Ένα καλό άλογο χρειάζεται μια καλή σέλα και χρησιμοποιεί προηγμένο εξοπλισμό κατεργασίας CNC. Αν χρησιμοποιηθούν λάθος εργαλεία, θα είναι άχρηστο! Η επιλογή του κατάλληλου υλικού εργαλείου έχει μεγάλο αντίκτυπο στη διάρκεια ζωής του εργαλείου, την αποτελεσματικότητα επεξεργασίας, την ποιότητα επεξεργασίας και το κόστος επεξεργασίας. Αυτό το άρθρο παρέχει χρήσιμες πληροφορίες σχετικά με τη γνώση του μαχαιριού, συλλέξτε το και προωθήστε το, ας μάθουμε μαζί.
Τα υλικά εργαλείων πρέπει να έχουν βασικές ιδιότητες
Η επιλογή των υλικών εργαλείων έχει μεγάλο αντίκτυπο στη διάρκεια ζωής του εργαλείου, την αποτελεσματικότητα επεξεργασίας, την ποιότητα επεξεργασίας και το κόστος επεξεργασίας. Τα εργαλεία πρέπει να αντέχουν σε υψηλή πίεση, υψηλή θερμοκρασία, τριβή, κρούση και κραδασμούς κατά την κοπή. Επομένως, τα υλικά εργαλείων πρέπει να έχουν τις ακόλουθες βασικές ιδιότητες:
(1) Σκληρότητα και αντοχή στη φθορά. Η σκληρότητα του υλικού εργαλείου πρέπει να είναι υψηλότερη από τη σκληρότητα του υλικού του τεμαχίου εργασίας, η οποία γενικά απαιτείται να είναι πάνω από 60 HRC. Όσο μεγαλύτερη είναι η σκληρότητα του υλικού του εργαλείου, τόσο καλύτερη είναι η αντίσταση στη φθορά.
(2) Δύναμη και σκληρότητα. Τα υλικά εργαλείων πρέπει να έχουν υψηλή αντοχή και σκληρότητα για να αντέχουν τις δυνάμεις κοπής, την κρούση και τους κραδασμούς και να αποτρέπουν το εύθραυστο σπάσιμο και το θρυμματισμό του εργαλείου.
(3) Αντοχή στη θερμότητα. Το υλικό του εργαλείου έχει καλή αντοχή στη θερμότητα, μπορεί να αντέξει τις υψηλές θερμοκρασίες κοπής και έχει καλή αντοχή στην οξείδωση.
(4) Απόδοση και οικονομία διαδικασίας. Τα υλικά εργαλείων πρέπει να έχουν καλή απόδοση σφυρηλάτησης, απόδοση θερμικής επεξεργασίας, απόδοση συγκόλλησης. απόδοση λείανσης, κ.λπ., και θα πρέπει να επιδιώκει υψηλή αναλογία απόδοσης-τιμής.
Τύποι, ιδιότητες, χαρακτηριστικά και εφαρμογές των υλικών εργαλείων
1. Διαμαντένια υλικά εργαλείων
Το διαμάντι είναι ένα αλλοτρόπο του άνθρακα και είναι το σκληρότερο υλικό που υπάρχει στη φύση. Τα εργαλεία κοπής διαμαντιών έχουν υψηλή σκληρότητα, υψηλή αντοχή στη φθορά και υψηλή θερμική αγωγιμότητα και χρησιμοποιούνται ευρέως στην επεξεργασία μη σιδηρούχων μετάλλων και μη μεταλλικών υλικών. Ειδικά στην κοπή υψηλής ταχύτητας αλουμινίου και κραμάτων πυριτίου-αλουμινίου, τα διαμαντένια εργαλεία είναι ο κύριος τύπος κοπτικών εργαλείων που είναι δύσκολο να αντικατασταθούν. Τα διαμαντένια εργαλεία που μπορούν να επιτύχουν υψηλή απόδοση, υψηλή σταθερότητα και μεγάλη διάρκεια ζωής είναι απαραίτητα και σημαντικά εργαλεία στη σύγχρονη κατεργασία CNC.
⑴ Τύποι εργαλείων διαμαντιών
① Φυσικά διαμάντια: Τα φυσικά διαμάντια χρησιμοποιούνται ως εργαλεία κοπής εδώ και εκατοντάδες χρόνια. Εργαλεία φυσικού διαμαντιού μονού κρυστάλλου έχουν λειανθεί για να κάνουν την αιχμή κοπής εξαιρετικά αιχμηρή. Η ακτίνα κοπής μπορεί να φτάσει τα 0,002μm, γεγονός που μπορεί να επιτύχει εξαιρετικά λεπτή κοπή. Μπορεί να επεξεργαστεί εξαιρετικά υψηλή ακρίβεια τεμαχίου εργασίας και εξαιρετικά χαμηλή τραχύτητα επιφάνειας. Είναι ένα αναγνωρισμένο, ιδανικό και αναντικατάστατο εργαλείο κατεργασίας υπερακρίβειας.
② Εργαλεία κοπής διαμαντιών PCD: Τα φυσικά διαμάντια είναι ακριβά. Το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο διαμάντι στην επεξεργασία κοπής είναι το πολυκρυσταλλικό διαμάντι (PCD). Από τις αρχές της δεκαετίας του 1970, αναπτύχθηκε πολυκρυσταλλικό διαμάντι (διαμάντι Polycrystauine, που αναφέρεται ως λεπίδες PCD) που παρασκευάζεται με χρήση τεχνολογίας σύνθεσης υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής πίεσης. Μετά την επιτυχία του, τα φυσικά εργαλεία κοπής διαμαντιών έχουν αντικατασταθεί από τεχνητό πολυκρυσταλλικό διαμάντι σε πολλές περιπτώσεις. Οι πρώτες ύλες PCD είναι πλούσιες σε πηγές και η τιμή τους είναι μόνο λίγα έως ένα δέκατο αυτής του φυσικού διαμαντιού. Τα κοπτικά εργαλεία PCD δεν μπορούν να αλέσουν για να παράγουν εξαιρετικά αιχμηρά εργαλεία κοπής. Η ποιότητα της επιφάνειας της αιχμής κοπής και του επεξεργασμένου τεμαχίου δεν είναι τόσο καλή όσο αυτή του φυσικού διαμαντιού. Δεν είναι ακόμη βολικό να κατασκευάζονται λεπίδες PCD με διακόπτες τσιπ στη βιομηχανία. Επομένως, το PCD μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο για κοπή ακριβείας μη σιδηρούχων μετάλλων και μη μετάλλων και είναι δύσκολο να επιτευχθεί κοπή εξαιρετικά υψηλής ακρίβειας. Κοπή καθρέφτη ακριβείας.
