تکنولوژی ساخت ( ماشین ابزار )
High feed towards technology, iran is the best
درباره وبلاگ


به نام خدا
این وبلاگ درراستای تحقق نیاز های آموزشی و کاربردی در زمینه صنعت ساخت و تولید کشور و نیز آشنایی علاقمندان با این صنعت مادر فعالیت دارد. تمامی مطالب این وبلاگ بصورت اختصاصی و کاملا معتبر میباشند. حتی الامکان سعی میکنم مطالب جدید و به روز رو در وبلاگ قرار بدم. درصورت داشتن هرگونه سوال یا نظر و پیشنهاد میتوانید با شماره من ( 09906125821 ) و یا قسمت تماس با مدیر با من در ارتباط باشید.

مدیر وبلاگ : علی خوب بخت
نویسندگان
به نام خدا

استفاده از ابزار های نسل جدید بر پایه نانو نیترید بور مکعبی ( NANO CBN ) در تراشکاری قطعات سخت

 پیشرفت سریع صنعت در دنیای امروز موجب شده است تا تنوع قطعات تولیدی روز به روز افزایش یابد که در نتیجه آن نیاز به روش های جدید برای تولید قطعات بیش از پیش احساس می شود. در این بین روش تراشکاری از دیرباز مورد توجه بسیاری از سازندگان و تولیدکنندگان بوده است. یکی از مهمترین پارامتر های تاثیر گذار در بازده فرایند تراشکاری جنس ابزار مورد استفاده است که باید متناسب با جنس قطعه کار انتخاب شود تا بتواند علاوه بر داشتن طول عمر بالا ، زمان ماشینکاری را نیز تا حد ممکن کاهش دهد. به طور کلی امروزه ابزار های تراشکاری به چهار دسته عمده تقسیم می شوند که در شکل ۱ آورده شده است. هر یک از ابزارها دارای خواص منحصر به فردی هستند که با توجه آن کاربرد های متفاوتی خواهند داشت. در بین قطعه کار هایی که امروزه مورد تراشکاری قرار می گیرند قطعات سخت (سختی بالاتر از ۴۵ راکول C) از اهمیت بالایی برخوردار هستند. اغلب تولیدکنندگان در حین تراشکاری این دسته از قطعات دچار مشکلات مختلفی هستند که مهمترین آنها جنس ابزار مورد استفاده است که امروزه بیشتر از اینسرت های سرامیکی و CBN بدین منظور استفاده می شود.

شکل ۱ - تاریخچه جنس انواع ابزار های تراشکاری

CBN یک ماده پلی آمورف مکعبی بر پایه نیترید بور می باشد. این ماده دومین ماده سنتزی سخت دنیا بعد از
الماس است. مطالعات بازار ابزار های مورد استفاده در صنایع مختلف نشان می دهد که استفاده از ابزار های CBN
روز به روز در حال افزایش است. آمارها نشان می دهد که این میزان در سال ۲۰۱۵ با رشد ۳۸ % نسبت به پنج
سال گذشته به چیزی بالغ بر ۸۸۵ میلیون دلار رسیده است. رایج ترین نوع اینسرت های CBN موجود در بازار
اینسرت های پلی کریستال ( PCBN ) است.

