Keraamisten veitsien edut ja haitat

Keraamiset työkalut ovat osoittaneet yhä laajemman sovellusmahdollisuuden metallileikkauksen kentällä niiden erinomaisen korkean lämpötilan vastus- ja nopean prosessointiominaisuuksien vuoksi. Alan keraamisten työkalujen rajoitetun ymmärryksen vuoksi monet prosessointiyritykset eivät kuitenkaan ole vielä hyödyntäneet tämän tyyppisen työkalun potentiaalia, eivätkä ole edes toteuttaneet sen toteutettavuutta ja taloutta korvaamalla joillakin alueilla perinteiset työkaluja.

 

1. Keraamisten työkalujen ydinetut

Keraamisilla materiaaleilla on erinomainen lämmönjohtavuus leikkaamisen aikana, mikä voi tehokkaasti suorittaa leikkuualueella syntyneen suuren määrän lämpöä kärjessä, pidentäen siten kärjessä olevan reunan käyttöikää ja parantamalla työkalujen yleistä käyttöikää. Sitä vastoin yleisesti käytetyillä materiaaleilla, kuten sementoitu karbidi, kuutiometriä boorinitridi (CBN) ja monikiteinen timantti (PCD), on huono lämmönjohtavuus, ja lämpö keskittyy helposti lähellä kärjessä, aiheuttaen kiihdytetyn työkalun kulumisen.

Hyvän lämmönjohtavuuden vuoksi keraamiset työkalut voidaan leikata paljon suuremmilla lineaarisilla nopeuksilla. Esimerkiksi, kun koneisiin lämmönkestäviä seoksia, sementoitujen karbidityökalujen tyypillinen leikkausnopeus on noin 125 sfm (pintajalat minuutissa), kun taas keraamisten työkalujen leikkausnopeus voi saavuttaa 800–1500 sfm: tä, ja jotkut edistykselliset keraamiset materiaalit voivat jopa saavuttaa 1600 sfm: n. Tämä nopea koneistusominaisuus parantaa merkittävästi tuotannon tehokkuutta yksikköä kohti.

 

2. Keraamisten työkalujen rajoitukset

Huolimatta nopean koneistuksen eduista keraamisilla työkaluilla on myös joitain rajoituksia. Ensinnäkin, koska itse materiaalin kovuus ja hauraus, keraamisten työkalujen on vaikea tuottaa erittäin teräviä reunoja, mikä johtaa alhaisempaan terävyyteen kuin sementoituneet karbidityökalut. Lisäksi keraamisilla työkaluilla on korkea valmistuskustannus. Esimerkiksi indeksoitavissa olevien lisäosien keraamiset insertit vaativat paljon tarkkuushiomaprosesseja muodostumisen jälkeen, ja edullisia massatuotantoja on vaikea saavuttaa sementoitua karbidia. Erityisestä koosta ja muotovaatimuksesta riippuen keraamisten inserttien hinta voi olla 1,5 - 4 kertaa perinteisten inserttien hinta; ja koko keraamisen työkalun kustannukset voivat olla 2–4 ​​kertaa tavallisten työkalujen kustannukset.

Lisäksi nopea toiminta vaatii korkeat laitteet. Vaikka jotkut yritykset ovat kiinnostuneita keraamisista työkaluista, ne eivät usein pysty antamaan täydellistä peliä keraamisten työkalujen suorituskykyyn, koska työstötyökalut eivät pääse vaadittuun korkeaan karan nopeuteen tai puuttuu vastaava työkaluparametritieto.

 

3. Tyypilliset sovellusalueet

Keraamisia työkaluja käytetään laajasti monissa korkean lämpötilan, korkean kovan tai vaikeasti prosessin materiaaleissa, mukaan lukien seuraavat, mutta rajoittumatta,:

Kello 1. Ruostumattomasta teräksestä
Keraamiset työkalut sopivat ruostumattomasta teräksestä, jonka kovuus on vähintään 32 - 35. Tällaisissa suurissa kovuusolosuhteissa prosessointialueen lämpötila on erittäin korkea, ja keramiikan lämpöstabiilisuus ja nopea suorituskyky on täysin käytetty. Jos jalostetun materiaalin kovuus on alhainen, on helppo aiheuttaa pinnan sulamisen tai jopa polttamisongelmien aiheuttamista leikkauksen kertymisen vuoksi.

