ALAT MEMOTONG TEKNOLOGIISI BAB24.1 Alat Hidup24.1.1 Memakai alat24.1.2 Alat Hidup dan Taylor Alat Hidup Persamaan24.2 Alat Bahan24.2.1 Karbon Polos dan Baja Alat campuran Rendah24.2.2 kecepatan tinggi Baja24.2.3 Campuran Kobalt yang dilemparkan24.2.4 menyemen Karbit, Cermets, dan Karbit Berlapis24.2.5 Keramik24.2.6 biji Intan Sintetis dan Cubic Boron Nitride24.3 Alat Geometri24,4 Cairan Pemotongan24.4.1 Jenis Cairan memotong24.4.2 Penerapan Cairan memotong

Operasi mesin yang dicapai dengan menggunakan alat pemotong. Pasukan tinggi dan temperatures selama mesin menciptakan lingkungan yang sangat keras untuk alat. Jika gaya potong menjadi terlalu besar, patah tulang tool. Jika pemotongan suhu menjadi terlalu tinggi, bahan alat melembutkan dan gagal. Dan jika tak satu pun dari kondisi ini menyebabkan kegagalan alat, ada yang memakai tindakan terus-menerus yang terjadi pada alat potong yang pada akhirnya menyebabkan kegagalan.Pemotongan teknologi alat memiliki dua aspek utama: (1) bahan alat dan (2) alat geometri. Yang pertama berkaitan dengan pengembangan bahan yang dapat menahan kekuatan, suhu, dan mengenakan tindakan dalam proses pemesinan. Transaksi kedua dengan optimizing geometri alat potong untuk bahan alat dan untuk suatu operasi tertentu. Ini adalah masalah yang kita bahas dalam bab ini. Sangat tepat untuk mulai dengan mempertimbangkan umur pahat, karena ini merupakan prasyarat untuk banyak diskusi berikutnya kami pada alat materials. Hal ini juga tampaknya tepat untuk menyertakan bagian tentang pemotongan cairan pada akhir chapter ini; cairan pemotongan sering digunakan dalam operasi mesin untuk memperpanjang umur alat pemotong.

24,1 Memakai alatAda tiga mode yang mungkin dimana alat pemotong dapat gagal dalam mesin:(1) kegagalan Fracture. Ini modus kegagalan terjadi ketika gaya pemotongan pada titik alat menjadi berlebihan, menyebabkan ia gagal tiba-tiba oleh patah getas.(2) kegagalan Suhu. Kegagalan ini terjadi ketika suhu pemotongan terlalu tinggi untuk bahan alat, menyebabkan material pada titik alat untuk melembutkan, yang mengarah ke deformasi plastic dan hilangnya tepi yang tajam.(3) memakai bertahap. Bertahap mengenakan ujung tombak menyebabkan hilangnya alat bentuk, penurunan efisiensi pemotongan, dipercepat pakai, dan kegagalan alat akhir dalam cara yang mirip dengan kegagalan suhu.Fraktur dan suhu kegagalan mengakibatkan kerugian-dini alat pemotong. Kedua mode kegagalan karena itu tidak diinginkan. Dari tiga kegagalan alat mungkin, memakai bertahap lebih disukai karena mengarah pada penggunaan terpanjang mungkin alat ini, dengan keuntungan ekonomi associated itu digunakan lagi.Kualitas produk juga harus dipertimbangkan ketika mencoba untuk mengontrol modus kegagalan alat. Ketika titik alat gagal tiba-tiba saat dipotong, itu sering menyebabkan kerusakan pada permukaan kerja. Kerusakan ini membutuhkan baik pengerjaan ulang dari permukaan atau mungkin scrapping bagian. Kerusakan dapat dihindari dengan memilih kondisi pemotongan yang mendukung wearing bertahap alat, daripada fraktur atau suhu kegagalan, dan dengan mengubah alat sebelum bencana hilangnya final canggih terjadi.

24.1.1 Alat WearMemakai bertahap terjadi di dua lokasi utama pada alat pemotong: atas menyapu wajah dan panggul. Dengan demikian, dua jenis utama alat memakai dapat dibedakan: (1) memakai kawah dan (2) memakai sayap, diilustrasikan pada Gambar 24.1 dan 24.2. Kami akan menggunakan alat satu-titik untuk menjelaskan alat aus dan mekanisme yang menyebabkannya. Kawah memakai [Gambar 24.2 (a)] terdiri dari bagian cekung pada menyapu wajah alat dibentuk oleh aksi chip geser terhadap permukaan. Tekanan tinggi dan suhu ciri antarmuka kontak alat-chip, berkontribusi terhadap aksi memakai. Kawah dapat diukur baik oleh kedalaman atau wilayahnya. Flank memakai [Gambar 24.2 (b)] terjadi di sisi, atau keringanan wajah, dari thetool. Ini hasil dari menggosok antara permukaan kerja baru yang dihasilkan dan sayap wajah yang berdekatan dengan ujung tombak. Memakai sayap diukur dengan lebar pita pakai, FW. Band pakai ini kadang-kadang disebut band sayap memakai

GAMBAR 24.1 Diagram alat pemotong usang, menunjukkan [dia lokasi pokok dan jenis pakaian yang terjadi Gambar 24.2 (a) memakai Creater dan (b) sayap keausan pada alat karbida disemen, seperti yang terlihat melalui mikroskop alat-pembuat (coutesy Laboratorium Teknologi Manufaktur, Lehigh University, foto oleh JC Keefe)Fitur tertentu dari sisi pakaian dapat diidentifikasi. Pertama, kondisi ekstrim dari sisi pakaian sering muncul di ujung tombak di lokasi yang sesuai dengan surface asli workpart tersebut. Ini disebut notch pakai. Hal ini terjadi karena surface karya asli lebih sulit dan lebih kasar daripada bahan internal karena pekerjaan pengerasan dari gambar dingin atau mesin sebelumnya, partikel pasir di permukaan dari casting, atau alasan lainnya. Sebagai konsekuensi dari permukaan keras, memakai dipercepat di lokasi ini. Sebuah wilayah kedua sisi memakai yang dapat diidentifikasi adalah hidung memakai jari-jari; ini terjadi pada radius hidung mengarah ke tepi ujung tombak.Mekanisme umum dengan yang memakai terjadi antara dua permukaan menghubungi bergerak relatif dijelaskan dalam Bagian 6.2.1. Mekanisme spesifik yang menyebabkan keausan pahat dapat diringkas sebagai berikut:(1) Abrasi. Ini adalah mengenakan tindakan mekanis karena partikel keras dalam mencongkel bahan kerja dan menghapus bagian-bagian kecil dari alat. Tindakan kasar ini terjadi di kedua sisi dan memakai kawah pakai; merupakan penyebab dominan sisi memakai.(2) Adhesi. Ketika dua logam dipaksa ke dalam kontak di bawah tekanan tinggi dan temperature, adhesi atau pengelasan terjadi di antara mereka. Kondisi ini hadir antara chip dan menyapu wajah alat. Sebagai chip mengalir di alat ini, particles kecil dari alat yang memisahkan diri dari permukaan, sehingga gesekan permukaan, (3) Difusi. Difusi (Bagian 4.3) adalah proses di mana pertukaran atom terjadi di batas kontak erat antara dua bahan. Dalam kasus alat pakai, difusi terjadi pada batas alat-chip, menyebabkan permukaan alat untuk menjadi habis dari atom bertanggung jawab atas kekerasannya. Karena proses ini terus berlanjut, permukaan alat menjadi lebih rentan terhadap abrasi dan adhesi. Difusi diyakini mekanisme utama kawah pakai.(4) deformasi plastik. Mekanisme lain yang memberikan kontribusi totool pakai adalah deformasi plastik dari pemotongan edge.The memotong gaya yang bekerja di ujung tombak pada suhu tinggi menyebabkan tepi berubah bentuk plastis, sehingga lebih rentan terhadap abrasi dari permukaan alat. Deformasi plastis kontribusi terutama untuk sisi memakai.Sebagian besar mekanisme keausan pahat ini dipercepat pada kecepatan pemotongan yang lebih tinggi dan suhu.