③ Εργαλεία κοπής διαμαντιών CVD: Από τα τέλη της δεκαετίας του 1970 έως τις αρχές της δεκαετίας του 1980, η τεχνολογία διαμαντιών CVD εμφανίστηκε στην Ιαπωνία. Το διαμάντι CVD αναφέρεται στη χρήση χημικής εναπόθεσης ατμών (CVD) για τη σύνθεση ενός φιλμ διαμαντιού σε μια ετερογενή μήτρα (όπως καρβίδιο με τσιμέντο, κεραμικά κ.λπ.). Το διαμάντι CVD έχει ακριβώς την ίδια δομή και χαρακτηριστικά με το φυσικό διαμάντι. Η απόδοση του διαμαντιού CVD είναι πολύ κοντά σε αυτή του φυσικού διαμαντιού. Έχει τα πλεονεκτήματα του φυσικού μονοκρυσταλλικού διαμαντιού και του πολυκρυσταλλικού διαμαντιού (PCD) και ξεπερνά τα μειονεκτήματά τους σε κάποιο βαθμό.
⑵ Χαρακτηριστικά απόδοσης εργαλείων διαμαντιών
① Εξαιρετικά υψηλή σκληρότητα και αντοχή στη φθορά: Το φυσικό διαμάντι είναι η πιο σκληρή ουσία που υπάρχει στη φύση. Το διαμάντι έχει εξαιρετικά υψηλή αντοχή στη φθορά. Κατά την επεξεργασία υλικών υψηλής σκληρότητας, η διάρκεια ζωής των εργαλείων διαμαντιού είναι 10 έως 100 φορές μεγαλύτερη από εκείνη των εργαλείων καρβιδίου ή ακόμη και εκατοντάδες φορές.
② Έχει πολύ χαμηλό συντελεστή τριβής: Ο συντελεστής τριβής μεταξύ διαμαντιού και ορισμένων μη σιδηρούχων μετάλλων είναι χαμηλότερος από άλλα εργαλεία κοπής. Ο συντελεστής τριβής είναι χαμηλός, η παραμόρφωση κατά την επεξεργασία είναι μικρή και η δύναμη κοπής μπορεί να μειωθεί.
③ Η κοπτική άκρη είναι πολύ αιχμηρή: Η κοπτική άκρη του εργαλείου διαμαντιού μπορεί να αλεσθεί πολύ αιχμηρή. Το φυσικό εργαλείο μονού κρυστάλλου διαμαντιού μπορεί να φτάσει τα 0,002~0,008μm, το οποίο μπορεί να πραγματοποιήσει εξαιρετικά λεπτή κοπή και επεξεργασία εξαιρετικής ακρίβειας.
④ Υψηλή θερμική αγωγιμότητα: Το διαμάντι έχει υψηλή θερμική αγωγιμότητα και θερμική διάχυση, έτσι η θερμότητα κοπής διαχέεται εύκολα και η θερμοκρασία του κοπτικού τμήματος του εργαλείου είναι χαμηλή.
⑤ Έχει χαμηλότερο συντελεστή θερμικής διαστολής: Ο συντελεστής θερμικής διαστολής του διαμαντιού είναι αρκετές φορές μικρότερος από αυτόν του τσιμεντοειδούς καρβιδίου και η αλλαγή στο μέγεθος του εργαλείου που προκαλείται από τη θερμότητα κοπής είναι πολύ μικρή, κάτι που είναι ιδιαίτερα σημαντικό για την ακρίβεια και την κατεργασία εξαιρετικής ακρίβειας απαιτεί υψηλή ακρίβεια διαστάσεων.
⑶ Εφαρμογή εργαλείων διαμαντιών
Τα διαμαντένια εργαλεία χρησιμοποιούνται κυρίως για λεπτή κοπή και διάτρηση μη σιδηρούχων μετάλλων και μη μεταλλικών υλικών σε υψηλές ταχύτητες. Κατάλληλο για την επεξεργασία διαφόρων ανθεκτικών στη φθορά μη μετάλλων, όπως τεμάχια μεταλλουργίας σκόνης από υαλοβάμβακα, κεραμικά υλικά κ.λπ. διάφορα ανθεκτικά στη φθορά μη σιδηρούχα μέταλλα, όπως διάφορα κράματα πυριτίου-αλουμινίου. και τελική επεξεργασία διαφόρων μη σιδηρούχων μετάλλων.
Το μειονέκτημα των εργαλείων διαμαντιού είναι ότι έχουν κακή θερμική σταθερότητα. Όταν η θερμοκρασία κοπής υπερβαίνει τους 700℃~800℃, θα χάσουν εντελώς τη σκληρότητά τους. Επιπλέον, δεν είναι κατάλληλα για κοπή σιδηρούχων μετάλλων γιατί το διαμάντι (άνθρακας) αντιδρά εύκολα με το σίδηρο σε υψηλές θερμοκρασίες. Η ατομική δράση μετατρέπει τα άτομα άνθρακα σε δομή γραφίτη και το εργαλείο καταστρέφεται εύκολα.
2. Υλικό εργαλείου κυβικού νιτριδίου βορίου
Το νιτρίδιο του κυβικού βορίου (CBN), το δεύτερο υπερσκληρό υλικό που συντίθεται χρησιμοποιώντας μια μέθοδο παρόμοια με την κατασκευή διαμαντιών, είναι δεύτερο μόνο μετά το διαμάντι όσον αφορά τη σκληρότητα και τη θερμική αγωγιμότητα. Έχει εξαιρετική θερμική σταθερότητα και μπορεί να θερμανθεί στους 10.000C στην ατμόσφαιρα. Δεν συμβαίνει οξείδωση. Το CBN έχει εξαιρετικά σταθερές χημικές ιδιότητες για τα σιδηρούχα μέταλλα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ευρέως στην επεξεργασία προϊόντων χάλυβα.
⑴ Τύποι εργαλείων κοπής κυβικού νιτριδίου του βορίου
Το κυβικό νιτρίδιο του βορίου (CBN) είναι μια ουσία που δεν υπάρχει στη φύση. Χωρίζεται σε μονοκρυσταλλικό και πολυκρυσταλλικό, δηλαδή CBN μονοκρύσταλλο και πολυκρυσταλλικό κυβικό νιτρίδιο βορίου (Polycrystalline cubic bornnitride, PCBN για συντομία). Το CBN είναι ένα από τα αλλότροπα του νιτριδίου του βορίου (BN) και έχει δομή παρόμοια με το διαμάντι.
