Les outils de nitrure de bore cubique (CBN) sont devenus une force révolutionnaire dans l'industrie de l'usinage, offrant des performances et une efficacité inégalées. En tant que premier fournisseur d'outils CBN, je suis ravi de me plonger dans le monde fascinant du fonctionnement de ces outils remarquables et des avantages qu'ils apportent à diverses applications d'usinage.
Comprendre CBN: le matériel surhard
Au cœur des outils CBN se trouve le nitrure de bore cubique, un matériau surhard synthétique juste derrière le diamant en dureté. Le CBN est créé dans des conditions de haute pression et de température élevée, résultant en une structure cristalline qui offre une résistance à l'usure exceptionnelle, une stabilité thermique et une inertie chimique. Ces propriétés font de CBN un matériau idéal pour les outils de coupe utilisés dans l'usinage à grande vitesse des matériaux durs.
Le principe de travail des outils CBN
Le principe de travail des outils CBN est basé sur l'interaction entre la tranche de coupe de l'outil et le matériau de la pièce. Lorsque l'outil CBN entre en contact avec la pièce, la dureté élevée et la tranche tranchante du matériau CBN lui permettent de pénétrer et de retirer efficacement le matériau. Le processus de coupe implique plusieurs mécanismes clés:
Tonte
Le principal mécanisme d'élimination des matériaux dans l'usinage CBN est le cisaillement. Alors que le bord de pointe de l'outil se déplace à travers la surface de la pièce, il applique une force de cisaillement élevée au matériau, ce qui le fait se déformer et se fracturer le long du plan de cisaillement. Le tranchant pointu de l'outil CBN minimise la zone de déformation et réduit les forces de coupe, entraînant un processus de coupe lisse et efficace.
Abrasion
En plus du cisaillement, l'abrasion joue également un rôle dans le processus d'élimination des matériaux. Les particules CBN dures à la pointe de l'outil agissent comme des abrasifs, portant le matériau de la pièce et créant des puces. Le processus d'abrasion est plus important lors de l'usinage des matériaux durs et abrasifs, tels que des aciers durcis et des alliages à haute température.
Tenue chimique
Bien que CBN soit chimiquement inerte à la plupart des matériaux de la pièce, l'usure chimique peut encore se produire dans certaines conditions. À des températures de coupe élevées, le matériau CBN peut réagir avec le matériau de la pièce ou le liquide de coupe, conduisant à la formation de composés chimiques à la pointe. Cela peut entraîner le terne de la pointe et réduire les performances de l'outil. Cependant, la stabilité thermique élevée de CBN aide à minimiser l'usure chimique et à prolonger la durée de vie de l'outil.
Avantages des outils CBN
Les outils CBN offrent plusieurs avantages importants par rapport aux outils de coupe traditionnels, ce qui en fait le choix préféré pour de nombreuses applications d'usinage:
Résistance à l'usure élevée
La dureté exceptionnelle du matériau CBN offre une excellente résistance à l'usure, permettant aux outils CBN de maintenir leur tranche de pointe pendant une période plus longue. Cela réduit la fréquence des changements d'outils et augmente la productivité, en particulier lors de l'usinage des matériaux durs et abrasifs.
Stabilité thermique élevée
Les outils CBN peuvent résister à des températures de coupe élevées sans perdre leur dureté ou leur intégrité. Cela leur permet d'être utilisés dans des applications d'usinage à grande vitesse, où les outils de coupe traditionnels peuvent subir une usure rapide et une défaillance en raison d'un ramollissement thermique.
Excellente finition de surface
Le bord de coupe nette des outils CBN et le processus de suppression efficace des matériaux entraînent une finition de surface supérieure sur la pièce. Cela réduit le besoin d'opérations de finition secondaire et améliore la qualité globale des pièces usinées.
Large gamme d'applications
Les outils CBN peuvent être utilisés pour machiner une variété de matériaux, y compris des aciers durcis, des fers à mouler, des alliages à haute température et des composites. Ils conviennent à une large gamme d'opérations d'usinage, telles que le tournage, le fraisage, le forage et le broyage.