24.1.2 Alat Hidup dan Taylor Alat Hidup PersamaanSeperti memotong hasil, berbagai mekanisme memakai mengakibatkan peningkatan tingkat keausan pada alat pemotong. Hubungan umum alat pakai terhadap waktu pemotongan ditunjukkan pada Gambar 24.3. Meskipun hubungan yang ditampilkan adalah untuk sayap memakai, hubungan yang sama terjadi untuk kawah memakai. Tiga daerah biasanya dapat diidentifikasi dalam kurva pertumbuhan memakai khas. Yang pertama adalah periode istirahat-in, di mana canggih tajam memakai cepat pada awal penggunaannya. Wilayah pertama ini terjadi dalam beberapa menit pertama pemotongan. Periode istirahat-in diikuti oleh keausan yang terjadi pada tingkat yang cukup seragam. Ini disebut wilayah memakai mantap-basi. Dalam gambar kami, wilayah ini digambarkan sebagai fungsi linear waktu, meskipun ada penyimpangan dari garis lurus dalam mesin yang sebenarnya. Akhirnya, memakai mencapai tingkat di mana (dia laju keausan mulai mempercepat. Ini menandai awal, kegagalan wilayah, di mana suhu pemotongan yang lebih tinggi dan umum efficiencyof proses pemesinan berkurang. Jika dibiarkan terus, alat akhirnya gagal oleh kegagalan temperature.Memakai GAMBAR 24.3Tool sebagai fungsi pemotongan time.Flank pakai (FW) digunakan di sini sebagai ukuran alat pakai, Kawah memakai mengikuti kurva pertumbuhan yang sama. Kemiringan kurva alat keausan di kawasan mapan dipengaruhi oleh kondisi material kerja dan pemotongan. Bahan bekerja lebih keras menyebabkan tingkat keausan (kemiringan kurva memakai alat) meningkat. Peningkatan kecepatan, pakan, dan kedalaman potong memiliki serupa sering dengan kecepatan yang paling penting dari tiga. Jika kurva memakai alat diplot kecepatan pemotongan selamanya berbeda, hasilnya muncul seperti pada Gambar 24.4 Sebagai kecepatan potong meningkat, laju keausan meningkat, sehingga tingkat yang sama memakai tercapai dalam waktu kurang.Masa pakai alat sebagai lamanya waktu bahwa alat ini dapat digunakan memotong. Mengoperasikan alat sampai bencana kegagalan akhir adalah salah satu cara untuk mendefinisikan kehidupan alat. Hal ini ditunjukkan pada Gambar 24.4 pada akhir masing-masing kurva keausan pahat. Namun, dalam produksi, itu sering disadvantage untuk menggunakan alat ini sampai kegagalan ini terjadi karena kesulitan dalam resharpening alat dan masalah dengan kualitas bagian kerja. Sebagai alternatif, tingkat keausan pahat dapat dipilih sebagai kriteria kehidupan alat, dan alat ini diganti bila memakai mencapai tingkat itu. Kriteria hidup alat yang nyaman adalah nilai sayap memakai tertentu, seperti 0.020 di. (0,5 mm), diilustrasikan dalam gambar kami sebagai garis horizontal pada grafik. Ketika masing-masing kurva memakai tiga memotong garis, kehidupan alat yang sesuai didefinisikan sebagai berakhir. Jika titik-titik persimpangan diproyeksikan ke sumbu waktu, nilai-nilai kehidupan alat dapat identified, seperti yang telah kita lakukan.GAMBAR 24.4 Pengaruh kecepatan potong pada alat sayap pakai (FW) selama tiga kecepatan pemotongan. Values hipotetis kecepatan dan umur pahat ditunjukkan untuk kriteria kehidupan alat 0.020-in. memakai sayap. Umur Pahat Taylor EquationIf nilai kehidupan alat untuk tiga kurva pada Gambar 24.4 memakai diplot pada log-log grafik alami kecepatan potong terhadap kehidupan alat, hubungan yang dihasilkan adalah garis lurus seperti yang ditunjukkan pada Gambar 24.5. Penemuan hubungan ini sekitar 1.900 dikreditkan ke FW Taylor. Hal ini dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan dan disebut persamaan kehidupan alat Taylor: VTN = C (24,1)wherev = kecepatan potong, ft / min (m / min); Kehidupan alat T, min; dan n dan C adalah parameter yang nilainya bergantung pada pakan, kedalaman potong, bahan kerja, perkakas (materi khususnya), dan kriteria kehidupan alat yang digunakan. Nilai n sangat dipengaruhi oleh bahan alat, sedangkan C lebih tergantung pada kondisi bahan kerja dan pemotongan.Pada dasarnya, Eq. (24.1) menyatakan bahwa kecepatan potong tinggi menghasilkan alat hidup yang lebih pendek. Berkaitan parameter n dan C pada Gambar 24,5, n adalah kemiringan plot (dinyatakan dalam istilah linear daripada di skala sumbu), dan C adalah intersep pada sumbu kecepatan. C merupakan ihe kecepatan potong yang menghasilkan kehidupan alat 1-min.Masalah dengan Persamaan. (24.1) adalah bahwa unit di sisi kanan persamaan tidak konsisten dengan (dia unit di sisi kiri. Untuk membuat unit yang konsisten, persamaan harus dinyatakan dalam bentuk ihe VTN = C (vT_ref ^ n) (24,2)whereTref = a nilai referensi untuk C. Trefis hanya 1 menit ketika ft / min (m / min) dan menit digunakan untuk v dan T masing-masing. Keuntungan dari Persamaan. (24.2) terlihat ketika diinginkan untuk menggunakan persamaan Taylor dengan unit lain selain ft / menit dan menit; misalnya, jika kecepatan pemotongan dinyatakan sebagai m / s dan kehidupan sebagai alat detik. Dalam hal ini, Tref akan menjadi 60 dan C karena itu akan menjadi nilai kecepatan yang sama seperti dalam Pers. (24.1), meskipun dikonversi ke satuan m / s. Kemiringan n akan memiliki nilai numerik yang sama dalam Pers. (24.1). GAMBAR 24.5Natural log-log plot kecepatan potong terhadap kehidupan alat. CONTOH 24.1Taylor Alat Hidup PersamaanUntuk menentukan nilai C dan n dalam plot Gambar 24.5, pilih dua dari tiga poin pada kurva dan memecahkan persamaan simultan dari bentuk persamaan. (24.1). memilih dua titik ekstrim v = 400 ft / min, T = 5 menit dan v 200 ft / min, T = 41 menit, kita memiliki400 (5) n = C200 (41) n = CMengatur sisi kiri setiap persamaan yang sama,400 (5) n = 200 (41) nMengambil logaritma natural dari setiap istilah,ln (400) + NLN (5) = ln (200) + n Dalam (41)5,9915 + 5,2983 = 1.6094n + 3,71360,6932 = 2.1042nn = 0,6932 / 2,1042 = 0,329Mengganti nilai ini dari n ke either.starting persamaan, kita memperoleh nilai C:C = 400 (5) 0,329 = 679ORC = 200 (41) 0,329 = 679

Taylor Persamaan kehidupan alat untuk data Gambar 24.5 Oleh karena itu;vT0.329 = 679Sebuah versi yang diperluas dari Persamaan. (24.2) dapat dirumuskan untuk menyertakan efek pakan. kedalaman potong, dan bahkan bekerja kekerasan material:vTnfmdpHq = KT_ref ^ n f_ref ^ m d_ref ^ p ^ q H_ref (24,3)dimana f = pakan, dalam (mm).; d = kedalaman potong, di (mm).; H = kekerasan, dinyatakan dalam skala kekerasan yang sesuai; m, p, dan q adalah eksponen yang nilainya eksperimen ditentukan untuk kondisi operasi; K = konstanta analog dengan C dalam Pers. (24.2); dan Vref, dtand Vref adalah nilai acuan untuk pakan, kedalaman potong, dan hardness. Nilai-nilai m dan p, eksponen untuk pakan dan kedalaman, yang kurang dari 1,0. Hal ini menunjukkan efek yang lebih besar kecepatan potong pada kehidupan alat, karena eksponen v adalah 1,0. Setelah kecepatan, pakan berikutnya penting, sehingga m memiliki nilai lebih besar dari p. Eksponen untuk kekerasan kerja, q, juga kurang dari 1,0. Ada kesulitan dalam menerapkan Persamaan. (24,3) dalam operasi mesin praktis. Mungkin kesulitan terbesar -adalah jumlah besar data mesin diperlukan untuk menentukan parameter dari persamaan. Variasi bahan kerja dan pengujian conditions juga menyebabkan kesulitan dengan memperkenalkan varian statistik dalam data. Persamaan ini berlaku dalam menunjukkan kecenderungan umum di antara variabel, tetapi tidak dalam kemampuannya untuk secara akurat memprediksi kinerja kehidupan alat. Untuk mengurangi masalah ini, beberapa istilah biasanya dihilangkan untuk membuat ruang lingkup persamaan lebih mudah dikelola. Misalnya, menghilangkan kedalaman dan kekerasan mengurangi Persamaan. (24,3) sebagai berikut: vTnfm = KT_ref ^ n f_ref ^ m (24,4) di mana istilah memiliki arti yang sama seperti sebelumnya, kecuali bahwa konstanta K akan memiliki interpretasi yang sedikit berbeda. Alat Kriteria Hidup di ProductionAlthough sayap memakai adalah kriteria umur pahat dalam diskusi dur sebelumnya persamaan Taykfr, kriteria ini tidak praktis dalam lingkungan pabrik karena kesulitan dan waktu yang dibutuhkan untuk mengukur sisi memakai. Berikut ini adalah sembilan kriteria kehidupan alat alternatif yang lebih nyaman untuk digunakan dalam operasi production mesin, beberapa di antaranya diakui subjektif: Kegagalan lengkap ujung tombak (kegagalan fraktur, kegagalan suhu, atau wearing sampai rincian lengkap alat telah terjadi).Inspeksi visual panggul pakai (atau memakai kawah) oleh operator mesin (tanpa mikroskop pembuat perkakas itu). Kriteria ini dibatasi oleh pertimbangan operator dan kemampuan untuk mengamati alat memakai dengan mata telanjang,Kuku uji di ujung tombak oleh operator.Perubahan suara memancarkan dari operasi, seperti yang dinilai oleh operator.Chips menjadi ribbony, benang, dan sulit buang.Degradasi permukaan akhir pada pekerjaan.Peningkatan konsumsi daya dalam operasi, yang diukur dengan alat pengukur watt connected ke alat mesin.Count benda kerja. Operator diinstruksikan untuk mengubah tool setelah sejumlah specified tertentu bagian telah mesin.Waktu pemotongan kumulatif, yang mirip dengan jumlah benda kerja sebelumnya, kecuali jangka waktu alat telah memotong dipantau. Hal ini dimungkinkan pada peralatan mesin yang dikontrol oleh komputer; komputer diprogram untuk menyimpan data pada total waktu pemotongan untuk setiap alat.