Το PCBN (πολυκρυσταλλικό κυβικό νιτρίδιο του βορίου) είναι ένα πολυκρυσταλλικό υλικό στο οποίο λεπτά υλικά CBN συντήκονται μεταξύ τους μέσω φάσεων δέσμευσης (TiC, TiN, Al, Ti, κ.λπ.) υπό υψηλή θερμοκρασία και πίεση. Αυτή τη στιγμή είναι το δεύτερο σκληρότερο υλικό τεχνητής σύνθεσης. Το διαμαντένιο υλικό εργαλείων, μαζί με το διαμάντι, ονομάζεται συλλογικά υπερσκληρό υλικό εργαλείων. Το PCBN χρησιμοποιείται κυρίως για την κατασκευή μαχαιριών ή άλλων εργαλείων.
Τα εργαλεία κοπής PCBN μπορούν να χωριστούν σε συμπαγείς λεπίδες PCBN και σύνθετες λεπίδες PCBN πυροσυσσωματωμένες με καρβίδιο.
Οι σύνθετες λεπίδες PCBN κατασκευάζονται με πυροσυσσωμάτωση ενός στρώματος PCBN με πάχος 0,5 έως 1,0 mm σε καρβίδιο με τσιμέντο με καλή αντοχή και σκληρότητα. Η απόδοσή του συνδυάζει καλή σκληρότητα με υψηλή σκληρότητα και αντοχή στη φθορά. Επιλύει τα προβλήματα χαμηλής αντοχής σε κάμψη και δύσκολης συγκόλλησης λεπίδων CBN.
⑵ Κύριες ιδιότητες και χαρακτηριστικά του κυβικού νιτριδίου του βορίου
Αν και η σκληρότητα του κυβικού νιτριδίου του βορίου είναι ελαφρώς χαμηλότερη από το διαμάντι, είναι πολύ υψηλότερη από άλλα υλικά υψηλής σκληρότητας. Το εξαιρετικό πλεονέκτημα του CBN είναι ότι η θερμική του σταθερότητα είναι πολύ υψηλότερη από αυτή του διαμαντιού, φτάνοντας σε θερμοκρασίες πάνω από 1200°C (το διαμάντι είναι 700-800°C). Ένα άλλο εξαιρετικό πλεονέκτημα είναι ότι είναι χημικά αδρανές και δεν αντιδρά με τον σίδηρο στους 1200-1300°C. αντίδραση. Τα κύρια χαρακτηριστικά απόδοσης του κυβικού νιτριδίου βορίου είναι τα ακόλουθα.
① Υψηλή σκληρότητα και αντοχή στη φθορά: Η κρυσταλλική δομή CBN είναι παρόμοια με το διαμάντι και έχει παρόμοια σκληρότητα και αντοχή με το διαμάντι. Το PCBN είναι ιδιαίτερα κατάλληλο για την επεξεργασία υλικών υψηλής σκληρότητας που θα μπορούσαν να λειανθούν μόνο πριν και μπορούν να επιτύχουν καλύτερη ποιότητα επιφάνειας του τεμαχίου εργασίας.
② Υψηλή θερμική σταθερότητα: Η αντίσταση στη θερμότητα του CBN μπορεί να φτάσει τα 1400~1500℃, που είναι σχεδόν 1 φορές υψηλότερη από την αντίσταση στη θερμότητα του διαμαντιού (700~800℃). Τα εργαλεία PCBN μπορούν να κόψουν κράματα υψηλής θερμοκρασίας και σκληρυμένο χάλυβα σε υψηλές ταχύτητες 3 έως 5 φορές υψηλότερες από τα εργαλεία καρβιδίου.
③ Εξαιρετική χημική σταθερότητα: Δεν έχει καμία χημική αλληλεπίδραση με υλικά με βάση το σίδηρο έως και 1200-1300°C και δεν φθείρεται τόσο έντονα όσο το διαμάντι. Αυτή τη στιγμή, μπορεί ακόμα να διατηρήσει τη σκληρότητα του τσιμεντοειδούς καρβιδίου. Τα εργαλεία PCBN είναι κατάλληλα για την κοπή εξαρτημάτων από σβησμένο χάλυβα και ψυχρού χυτοσιδήρου, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ευρέως στην κοπή χυτοσιδήρου υψηλής ταχύτητας.
④ Καλή θερμική αγωγιμότητα: Αν και η θερμική αγωγιμότητα του CBN δεν μπορεί να συμβαδίσει με το διαμάντι, η θερμική αγωγιμότητα του PCBN μεταξύ των διαφόρων υλικών εργαλείων είναι δεύτερη μετά το διαμάντι και πολύ υψηλότερη από τον χάλυβα υψηλής ταχύτητας και το καρβίδιο με τσιμέντο.
⑤ Έχει χαμηλότερο συντελεστή τριβής: Ένας χαμηλός συντελεστής τριβής μπορεί να οδηγήσει σε μείωση της δύναμης κοπής κατά την κοπή, μείωση της θερμοκρασίας κοπής και βελτίωση της ποιότητας της κατεργασμένης επιφάνειας.
⑶ Εφαρμογή εργαλείων κοπής κυβικού νιτριδίου βορίου
Το κυβικό νιτρίδιο του βορίου είναι κατάλληλο για φινίρισμα διαφόρων δύσκολα κοπών υλικών όπως σβησμένος χάλυβας, σκληρός χυτοσίδηρος, κράματα υψηλής θερμοκρασίας, καρβίδιο με τσιμέντο και υλικά ψεκασμού επιφάνειας. Η ακρίβεια επεξεργασίας μπορεί να φτάσει το IT5 (η τρύπα είναι IT6) και η τιμή της τραχύτητας της επιφάνειας μπορεί να είναι τόσο μικρή όσο Ra1,25~0,20μm.
Το υλικό εργαλείου κυβικού νιτριδίου βορίου έχει χαμηλή σκληρότητα και αντοχή σε κάμψη. Επομένως, τα εργαλεία τόρνευσης κυβικού νιτριδίου του βορίου δεν είναι κατάλληλα για σκληρή κατεργασία σε χαμηλές ταχύτητες και υψηλά φορτία κρούσης. Ταυτόχρονα, δεν είναι κατάλληλα για κοπή υλικών με υψηλή πλαστικότητα (όπως κράματα αλουμινίου, κράματα χαλκού, κράματα με βάση το νικέλιο, χάλυβες με υψηλή πλαστικότητα κ.λπ.), επειδή θα προκύψει κοπή αυτών των Σοβαρών συσσωρευμένων άκρων κατά την εργασία με μέταλλο, αλλοιώνοντας την κατεργασμένη επιφάνεια.