Applications des outils CBN
Les outils CBN sont largement utilisés dans diverses industries, notamment l'automobile, l'aérospatiale, l'énergie et la fabrication générale. Certaines des applications courantes des outils CBN comprennent:
Outils de tournage à plat
Les outils de rotation plats CBN sont utilisés pour l'usinage des surfaces plates sur les pièces cylindriques. Ils sont couramment utilisés dans l'industrie automobile pour l'usinage des composants du moteur, tels que les vileliers, les arbres à cames et les pistons.
Outils de coupe modulaires
Les outils de coupe CBN modulaires se composent d'un support d'outil et d'inserts de coupe remplaçables. Ils offrent de la flexibilité et de la rentabilité, car les inserts de coupe peuvent être facilement remplacés lorsqu'ils sont usés. Les outils CBN modulaires sont utilisés dans une variété d'opérations d'usinage, y compris le tournage, le broyage et l'ennui.
Retourne en alliage à haute température
Les alliages à haute température, tels que les alliages Inconel et Titane, sont largement utilisés dans les industries aérospatiales et énergétiques en raison de leurs excellentes propriétés mécaniques à des températures élevées. Les outils CBN sont idéaux pour l'usinage de ces matériaux, car ils peuvent résister aux températures de coupe élevées et à la nature abrasive des alliages.
Facteurs affectant les performances des outils CBN
Les performances des outils CBN sont influencées par plusieurs facteurs, notamment le matériau de la pièce, les paramètres de coupe, la géométrie des outils et le liquide de coupe. Voici quelques facteurs clés à considérer lors de l'utilisation d'outils CBN:
Matériau de pièce
La dureté, la ténacité et la composition chimique du matériau de la pièce ont un impact significatif sur les performances des outils CBN. Les matériaux durs et abrasifs nécessitent des outils avec une résistance à l'usure plus élevée, tandis que les matériaux difficiles peuvent nécessiter des outils avec une meilleure ténacité de fracture.
Paramètres de coupe
Les paramètres de coupe, tels que la vitesse de coupe, le taux d'alimentation et la profondeur de coupe, doivent être soigneusement sélectionnés pour optimiser les performances des outils CBN. Des vitesses de coupe plus élevées peuvent augmenter la productivité, mais elles génèrent également plus de chaleur et peuvent provoquer une usure prématurée des outils. Le taux d'alimentation et la profondeur de coupe doivent être ajustés en fonction du matériau de la pièce et de la géométrie de l'outil pour assurer une élimination efficace du matériau et une bonne finition de surface.
Géométrie de l'outil
La géométrie de l'outil CBN, y compris l'angle de râteau, l'angle de dégagement et le rayon de pointe, affecte les forces de coupe, la formation des puces et la finition de surface. La géométrie de l'outil doit être conçue pour s'adapter à l'application d'usinage spécifique et au matériau de la pièce.
Liquide de coupe
L'utilisation du liquide de coupe peut améliorer les performances des outils CBN en réduisant la température de coupe, en éliminant les copeaux et en empêchant l'usure des produits chimiques. Le type de liquide de coupe et sa concentration doivent être sélectionnés en fonction du matériau de la pièce et de l'opération d'usinage.
Conclusion
Les outils CBN changent la donne dans l'industrie de l'usinage, offrant des performances, une efficacité et une polyvalence supérieures. En comprenant le principe de travail des outils CBN et les facteurs qui affectent leurs performances, les fabricants peuvent prendre des décisions éclairées lors de la sélection et de l'utilisation de ces outils. En tant que fournisseur d'outils CBN, je m'engage à fournir des produits de haute qualité et un support technique pour aider nos clients à obtenir les meilleurs résultats d'usinage. Si vous êtes intéressé à en savoir plus sur nos outils CBN ou à discuter de vos besoins d'usinage spécifiques, n'hésitez pas à nous contacter pour une consultation. Nous sommes impatients de travailler avec vous pour optimiser vos processus d'usinage et améliorer votre productivité.
Références
- "Cutting Tool Technology" par Peter Oxley
- Advance des matériaux avancés "par Y.
- "Manuel d'usinage avec roues de broyage" par I. Inasaki