24,2 BAHAN ALATTiga mode kegagalan alat dapat digunakan untuk mengidentifikasi beberapa sifat penting yang diperlukan dalam bahan alat: ""Ketangguhan. Untuk menghindari kegagalan fraktur, bahan alat harus memiliki ketangguhan yang tinggi. Ketangguhan adalah kemampuan material untuk menyerap energi tanpa gagal. Hal ini usually disertai dengan kekuatan dan daktilitas dalam materi.Hot kekerasan. Hot kekerasan adalah kemampuan suatu material untuk mempertahankan kekerasannya pada temperatur tinggi. Hal ini diperlukan karena lingkungan suhu tinggi dimana alat beroperasi.Ketahanan aus. Kekerasan adalah satu properti yang paling penting yang dibutuhkan untuk melawan pakai abrasif. Semua bahan pahat harus keras. Namun, ketahanan aus dalam pemotongan logam tergantung pada lebih dari sekedar alat kekerasan, karena mekanisme keausan pahat lainnya. Karakteristik lain yang mempengaruhi ketahanan aus termasuk permukaan finish pada alat (permukaan halus berarti koefisien lebih rendah dari gesekan), kimia alat dan bahan kerja, dan apakah atau tidak cairan pemotongan digunakan.Memotong bahan alat mencapai kombinasi sifat dalam berbagai derajat. Dalam artikel bagian ini, bahan alat pemotong berikut dibahas: (1) karbon biasa dan rendah-paduan baja, (2) kecepatan tinggi baja, (3) cor paduan kobalt, (4) disemen carbides, cermet , dan karbida dilapisi, (5) keramik, dan (6) berlian sintetis dan cubic boron nitride. Sebelum memeriksa bahan-bahan individu, gambaran singkat dan perbandingan technical akan membantu. Sejarah perkembangan sebagian besar bahan-bahan tersebut dijelaskan dalam Sejarah Catatan 24,1.Tabel 24.1 dan Gambar 24.6 menyajikan data pada sifat dari berbagai bahan alat. Sifat adalah yang berkaitan dengan persyaratan alat pemotong: kekerasan, ketangguhan, andhot kekerasan. Tabel 24.1 daftar suhu kamar kekerasan dan kekuatan pecah melintang untuk bahan yang dipilih. Kekuatan pecah melintang (Bagian 3.4.3) adalah properti yang digunakan untuk menunjukkan ketangguhan untuk bahan keras. Gambar 24,6 menunjukkan kekerasan sebagai fungsi temperature untuk beberapa bahan alat yang dibahas dalam bagian ini.

Sejarah Catatan 24.1Memotong bahan alat Pada tahun 1800, Inggris memimpin revolusi industri, dan besi adalah leadingmetal dalam revolusi. Alat terbaik untuk memotong besi terbuat dari baja cor dengan proses wadah, diciptakan sekitar 1740.Cast baja, yang karbon konten terletak di antara besi tempa dan besi cor, bisa dikeraskan dengan perlakuan panas ke mesin logam lainnya. Pada tahun 1868, R. Mushet menemukan bahwa dengan paduan sekitar 7% tungsten dalam baja wadah, alat baja mengeras diperoleh dengan pendinginan udara setelah alat baja panas treatment.Mushet adalah jauh lebih unggul dengan pendahulunya dalam mesin.FW Taylor berdiri sebagai tokoh penting dalam sejarah alat pemotong. Mulai sekitar tahun 1880 di Pennsylvania, ia mulai serangkaian percobaan yang berlangsung seperempat abad, menghasilkan pemahaman yang lebih banyak dari proses pemotongan logam. Di antara perkembangan yang dihasilkan dari karya Taylor adalah kecepatan tinggi baja, kelas alat baja yang sangat paduan yang diizinkan kecepatan pemotongan substansial lebih tinggi dari alat pemotong sebelumnya. Peningkatan Taylor mengakibatkan tidak hanya dari paduan yang lebih besar, tetapi juga dari perbaikan dalam perlakuan panas. Alat baja baru memungkinkan kecepatan pemotongan yang lebih dari dua kali lipat dari baja Mushet dan hampir empat kali lebih besar daripada polos baja karbon cor.Tungsten karbida pertama kali disintesis di 1890s.It akhir waktu hampir tiga dekade sebelum bahan alat pemotong yang berguna dikembangkan oleh sintering WC dengan pengikat logam untuk membentuk karbida disemen. Ini pertama kali digunakan dalam pemotongan logam pada pertengahan! 920-an di Jerman dan pada akhir tahun 1920 di Amerika Serikat (lihat Sejarah Catatan 9 2).Alat pemotong Cermet berdasarkan titanium karbida pertama kali diperkenalkan pada tahun 1950, namun tanggal kepentingan komersial mereka dari tahun 1970-an. Hari ini, mereka jauh lebih banyak digunakan di Jepang daripada di Amerika Serikat. Karbida dilapisi lebih disukai di Amerika Serikat. Karbida dilapisi pertama, yang terdiri dari satu lapisan pada substrat WC-Co, pertama kali digunakan di seluruh bahan 1970.Coating termasuk TiC, TiN, dan Al2O3.Modern dilapisi karbida memiliki tiga atau lebih lapisan ini dan bahan keras lainnya.Upaya untuk menggunakan keramik alumina in mesin dari awal 1900-an di Eropa. Kerapuhan keberhasilan menghambat mereka dalam ini applicationsrefinements awal selama beberapa dekade telah mengakibatkan bahan intthe perbaikan properti. Penggunaan komersial alat pemotong keramik di Amerika Serikat Amerika Serikat berasal dari pertengahan 1950-anBerlian industri pertama yang diproduksi oleh GeneralElectric Perusahaan pada tahun 1954. Mereka berlian kristal tunggal yang diterapkan dengan beberapa keberhasilan dalam penggilingan operasi dimulai sekitar 1957.Greater penerimaan alat pemotong berlian telah dihasilkan dari penggunaan polikristalin sinter berlian (SPD) , berasal dari awal 1970-an. Bahan alat serupa, cubic boron nitride, pertama kali diperkenalkan pada tahun 1969 oleh GE dengan nama dagang Borazon.

TABLE Nilai 24.1Typical Kekerasan pada Suhu Kamar dan Pecah Transverse Kekuatan untuk Berbagai Alat MaterialsBahan Kekerasan Transverse Pecah Kekuatanlb / in2 (MPa)Baja karbon biasa 60 HRC 750.000 (5200)Kecepatan tinggi siccl 65HRC 600.000 (4100)CasIcoball paduan 65 HRC 325.000 (2250)Disemen karbida (VVC)Rendah Co 93NRA konten, I800HK 200.000 (1400)Tinggi konten Co 90IIKA, 1700 HK 350.000 (2400)Cemwi (TiC) 2400 HK 250.000 (1700)Alumina (AljO.1) 2100 HK 60.000 (400)Cubic boron nitride 5000 HK 100.000 (700)Berlian polikristalin 6000 HK 150.000 (1000)Berlian alami 8000 HK 215.000 (1500)Disusun dari [l], [3], [12], dan sumber-sumber lainnya.athe nilai kekerasan dan TRS dimaksudkan untuk menjadi perbandingan dan khas. Variasisifat hasil dari perbedaan komposisi dan pengolahan.

Selain perbandingan properti ini, hal ini berguna untuk membandingkan bahan dalam hal parameter n dan C dalam persamaan kehidupan alat Taylor. Secara umum, development bahan alat pemotong baru telah mengakibatkan peningkatan nilai dua parameters tersebut. Tabel 24.2 memberikan daftar nilai perwakilan n dan C dalam persamaan Taylor kehidupan alat untuk alat pemotong bahan yang dipilih

GAMBAR 24.6Typical hubungan hardness panas untuk alat yang dipilih materials.Plain baja karbon menunjukkan cepat hilangnya kekerasan karena suhu increases.Highspeed baja secara substansial belter, sedangkan karbida disemen dan keramik yang significanlly sulit pada temperatur tinggi.