شکل ۲ - بازار ابزار های CBN مورد استفاده در ماشینکاری قطعات سخت

عمده مزایای اینسرت های PCBN عبارتند از سختی بالا ، حفظ سختی در دمای بالا ، مقاومت در برابر خوردگی و
پایداری حرارتی خوب است. اما در کنار این مزایا ، PCBN ها مقاومت به ضربه پایینی دارند ، شوک پذیری آنها
کم است و در نتیجه قادر به کار در شرایط همراه با خنک کاری نیستند. همین مورد باعث می شود تا محدوده
کاری آنها محدود شده و قابلیت کار نداشته باشند.
امروزه نسل جدیدی از اینسرت های CBN با استفاده از نانو تکنولوژی ساخته شده است که به آنها nano-CBN یا
NCBN گفته می شود. در این اینسرت ها از نانو ذرات سرامیکی به عنوان بایندر استفاده شده که باعث بهبود نقاط
ضعف PCBN می شود. از این رو در ابزار های جدید NCBN مزایای سختی بالا ، طول عمر کاری زیاد ، پایداری
حرارتی در کنار مقاومت به ضربه خوب و مقاومت در برابر شکست بالاتر قرار میگیرند. تفاوت ریزساختاری
اینسرت های PCBN و NCBN را می توان در شکل ۳ مشاهده کرد.
شرکت Microbor ، یکی از بزرگترین تولید کننده های اینسرت تراشکاری در دنیا است. این شرکت در سال ۲۰۰۹
میلادی شروع به توسعه فناوری تولید اینسرت های CBN بر پایه نانوتکنولوژی کرده است. ابزارهای nano-CBN
شرکت Microbor مقاومت به ضربه و حرارت بالایی دارند ، کیفیت این محصولات قابل رقابت با ابزار های CBN
مشهور دنیا می باشد . جدول ۱ مقایسه خواص اینسرت های مختلف را با هم نشان می دهد.

شکل ۳ – ریز ساختار اینسرت های الف- PCBN و ب- NCBN

 

جدول ۱ – مقایسه خواص ابزار های تراش


*محصول شرکت Microbor

 

اینسرت های NCBN تولید شده توسط شرکت Microbor دارای ویژگی های مختلفی هستند از جمله :

  • استحکام بالا لبه های برش

استحکام بالای لبه های برش موجب افزایش طول عمر ابزار ، حتی در حالت براده برداری منقطع می شود.

  • هدایت حرارتی بالا

به دلیل درصد بالای CBN به کار رفته در این دسته از ابزار ، این ابزار دارای هدایت حرارتی بالایی بوده و
در نتیجه طول عمر بیشتری دارد.

  • پایداری لبه های برش

پایداری لبه های برش در برابر سایش در هنگام ماشین کاری تمامی انواع چدن حتی در سرعت های
براده برداری بالا ، میزان بار برداری و عمق براده زیاد.

  • ماشین کاری با سرعت بالا

گزینه مناسبی برای پرداخت اولیه و نهایی در سرعت های بالا می باشد.

  • مقاومت به سایش

دستیابی به پایداری ابعادی و زبری سطح پایین Ra=0.4μm هنگام ماشین کاری پیوسته با این اینسرت ها به خوبی
امکان پذیر است.

  • شوک پذیری بالا

شوک پذیری بالای این دسته از اینسرت ها موجب می شود تا شما بتوانید هم در حضور خنک کننده و هم در عدم
حضور آن با این ابزارها کار کنید.
با توجه به این ویژگی ها ، نتایج نشان داده است که استفاده از اینسرت های NCBN موجب می شود تا بهره وری
تولید تا ۲۵ % افزایش پیدا کرده و در نتیجه قیمت تمام شده قطعه نهایی تا ۱۴ % کاهش یابد. (شکل ۴)

 

شکل ۴ - فلوچارت هزینه های تولید و روش های کاهش هزینه

اصلی ترین گرید های شرکت میکروبور دو نوع MBR7010M و MBR5025M است که خواص آنها در جدول
زیر آورده شده است. سختی و چقرمگی به عنوان اصلی ترین عوامل در خواص یک ابزار بسیار حائز اهمیت است
که در شکل ۵ مقایسه بین گرید های شرکت Microbor و دیگر ابزار های رایج آورده شده است.
اینسرت های NCBN را می توان برای تمامی فرایند های ماشینکاری قطعات چدنی ، فولاد های سخت کاری شده ،
سوپرآلیاژها ، قطعات متالورژی پودر و تمامی مواد سخت مانند کامپوزیت های تنگستن به کار برد

 

جدول ۲ - مشخصات گرید های مختلف اینسرت های NCBN

 

شکل ۵ - مقایسه خواص ابزار های مختلف

نتایج تست مقایسه میزان سایش ابزار در حین تراشکاری یک نمونه قطعه کار چدنی با گرید GG25 که در مدت
زمان ۱۰ دقیقه تست شده است در شکل ۶ آورده شده است. همانطور که مشاهده می شود میزان سایش سطحی
در مقایسه با دو برند مختلف به مراتب کمتر است که نشان دهنده طول عمر بالاتر اینسرت در حین کارکرد است.

