Кескіш құралдардың жабындары кескіш құралдардың үйкеліс және тозу қасиеттерін жақсартады, сондықтан олар кесу операцияларында өте маңызды. Көптеген жылдар бойы бетті өңдеу технологиясын жеткізушілер кескіш құралдардың тозуға төзімділігін, өңдеу тиімділігін және қызмет ету мерзімін жақсарту үшін арнайы жабын шешімдерін жасап келеді. Бірегей қиындық төрт элементке назар аудару және оңтайландырудан туындайды: (i) кескіш құралдардың беттерін жабынға дейін және жабынға дейін өңдеу; (ii) жабын материалдары; (iii) жабын құрылымдары; және (iv) жабын кескіш құралдарды кешенді өңдеу технологиясы.
Кесу құралының тозу көздері
Кесу процесінде кескіш құрал мен дайындама материалы арасындағы жанасу аймағында кейбір тозу механизмдері пайда болады. Мысалы, жоңқа мен кесу беті арасындағы байланыс тозуы, дайындама материалындағы қатты нүктелердің құралдың абразивті тозуы және үйкеліс химиялық реакцияларынан (механикалық әсер мен жоғары температурадан туындаған материалдың химиялық реакциялары) туындаған тозу. Бұл үйкеліс кернеулері кескіш құралдың кесу күшін азайтып, құралдың қызмет ету мерзімін қысқартатындықтан, олар негізінен кескіш құралдың өңдеу тиімділігіне әсер етеді.
Беттік жабын үйкеліс әсерін азайтады, ал кескіш құралдың негізгі материалы жабынды ұстап тұрады және механикалық кернеуді сіңіреді. Үйкеліс жүйесінің жақсартылған өнімділігі өнімділікті арттырумен қатар материалды үнемдеуге және энергия шығынын азайтуға мүмкіндік береді.
Өңдеу шығындарын азайтудағы жабынның рөлі
Кесу құралының қызмет ету мерзімі өндіріс цикліндегі маңызды шығын факторы болып табылады. Басқа нәрселермен қатар, кесу құралының қызмет ету мерзімін техникалық қызмет көрсету қажет болғанға дейін машинаның үзіліссіз өңделетін уақыты ретінде анықтауға болады. Кесу құралының қызмет ету мерзімі неғұрлым ұзақ болса, өндіріс үзілістеріне байланысты шығындар соғұрлым аз болады және машинаның техникалық қызмет көрсету жұмыстары соғұрлым аз болады.
Тіпті өте жоғары кесу температурасында да кескіш құралдың пайдалану мерзімін жабынмен ұзартуға болады, осылайша өңдеу шығындарын айтарлықтай азайтады. Сонымен қатар, кескіш құралды жабынмен жабу майлау сұйықтықтарына деген қажеттілікті азайта алады. Материал шығындарын азайтып қана қоймай, қоршаған ортаны қорғауға да көмектеседі.
Қабық жағу алдындағы және кейінгі өңдеудің өнімділікке әсері
Қазіргі заманғы кесу операцияларында кескіш құралдар жоғары қысымға (>2 ГПа), жоғары температураға және жылулық кернеудің тұрақты циклдарына төтеп беруі керек. Кескіш құралды жабындымен жабу алдында және одан кейін оны тиісті өңдеу процесімен өңдеу қажет.
Кесу құралын жабынды жағар алдында, жабынның адгезиясын айтарлықтай жақсарта отырып, кейінгі жабын жағу процесіне дайындалу үшін әртүрлі алдын ала өңдеу әдістерін қолдануға болады. Жабынмен бірге жұмыс істеу арқылы құралдың кесу жиегін дайындау кесу жылдамдығын және беру жылдамдығын арттырып, кесу құралының қызмет ету мерзімін ұзарта алады.
Жабынмен кейінгі өңдеу (жиектерді дайындау, бетті өңдеу және құрылымдау) кескіш құралды оңтайландыруда, атап айтқанда, жоңқаның пайда болуы арқылы ерте тозудың алдын алуда (дайындама материалының құралдың кесу жиегіне жабысу) шешуші рөл атқарады.
Қаптауды қарастыру және таңдау
Жабынның өнімділігіне қойылатын талаптар өте әртүрлі болуы мүмкін. Кесу жиегінің температурасы жоғары болатын өңдеу жағдайларында жабынның ыстыққа төзімді тозу сипаттамалары өте маңызды болып келеді. Қазіргі заманғы жабындар келесі сипаттамаларға ие болуы керек деп күтілуде: тамаша жоғары температуралық өнімділік, тотығуға төзімділік, жоғары қаттылық (тіпті жоғары температурада да) және наноқұрылымды қабаттарды жобалау арқылы микроскопиялық беріктік (икемділік).