TABEL 24.2 Nilai Perwakilan n dan C di umur Pahat Taylor Persamaan, Persamaan. (24.1), untuk terpilih Bahan AlatCAlat Material n ft / min (m / min)Alat baja karbon biasaNonsteel pemusnahan 0,1 200 (70)Baja pemusnahan 0,1 60 (20)Kecepatan tinggi bajaNonsleel memotong 0,125 350 (120)Pemotongan 0,125 200 baja (70)Karbida disemenNonsteel pemusnahan 0,25 2700 (900)Pemotongan 0,25 1500 baja (500)Keramik logamPemotongan 0,25 2000 baja (600)Dilapisi karbidaSteelcutting 0,25 2200 (700)KeramikBaja Cuiting 0,6 10000 (3000)Disusun dari [1], [3], dan sumber-sumber lainnya.Nilai parameter yang didekati untuk mengubah pada pakan = 0.010 di. / Rev (0,25 mm / rev) dan kedalaman = 0.100 di. (2,5 mm). Nonstec! pemotongan mengacu pada logam yang mudah-ke-mesin seperti aluminium, kuningan, dan besi CASL. Baja pemusnahan mengacu pada mesin ringan (tidak dikeraskan) baja. Perlu dicatat variasi yang signifikan ihal dalam nilai-nilai ini dapat diharapkan dalam praktek.

Perkembangan kronologis bahan alat secara umum mengikuti jalan di mana bahan-bahan baru telah diizinkan kecepatan potong tinggi dan lebih tinggi untuk diraihnya. Tabel 24.3 daftar alat pemotong bahan, bersama-sama dengan tahun perkiraan mereka introduction dan maksimum kecepatan pemotongan yang diijinkan khas di mana mereka dapat digunakan. Peningkatan yang dramatis telah dibuat dalam produktivitas mesin karena kemajuan dalam teknologi material alat. Praktek Alat mesin tidak selalu sejalan dengan teknologi alat. Pembatasan tenaga kuda, alat mesin kekakuan, bantalan poros, dan meluasnya penggunaan peralatan yang lebih tua di industri AS telah bertindak untuk underutilize kecepatan atas possible diizinkan oleh alat pemotong yang tersedia.Evolusi teknologi material alat dicirikan oleh phenomenon menarik. Beberapa bahan alat yang dikembangkan beberapa tahun yang lalu masih sangat banyak di gunakan; mereka belum tentu digantikan oleh bahan yang lebih baru. Misalnya, kecepatan tinggi baja, dikembangkan sekitar tahun 1900, masih banyak digunakan saat ini sebagai bahan alat pemotong di industry. Perbaikan telah dibuat dalam bahan paduan dan processing metalurgi baja kecepatan tinggi, yang memungkinkan untuk tetap kompetitif dalam berbagai aplikasi.

24.2.1 Karbon Polos dan Baja Alat campuran RendahSebelum pengembangan kecepatan tinggi baja, baja karbon polos dan baja Mushet itu adalah bahan alat utama untuk memotong logam. Hari ini, baja ini jarang digunakan dalam aplikasi mesin logam industrial. Baja karbon yang biasa digunakan sebagai alat pemotong bisa panas treadto mencapai kekerasan yang relatif tinggi (Rockwell C 60) karena kandungan karbon yang cukup tinggi. Namun, karena tingkat paduan rendah, mereka memiliki kekerasan panas yang buruk

TABEL 24.3 Pemotongan Alat Bahan dengan Kurma Perkiraan mereka penggunaan awal dan Kecepatan Cutting AllowableAlat Material Tahun Penggunaan Awal Kecepatan Cutting Allowable,ft / min (m / min) aKarbon biasa 1800 alat bajaPemotongan Nonsteel bawah 30 (10)Pemotongan baja bawah 15 (5)Kecepatan tinggi baja 1900Nonsteel pemusnahan 75-200 (25-65)Pemotongan 50-100 baja (17-33)Cast paduan kobalt 1915Nonsteel memotong 150-600 (50-200)Baja pemusnahan 100-300 (33-100)Karbida disemen (WC)Nonsteel pemotongan 1930 1000-2000 (330-650)Pemotongan baja 1940 300-900 (100-300)Cermet (TiC) 1950Pemotongan 500-1200 baja (165-400)Keramik (Ah 03) Baja cutting6 1955 1000-2000 (330-650)Berlian sintetik 1954, 1973Nonsteel pemotongan 1200-4000 (390-1300)Cubic boron nitride 1969Pemotongan baja 1500-2500 (500-8001Karbida Coaled 1970Baja cuttingc 500-1200 (165-400)Disusun dari [3], [7], [11], [13J, dan sumber berminyak.kecepatan pemusnahan aAllowable dinyatakan sebagai rentang nilai karena berbagai ofwork bahan dan aplikasi mesin dengan alat ini. Nilai-nilai yang intendedto mewakili kecepatan khas dan komparatif, bukan batas absolut.b alat keramik biasanya digunakan al feed rendah dan kedalaman karena theirbrittleness.c karbida dilapisi biasanya digunakan sebagai pengganti nilai pemotongan baja cementedcarbides.

(Gambar 24.6), yang membuat mereka tidak dapat digunakan dalam logam pemotongan kecuali pada kecepatan terlalu rendah untuk menjadi praktis dengan standar saat ini. Baja Mushet telah mengungsi akibat kemajuan dalam metalurgi baja perkakas.24.2.2 kecepatan tinggi BajaKecepatan tinggi baja (HSS) adalah alat yang sangat baja paduan mampu mempertahankan kekerasan pada temperatur tinggi yang lebih baik dari karbon tinggi dan rendah-paduan baja. Its izin kekerasan panas yang baik alat yang terbuat dari HSS untuk digunakan pada kecepatan pemotongan yang lebih tinggi. Dibandingkan dengan toolmaterials lain pada saat perkembangannya, itu benar-benar layak namanya "kecepatan tinggi." Berbagai macam baja kecepatan tinggi tersedia, tetapi mereka dapat dibagi menjadi dua tipe dasar: (1) jenis tungsten, yang ditunjuk T-nilai oleh Amerika Besi dan Baja Institute (AISI) dan (2) tipe molibdenum, ditunjuk M -grades oleh AISI.Tungsten-jenis HSS mengandung tungsten (W) sebagai bahan paduan utamanya, ranging dari 12% menjadi 20% pada konten. Elemen paduan tambahan kromium (Cr), sekitar 4%, dan vanadium (V), berkisar dari 1% sampai 2%. Salah satu yang asli dan paling dikenal adalah nilai HSS T1. atau 18-4-1 kecepatan tinggi baja, mengandung 18% W, 4% Cr, dan 1% V.Molibdenum HSS nilai mengandung kombinasi tungsten dan molibdenum (Mo), di mana 6% W dan 5% Mo khas, ditambah elemen paduan sama tambahan dalam T-nilai. Cobalt (Co) kadang-kadang ditambahkan ke HSS untuk meningkatkan kekerasan panas; 5% sampai 8% Co khas. Kecepatan tinggi baja mengandung karbon, tentu saja, mulai konten dari 0,75% menjadi 1,5%. Fungsi masing-masing unsur paduan dalam HSS tercantum dalam Tabel 24.4.Komersial, kecepatan tinggi baja adalah salah satu bahan alat pemotong yang paling penting yang digunakan saat ini, meskipun fakta bahwa itu diperkenalkan sekitar satu abad lalu. Hal ini sangat cocok untuk aplikasi yang melibatkan alat geometri yang rumit, seperti latihan, keran, penggilingan pemotong, dan bros. Alat-alat yang kompleks umumnya lebih mudah dan lebih murah untuk produce dari HSS daripada bahan alat lain. Mereka dapat dipanaskan sehingga cutting edge kekerasan sangat baik (Rockwell C 65). Sementara ketangguhan bagian internal saya alat ini juga baik. Pemotong baja kecepatan tinggi memiliki ketangguhan yang lebih baik daripada bahan yang keras non-baja alat yang digunakan untuk mesin, seperti karbida disemen dan keramik. Bahkan untuk alat satu-titik, HSS sangat populer di kalangan teknisi karena kemudahan yang alat geometri yang diinginkan dapat digiling menjadi titik tool. Selama bertahun-tahun, perbaikan telah dibuat dalam perumusan metalurgi dan pengolahan HSS sehingga kelas ini bahan alat tetap kompetitif di banyak aplikasi. Juga, alat HSS, latihan di particular, sering dilapisi dengan lapisan tipis titanium nitrida (TiN) untuk memberikan peningkatan yang signifikan dalam memotong kinerja. Sputtering dan ion plating, baik deposition uap fisik proses (Bagian 33,3), biasanya digunakan untuk melapisi alat HSS ini.