3. κεραμικά υλικά εργαλείων
Τα κεραμικά εργαλεία κοπής έχουν τα χαρακτηριστικά της υψηλής σκληρότητας, της καλής αντοχής στη φθορά, της εξαιρετικής αντοχής στη θερμότητα και της χημικής σταθερότητας και δεν είναι εύκολο να συνδεθούν με μέταλλο. Τα κεραμικά εργαλεία παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο στην κατεργασία CNC. Τα κεραμικά εργαλεία έχουν γίνει ένα από τα κύρια εργαλεία κοπής και επεξεργασίας δύσκολα στη μηχανή υλικών υψηλής ταχύτητας. Τα κεραμικά εργαλεία κοπής χρησιμοποιούνται ευρέως στην κοπή υψηλής ταχύτητας, στην ξηρή κοπή, στη σκληρή κοπή και στην κοπή δύσκολα στη μηχανή υλικών. Τα κεραμικά εργαλεία μπορούν να επεξεργάζονται αποτελεσματικά υλικά υψηλής σκληρότητας που τα παραδοσιακά εργαλεία δεν μπορούν να επεξεργαστούν καθόλου, συνειδητοποιώντας ότι «γυρίζουν αντί για λείανση». η βέλτιστη ταχύτητα κοπής των κεραμικών εργαλείων μπορεί να είναι 2 έως 10 φορές μεγαλύτερη από αυτή των εργαλείων καρβιδίου, βελτιώνοντας έτσι σημαντικά την απόδοση παραγωγής κοπής. ; Οι κύριες πρώτες ύλες που χρησιμοποιούνται στα κεραμικά υλικά εργαλείων είναι τα πιο άφθονα στοιχεία στον φλοιό της γης. Ως εκ τούτου, η προώθηση και η εφαρμογή κεραμικών εργαλείων είναι μεγάλης σημασίας για τη βελτίωση της παραγωγικότητας, τη μείωση του κόστους επεξεργασίας και την εξοικονόμηση στρατηγικών πολύτιμων μετάλλων. Θα προωθήσει επίσης σε μεγάλο βαθμό την ανάπτυξη της τεχνολογίας κοπής. πρόοδος.
⑴ Τύποι κεραμικών υλικών εργαλείων
Οι τύποι υλικών κεραμικών εργαλείων μπορούν γενικά να χωριστούν σε τρεις κατηγορίες: κεραμικά με βάση την αλουμίνα, κεραμικά με βάση το νιτρίδιο του πυριτίου και κεραμικά με βάση το νιτρίδιο του πυριτίου-αλουμίνα. Μεταξύ αυτών, τα κεραμικά υλικά εργαλείων με βάση την αλουμίνα και το νιτρίδιο του πυριτίου είναι τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα. Η απόδοση των κεραμικών με βάση το νιτρίδιο του πυριτίου είναι ανώτερη από εκείνη των κεραμικών με βάση την αλουμίνα.
⑵ Απόδοση και χαρακτηριστικά κεραμικών κοπτικών εργαλείων
① Υψηλή σκληρότητα και καλή αντοχή στη φθορά: Αν και η σκληρότητα των κεραμικών εργαλείων κοπής δεν είναι τόσο υψηλή όσο το PCD και το PCBN, είναι πολύ υψηλότερη από αυτή των εργαλείων κοπής από καρβίδιο και χάλυβα υψηλής ταχύτητας, φτάνοντας τα 93-95HRA. Τα κεραμικά κοπτικά εργαλεία μπορούν να επεξεργαστούν υλικά υψηλής σκληρότητας που είναι δύσκολο να επεξεργαστούν με τα παραδοσιακά εργαλεία κοπής και είναι κατάλληλα για κοπή υψηλής ταχύτητας και σκληρή κοπή.
② Αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες και καλή αντοχή στη θερμότητα: Τα κεραμικά κοπτικά εργαλεία μπορούν ακόμα να κόψουν σε υψηλές θερμοκρασίες πάνω από 1200°C. Τα κεραμικά κοπτικά εργαλεία έχουν καλές μηχανικές ιδιότητες υψηλής θερμοκρασίας. Τα κεραμικά εργαλεία κοπής A12O3 έχουν ιδιαίτερα καλή αντοχή στην οξείδωση. Ακόμα κι αν το κοπτικό άκρο είναι σε κατάσταση καυτό, μπορεί να χρησιμοποιηθεί συνεχώς. Επομένως, τα κεραμικά εργαλεία μπορούν να επιτύχουν στεγνή κοπή, εξαλείφοντας έτσι την ανάγκη για υγρό κοπής.
③ Καλή χημική σταθερότητα: Τα κεραμικά εργαλεία κοπής δεν είναι εύκολο να συνδεθούν με μέταλλο, είναι ανθεκτικά στη διάβρωση και έχουν καλή χημική σταθερότητα, η οποία μπορεί να μειώσει τη φθορά συγκόλλησης των εργαλείων κοπής.
④ Χαμηλός συντελεστής τριβής: Η συγγένεια μεταξύ κεραμικών εργαλείων και μετάλλου είναι μικρή και ο συντελεστής τριβής είναι χαμηλός, γεγονός που μπορεί να μειώσει τη δύναμη κοπής και τη θερμοκρασία κοπής.
⑶ Τα κεραμικά μαχαίρια έχουν εφαρμογές
Τα κεραμικά είναι ένα από τα υλικά εργαλείων που χρησιμοποιούνται κυρίως για φινίρισμα και ημι-τελική επεξεργασία υψηλής ταχύτητας. Τα κεραμικά εργαλεία κοπής είναι κατάλληλα για την κοπή διαφόρων χυτοσιδήρων (γκρίζος χυτοσίδηρος, όλκιμος σίδηρος, ελατός χυτοσίδηρος, ψυχρός χυτοσίδηρος, χυτοσίδηρος υψηλής αντοχής στη φθορά) και χαλύβδινων υλικών (ανθρακωματικός χάλυβας, κράμα δομικού χάλυβα, χάλυβας υψηλής αντοχής, χάλυβας υψηλής περιεκτικότητας σε μαγγάνιο, σβησμένος χάλυβας κ.λπ.), μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την κοπή κραμάτων χαλκού, γραφίτη, πλαστικών μηχανικής και σύνθετων υλικών.
Οι ιδιότητες των υλικών των κεραμικών κοπτικών εργαλείων έχουν τα προβλήματα της χαμηλής αντοχής σε κάμψη και της κακής σκληρότητας κρούσης, καθιστώντας τα ακατάλληλα για κοπή σε χαμηλές ταχύτητες και υπό κρουστικά φορτία.
