต์คาร์ไบด์หลายเท่า และการเปลี่ยนแปลงขนาดเครื่องมือที่เกิดจากความร้อนในการตัดนั้นน้อยมาก ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการตัดเฉือนละเอียดและละเอียดมากที่ต้องใช้ความร้อนสูง ความแม่นยำของมิติ
⑶ การใช้เครื่องมือเพชร
เครื่องมือเพชรส่วนใหญ่ใช้สำหรับการตัดละเอียดและการคว้านโลหะที่ไม่ใช่เหล็กและอโลหะด้วยความเร็วสูง เหมาะสำหรับการแปรรูปโลหะที่ไม่ใช่โลหะที่ทนทานต่อการสึกหรอ เช่น ช่องว่างโลหะผง FRP เซรามิก ฯลฯ โลหะที่ไม่ใช่เหล็กที่ทนต่อการสึกหรอต่างๆ เช่น โลหะผสมซิลิกอน-อะลูมิเนียมต่างๆ และการแปรรูปโลหะนอกกลุ่มเหล็กต่างๆ
ข้อเสียของเครื่องมือเพชรคือมีความเสถียรทางความร้อนต่ำ เมื่ออุณหภูมิการตัดเกิน 700 องศา C ~ 800 องศา C จะสูญเสียความแข็งไปโดยสิ้นเชิง นอกจากนี้ยังไม่เหมาะสำหรับการตัดโลหะที่เป็นเหล็ก เนื่องจากเพชร (คาร์บอน) สัมผัสกับเหล็กได้ง่ายที่อุณหภูมิสูง ผลกระทบของอะตอมจะเปลี่ยนอะตอมของคาร์บอนเป็นโครงสร้างกราไฟต์ และมีดจะเสียหายได้ง่าย