24.2.3 Campuran Kobalt yang dilemparkanAlat pemotong kobalt paduan cor terdiri dari kobalt, sekitar 40% sampai 50%; kromium, sekitar 25% sampai 35%; dan tungsten, biasanya 15% sampai 20%; dengan jumlah jejak elemen lainnya. Alat-alat ini dibuat menjadi bentuk yang diinginkan dengan casting dalam cetakan grafit dan kemudian grinding untuk ukuran akhir dan canggih ketajaman. Ketahanan aus yang lebih baik daripada kecepatan tinggi baja, tapi tidak sebagus disemen karbida. Ketangguhan alat castcobalt lebih baik dari karbida, tapi tidak sebagus HSS. Hot Kekerasan juga terletak di antara kedua bahan tersebut.TABEL 24.4Alloying Elemen di Internet Kecepatan Tinggi Steel dan Efek mereka pada Properties dan PengolahanFungsi paduan Elemen di High Speed SteelTungsten Meningkatkan kekerasan hocResistensi Improvesabrasion melalui pembentukan karbida keras di HSSMeningkatkan molibdenum kekerasan panasMeningkatkan ketahanan abrasi melalui pembentukan karbida keras di HSSChromium Kedalaman hardenability selama menyembuhkan pengobatanMeningkatkan ketahanan abrasi melalui pembentukan karbida keras di HSSKetahanan korosi (efek minor)Vanadium Bersama dengan karbon untuk ketahanan ausMenghambat pertumbuhan butir untuk ketangguhan yang lebih baikMeningkatkan Cobalt kekerasan panasKarbon Principal pengerasan elemen bajaMenyediakan tersedia karbon untuk membentuk karbida dengan elemen paduan lain untuk ketahanan aus

Seperti yang mungkin diharapkan dari properti mereka, aplikasi alat kobalt cor yang generally antara orang-orang dari baja kecepatan tinggi dan karbida disemen. Mereka mampu pemotongan hidup seadanya berat di kecepatan lebih besar dari HSS dan feed lebih besar dari karbida. Bahan kerja mencakup baja dan non-baja, serta bahan bukan logam seperti plastics dan grafit. Hari ini, alat paduan kobalt cor tidak hampir sama pentingnya komersial baik sebagai kecepatan tinggi baja atau karbida disemen. Mereka diperkenalkan sekitar tahun 1915 sebagai bahan alat yang akan memungkinkan kecepatan potong tinggi dari HSS. Karbida yang subse-berkala dikembangkan dan terbukti lebih unggul dari paduan Co cor di sebagian situations pemotongan.

24.2.4 menyemen Karbit, Cermets, dan Karbit BerlapisCermet merupakan gabungan dari bahan keramik dan logam (Bagian 11.2.1). Secara teknis, disemen karbida termasuk dalam definisi ini; Namun, cermet berdasarkan WC-Co, termasuk WC-tic-tac-Co, yang dikenal sebagai karbida (karbida disemen) dalam penggunaan umum. Dalam pemotongan alat terminologi, yang cermet istilah diterapkan untuk composites keramik-logam yang mengandung TiC, TiN, dan beberapa keramik lainnya, tidak termasuk WC. Satu muka dalam memotong bahan alat melibatkan penerapan lapisan sangat tipis pada substrat WC-Co. Alat ini disebut karbida dilapisi. Dengan demikian kita memiliki tiga bahan alat penting dan erat terkait untuk membahas di bagian ini: (1) disemen karbida, (2) cermet, dan (3) coated karbida.Semen CarbidesCemented karbida adalah kelas bahan alat keras formulated dari tungsten carbide (WC) menggunakan teknik metalurgi serbuk dengan kobalt (Co) sebagai bahan pengikat (Bagian 9.3.2, 11.2.1, dan 19.3.1). Mungkin ada senyawa karbida lainnya dalam campuran, seperti titanium karbida (TiC) dan / atau tantalum karbida (TAC), selain WC,Pertama disemen alat pemotong karbida terbuat dari WC-Co dan dapat digunakan untuk besi cor mesin dan bahan non-baja pada kecepatan pemotongan lebih cepat daripada yang mungkin dengan kecepatan tinggi baja dan cor paduan kobalt. Namun, ketika alat WC-Co lurus digunakan untuk mesin baja, kawah memakai terjadi dengan cepat, menyebabkan kegagalan awal alat. Sebuah afinitas kimia yang kuat ada antara baja dan WC-Co, sehingga dipercepat memakai oleh adhesi dan difusi pada antarmuka alat-chip untuk kombinasi kerja-alat ini. Akibatnya, alat WC-Co lurus tidak dapat digunakan secara efektif untuk mesin baja. Hal ini kemudian menemukan bahwa penambahan titanium karbida dan tantalum karbida ke alat WC-Co signifikan menghambat laju keausan kawah saat memotong baja. Ini baru alat WC-tic-tac-Co dapat digunakan untuk mesin baja. Hasilnya adalah bahwa karbida disemen dibagi menjadi dua tipe dasar: (1) non-baja pemotongan nilai, yang terdiri dari hanya WC-Co, dan (2) baja pemotongan nilai, dengan kombinasi TiC dan TAC ditambahkan ke WC-Co.Sifat umum dari dua jenis karbida disemen mirip: (1) kuat tekan yang tinggi namun rendah sampai sedang kekuatan tarik; (2) kekerasan tinggi (90 sampai 95 HRA); (3) kekerasan panas yang baik; (4) ketahanan aus yang baik; (5) konduktivitas termal yang tinggi; (6) modulus elastisitas yang tinggi, dengan nilai E hingga sekitar 90 x I06lb / in2 (600 x 103MPa); dan (7) ketangguhan rendah dari kecepatan tinggi baja.Nilai pemotongan Nonsteel merujuk kepada orang-karbida disemen yang cocok untuk mesin aluminium, kuningan, tembaga, magnesium, titanium, dan logam nonferrous lainnya; anomali, besi cor termasuk dalam kelompok bahan kerja. Dalam cuttinggrades non-baja, ukuran butir dan konten kobalt adalah faktor-faktor yang mempengaruhi sifat-sifat bahan karbida cemented. Sebagai ukuran butir meningkat, kekerasan dan penurunan kekerasan panas, tapi kekuatan pecah melintang meningkat. Kobalt konten meningkat, TRS meningkatkan di (dia mengorbankan kekerasan dan ketahanan aus. Pada persentase tinggi kobalt (7% sampai 15%), karbida disemen memiliki TRS tinggi tetapi kekerasan yang relatif rendah (lihat Tabel 24.2), sementara pada Co rendah ( 3% sampai 6%), kekerasan meningkat dan TRS berkurang. Pengaruh kadar kobal pada kekerasan dan kekuatan pecah melintang ditunjukkan pada Gambar 11.10. karbida disemen dengan kobalt tinggi digunakan untuk operasi seadanya dan terganggu luka (seperti penggilingan) , sedangkan karbida dengan kobalt yang lebih rendah (karena itu, kekerasan yang lebih tinggi dan ketahanan aus) yang digunakan dalam menyelesaikan pemotongan.Baja pemotongan nilai yang digunakan untuk rendah karbon, stainless, dan baja paduan lainnya. Untuk nilai karbida ini, titanium karbida dan / atau tantalum karbida diganti untuk beberapa karbida tungsten. TiC adalah aditif lebih populer di sebagian besar aplikasi. Biasanya, dari 10% menjadi 25% dari WC mungkin digantikan oleh kombinasi dari TiC dan TAC. Komposisi ini meningkatkan ketahanan aus kawah untuk memotong baja, tetapi cenderung mempengaruhi ketahanan aus sayap untuk aplikasi memotong non-baja. Itulah sebabnya dua nilai karbida disemen diperlukan.Ada begitu banyak kemungkinan komposisi semen karbida bahwa sistem klasifikasi, yang dikenal sebagai ANSI C-Grade System, dikembangkan di Amerika Serikat untuk membantu pengguna memutuskan karbida kelas yang tepat untuk aplikasi mesin. Gambar 24.7 menyajikan Sistem C-Grade bersama dengan komentar pada aplikasi, sifat, dan komposisi. Angka tersebut merangkum banyak pengamatan yang dilakukan pada paragraf sebelumnya. Sistem klasifikasi juga digunakan untuk menunjukkan aplikasi untuk cermet dan karbida dilapisi.CermetsAlthough disemen karbida secara teknis diklasifikasikan sebagai composites cermet, yang cermet istilah dalam teknologi yang alat umumnya dicadangkan untuk kombinasi TiC, NPWP, dan titanium carbonitride (TiCN), dengan nikel dan / atau molibdenum sebagai pengikat. Dengan kata lain, cermet mengecualikan komposit logam yang terutama didasarkan pada WC-Co. Aplikasi cermet termasuk kecepatan tinggi finishing dan semifinishing baja, baja tahan karat, dan besi cor. Kecepatan yang lebih tinggi umumnya diperbolehkan dengan alat ini dibandingkan tosteel pemotongan nilai karbida. Feed rendah biasanya digunakan sehingga permukaan akhir yang diperoleh lebih baik, sering menghilangkan kebutuhan untuk menggiling.