4. Επικαλυμμένα υλικά εργαλείων
Τα εργαλεία κοπής επίστρωσης είναι ένας από τους σημαντικούς τρόπους βελτίωσης της απόδοσης του εργαλείου. Η εμφάνιση επικαλυμμένων εργαλείων έχει επιφέρει μια σημαντική ανακάλυψη στην απόδοση κοπής των κοπτικών εργαλείων. Τα επικαλυμμένα εργαλεία επικαλύπτονται με ένα ή περισσότερα στρώματα πυρίμαχων ενώσεων με καλή αντοχή στη φθορά στο σώμα του εργαλείου με καλή σκληρότητα. Συνδυάζει τη μήτρα εργαλείου με τη σκληρή επίστρωση, βελτιώνοντας έτσι σημαντικά την απόδοση του εργαλείου. Τα επικαλυμμένα εργαλεία μπορούν να βελτιώσουν την αποτελεσματικότητα επεξεργασίας, να βελτιώσουν την ακρίβεια επεξεργασίας, να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής του εργαλείου και να μειώσουν το κόστος επεξεργασίας.
Περίπου το 80% των εργαλείων κοπής που χρησιμοποιούνται στις νέες εργαλειομηχανές CNC χρησιμοποιούν εργαλεία με επίστρωση. Τα επικαλυμμένα εργαλεία θα είναι η πιο σημαντική ποικιλία εργαλείων στον τομέα της κατεργασίας CNC στο μέλλον.
⑴ Τύποι εργαλείων με επικάλυψη
Σύμφωνα με διαφορετικές μεθόδους επίστρωσης, τα επικαλυμμένα εργαλεία μπορούν να χωριστούν σε εργαλεία επικαλυμμένα με χημική εναπόθεση ατμού (CVD) και σε εργαλεία επικαλυμμένα με φυσική εναπόθεση ατμού (PVD). Τα εργαλεία κοπής με επικάλυψη καρβιδίου χρησιμοποιούν γενικά τη μέθοδο εναπόθεσης χημικών ατμών και η θερμοκρασία εναπόθεσης είναι περίπου 1000°C. Τα επικαλυμμένα εργαλεία κοπής χάλυβα υψηλής ταχύτητας χρησιμοποιούν γενικά τη μέθοδο φυσικής εναπόθεσης ατμού και η θερμοκρασία εναπόθεσης είναι περίπου 500°C.
Ανάλογα με τα διαφορετικά υλικά υποστρώματος των επικαλυμμένων εργαλείων, τα επικαλυμμένα εργαλεία μπορούν να χωριστούν σε εργαλεία επικαλυμμένα με καρβίδιο, εργαλεία επικαλυμμένα με χάλυβα υψηλής ταχύτητας και επικαλυμμένα εργαλεία σε κεραμικά και υπερσκληρά υλικά (διαμάντι και κυβικό νιτρίδιο βορίου).
Σύμφωνα με τις ιδιότητες του υλικού επίστρωσης, τα επικαλυμμένα εργαλεία μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες, συγκεκριμένα εργαλεία με «σκληρή» επίστρωση και εργαλεία με «μαλακή» επίστρωση. Οι κύριοι στόχοι που επιδιώκονται από τα εργαλεία με «σκληρή» επίστρωση είναι η υψηλή σκληρότητα και η αντοχή στη φθορά Τα κύρια πλεονεκτήματά του είναι η υψηλή σκληρότητα και η καλή αντοχή στη φθορά, συνήθως οι επικαλύψεις TiC και TiN. Ο στόχος που επιδιώκεται από τα «μαλακά» εργαλεία επίστρωσης είναι ένας χαμηλός συντελεστής τριβής, γνωστός και ως αυτολιπαινόμενα εργαλεία, τα οποία έχουν τριβή με το υλικό του τεμαχίου εργασίας. Ο συντελεστής είναι πολύ χαμηλός, μόνο περίπου 0,1, που μπορεί να μειώσει την πρόσφυση, να μειώσει την τριβή και να μειώσει την κοπή δύναμη και θερμοκρασία κοπής.
Πρόσφατα αναπτύχθηκαν εργαλεία κοπής Nanocoating (Nanoeoating). Τέτοια επικαλυμμένα εργαλεία μπορούν να χρησιμοποιήσουν διαφορετικούς συνδυασμούς υλικών επίστρωσης (όπως μέταλλο/μέταλλο, μέταλλο/κεραμικό, κεραμικό/κεραμικό κ.λπ.) για να ανταποκριθούν σε διαφορετικές λειτουργικές απαιτήσεις και απαιτήσεις απόδοσης. Οι σωστά σχεδιασμένες νανο-επικαλύψεις μπορούν να κάνουν τα υλικά εργαλείων να έχουν εξαιρετικές λειτουργίες μείωσης της τριβής και κατά της φθοράς και αυτολιπαινόμενες ιδιότητες, καθιστώντας τα κατάλληλα για ξηρή κοπή υψηλής ταχύτητας.
⑵ Χαρακτηριστικά των επικαλυμμένων κοπτικών εργαλείων
① Καλή μηχανική απόδοση και απόδοση κοπής: Τα επικαλυμμένα εργαλεία συνδυάζουν τις εξαιρετικές ιδιότητες του υλικού βάσης και του υλικού επίστρωσης. Διατηρούν όχι μόνο την καλή σκληρότητα και την υψηλή αντοχή του υλικού βάσης, αλλά έχουν επίσης την υψηλή σκληρότητα, την υψηλή αντοχή στη φθορά και τον χαμηλό συντελεστή τριβής. Επομένως, η ταχύτητα κοπής των επικαλυμμένων εργαλείων μπορεί να αυξηθεί περισσότερο από 2 φορές από αυτή των μη επικαλυμμένων εργαλείων και επιτρέπονται υψηλότεροι ρυθμοί τροφοδοσίας. Βελτιώνεται επίσης η διάρκεια ζωής των επικαλυμμένων εργαλείων.
② Ισχυρή ευελιξία: Τα επικαλυμμένα εργαλεία έχουν μεγάλη ευελιξία και επεκτείνουν σημαντικά το εύρος επεξεργασίας. Ένα εργαλείο με επίστρωση μπορεί να αντικαταστήσει πολλά μη επικαλυμμένα εργαλεία.
③ Πάχος επίστρωσης: Καθώς αυξάνεται το πάχος της επίστρωσης, η διάρκεια ζωής του εργαλείου θα αυξηθεί επίσης, αλλά όταν το πάχος της επίστρωσης φτάσει σε κορεσμό, η διάρκεια ζωής του εργαλείου δεν θα αυξάνεται πλέον σημαντικά. Όταν η επίστρωση είναι πολύ παχιά, θα προκαλέσει εύκολα ξεφλούδισμα. όταν η επίστρωση είναι πολύ λεπτή, η αντίσταση στη φθορά θα είναι κακή.