 

14. jauhemetallurgiamateriaalit
Jauhemetallurgiaa käytetään laajasti autojen osien valmistuksessa. Sillä on sekä hankaavia että korkean lämpötilan ominaisuuksia, ja työkalu kuluu hyvin nopeasti. Vaikka CBN -työkaluja käytetään yleensä käsittelyyn, niiden kustannukset ovat erittäin korkeat. Keraamiset työkalut toimivat hyvin sellaisille materiaaleille ja ovat huomattavasti halvempia kuin CBN.

 

3. tiivistetty grafiittivalurauta (CGI)
CGI on uuden tyyppinen erittäin luja valurautaa, jota käytetään laajasti dieselmoottorin sylinterilohkojen valmistuksessa. Perinteisiä työkaluja on erittäin helppo käyttää ja kalliita. Keraamiset työkalut osoittavat hyvää kustannustehokkuutta CGI-prosessoinnissa, ja niiden käyttöikä voi saavuttaa yli 10-kertaisen Carbide-työkalujen.

 

4. Vaihtoehtoinen hiomisprosessi
Joidenkin suurten osien prosessoinnissa keraamiset työkalut voivat korvata ulkoisen lieriömäisen hionta- tai pinnan jauhatusprosessit, parantaa merkittävästi materiaalin poistoa ja vähentää kokonaiskäsitteluaikaa. Samanaikaisesti, toisin kuin jauhatuspyörien muodostumisen rajoitukset, keraamiset työkalut voivat saavuttaa joustavampia prosessointimuotoja CNC -ohjelmoinnin avulla.

 

5.
Joissakin muotin valmistus- tai kovettumislaitteistojen käsittelyssä keraamiset päätymyllyt voivat korvata karkean koneistusprosessin elektrodien purkausmuodossa, poistaa nopeasti materiaalit ja vähentää siten tarvittavien elektrodien lukumäärää ja niiden käsittelyaikaa.

 

4. Materiaalien ja prosessien uusi edistyminen

Viime vuosina keraamisia työkalumateriaaleja ja prosesseja on päivitetty jatkuvasti, mikä parantaa merkittävästi niiden mekaanisia ominaisuuksia ja prosessointia sopeutumiskykyä. Esimerkiksi:

Keraamiset viiksenvahvistetut materiaalit: Kasvattamalla vahvistusvaihekaasirakenteita (kuten viikset) keraamisessa matriisissa, työkalun halkeaman vastus ja iskunkestävyys paranevat huomattavasti, joten se sopii karkeaan työstöön ja epäjatkuviin leikkausolosuhteisiin.

 

Komposiitti keraamiset rakennemateriaalit: Uudet materiaalit yhdistävät keramiikkaa ja karbideja verkon tavalla ja hyödyntävät keraamisen lämmönjohtavuuden ja karbidin lämpöjohtamispolkujen synergististä vaikutusta. Lisäämättä koboltti -sideainetta lämmön diffuusiotehokkuutta ja työkaluaikaa parannetaan. Tämän tyyppistä materiaalia on käytetty korkean lämpötilan seosten, kuten lentokoneiden moottorien, käsittelyssä, ja leikkausnopeus voi saavuttaa kahdesti perinteisen keramiikan.

 

Johtopäätös

Keraamisten työkalujen teknologinen kehitys on tehnyt niistä erittäin kilpailukykyisiä korkean lämpötilan seosten, jauhemetallurgian, CGI: n ja jonkin perinteisen hionnan aloilla. Vaikka on edelleen ongelmia, kuten korkeat kustannukset, kapea käsittelyikkuna ja rajoitettu työkalumuoto, sen etuja leikkausnopeuden lisäämisessä, käsittelyjakson vähentämisessä ja työkalujen pidentämisessä ei voida sivuuttaa. Konetyökaluteknologian jatkuvan edistymisen ja käyttökokemuksen kertymisen myötä keraamisten työkalujen odotetaan käytettävän laajasti useammalla alalla.