Karbida dilapisi Pengembangan karbida dilapisi sekitar tahun 1970 mewakili kemajuan yang signifikan dalam teknologi yang alat. Karbida dilapisi adalah karbida sisipan disemen dilapisi dengan satu atau lebih lapisan tipis bahan tahan aus, seperti titanium carbide, titanium nitrida, dan / atau aluminium oksida (AI2C> 3). Lapisan diterapkan pada substrate oleh deposisi kimia uap (Bagian 33.4) atau deposisi uap fisik (Bagian 33,3). Ketebalan lapisan hanya 0,0001-0,0005 di. (2,5-13 fj-m). Telah ditemukan bahwa lapisan tebal cenderung rapuh, sehingga retak, chipping, dan separation dari insert dasar.Generasi pertama dari karbida dilapisi hanya lapisan single-layer (TiC, TiN, atau AljO.i), dan jenis alat yang masih digunakan. Baru-baru ini, sisipan dilapisi telah developed yang terdiri dari beberapa lapisan, seperti dalam warna pelat 7. Lapisan pertama diterapkan pada basis WC-Co biasanya TiN atau TiCN karena adhesi yang baik dan koefisien ekspansi termal yang sama. Lapisan tambahan dari berbagai kombinasi TiN, TiCN, dan Al2O3 selanjutnya diterapkan.Dilapisi karbida busur digunakan untuk besi cor dan baja mesin dalam mengubah dan operasi penggilingan. Mereka busur terbaik diterapkan pada kecepatan potong tinggi dalam situasi di mana kekuatan dinamis dan thermal shock yang minimal. Jika kondisi ini menjadi terlalu berat, seperti dalam beberapa operasi potong interrupted, chipping lapisan dapat terjadi, sehingga prematur alat failure. Dalam situasi ini, karbida dilapisi diformulasikan untuk ketangguhan lebih disukai. Bila diterapkan dengan benar, karbida dilapisi biasanya mengizinkan peningkatan kecepatan pemotongan yang diijinkan dibandingkan dengan karbida disemen uncoated. Tabel 24.3 menunjukkan kecepatan khas yang possible.Penggunaan alat karbida dilapisi berkembang dengan logam nonferrous dan applications bukan logam untuk meningkatkan kehidupan alat dan kecepatan potong tinggi. Bahan pelapis yang berbeda diperlukan, seperti kromium karbida (CrC), zirkonium nitrida (ZrN), dan diamond [6].

24.2.5 KeramikAlat yang terbuat dari keramik pemotongan pertama kali digunakan secara komersial di Amerika Serikat pada pertengahan 1950-an, meskipun pengembangan dan penggunaan mereka di Eropa tanggal kembali ke awal 1900-an. Alat pemotong keramik saat ini terutama terdiri dari oksida aluminium halus (Al2O3), ditekan dan disinter pada tekanan tinggi dan suhu tanpa pengikat ke dalam bentuk insert (Bagian 19.2). The aluminium oksida biasanya sangat murni (99% khas), meskipun beberapa produsen menambahkan oksida lain (seperti zirkonium oksida) dalam jumlah kecil. Dalam producing alat keramik, penting untuk menggunakan ukuran butir sangat halus dalam serbuk alumina dan memaksimalkan kepadatan campuran melalui tekanan tinggi pemadatan dalam rangka meningkatkan material ketangguhan rendah.Aluminium oksida alat pemotong yang paling sukses dalam kecepatan tinggi balik dari besi cor dan baja. Mereka dapat digunakan untuk menyelesaikan mengubah operasi pada baja mengeras jika kecepatan potong tinggi, pakan rendah dan kedalaman potong, dan kerja yang kaku pengaturan busur yang digunakan. Banyak kegagalan fraktur premature alat keramik karena nonrigid alat mesin setup, dimana subjek alat untuk kekuatan dinamis. Bila diterapkan dengan benar, alat pemotong keramik dapat digunakan untuk memperoleh permukaan akhir yang sangat baik. Keramik tidak dianjurkan untuk operasi berat terputus cut (misalnya, penggilingan kasar) karena ketangguhan mereka rendah. Selain aplikasi dari aluminium oksida sisipan di operations mesin konvensional, Al2O3 banyak digunakan sebagai abrasif dalam penggilingan dan proses abrasif lainnya (Bab 26).Lain yang tersedia secara komersial bahan alat pemotong keramik termasuk Silikon Nitrida (SiN); sialon, yang terdiri dari silikon nitrida dan aluminium oksida (SiNAl2O3aluminum oksida dan titanium karbida (Al2O3-TiC), dan aluminium oksida diperkuat dengan kumis kristal tunggal alat carbide.Thi-.se silikon biasanya ditujukan untuk aplikasi khusus, diskusi yang berada di luar lingkup kita sekarang.

24.2.6 biji Intan Sintetis dan Cubic Boron NitrideDiamond adalah bahan yang paling sulit dikenal (Bagian 9.6.1). Dengan beberapa langkah-langkah kekerasan, berlian adalah sekitar 3-4 kali sebagai keras seperti tungsten carbide atau aluminium oksida. Karena kekerasan tinggi adalah salah satu properti yang diinginkan dari alat pemotong, adalah wajar untuk memikirkan berlian untuk mesin dan aplikasi grinding. Sintetis alat pemotong berlian yang terbuat dari kristal poli sintered garis berlian (SPD), yang berasal dari awal 1970-an. Polycrystallinediamondis sinter dibuat dengan sintering kristal berlian berbutir sangat halus di bawah suhu tinggi dan tekanan menjadi bentuk yang diinginkan. Tidak ada pengikat digunakan. Kristal memiliki orientasi acak, dan ini menambah ketangguhan yang cukup besar untuk alat SPD compared berlian kristal tunggal. Alat menyisipkan biasanya dibuat dengan mendepositokan lapisan SPD (sekitar 0.020 di. Tebal) pada permukaan dasar karbida disemen. Sangat sisipan kecil juga telah dibuat dari 100% SPD.Aplikasi alat pemotong berlian termasuk kecepatan tinggi mesin logam nonferrous dan non logam abrasif seperti fiberglass dan grafit. Machining baja, logam besi lainnya, dan paduan berbasis nikel dengan alat SPD tidak praktis karena afinitas chemical yang ada antara logam ini dan karbon (berlian, setelah semua, adalah karbon).Sebelah berlian, cubic boron nitride (Bagian 9.3.3) adalah bahan yang paling sulit dikenal, dan fabrikasi ke dalam alat pemotong menyisipkan pada dasarnya adalah sama seperti untuk SPD, yaitu, coatings di WC-Co menyisipkan. Cubic boron nitride (dilambangkan CBN) tidak bereaksi chemically dengan besi dan nikel sebagai SPD tidak; Oleh karena itu, aplikasi alat CBN berlapis adalah untuk mesin baja dan paduan berbasis nikel. Kedua SPD dan CBN alat-alat yang mahal, seperti yang sudah diduga, dan aplikasi harus membenarkan biaya perkakas tambahan.

24.3 ALAT GEOMETRISebuah alat pemotong harus memiliki bentuk yang cocok untuk operasi mesin. Salah satu cara untuk mengklasifikasikan important alat pemotong adalah sesuai dengan proses pemesinan. Alat demikian kita telah berubah, alat cutoff, pemotong penggilingan, bor, reamers, PDAM, dan banyak alat pemotong lainnya yang diberi nama untuk operasi di mana mereka digunakan, masing-masing dengan geometri yang unik. Kami mengeksplorasi alat yang berbeda dalam Bab 25 dalam diskusi kita tentang operasi mesin associated.Seperti yang ditunjukkan dalam Bagian 23.1.2, alat pemotong dapat dibagi menjadi dua kategori: alat satu-titik dan alat multiple-mutakhir. Alat memutar umumnya merupakan jenis pertama, sementara latihan dan pemotong penggilingan merupakan yang kedua. Pada bagian ini, kita fokus pada alat satu-titik untuk membahas aspek alat geometri. Banyak dari prinsip-prinsip yang berlaku untuk alat satu-titik juga berlaku untuk jenis alat pemotong lainnya, hanya karena mechanism dari pembentukan geram pada dasarnya adalah sama untuk semua operasi mesin.Satu-titik Alat GeometryThe bentuk umum dari alat satu-titik yang illustrated dalam Gambar 23.5; diagram yang lebih rinci ditampilkan pada Gambar 24.8. Kami telah previously diperlakukan sudut rake dari alat pemotong sebagai salah satu parameter. Dalam alat satu-titik, theorientation wajah menyapu didefinisikan oleh dua sudut, sudut rake belakang (di,) dan sudut sisi rake (as). Bersama-sama, sudut ini berpengaruh dalam menentukan arah aliran Chip di seluruh muka menyapu. Permukaan sayap dari alat ini didefinisikan oleh sudut bantuan end (ERA) dan sudut bantuan side (SRA). Sudut ini menentukan jumlah clearance antara alat dan permukaan kerja yang baru dipotong. Pemotongan tepi alat satu-titik dibagi menjadi dua bagian, sisi terdepan dan akhir terdepan. Kedua bagian tersebut separated oleh titik tool, yang memiliki radius tertentu, yang disebut jari-jari hidung. Sisi pemusnahan sudut tepi (SCEA) menentukan masuknya alat ke dalam pekerjaan dan dapat digunakan untuk mengurangi kekuatan tiba-tiba pengalaman alat karena memasuki bagian kerja. Radius hidung (NR) menentukan untuk tingkat besar tekstur permukaan yang dihasilkan dalam operasi. Sebuah alat yang sangat runcing (radius hidung kecil) menghasilkan tanda pakan sangat terasa di permukaan. Akhir sudut pemusnahan tepi (ECEA) memberikan jarak antara tepi trailing alat dan permukaan kerja baru yang dihasilkan sehingga mengurangi menggosok dan gesekan permukaan.Dalam semua, ada tujuh unsur alat geometri untuk alat satu-titik. Ketika specified dalam urutan sebagai berikut, mereka secara kolektif disebut tanda tangan alat geometri: kembali sudut rake, sisi sudut rake, akhir sudut lega, sudut bantuan sisi, akhir memotong sudut tepi, memotong sisi sudut tepi, dan jari-jari hidung. Misalnya, alat satu-titik yang digunakan dalam mengubah mungkin memiliki tanda tangan berikut: 5, 5, 7, 7, 20, 15, 2 / 64in.

