CBN срещу PCD: Битката на свръхтвърдите режещи инструменти – дълбоко потапяне в производството и производителността
CBN (кубичен борен нитрид) CNC режещи инструменти
CBN, или кубичен борен нитрид, е синтетичен материал, известен със своята изключителна твърдост и издръжливост. Той е на второ място след диаманта по отношение на твърдостта, което го прави идеален материал за режещи инструменти, използвани при високопроизводителна обработка. CBN режещите инструменти обикновено се използват за обработка на закалени стомани, чугуни и други материали с висока якост, които са трудни за обработка с конвенционални режещи инструменти.
Производствен процес на CBN инструменти:
Производството на CBN режещи инструменти обикновено включва синтез на борен нитрид (BN) под високо налягане и висока температура. Процесът започва с борен прах и азотен газ, които се подлагат на екстремни условия (над 1500°C), за да образуват кристалите кубичен борен нитрид (c-BN). След това тези кристали се комбинират с матричен материал, често кобалтово свързващо вещество, за да се създаде режеща вложка или инструмент. Тази комбинация осигурява на CBN инструмента неговата забележителна твърдост и устойчивост на износване.
CBN вложките могат да бъдат произведени в различни форми и размери, в зависимост от специфичните изисквания за обработка. Окончателният инструмент често е синтерован, шлифован и покрит, за да се подобри допълнително неговата производителност и покритие на повърхността. Способността на инструмента да поддържа остри режещи ръбове при високи температури го прави отличен избор за тежки приложения в индустрии като космическото, автомобилостроенето и производството на инструменти.
PCD (поликристален диамант) CNC режещи инструменти
PCD, или поликристален диамант, е материал, произведен чрез свързване заедно на фини диамантени кристали под високо налягане и температура, което води до здрав и издръжлив материал за режещ инструмент. PCD инструментите са известни със своята изключителна устойчивост на износване, особено при обработка на цветни метали като алуминий, мед и месинг, както и композитни материали.
Производствен процес на PCD инструменти:
Производството на PCD инструменти започва със създаването на фини диамантени прахове, които се смесват с метално свързващо вещество, обикновено кобалт или други метални прахове. След това тази смес се подлага на процес с висока температура и високо налягане, известен като "синтероване" в специална преса. По време на този процес диамантените кристали се сливат заедно, създавайки плътна, поликристална структура.
PCD инструментите обикновено се произвеждат в две основни форми: монолитни и споени. При монолитния метод целият инструмент е направен от PCD, докато при запоения метод тънък слой PCD е прикрепен към твърдосплавна основа. След синтероване PCD инструментите се шлифоват и полират до точни размери, осигурявайки остри режещи ръбове и гладка повърхност. Те могат да бъдат допълнително третирани с покрития, за да се увеличи устойчивостта им на износване и окисление, което може да подобри тяхната производителност в специфични приложения.
PCD инструментите обикновено се използват за задачи с високо прецизно рязане и са особено полезни за обработка на материали, които причиняват значително износване на традиционните инструменти. Благодарение на тяхната изключителна твърдост и ниско триене, те осигуряват изключителна производителност както при довършителни операции, така и при високоскоростни машинни операции.
Сравнение между CBN и PCD CNC режещи инструменти
| Собственост | CBN (кубичен борен нитрид) | PCD (поликристален диамант) |
|---|---|---|
| Състав на материала | Твърд, синтетичен борен нитрид | Синтетични диамантени частици, свързани под високо налягане |
| твърдост | Много висока, на второ място след диаманта | Изключително висок, най-твърдият известен материал |
| Приложения | Закалени стомани, чугуни, високотемпературни сплави | Цветни метали, композити, алуминий, мед и др. |
| Устойчивост на износване | Отлично, особено с твърди, абразивни материали | Изключителен, особено за меки, цветни метали |
| Термична стабилност | Много висока, издържа добре на екстремни горещини | Умерен, чувствителен към високи температури |
| Живот на инструмента | Дълъг живот на инструмента при груба и тежка обработка | Много дълъг живот на инструмента, особено при довършителни операции |
| Скорост на рязане | Идеален за тежки срезове и умерени скорости | Високи скорости на рязане за леки и средни срезове |
| цена | Обикновено по-ниска от PCD | По-високо поради производствения процес и материала |
| Типични индустрии | Аерокосмическа, автомобилна, щанцова и мухъл, стоманена промишленост | Автомобилна, космическа, електроника и пластмаси |
| Повърхностно покритие | Висока точност и добро покритие на повърхността при твърди материали | Отлично покритие на повърхността на цветни материали |
Ключови разлики:
Съвместимост на материалите:
CBN е особено подходящ за твърди и абразивни материали като закалени стомани и чугун.
PCD е идеален за меки материали като алуминий, мед и композити, които са склонни бързо да износват традиционните инструменти.
Ефективност при високи температури:
CBN инструментите могат да издържат на по-високи температури, без да се влошават, което ги прави по-ефективни при условия на обработка с висока сила и висока температура.
PCD инструментите, макар и много твърди, са по-малко толерантни към изключително високи температури и могат да загубят предимството си при такива условия.
Съображения за разходите:
CBN инструментите обикновено са по-достъпни от PCD инструментите, тъй като PCD изисква по-сложни производствени процеси и самата суровина е по-скъпа.
Повърхностно покритие и прецизност:
PCD инструментите са по-подходящи за постигане на ултра фини повърхностни покрития, особено в цветни материали.
CBN инструментите, макар и прецизни, се отличават повече с издръжливост и издръжливост на рязане, отколкото с постигане на най-високо качество на повърхността при по-меки материали.
CNC режещите инструменти CBN и PCD предлагат изключителна производителност, но отговарят на различни нужди от обработка. CBN инструментите са идеални за здрави, твърди материали и високотемпературни приложения, докато PCD инструментите блестят при работа с по-меки метали и композитни материали, осигурявайки дълъг живот на инструмента и отлична производителност на рязане. Изборът между двете зависи от конкретния материал, който се обработва, необходимия живот на инструмента и средата на обработка.
