PCD 커터
PCD 공구 연구에 대한 산업 선진국은 이전에 수행되었으며, 그 응용은 더 성숙해졌습니다. 1953년 스웨덴에서 합성 다이아몬드를 최초로 합성한 이래, PCD 공구의 절삭 성능에 대한 연구는 많은 성과를 거두었으며, PCD 공구의 적용 범위와 용도는 급속히 확대되었습니다. 현재 합성 다이아몬드 복합 재료의 유명한 국제 제조업체는 주로 DeBeers (영국), GE (미국) 및 Sumitomo Electric (일본)입니다. 1995 년 1 분기 일본의 PCD 공구 생산량은 107,000 개에 달하는 것으로보고되었습니다. PCD 공구 적용 범위는 초기 선삭 가공에서 드릴링, 밀링 가공 확장에 의해 이루어졌습니다. 초경 절삭 공구에 대한 일본 기관의 설문 조사에 따르면 사람들은 PCD 공구 가공 표면 정확도, 치수 정확도, 공구 수명 및 기타 장점을 주요 고려 사항으로 삼아 PCD 공구를 선택합니다. 다이아몬드 복합 시트 합성 기술도 크게 발전하여 DeBeers는 직경 74mm, 층 두께 0.3mm의 다결정 다이아몬드 복합 시트를 출시했습니다.
공구 기술 수준의 발전과 함께 국내 PCD 공구 시장도 확대되고 있습니다. 현재 중국 최초의 자동차 그룹은 100 개 이상의 PCD 커터 사용 지점을 보유하고 있으며 많은 인공 보드 기업도 목재 제품 가공에 PCD 커터를 사용하고 있으며 PCD 커터 응용 프로그램도 설계 및 제조 기술 연구를 더욱 촉진합니다. 칭화 대학교, 대련 공과 대학, 화중 과학 기술 대학교, 길림 공과 대학, 하얼빈 공과 대학 등이이 분야에서 활발히 연구를 수행하고 있습니다. 현재 PCD 공구의 가공 범위는 전통적인 금속 절삭 가공에서 석재 가공, 목재 가공, 금속 기반 복합 재료, 유리, 엔지니어링 세라믹 및 기타 재료 가공으로 확장되었습니다. 최근 몇 년 동안 PCD 도구의 적용 분석을 통해 PCD 도구는 주로 다음 두 가지 측면에서 사용됩니다. ① 가공하기 어려운 비철 재료의 가공 : 일반 절삭 공구로 가공하기 어려운 비철 재료의 가공으로 인해 종종 공구가 마모되기 쉽고 가공 효율이 낮고 기타 결함이 발생하는 반면 PCD 도구는 우수한 가공 성능을 나타낼 수 있습니다. PCD 공구와 같은 새로운 엔진 피스톤 재료 인 실리콘 알루미늄 합금 (재료의 가공 메커니즘 연구에서 돌파구)을 효과적으로 처리 할 수 있습니다. 가공하기 어려운 비금속 재료의 가공 : PCD 도구는 석재, 경질 탄소, 탄소 섬유 강화 플라스틱 (CFRP), 인공 판재 및 기타 가공하기 어려운 비금속 재료에 매우 적합합니다. 1990년 화중과학기술대학에서 PCD 도구로 유리 가공을 달성한 것처럼 현재 강화 복합 바닥재 및 기타 목재 기반 패널(예: MDF)이 더 널리 사용되고 있으며, PCD 도구로 이러한 재료를 가공하면 도구가 쉽게 마모되고 기타 결함을 효과적으로 피할 수 있습니다.
PCBN 도구
PCBN 공구는 고온에서 높은 경도 특성을 유지하는 인조 입방정 질화 붕소 공구로, 주로 검은색 금속 가공에 사용됩니다. 입방정 질화 붕소 CBN(입방정 질화 붕소)은 1950년대 제너럴 일렉트릭(GE)에서 고온, 고압에서 인공적인 방법으로 처음 합성한 물질로, 경도가 다이아몬드 다음으로 높고 다른 재료보다 훨씬 높아 다이아몬드와 함께 초경도 재료로 통칭합니다.
