CBN vs. PCD: Bitva supertvrdých řezných nástrojů – hluboký ponor do výroby a výkonu
CBN (kubický nitrid boru) CNC řezné nástroje
CBN neboli kubický nitrid boru je syntetický materiál známý svou extrémní tvrdostí a odolností. Tvrdostí je na druhém místě za diamantem, což z něj dělá ideální materiál pro řezné nástroje používané při vysoce výkonném obrábění. CBN řezné nástroje se obvykle používají pro obrábění kalených ocelí, litin a dalších vysoce pevných materiálů, které se obtížně zpracovávají běžnými řeznými nástroji.
Výrobní proces CBN nástrojů:
Výroba CBN řezných nástrojů obecně zahrnuje syntézu nitridu boru (BN) za vysokého tlaku a vysoké teploty. Proces začíná borovým práškem a plynným dusíkem, které jsou vystaveny extrémním podmínkám (nad 1500 °C) za vzniku krystalů kubického nitridu boru (c-BN). Tyto krystaly jsou pak kombinovány s matricovým materiálem, často kobaltovým pojivem, za účelem vytvoření řezné vložky nebo nástroje. Tato kombinace poskytuje nástroji CBN jeho pozoruhodnou tvrdost a odolnost proti opotřebení.
CBN břitové destičky lze vyrábět v různých tvarech a velikostech v závislosti na konkrétních požadavcích na obrábění. Konečný nástroj je často sintrován, broušen a potažen, aby se dále zlepšil jeho výkon a povrchová úprava. Schopnost tohoto nástroje udržovat ostré řezné hrany při vysokých teplotách z něj činí vynikající volbu pro náročné aplikace v průmyslových odvětvích, jako je letecký a kosmický průmysl, automobilový průmysl a výroba nástrojů.
PCD (polykrystalický diamant) CNC řezné nástroje
PCD neboli polykrystalický diamant je materiál vyrobený spojením jemných diamantových krystalů pod vysokým tlakem a teplotou, výsledkem je pevný a odolný materiál řezného nástroje. Nástroje PCD jsou známé svou mimořádnou odolností proti opotřebení, zejména při obrábění neželezných kovů, jako je hliník, měď a mosaz, a také kompozitních materiálů.
Výrobní proces PCD nástrojů:
Výroba PKD nástrojů začíná vytvořením jemných diamantových prášků, které jsou smíchány s kovovým pojivem, obvykle kobaltem nebo jinými kovovými prášky. Tato směs je poté podrobena vysokoteplotnímu vysokotlakému procesu známému jako „slinování“ ve speciálním lisu. Během tohoto procesu se krystaly diamantu spojí dohromady a vytvoří hustou, polykrystalickou strukturu.
Nástroje PCD se obvykle vyrábějí ve dvou hlavních formách: monolitické a pájené. Při monolitické metodě je celý nástroj vyroben z PKD, zatímco v pájené metodě je tenká vrstva PKD připevněna ke karbidovému substrátu. Po slinování jsou nástroje PKD broušeny a leštěny na přesné rozměry, což zajišťuje ostré řezné hrany a hladký povrch. Mohou být dále ošetřeny povlaky pro zvýšení jejich odolnosti proti opotřebení a oxidaci, což může zlepšit jejich výkon ve specifických aplikacích.
PCD nástroje se běžně používají pro vysoce přesné řezné úkoly a jsou zvláště výhodné pro obrábění materiálů, které způsobují značné opotřebení tradičních nástrojových materiálů. Díky své výjimečné tvrdosti a nízkým třecím vlastnostem poskytují vynikající výkon jak při dokončovacích operacích, tak při vysokorychlostním obrábění.
Srovnání mezi CBN a PCD CNC řeznými nástroji
| Majetek | CBN (kubický nitrid bóru) | PCD (polykrystalický diamant) |
|---|---|---|
| Materiálové složení | Tvrdý, syntetický nitrid bóru | Částice syntetického diamantu pojené pod vysokým tlakem |
| Tvrdost | Velmi vysoká, na druhém místě za diamantem | Extrémně vysoký, nejtvrdší známý materiál |
| Aplikace | Kalené oceli, litiny, vysokoteplotní slitiny | Neželezné kovy, kompozity, hliník, měď atd. |
| Odolnost proti opotřebení | Vynikající, zejména s tvrdými abrazivními materiály | Vynikající, zejména pro měkké, neželezné kovy |
| Tepelná stabilita | Velmi vysoká, dobře zvládá extrémní teplo | Střední, citlivý na vysoké teploty |
| Životnost nástroje | Dlouhá životnost nástroje při hrubém a těžkém obrábění | Velmi dlouhá životnost nástroje, zejména při dokončovacích operacích |
| Rychlost řezání | Ideální pro těžké řezy a střední rychlosti | Vysoké řezné rychlosti pro lehké a střední řezy |
| náklady | Obecně nižší než PCD | Vyšší díky výrobnímu procesu a materiálu |
| Typická průmyslová odvětví | Letecký a kosmický průmysl, automobilový průmysl, zápustky a formy, ocelářský průmysl | Automobilový průmysl, letecký průmysl, elektronika a plasty |
| Povrchová úprava | Vysoká přesnost a dobrá povrchová úprava v tvrdých materiálech | Vynikající povrchová úprava v neželezných materiálech |
Klíčové rozdíly:
Materiálová kompatibilita:
CBN je zvláště vhodný pro tvrdé a abrazivní materiály, jako jsou kalené oceli a litina.
PCD je ideální pro měkké materiály, jako je hliník, měď a kompozity, které mají tendenci rychle opotřebovávat tradiční nástroje.
Výkon při vysokých teplotách:
CBN nástroje dokážou odolat vyšším teplotám bez degradace, což je činí účinnějšími pro obrábění s vysokou silou a vysokými teplotami.
Nástroje PCD, i když jsou velmi tvrdé, jsou méně odolné vůči extrémně vysokým teplotám a za takových podmínek mohou ztratit své ostří.
Úvahy o nákladech:
Nástroje CBN bývají cenově dostupnější než nástroje PCD, protože PCD vyžaduje složitější výrobní procesy a samotná surovina je dražší.
Povrchová úprava a přesnost:
Nástroje PCD jsou vhodnější pro dosažení ultrajemných povrchových úprav, zejména u neželezných materiálů.
CBN nástroje, i když jsou přesné, vynikají spíše trvanlivostí a řeznou houževnatostí než dosahováním nejvyšší povrchové úpravy v měkčích materiálech.
CBN i PCD CNC řezné nástroje nabízejí výjimečný výkon, ale uspokojují různé potřeby obrábění. CBN nástroje jsou ideální pro houževnaté, tvrdé materiály a vysokoteplotní aplikace, zatímco nástroje PCD září při práci s měkčími kovy a kompozitními materiály, poskytují dlouhou životnost nástroje a vynikající řezný výkon. Volba mezi těmito dvěma závisí na konkrétním obráběném materiálu, požadované životnosti nástroje a prostředí obrábění.