④ Δυνατότητα επανατριβής: Οι επικαλυμμένες λεπίδες έχουν κακή ικανότητα επανατριβής, πολύπλοκο εξοπλισμό επίστρωσης, υψηλές απαιτήσεις διεργασίας και μεγάλο χρόνο επίστρωσης.
⑤ Υλικό επίστρωσης: Τα εργαλεία με διαφορετικά υλικά επίστρωσης έχουν διαφορετική απόδοση κοπής. Για παράδειγμα: κατά την κοπή σε χαμηλή ταχύτητα, η επίστρωση TiC έχει πλεονεκτήματα. όταν κόβετε με υψηλή ταχύτητα, το TiN είναι πιο κατάλληλο.
⑶Εφαρμογή επικαλυμμένων κοπτικών εργαλείων
Τα επικαλυμμένα εργαλεία έχουν μεγάλες δυνατότητες στον τομέα της κατεργασίας CNC και θα είναι η πιο σημαντική ποικιλία εργαλείων στον τομέα της κατεργασίας CNC στο μέλλον. Η τεχνολογία επικάλυψης έχει εφαρμοστεί σε μύλους τελικής επεξεργασίας, φρέζες, τρυπάνια, εργαλεία επεξεργασίας σύνθετων οπών, εστίες γραναζιών, κοπτήρες διαμορφωτών γραναζιών, κοπτήρες ξυρίσματος γραναζιών, καρφίτσες μορφοποίησης και διάφορα ένθετα με δυνατότητα σύσφιξης με μηχανή για την κάλυψη διαφόρων απαιτήσεων επεξεργασίας κοπής υψηλής ταχύτητας. Οι ανάγκες σε υλικά όπως χάλυβας και χυτοσίδηρος, ανθεκτικά στη θερμότητα κράματα και μη σιδηρούχα μέταλλα.
5. Υλικά εργαλείων καρβιδίου
Τα εργαλεία κοπής καρβιδίου, ειδικά τα εργαλεία κοπής με ευρετήριο καρβιδίου, είναι τα κορυφαία προϊόντα των εργαλείων κατεργασίας CNC. Από τη δεκαετία του 1980, οι ποικιλίες διαφόρων ενσωματωμένων και ευρετηριάσιμα κοπτικών εργαλείων ή ενθέτων καρβιδίου έχουν επεκταθεί σε διάφορους τύπους. Μια ποικιλία πεδίων εργαλείων κοπής, στα οποία τα εργαλεία από καρβίδιο με δυνατότητα ευρετηρίου έχουν επεκταθεί από απλά εργαλεία τόρνευσης και φρέζες σε διάφορα πεδία εργαλείων ακριβείας, πολύπλοκα και μορφοποίησης.
⑴ Τύποι εργαλείων κοπής καρβιδίου
Σύμφωνα με την κύρια χημική σύνθεση, το τσιμεντοκαρβίδιο μπορεί να χωριστεί σε καρβίδιο με βάση το τσιμέντο με βάση το καρβίδιο του βολφραμίου και σε τσιμεντοειδές καρβίδιο με βάση το τσιμέντο του άνθρακα (νιτρίδιο) (TiC(N)).
Το καρβίδιο βολφραμίου με βάση το τσιμέντο περιλαμβάνει τρεις τύπους: κοβάλτιο βολφραμίου (YG), τιτάνιο κοβαλτίου βολφραμίου (YT) και προστιθέμενο σπάνιο καρβίδιο (YW). Το καθένα έχει τα δικά του πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Τα κύρια συστατικά είναι καρβίδιο βολφραμίου (WC) και καρβίδιο τιτανίου. (TiC), καρβίδιο τανταλίου (TaC), καρβίδιο νιοβίου (NbC), κ.λπ. Η φάση που χρησιμοποιείται συνήθως μετάλλων είναι η Co.
Το τσιμεντοκαρβίδιο με βάση τον άνθρακα (νιτρίδιο) τιτανίου είναι ένα τσιμεντοειδές καρβίδιο με το TiC ως κύριο συστατικό (μερικοί προσθέτουν άλλα καρβίδια ή νιτρίδια). Οι φάσεις συγκόλλησης μετάλλων που χρησιμοποιούνται συνήθως είναι Mo και Ni.
Το ISO (Διεθνής Οργανισμός Τυποποίησης) χωρίζει το καρβίδιο κοπής σε τρεις κατηγορίες:
Η τάξη Κ, συμπεριλαμβανομένου του Kl0 ~ K40, είναι ισοδύναμη με την τάξη YG της χώρας μου (το κύριο στοιχείο είναι το WC.Co).
Η κατηγορία P, συμπεριλαμβανομένης της P01 ~ P50, είναι ισοδύναμη με την κατηγορία YT της χώρας μου (το κύριο στοιχείο είναι το WC.TiC.Co).
Η κλάση M, συμπεριλαμβανομένου του M10~M40, είναι ισοδύναμη με την κατηγορία YW της χώρας μου (το κύριο στοιχείο είναι το WC-TiC-TaC(NbC)-Co).
Κάθε κατηγορία αντιπροσωπεύει μια σειρά κραμάτων που κυμαίνονται από υψηλή σκληρότητα έως μέγιστη σκληρότητα με αριθμό μεταξύ 01 και 50.
⑵ Χαρακτηριστικά απόδοσης εργαλείων κοπής καρβιδίου
① Υψηλή σκληρότητα: Τα εργαλεία κοπής καρβιδίου είναι κατασκευασμένα από καρβίδια με υψηλή σκληρότητα και σημείο τήξης (που ονομάζεται σκληρή φάση) και μεταλλικά συνδετικά (που ονομάζεται φάση συγκόλλησης) μέσω μεταλλουργίας σκόνης, με σκληρότητα 89 έως 93HRA. , πολύ υψηλότερο από τον χάλυβα υψηλής ταχύτητας. Στους 5400C, η σκληρότητα μπορεί ακόμα να φτάσει τα 82~87HRA, που είναι ίδια με τη σκληρότητα του χάλυβα υψηλής ταχύτητας σε θερμοκρασία δωματίου (83~86HRA). Η τιμή σκληρότητας του τσιμεντοειδούς καρβιδίου αλλάζει ανάλογα με τη φύση, την ποσότητα, το μέγεθος των σωματιδίων των καρβιδίων και την περιεκτικότητα της φάσης συγκόλλησης μετάλλου και γενικά μειώνεται με την αύξηση της περιεκτικότητας της συγκολλητικής μεταλλικής φάσης. Όταν η περιεκτικότητα σε συνδετική φάση είναι η ίδια, η σκληρότητα των κραμάτων YT είναι υψηλότερη από εκείνη των κραμάτων YG και τα κράματα που προστίθενται με TaC (NbC) έχουν υψηλότερη σκληρότητα υψηλής θερμοκρασίας.