적용 분야
고속 및 초고속 절삭 기술에 적합합니다:
PCBN 공구는 주철, 경화강 및 기타 재료의 고속 절삭에 적합합니다. 주철 및 경화강 절삭 공구 뒷면 마모와 절삭 거리 관계를 PCBN 공구 절삭으로 확인할 수 있습니다: 절삭 속도가 특정 한계를 초과하면 절삭 속도가 높을수록 PCBN 공구 뒷면 마모율은 작지만 고속 절삭 공구 수명은 높지만 이 기능은 특히 현대식 고속 절삭 가공에 적합합니다.
경화 절삭 기술에 적합한 공구 재료
경화 하드웨어 (경도 HRC55 이상) 마무리의 경우 일반적으로 연삭 가공 방법을 사용하여 완료하지만 절삭 공구 재료 및 선반 (특히 CNC 선반) 가공 정확도의 발달로 부품의 최종 가공을 완료하기 위해 <연삭 대신 하드 절삭이 새로운 마무리 경로가되었으며, 가공 방법 대신이 차는 다음과 같은 장점이 있습니다:
(1) 절삭 날을 변경하여 연삭 휠 연삭의 한계를 극복하고 가공 유연성을 향상시킬 수 있으며 공작물의 형상에서 가공 할 수있는 방법을 변경할 수 있습니다;
(2) 점점 더 심각한 환경 문제에서 절삭 가공, 연삭 가공 폐액 및 폐기물은 처리 및 제거가 점점 더 어려워지고 인체에 유해하며 냉각수를 추가하지 않고 경질 절단하는 것이 큰 의미가 있습니다;
(3) 높은 절단 효율, 짧은 처리 시간, 작은 장비 투자 비용, 처리 비용을 줄일 수 있습니다;
(4) 동일한 양의 에너지를 제거하면 연삭의 20 % 만 소비되므로 절삭 열이 적고 가공 표면이 화상과 작은 균열을 일으키기 쉽지 않아 공작물의 표면 특성의 무결성을 유지하기가 쉽습니다;
(5) 동일한 금속 제거율에서 경질 절삭은 연삭에 비해 에너지를 절약합니다.
일반적으로 경질 절삭 공구 재료에는 세라믹, TiC 코팅 인서트 및 PCBN 공구 재료가 사용되지만 고속(1000m/min 이상)으로 경질 선삭에는 PCBN이 공구 재료 품종에 적합합니다. 자동차 기어박스 싱크로나이저 세트 포크(재질 20CrMnTi, 경도 HRC58~62) 가공에서 연삭 대신 자동차를 사용하여 4배 이상의 효율, 가공 비용이 원래 연삭 공정의 1/3~1/2로 감소합니다.
건식 절삭 공정에 이상적인 공구 재료
경제적, 환경적 이유로 건식 절삭은 최근 몇 년 동안 기계 공학 분야의 핵심 연구 주제가 되었습니다. 먼저 습식 절삭 공정에서 절삭유 사용과 관련된 문제를 살펴 보겠습니다:
(1) 절삭유 미스트 휘발성의 절삭 열로 인한 공기 또는 절삭 공정에 장기간 노출되면 환경을 오염시키기 쉽고 작업자의 건강에 유해하며 유황, 염소 및 기타 첨가제의 절삭유가 더 유해하여 표면 품질 가공에 영향을 미칩니다;
(2) 절삭유의 사용은 가공 비용에 영향을 미치며, 통계에 따르면 절삭유는 생산 비용의 15 %를 차지하고 툴링 비용은 3 ~ 4 %에 불과합니다;
(3) 절삭유 누출, 오버플로는 환경을 오염시키고 안전, 품질 사고가 발생하기 쉽습니다;
(4) 절삭유 전달, 재활용, 여과 및 기타 장치와 유지 보수 비용이 높아 생산 비용이 증가합니다.
위의 이유로 인해 건식 절단 공정은 서구 산업 선진국에서 많이 적용되었습니다. 미국 Makino “레드 크레센트”(레드 크레센트) 건식 절삭 공정에서 권장하는 두 가지 모두 습식 절삭에 비해 공구의 절삭 성능을 최대한 발휘할 수 있으며 생산성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 이 메커니즘은 절삭 속도가 매우 빠르고 공구 전면에서 발생하는 열로 인해 재료 근처의 절삭 영역이 적색 고온 상태에 도달하고 강도가 저하되어 절삭 효율을 향상시키는 효과를 얻을 수 있기 때문입니다. 적색 초승달 건식 절단 공정을 사용하기위한 전제 조건은 더 높은 절단 온도에서 절단 할 재료의 강도가 크게 감소하여 절단하기 쉬워지고 동일한 상태의 절삭 공구 재료의 강도가 더 나은 적색 경도와 열 안정성을 가지면서도 내마모성과 결합 방지 특성이 더 우수해야한다는 것입니다.