Gambar 24.8 (a) Tujuh unsur single-point alat geometri dan (b) alat tanda tangan konvensi sidang mendefinisikan tujuh ele-KASIH.

Chip Breakers Chip pembuangan merupakan masalah yang sering dijumpai dalam balik dan operasi kontinyu lainnya. Panjang, chip benang sering dihasilkan, terutama ketika mengubah bahan ulet pada kecepatan tinggi. Chip ini menyebabkan bahaya ke mesin operator dan pekerjaan bagian akhir, dan mereka mengganggu operasi otomatis dari proses balik. Chip pemutus sering digunakan dengan alat satu-titik untuk memaksa chip untuk meringkuk lebih erat daripada mereka akan secara alami cenderung untuk melakukan, sehingga menyebabkan mereka untuk patah.Dua bentuk utama dari desain chip breaker yang umum digunakan pada alat turning satu titik, seperti digambarkan pada Gambar 24.9: (a) alur-jenis chipbreaker dirancang ke thecutting alat itu sendiri dan (b) obstruksi-jenis chip breaker dirancang sebagai tambahan perangkat pada menyapu wajah alat. Jarak Chip pemutus dapat disesuaikan dalam obstruksi-jenis perangkat untuk kondisi pemotongan yang berbeda

Metode GAMBAR 24.9Two chip melanggar di satu titik mengambil: (a) alur-jenis dan (b) obstruksi. typechipbreakers.

Pengaruh Alat Material pada Alat Geometri Hal itu menunjukkan dalam diskusi kita tentang persamaan Merchant (Bagian 23.3.2) yang sudut rake positif umumnya diinginkan karena mengurangi gaya potong, suhu, dan konsumsi daya. Berkecepatan tinggi alat pemotong baja hampir selalu tanah dengan sudut rake positif, biasanya berkisar antara + 5 sampai + 20 . HSS memiliki kekuatan yang baik dan ketangguhan, sehingga penampang tipis dari alat yang diciptakan oleh tinggi sudut rake positif biasanya tidak menyebabkan masalah dengan alat breakage. Alat HSS yang dominan terbuat dari satu potong. Perlakuan panas baja kecepatan tinggi dapat dikendalikan untuk memberikan canggih keras sambil mempertahankan inti tangguh.Dengan pengembangan bahan alat yang sangat keras (misalnya, semen carbides, karbida dilapisi, dan keramik), perubahan alat geometri yang diperlukan. Sebagai kelompok, bahan-bahan ini memiliki kekerasan yang lebih tinggi dan ketangguhan rendah dari baja kecepatan tinggi. Juga, geser dan tarik kekuatan mereka rendah dibandingkan dengan kekuatan tekan mereka, dan sifat mereka tidak dapat dimanipulasi melalui perlakuan panas seperti yang HSS. Akhirnya, biaya per pon untuk bahan-bahan yang sangat keras lebih tinggi dari biaya-baja kecepatan tinggi. Faktor-faktor ini mempengaruhi pemotongan alat desain untuk bahan alat yang sangat keras dalam beberapa cara.Pertama, bahan yang sangat keras harus dirancang dengan menyapu negatif cither atau sudut positive kecil. Perubahan ini cenderung untuk memuat alat lebih kompresi dan kurang geser, sehingga mendukung kekuatan tekan tinggi bahan-bahan keras. Karbida disemen, misalnya, digunakan dengan sudut rake biasanya dalam kisaran -5 hingga + 10 . Keramik memiliki sudut rake yang berkisar antara -5 dan -15 . Sudut bantuan dibuat sekecil mungkin (5 khas) untuk memberikan banyak dukungan untuk ujung tombak mungkin.Perbedaan lain adalah cara di mana ujung tombak alat ini diadakan di position. Cara alternatif memegang dan penyajian tepi pemotongan untuk alat satu-titik diilustrasikan pada Gambar 24.10. Geometri alat baja kecepatan tinggi adalah tanah dari betis padat, seperti yang ditunjukkan pada bagian (a) dari gambar. Semakin tinggi biaya dan perbedaan properties dan pengolahan bahan alat keras telah melahirkan penggunaan sisipan yang baik brazing atau mekanis dijepit tool holder a. Bagian (b) menunjukkan insert brazed, di mana memasukkan karbida disemen dibrazing ke alat shank. Betis terbuat dari baja perkakas untuk kekuatan dan ketangguhan, bagian (c) menggambarkan salah satu desain yang mungkin untuk mekanis menjepit insert dalam tool holder sebuah ..

GAMBAR 24.10 Tiga cara memegang dan penyajian tepi pemusnahan untuk alat sinjjle-poinl: (a) alat yang solid, khas HSS; (B) brazed insert, salah satu cara memegang disemen "insert karbida, dan (c) insert mechanically dijepit, digunakan untuk karbida disemen, keramik, dan bahan lainnya yang sangat keras alat.

Menjepit mekanik digunakan untuk karbida disemen, keramik, dan bahan keras lainnya. Keuntungan yang signifikan dari insert mekanis dijepit adalah bahwa setiap memasukkan berisi beberapa tepi pemotongan. Ketika tepi habis dipakai, insert ini unclamped, diindeks (diputar) ke tepi berikutnya, dan reclamped di alat pemegang. Ketika semua tepi tajam yang dikenakan, insert dibuang dan diganti. Sisipan tersedia dalam berbagai bentuk, termasuk bujur sangkar seperti pada Gambar 24.10 (c), segitiga, bulat, dan geometri lainnya. Koleksi jenis alat pemotong dan geometri yang berbeda diilustrasikan pada Gambar 24.11.

Alat GAMBAR 24.11Various geometri ditampilkan dalam foto ini; alat pemotong terbuat dari berlian sintetis dan cubic boron nitride (courtesy of GE Superabrasives, General Electric Company).

24,4 CAIRAN MEMOTONGSebuah cairan pemotongan cairan atau gas yang diterapkan secara langsung pada operasi mesin untuk meningkatkan kinerja pemotongan. Dua masalah utama yang alamat cairan pemotongan adalah (1) panas yang dihasilkan di zona zona geser dan gesekan dan (2) gesekan pada alat-chip dan alat-pekerjaan interface. Selain menghilangkan panas dan mengurangi gesekan, cairan pemotongan memberikan manfaat tambahan, seperti membasuh chip (terutama di penggilingan), mengurangi suhu bagian kerja untuk penanganan lebih mudah, mengurangi pemotongan kekuatan dan kebutuhan tenaga, meningkatkan stabilitas dimensi pekerjaan bagian, dan meningkatkan permukaan akhir.