② Αντοχή και σκληρότητα κάμψης: Η αντοχή κάμψης του συνήθως χρησιμοποιούμενου τσιμεντοειδούς καρβιδίου είναι στην περιοχή από 900 έως 1500 MPa. Όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε φάση μεταλλικού συνδετικού, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντοχή σε κάμψη. Όταν η περιεκτικότητα σε συνδετικό υλικό είναι η ίδια, η αντοχή του κράματος τύπου YG (WC-Co) είναι υψηλότερη από εκείνη του κράματος τύπου YT (WC-TiC-Co) και καθώς αυξάνεται η περιεκτικότητα σε TiC, η αντοχή μειώνεται. Το τσιμεντοειδές καρβίδιο είναι ένα εύθραυστο υλικό και η αντοχή του σε κρούση σε θερμοκρασία δωματίου είναι μόνο 1/30 έως 1/8 εκείνης του χάλυβα υψηλής ταχύτητας.
⑶ Εφαρμογή κοινώς χρησιμοποιούμενων εργαλείων κοπής καρβιδίου
Τα κράματα YG χρησιμοποιούνται κυρίως για την επεξεργασία χυτοσιδήρου, μη σιδηρούχων μετάλλων και μη μεταλλικών υλικών. Το λεπτόκοκκο καρβίδιο με τσιμέντο (όπως το YG3X, το YG6X) έχει υψηλότερη σκληρότητα και αντοχή στη φθορά από το καρβίδιο μεσαίου κόκκου με την ίδια περιεκτικότητα σε κοβάλτιο. Είναι κατάλληλο για την επεξεργασία ορισμένων ειδικών σκληρού χυτοσιδήρου, ωστενιτικού ανοξείδωτου χάλυβα, ανθεκτικό στη θερμότητα κράματος, κράματος τιτανίου, σκληρού μπρούτζου και ανθεκτικών στη φθορά μονωτικών υλικών κ.λπ.
Τα εξαιρετικά πλεονεκτήματα του τσιμεντοειδούς καρβιδίου τύπου YT είναι η υψηλή σκληρότητα, η καλή αντοχή στη θερμότητα, η υψηλότερη σκληρότητα και η αντοχή σε θλίψη σε υψηλές θερμοκρασίες από τον τύπο YG και η καλή αντοχή στην οξείδωση. Επομένως, όταν το μαχαίρι απαιτείται να έχει υψηλότερη αντοχή στη θερμότητα και αντοχή στη φθορά, θα πρέπει να επιλέγεται ένας βαθμός με υψηλότερη περιεκτικότητα σε TiC. Τα κράματα YT είναι κατάλληλα για την επεξεργασία πλαστικών υλικών όπως ο χάλυβας, αλλά δεν είναι κατάλληλα για την επεξεργασία κραμάτων τιτανίου και κραμάτων πυριτίου-αλουμινίου.
Το κράμα YW έχει τις ιδιότητες των κραμάτων YG και YT και έχει καλές περιεκτικές ιδιότητες. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επεξεργασία χάλυβα, χυτοσιδήρου και μη σιδηρούχων μετάλλων. Εάν η περιεκτικότητα σε κοβάλτιο αυτού του τύπου κράματος αυξηθεί κατάλληλα, η αντοχή μπορεί να είναι πολύ υψηλή και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για σκληρή κατεργασία και διακοπτόμενη κοπή διαφόρων δύσκολα στη μηχανική κατεργασία υλικών.
6. Εργαλεία κοπής χάλυβα υψηλής ταχύτητας
Ο χάλυβας υψηλής ταχύτητας (HSS) είναι ένας χάλυβας εργαλείων υψηλής κραματοποίησης που προσθέτει περισσότερα στοιχεία κράματος όπως W, Mo, Cr και V. Τα εργαλεία κοπής χάλυβα υψηλής ταχύτητας έχουν εξαιρετική συνολική απόδοση όσον αφορά την αντοχή, την ανθεκτικότητα και τη δυνατότητα επεξεργασίας. Σε πολύπλοκα εργαλεία κοπής, ειδικά εκείνα με πολύπλοκα σχήματα λεπίδων, όπως εργαλεία επεξεργασίας οπών, φρέζες, εργαλεία σπειρώματος, εργαλεία κοπής, εργαλεία κοπής γραναζιών κ.λπ., εξακολουθεί να χρησιμοποιείται χάλυβας υψηλής ταχύτητας. κατέχουν κυρίαρχη θέση. Τα μαχαίρια από χάλυβα υψηλής ταχύτητας ακονίζονται εύκολα για να παράγουν αιχμηρές κοπτικές άκρες.
Σύμφωνα με διαφορετικές χρήσεις, ο χάλυβας υψηλής ταχύτητας μπορεί να χωριστεί σε χάλυβα υψηλής ταχύτητας γενικής χρήσης και χάλυβα υψηλής ταχύτητας υψηλής απόδοσης.
⑴ Εργαλεία κοπής χάλυβα υψηλής ταχύτητας γενικής χρήσης
Χάλυβας υψηλής ταχύτητας γενικής χρήσης. Γενικά, μπορεί να χωριστεί σε δύο κατηγορίες: χάλυβας βολφραμίου και χάλυβας βολφραμίου-μολυβδαινίου. Αυτός ο τύπος χάλυβα υψηλής ταχύτητας περιέχει 0,7% έως 0,9% (C). Σύμφωνα με τη διαφορετική περιεκτικότητα σε βολφράμιο στον χάλυβα, μπορεί να χωριστεί σε χάλυβα βολφραμίου με περιεκτικότητα W 12% ή 18%, χάλυβα βολφραμίου-μολυβδαινίου με περιεκτικότητα W 6% ή 8%, και χάλυβα μολυβδαινίου με περιεκτικότητα W. 2% ή καθόλου W. . Ο χάλυβας υψηλής ταχύτητας γενικής χρήσης έχει μια ορισμένη σκληρότητα (63-66HRC) και αντοχή στη φθορά, υψηλή αντοχή και σκληρότητα, καλή πλαστικότητα και τεχνολογία επεξεργασίας, επομένως χρησιμοποιείται ευρέως στην κατασκευή διαφόρων πολύπλοκων εργαλείων.