절삭 공구 재료의 건식 절삭 공정에 적용 가능한 것은 세라믹, 서멧, 코팅 카바이드 및 PCBN 절삭 공구 재료 등이지만 적색 경도 및 열 안정성 측면에서 PCBN 재료는 절삭 공구 재료의 건식 절삭 공정에 적합하며 PCBN 절삭 공구 재료의 위의 장점으로 인해 건식 절삭 공정의 고속 조건에 더 적합하며 두 가지 상황에서 PCBN 공구 건식 절단 및 습식 절단으로 회주철을 절단하는 것이 더 적합합니다. 비교를 볼 수 있습니다 : 고속 건식 절삭의 PCBN은 습식 절삭보다 공구 수명이 더 높습니다.
자동화된 가공 및 난삭재 가공에 적합
PCBN 커터는 경도와 내마모성이 높고 고정밀 부품(치수 분산이 적은)을 장시간 고속 절삭으로 가공할 수 있어 공구 교환 횟수와 공구 마모를 보정하기 위한 가동 중단 시간을 크게 줄일 수 있습니다. 따라서 CNC 공작 기계 및 고도로 자동화된 가공 장비에 매우 적합하며 장비의 고성능을 최대한 발휘할 수 있습니다.
가공하기 어려운 재료의 적용에서 PCBN 공구는 표면 스프레이 용접 (코팅) 재료 가공, 다른 재료 공구로 가공, 공구 수명이 매우 낮고 연삭 방법으로 가공 할 수 없으며 PCBN이 유일한 적합한 공구 재료와 같은 우수한 성능을 보여줍니다. 예를 들어 고 합금 내마모성 주철에 사용되는 석유 발전소 장비에서 초경 공구보다 PCBN 도구를 사용하여 절단 효율성을 향상시킵니다. 또 다른 예로, 고 합금 내마모성 주철에 사용되는 석유 발전소 장비에서 초경 공구보다 PCBN 공구를 사용하여 절삭 효율을 4 배 이상 향상시키고 절삭 공구 한 조각의 비용을 원래 1/5로 낮추었습니다. 또한 소결 초경 및 기타 소결 재료에서 PCBN 공구도 우수한 절삭 성능을 보여줍니다.
PCBN 공구 적용 사례
PCBN은 경도와 내마모성이 높고 고온에서 철 금속과 반응하지 않는 화학적 불활성을 가지고 있기 때문에 경화강, 고 합금 내마모 주철, 고온 합금, 고속 강, 표면 스프레이 재료, 소결 금속 재료 및 기타 기계 가공이 어려운 재료와 같은 고경도 재료 및 가공하기 어려운 재료의 절삭 및 가공에 주로 사용됩니다.
(1) 경화 강철 가공은 연삭 깊이보다 10 배 이상의 연삭 깊이로 인해 연삭 효과 대신 자동차를 재생할 수 있으므로 가공 효율이 높고 표면이 화상을 입지 않습니다. 연삭 가공 가변 속도 슬라이딩 기어 (20CrMnTi, 경도 HRC58 ~ 62) 대신 자동차와 같이 원래 연삭 가공 효율보다 4 배 이상 절단합니다.
(2) 고 합금 (텅스텐 또는 크롬 18 % 함유) 내마모성 주철 가공, 카바이드 공구보다 절삭 속도가 10 배 이상 증가하고 절삭 효율이 4 배 이상 증가합니다.
(3) 높은 코발트 크롬 몰리브덴 부식 및 내열 합금 가공, PCBN 공구 절삭 속도 160m / 분, 초경 공구보다 8 배 이상.
(4) 열 스프레이 (용접) 재료 가공, 표면 용접 부품은 연삭으로 가공 할 수 없으며 초경 공구의 절삭 효율이 매우 낮으며 PCBN 공구 사용으로 변경하면 가공 효율을 향상시켜 가공 비용을 50 % 이상 절약 할 수 있으며 PCBN 도구는 비철금속의 정밀 절단 및 소결 금속 절단 등에도 사용할 수 있습니다.