Тиімді кескіш құралдар үшін жабынның оңтайлы адгезиясы және қалдық кернеулердің ақылға қонымды таралуы екі шешуші фактор болып табылады. Біріншіден, негіз материалы мен жабын материалы арасындағы өзара әрекеттесуді ескеру қажет. Екіншіден, жабын материалы мен өңделетін материал арасында мүмкіндігінше аз жақындық болуы керек. Жабын мен дайындама арасындағы адгезия мүмкіндігін тиісті құрал геометриясын пайдалану және жабынды жылтырату арқылы айтарлықтай азайтуға болады.
Алюминий негізіндегі жабындар (мысалы, AlTiN) кесу өнеркәсібінде кескіш құрал жабындары ретінде кеңінен қолданылады. Жоғары кесу температурасының әсерінен бұл алюминий негізіндегі жабындар өңдеу кезінде өзін үнемі жаңартып отыратын, жабынды және оның астындағы негіз материалын тотығу шабуылынан қорғайтын жұқа және тығыз алюминий оксиді қабатын түзе алады.
Қаптаманың қаттылығы мен тотығуға төзімділік көрсеткіштерін алюминий құрамы мен жабын құрылымын өзгерту арқылы реттеуге болады. Мысалы, алюминий құрамын арттыру, наноқұрылымдарды немесе микроқорытпаларды (яғни, элементтері аз қоспаларды) қолдану арқылы жабынның тотығуға төзімділігін жақсартуға болады.
Жабын материалының химиялық құрамынан басқа, жабын құрылымындағы өзгерістер жабынның жұмысына айтарлықтай әсер етуі мүмкін. Кесу құралының әртүрлі жұмысы жабынның микроқұрылымындағы әртүрлі элементтердің таралуына байланысты.
Қазіргі уақытта қажетті өнімділікке қол жеткізу үшін әртүрлі химиялық құрамдары бар бірнеше бір қабатты композиттік қабатқа біріктіруге болады. Бұл үрдіс болашақта дами береді, әсіресе үш жоғары иондалған жабу процесін біріктіретін HI3 (жоғары иондалған үш еселік) доғалық булану және шашыраңқы гибридті жабу технологиясы сияқты жаңа жабу жүйелері мен жабу процестері арқылы.
Жан-жақты жабын ретінде титан-кремний негізіндегі (TiSi) жабындар керемет өңдеу мүмкіндігін ұсынады. Бұл жабындарды әртүрлі карбидті құрамы бар жоғары қаттылықтағы болаттарды (өзек қаттылығы HRC 65 дейін) және орташа қаттылықтағы болаттарды (өзек қаттылығы HRC 40) өңдеу үшін пайдалануға болады. Жабын құрылымының дизайнын әртүрлі өңдеу қолданбаларына сәйкес бейімдеуге болады. Нәтижесінде, титан-силикон негізіндегі жабынды кескіш құралдарды жоғары легирленген, төмен легирленген болаттардан бастап шыңдалған болаттар мен титан қорытпаларына дейінгі әртүрлі дайындама материалдарын кесу және өңдеу үшін пайдалануға болады. Жалпақ дайындамалардағы жоғары өңдеулі кесу сынақтары (HRC 44 қаттылығы) жабынды кескіш құралдардың қызмет ету мерзімін екі есеге жуық ұзарта алатынын және бетінің кедір-бұдырлығын шамамен 10 есе азайта алатынын көрсетті.
Титан-кремний негізіндегі жабын кейінгі бетті жылтыратуды азайтады. Мұндай жабындар жоғары кесу жылдамдығымен, жоғары жиек температурасымен және жоғары металды кетіру жылдамдығымен өңдеуде қолданылады деп күтілуде.
Басқа кейбір PVD жабындары үшін (әсіресе микроқорытпалы жабындар), жабын компаниялары әртүрлі оңтайландырылған беттік өңдеу шешімдерін зерттеу және әзірлеу үшін процессорлармен тығыз жұмыс істейді. Сондықтан, өңдеу тиімділігін, кесу құралдарын пайдалануды, өңдеу сапасын және материал, жабын және өңдеу арасындағы өзара әрекеттесуді айтарлықтай жақсартуға болады және іс жүзінде қолдануға болады. Кәсіби жабын серіктесімен жұмыс істеу арқылы пайдаланушылар өз құралдарын пайдалану тиімділігін өмірлік циклі бойы арттыра алады.
Жарияланған уақыты: 2022 жылғы 7 қараша