 

شکل ۶ - مقایسه خواص سایشی اینسرت های ( NCBN ( MBR7010M  با اینسرت های ( PCBN ( SECO , BXC90 
اینسرت مورد تست RNMN060300 T03020


---------------------------------------
موفق و پیروز باشید







نوع مطلب : ماشین ابزار و CNC، اطلاعات فنی، ابزارشناسی، 
برچسب ها : ابزار های CBN، CBN Tools، نیترید بور مکعبی، الماس، اینسرت CBN، ابزار NANO-CBN، ابزار سرامیک،
لینک های مرتبط :
جمعه 18 مرداد 1398 :: نویسنده : علی خوب بخت
به نام خدا


موفقیت در فرایند های ماشینکاری (فرزکاری , تراشکاری و …) به انتخاب ابزار مناسب از نظر جنس , شکل و اندازه برای هر کار مرتبط می باشد. مواد زیادی با ویژگیها , قابلیتها و قیمت های مختلف برای ساخت ابزار برشی در دسترس می باشند که فولادهای آلیاژی پر کربن , فولادهای با آلیاژ کم و متوسط , فولاد ابزار تندبر (HSS) , آلیاژهای ریختگی کبالت , کاربید های سمانته , کاربیدهای ریختگی , کاربیدهای روکش شده , فولادهای تندبر روکش دار , سرامیک ها , سرمت ها , سرامیک های تقویت شده , نیترید بور مکعبی (CBN) و الماس های تک و چند بلوره را شامل می شوند.
در ماشینکاری , هرچه سرعت براده برداری بیشتر باشد , زمان لازم برای ماشینکاری کاهش پیدا می کند که همین امر می تواند سبب کاهش هزینه تولید گردد.
تیغه های ابزار برشی در فرزکاری , تراشکاری و … به دلیل کار در شرایط بسیار سخت باید مشخصات زیر را دارا باشند :
- مقاومت در برابر سایش
- مقاوت در برابر خوردگی و پریدگی لبه ابزار
- سختی بالا
- سختی بالا در دمای بالا ( گرم سختی )
- چقرمگی زیاد ( مقاومت به ضربه )
- مقاومت زیاد در مقابل تغییر شکل
- پایداری شیمیایی بالا ( عدم ترکیب با ماده قطعه کار )
- ضریب الاستیسیته بالا
در فرایندهای مختلف ماشینکاری از جمله در فرزکاری , سرعت براده برداری و نرخ پیشروی بوسیله جنس ابزار یا تیغه برشی محدود می شود تا تیغه برشی از عمر قابل قبولی برخوردار باشد. هرچه عمر ابزار ماشینکاری بیشتر باشد , دفعات تعویض ابزار و در نتیجه زمان و هزینه نیروی انسانی مورد نیاز کاهش می یابد و هزینه توقف تولید نیز کمتر می شود.
در ادامه به معرفی برخی از موادی که برای ساخت تیغه های فرز و تراش مورد استفاده قرار می گیرند , می پردازیم :

فولاد ابزار (TOOL STEEL)

برخی فولاد های کربنی و فولاد های با آلیاژ کم و متوسط که فولاد ابزار نامیده می شوند در گذشته متداول ترین ماده برای ساخت ابزار برشی محسوب می شدند که ضمن دارا بودن چقرمگی مناسب , لبه های برنده تیزی هم دارند. بر روی این فولادها عملیات حرارتی ، سخت کاری و بازپخت انجام می شود که فرایند بازپخت سبب افت سختی دما بالا در آنها می شود.
انواع آلیاژی این فولادها دارای عناصر مولیبدن و کروم برای افزایش سختی و تنگستن و مولیبدن برای افزایش مقاومت سایشی می باشند. این فولاد ها با افزایش دما تا دمای بازپخت , سختی خود را از دست می دهند و مقاومت سایشی محدودی نیز دارند و از همین روی برای ساخت ابزارهای برشی ارزان قیمت مناسب کار در سرعتهای پایین (در نتیجه حرارت کم) مورد استفاده قرار می گیرند.