24.4.1 Jenis Cairan memotongBerbagai cairan pemotongan tersedia secara komersial. Sangat tepat untuk mendiskusikan terlebih dahulu sesuai dengan fungsi dan kemudian untuk mengklasifikasikan mereka dengan formulasi kimia.Pemotongan Fungsi Cairan Untuk menghadapi generasi panas dan gesekan, ada dua kategori umum pemotongan cairan: (I) pendingin, dan (2) pelumas. Pendingin memotong cairan dirancang untuk mengurangi efek menyembuhkan dalam operasi mesin. Mereka memiliki efek terbatas pada jumlah menyembuhkan energi yang dihasilkan dalam pemotongan; sebaliknya, mereka membawa pergi panas yang dihasilkan, sehingga mengurangi suhu alat dan benda kerja. Hal ini membantu untuk memperpanjang umur alat pemotong. Kapasitas cairan pemotongan untuk mengurangi temperatures dalam mesin tergantung pada sifat termal. Panas spesifik dan conductivity termal adalah sifat yang paling penting (Bagian 4,2.1). Air memiliki panas spesifik yang tinggi dan konduktivitas termal relatif terhadap cairan lain, itulah sebabnya mengapa air digunakan sebagai dasar dalam pendingin-jenis cairan pemotongan. Properti ini memungkinkan pendingin untuk menarik panas dari operasi, sehingga mengurangi suhu alat pemotong.Pendingin-jenis cairan pemotongan tampaknya paling efektif pada kecepatan pemotongan yang relatif tinggi yang generasi panas dan suhu tinggi adalah masalah. Mereka adalah yang paling efektif pada bahan alat yang paling rentan terhadap kegagalan suhu, seperti baja highspeed, dan sering digunakan dalam mengubah dan penggilingan operasi di mana sejumlah besar panas yang dihasilkan. Pendingin biasanya solusi atau emulsions air berbasis air, karena air memiliki sifat termal yang cocok untuk ini cairan pemotongan.Pelumas biasanya cairan berbasis minyak (karena minyak memiliki kualitas pelumas yang baik) diformulasikan untuk mengurangi gesekan pada alat-chip dan alat-pekerjaan interface. Pelumas cairan pemotongan beroperasi dengan pelumasan tekanan yang ekstrim, bentuk khusus dari pelumasan batas (Bagian 6.3.1) yang melibatkan pembentukan tipis lapisan garam padat pada panas. metal bersih surfaces melalui reaksi kimia dengan pelumas. Senyawa sulfur, klor, dan fosfor dalam pelumas menyebabkan pembentukan lapisan permukaan tersebut, yang bertindak untuk separate dua permukaan logam (yaitu, Chip dan alat). Film-film ini tekanan ekstrim sig-nificantly lebih efektif dalam mengurangi gesekan pada pemotongan logam dari batas pelumasan konvensional.Pelumas jenis cairan pemotongan yang paling efektif pada kecepatan pemotongan yang lebih rendah. Mereka cenderung kehilangan efektivitas mereka pada kecepatan tinggi, di atas sekitar 400 ft / min (120 m / min). Hal ini karena gerakan chip pada kecepatan ini mencegah cairan pemotongan mencapai antarmuka alat-chip. Selain itu, suhu pemotongan tinggi pada kecepatan ini menyebabkan minyak untuk menguapkan sebelum mereka dapat melumasi. Operasi mesin seperti pengeboran dan menekan biasanya mendapatkan keuntungan dari pelumas. Dalam operasi ini, built-up formasi tepi terhambat, dan torsi pada alat berkurang.Meskipun tujuan utama dari pelumas adalah untuk mengurangi gesekan, juga mengurangi suhu dalam operasi melalui beberapa mekanisme. Pertama, panas dan thermal spesifik konduktivitas bantuan pelumas untuk menghilangkan panas dari operasi, sehingga reducing suhu. Kedua, karena gesekan berkurang, panas yang dihasilkan akibat gesekan juga berkurang. Ketiga, koefisien lebih rendah dari gesekan berarti sudut gesekan rendah. Menurut persamaan Merchant [Eq. (23.16)], sudut gesekan rendah menyebabkan geser pesawat sudut meningkat, sehingga mengurangi jumlah energi panas yang dihasilkan di zona geser.Ada biasanya efek tumpang tindih antara kedua jenis pemotongan cairan. Pendingin diformulasikan dengan bahan-bahan yang membantu mengurangi gesekan. Dan pelumas memiliki sifat termal yang, meskipun tidak sebagus orang-orang dari air, bertindak untuk menghilangkan panas dari operasi pemotongan. Cairan pemotongan (baik pendingin dan pelumas) mewujudkan efeknya pada persamaan umur pahat Taylor melalui nilai-nilai C yang lebih tinggi. Peningkatan dari 10 sampai 40% yang khas. Kemiringan n tidak signifikan dipengaruhi.Kimia Perumusan Cutting Cairan Ada tiga kategori dasar pemotongan cairan sesuai dengan formulasi kimia: (1) minyak pemotong, (2) minyak emulsi, dan cairan (3) kimia dan semichemical. Tiga kategori dan characteristics aplikasi mereka dirangkum dalam bagan Gambar 24.12.Minyak memotong memotong cairan berbasis minyak yang berasal dari minyak bumi, hewan, laut, atau berasal dari sayuran. Minyak mineral (berbasis minyak bumi) adalah tipe utama karena kelimpahan dan umumnya diinginkan karakteristik mereka. Untuk mencapai pelumasan maksimal, jenis several minyak sering digabungkan dalam cairan yang sama. Bahan kimia tambahan juga dicampur dengan minyak pelumas untuk meningkatkan kualitas. Aditif ini mengandung senyawa sulfur, klorin, dan fosfor dan dirancang untuk bereaksi secara kimia dengan chip dan alat permukaan untuk membentuk film padat (pelumasan tekanan yang ekstrim) yang membantu untuk menghindari logam-to-metat kontak antara keduanya.Minyak emulsi memotong cairan yang terdiri dari tetesan minyak tersuspensi dalam air. Cairan ini dibuat dengan memadukan minyak (biasanya minyak mineral) dalam air dengan agen pengemulsi untuk mempromosikan pencampuran dan stabilitas emulsi. Rasio khas air minyak adalah 30: aditif I. Kimia berdasarkan belerang, klor, dan fosfor yang sering digunakan untuk mempromosikan pelumasan tekanan yang ekstrim. Karena mengandung minyak dan air, minyak emulsi menggabungkan pendinginan dan pelumas kualitas dalam satu cairan pemotongan.Cairan kimia adalah bahan kimia dalam larutan air, bukan minyak dalam emulsi. Bahan kimia yang terlarut termasuk senyawa belerang, klor, dan fosfor, ditambah agen pembasahan. Bahan kimia dimaksudkan untuk memberikan beberapa derajat pelumasan untuk solusi. Cairan kimia memberikan kualitas pendingin yang baik, tapi kualitas pelumas mereka kurang dari dengan jenis cairan pemotongan lainnya. Cairan Semichemical adalah cairan kimia dengan sejumlah kecil minyak emulsi ditambahkan untuk meningkatkan karakteristik pelumas dari cairan pemotongan. Akibatnya, mereka adalah kelas hibrida antara cairan kimia dan minyak emulsi.

GAMBAR 24,1 2Three formulasi kimia cairan pemotongan dan karakteristik aplikasi mereka 24.4.2 Penerapan Cairan memotongCairan pemotongan diterapkan untuk pengoperasian mesin dalam berbagai cara. Dalam scciumwo ini consider teknik aplikasi tersebut. Kami juga mempertimbangkan masalah pemotongan contamination cairan dan bagaimana filtrasi dapat digunakan untuk mempertahankan cairan.Metode aplikasi Metode yang paling umum adalah banjir, kadang-kadang disebut banjir pendinginan karena umumnya digunakan dengan pendingin tipe cairan pemotongan. Banjir, aliran fluida diarahkan pada alat-alat kerja atau chip antarmuka (dia mesin operasi.Metode kedua pengiriman aplikasi kabut, terutama digunakan untuk cairan cutting berbasis air. Dalam metode ini cairan diarahkan pada operasi dalam bentuk kabut berkecepatan tinggi yang dilakukan oleh aliran udara bertekanan. Aplikasi kabut umumnya tidak seefektif banjir di pendinginan alat. Namun, karena aliran udara kecepatan tinggi, kabut application mungkin lebih efektif dalam menyampaikan cairan pemotongan untuk tidak dapat diakses daerah yang cannot dicapai oleh banjir konvensional.Aplikasi manual dari cairan pemotongan dengan cara menyemprotkan bisa atau kuas cat kadang-kadang digunakan untuk menerapkan pelumas dalam menggali dan operasi lainnya dimana kecepatan pemotongan yang rendah dan gesekan masalah. Hal ini umumnya tidak disukai oleh kebanyakan toko mesin produksi karena variabilitas dalam aplikasi.Pemotongan Filtrasi cairan cairan Cutting terkontaminasi dari waktu ke waktu dengan berbagai zat asing. Kontaminan ini meliputi minyak gelandangan (minyak mesin, cairan hidrolik, dan sejenisnya), sampah (puntung rokok, makanan, dan sebagainya), chip kecil, cetakan, jamur, dan bakteri. Selain menyebabkan bau dan bahaya kesehatan, terkontaminasi cairan pemotongan tidak menjalankan fungsi mereka dalam mesin serta ketika mereka segar dan bersih.Cara-cara alternatif untuk mengatasi masalah ini adalah untuk (1) mengganti cairan pemotongan ai teratur dan sering (mungkin dua kali per bulan), (2) mesin tanpa memotong fluids, atau (3) menggunakan sistem filtrasi untuk terus membersihkan cairan. Karena tumbuh consciousness tentang pencemaran lingkungan dan perundang-undangan yang terkait, membuang cairan lama telah menjadi mahal dan bertentangan dengan kesejahteraan masyarakat umum. Machining tanpa cairan cutting menghemat biaya pembuangan, tetapi tabungan ini diimbangi oleh biaya produksi yang lebih tinggi.Sistem filtrasi sedang dipasang di berbagai toko mesin hari ini untuk memecahkan masalah kontaminasi. Keuntungan dari sistem ini meliputi; (1) lama memotong kehidupan cairan antara perubahan (bukan menggantikan cairan sekali atau dua kali per bulan, kehidupan pendingin dari satu tahun telah dilaporkan); (2) mengurangi biaya pembuangan cairan, karena pembuangan jauh lebih jarang ketika filter yang digunakan; (3) cleaner memotong cairan untuk lingkungan kerja yang lebih baik dan mengurangi bahaya kesehatan; (4) alat mesin pemeliharaan yang lebih rendah; dan (5) kehidupan alat lagi. Ada berbagai jenis sistem filtrasi untuk menyaring cairan pemotongan. Untuk pembaca yang tertarik, sistem filtrasi ini dibahas dalam referensi [3].