فولاد تندبر (HIGH SPEED STEEL)

این دسته از فولاد های پر آلیاژ که در برخی استانداردها جزء فولاد های ابزار نیز محسوب می شوند در دما های بالاتر سختی خود را بهتر حفظ می کنند و در مقایسه با تیغه های ساخته شده از فولاد ابزار با طول عمر مساوی , قابلیت براده برداری ۲ تا ۳ برابر سریعتر از آنها را دارا می باشند.
این فولادها که به اختصار HSS نیز نامیده می شوند دارای عناصر آلیاژی مولیبدن , کبالت , تنگستن , کروم و وانادیوم هستند که سختی و مقاومت سایشی آنها را افزایش می دهد.
در حال حاضر هنوز به میزان زیادی از این فولادها جهت ساخت مته و تیغه های فرز و تراش جهت کاربرد های معمولی استفاده می شود که البته به مرور جای خود را به فولاد های تندبر روکش شده و کاربیدها می دهند. مهمترین مزیت فولاد های تندبر , چقرمگی بالا و ساخت آسان و کم هزینه آنهاست.

فولاد تندبر با روکش TiN

فولاد های تندبر روکش شده با نیترید تیتانیوم در سرعتهای برشی بالا حدود ۱۰ تا ۲۰ درصد بهتر از نمونه های بدون روکش هستند. از مزایای این فولادها , کاهش سایش ابزار است که سبب می شود در مرحله تیز کردن ابزار , ماده کمتری برداشته شده و در نتیجه دفعات استفاده از تیغه برشی افزایش یابد. بهبود مقاومت به سایش بگونه ایست که یک ابزار برشی از جنس فولاد تندبر با روکش نیترید تیتانیوم پس از هر بار تیزکردن تا ۴ برابر نوع بدون روکش آن مورد استفاده قرار می گیرد و در نتیجه هزینه تولید را تا یک دهم کاهش می دهد.

کاربید

کاربیدها , آلیاژ های غیر آهنی هستند که به کاربید های سمانته یا تف جوشی شده معروف می باشند و علت آن نیز اینست که به روش متالورژی پودر ساخته می شوند. با استفاده از این مواد در ساخت تیغه های فرز و تراش , سرعت ماشینکاری به ۴ تا ۵ برابر افزایش می یابد. بیشتر کاربید های امروزی بر پایه کاربید تنگستن ( یا مخلوطی از کاربید تنگستن و کاربید تیتانیوم و تانتالیوم ) ساخته شده و دارای سختی بالا در دمای زیاد , پایداری شیمیایی خوب و اصطکاک کمتر حین براده برداری هستند. سرعت براده برداری با این مواد در مقایسه با فولادهای تندبر بیشتر بوده و قیمت آنها نیز بسیار بالاتر می باشد. ابزار های کاربیدی سمانته به صورت تیغچه (اینسرت) هایی به فرمهای چهارگوش , مثلثی , لوزی و یا مدور و با قابلیت باز و بست روی پایه بکار می روند .

کاربیدهای روکش شده

از آنجا که پوشش دهی ابزار برشی به طور متوسط عمر آنرا تا ۳۰۰ درصد می تواند افزایش دهد , لذا استفاده از پوشش هایی مانند کاربید تیتانیوم از سال ۱۹۶۹ در صنعت رواج یافت. روکش مناسب ابزار برشی باید دارای سختی بالا, مقاومت سایشی خوب و پایداری شیمیایی باشد. برای روکش دهی کاربیدها از ترکیبات مختلفی مانند نیترید تیتانیوم (TiN) , کاربید تیتانیوم (TiC) و اکسید آلومینیوم (Al2O3) استفاده می شود که به صورت تک یا چند لایه بکار می روند.
ابزارهای برشی کاربیدی روکش دار در مقایسه با انواع بدون روکش , ۲ تا ۳ برابر مقاومت سایشی بیشتر داشته و در طول عمر مساوی , سرعت ماشینکاری را تا ۲ برابر افزایش می دهند. بکارگیری ابزارهای کاربیدی روکش شده به حدی رسیده است که امروزه ۸۰ تا ۹۰ درصد ابزارهای ماشینکاری از نوع روکش دار می باشند.

سرامیک

سرامیکها از اکسید آلومینیوم Al2O3 به روش متالورژی پودر و تحت فشار و دمای بالا ساخته می شوند. ابزارهای سرامیکی به صورت تیغچه های برش بر روی ابزار برشی نصب شده و سرعت ماشینکاری به وسیله آنها ۲ تا ۳ برابر تیغه های برشی کاربید تنگستن است. این نوع تیغه های فرز و تراش نیازی به خنک کاری حین ماشینکاری نداشته و از عمر یکسانی در مقایسه با کاربید های تنگستن برخوردارند. سختی زیاد و عدم میل به ترکیب شیمیایی , سرامیکها را به مواد مناسبی جهت ساخت تیغه های پرداخت کاری در سرعتهای بالا و با نرخ براده برداری بالا تبدیل نموده و جهت براده برداری از سوپرآلیاژها بکار می روند.

الماس

الماس سخت ترین ماده شناخته شده تا به امروز است . تیغه های الماس در مقایسه با کاربیدها به مقدار زیادی نیرو های برش را کاهش داده و تراشکاری با آنها در سرعت های بالا و با نرخ تغذیه بسیار کم انجام می شود و سطح پرداخت کاری شده بسیار خوبی را ایجاد میکند. الماس در عین داشتن سختی و مقاومت سایشی خوب , بسیار شکننده بوده و شکل دادن به ان به صورت ابزار تراش بسیار دشوار است. در مجموع کارایی تیغه فرز و تیغه تراش های الماس در مقایسه با انواع کاربیدی بسیار بالاتر بوده و طول عمر ابزار و کنترل اندازه , پرداخت و کیفیت سطح قطعه بسیار بهتر است.

نیترید بور مکعبی (CBN)

از متریال های ساخته شده به دست بشر بوده و در اتوموبیل سازی و ماشینکاری فولادهای سخت کاری شده و سوپرآلیاژ ها بکار می روند. روش تولید آنها مشابه الماس بوده و قادر هستند سختی خود را در دماهای بالا حفظ کنند. به کمک آنها ماشین کاری مواد بسیار سخت مانند اینکونل ۷۱۸ و رنه ۹۵ ممکن شده است.
به کمک نیترید بور مکعبی می توان به شکل اقتصادی مواد سخت را با دقت پرداخت و کیفیت سطوح به مراتب بهتر با سرعت ۵ برابر و نرخ براده برداری ۵ برابر ابزارهای کاربیدی را بدست آورد. قیمت تیغه های فرز یا تراش ساخته شده از CBN کمی بیشتر از کاربید سمانته و سرامیکهاست ولی عمر آنها ۵ تا ۷ برابر ابزار برشی سرامیکی است که همین عامل , بکارگیری آنها را علی رغم قیمت بیشتر , توجیه می کند.


---------------------------------


موفق و پایدار باشید






نوع مطلب : ماشین ابزار و CNC، اطلاعات فنی، ابزارشناسی، 
برچسب ها : ابزار های برشی، نیترید بور مکعبی، سرامیک، سرمت، فولاد تندبر، فولاد ابزار، الماس،
لینک های مرتبط :


آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :
Free counters!
 
 
 
شبکه اجتماعی فارسی کلوب | Buy Website Traffic | Buy Targeted Website Traffic