① Χάλυβας βολφραμίου: Η τυπική ποιότητα χάλυβα βολφραμίου γενικής χρήσης υψηλής ταχύτητας είναι W18Cr4V, (αναφέρεται ως W18). Έχει καλή συνολική απόδοση. Η σκληρότητα υψηλής θερμοκρασίας στους 6000C είναι 48,5HRC και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή διαφόρων πολύπλοκων εργαλείων. Έχει τα πλεονεκτήματα της καλής ικανότητας λείανσης και της χαμηλής ευαισθησίας απανθράκωσης, αλλά λόγω της υψηλής περιεκτικότητας σε καρβίδια, της ανομοιόμορφης κατανομής, των μεγάλων σωματιδίων και της χαμηλής αντοχής και σκληρότητας.
② Χάλυβας βολφραμίου-μολυβδαινίου: αναφέρεται σε χάλυβα υψηλής ταχύτητας που λαμβάνεται με αντικατάσταση μέρους του βολφραμίου σε χάλυβα βολφραμίου με μολυβδαίνιο. Η τυπική ποιότητα χάλυβα βολφραμίου-μολυβδαινίου είναι W6Mo5Cr4V2, (αναφέρεται ως M2). Τα σωματίδια καρβιδίου του M2 είναι λεπτά και ομοιόμορφα και η αντοχή, η σκληρότητα και η πλαστικότητα σε υψηλή θερμοκρασία είναι καλύτερα από εκείνα του W18Cr4V. Ένας άλλος τύπος χάλυβα βολφραμίου-μολυβδαινίου είναι το W9Mo3Cr4V (W9 για συντομία). Η θερμική του σταθερότητα είναι ελαφρώς υψηλότερη από τον χάλυβα M2, η αντοχή και η σκληρότητά του σε κάμψη είναι καλύτερες από το W6M05Cr4V2 και έχει καλή δυνατότητα επεξεργασίας.
⑵ Εργαλεία κοπής χάλυβα υψηλής ταχύτητας υψηλής απόδοσης
Ο υψηλής απόδοσης χάλυβας υψηλής ταχύτητας αναφέρεται σε έναν νέο τύπο χάλυβα που προσθέτει λίγη περιεκτικότητα σε άνθρακα, περιεκτικότητα σε βανάδιο και στοιχεία κράματος όπως Co και Al στη σύνθεση του χάλυβα υψηλής ταχύτητας γενικής χρήσης, βελτιώνοντας έτσι την αντοχή στη θερμότητα και την αντοχή στη φθορά . Υπάρχουν κυρίως οι εξής κατηγορίες:
① χάλυβας υψηλής ταχύτητας υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα. Ο χάλυβας υψηλής ταχύτητας υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα (όπως 95W18Cr4V) έχει υψηλή σκληρότητα σε θερμοκρασία δωματίου και υψηλή θερμοκρασία. Είναι κατάλληλο για την κατασκευή και επεξεργασία συνηθισμένου χάλυβα και χυτοσίδηρου, τρυπάνια, κρουνούς και φρέζες με υψηλές απαιτήσεις αντοχής στη φθορά ή εργαλεία για την επεξεργασία σκληρότερων υλικών. Δεν είναι κατάλληλο να αντέχει μεγάλες κρούσεις.
② Χάλυβας υψηλής ταχύτητας υψηλού βαναδίου. Τυπικές ποιότητες, όπως W12Cr4V4Mo, (αναφέρεται ως EV4), έχουν αυξημένη περιεκτικότητα σε V σε 3% έως 5%, έχουν καλή αντοχή στη φθορά και είναι κατάλληλες για κοπή υλικών που προκαλούν μεγάλη φθορά εργαλείων, όπως ίνες, σκληρό καουτσούκ, πλαστικά κ.λπ., και μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την επεξεργασία Υλικών όπως ανοξείδωτος χάλυβας, χάλυβας υψηλής αντοχής και κράματα υψηλής θερμοκρασίας.
③ Χάλυβας κοβαλτίου υψηλής ταχύτητας. Είναι ένας εξαιρετικά σκληρός χάλυβας υψηλής ταχύτητας που περιέχει κοβάλτιο. Τυπικές ποιότητες, όπως το W2Mo9Cr4VCo8, (αναφέρεται ως M42), έχουν πολύ υψηλή σκληρότητα. Η σκληρότητά του μπορεί να φτάσει τα 69-70HRC. Είναι κατάλληλο για την επεξεργασία δύσχρηστων χαλύβων υψηλής αντοχής στη θερμότητα, κραμάτων υψηλής θερμοκρασίας, κραμάτων τιτανίου κ.λπ. Υλικά επεξεργασίας: Το M42 έχει καλή ικανότητα λείανσης και είναι κατάλληλο για την κατασκευή εργαλείων ακριβείας και πολύπλοκων εργαλείων, αλλά δεν είναι κατάλληλο για εργασία υπό συνθήκες κρουστικής κοπής.
④ Αλουμίνιο υψηλής ταχύτητας χάλυβα. Είναι ένας εξαιρετικά σκληρός χάλυβας υψηλής ταχύτητας που περιέχει αλουμίνιο. Τυπικοί βαθμοί είναι, για παράδειγμα, W6Mo5Cr4V2Al, (αναφέρεται ως 501). Η σκληρότητα σε υψηλή θερμοκρασία στους 6000C φτάνει επίσης τα 54HRC. Η απόδοση κοπής είναι ισοδύναμη με το M42. Είναι κατάλληλο για την κατασκευή φρέζων, τρυπανιών, φρεζαριστηρίων, κοπτικών ταχυτήτων και καρφιών. κ.λπ., χρησιμοποιείται για την επεξεργασία υλικών όπως κραματοποιημένος χάλυβας, ανοξείδωτος χάλυβας, χάλυβας υψηλής αντοχής και κράματα υψηλής θερμοκρασίας.
⑤ Αζώτου εξαιρετικά σκληρός χάλυβας υψηλής ταχύτητας. Τυπικές ποιότητες, όπως οι W12M03Cr4V3N, που αναφέρονται ως (V3N), είναι χάλυβες υψηλής ταχύτητας που περιέχουν άζωτο. Η σκληρότητα, η αντοχή και η σκληρότητα είναι ισοδύναμες με το M42. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως υποκατάστατο για χάλυβες υψηλής ταχύτητας που περιέχουν κοβάλτιο και χρησιμοποιούνται για κοπή χαμηλής ταχύτητας δύσκολα στη μηχανή υλικών και χάλυβες χαμηλής ταχύτητας υψηλής ακρίβειας. επεξεργασία.
⑶ Τήξη χάλυβα υψηλής ταχύτητας και μεταλλουργίας σκόνης χάλυβα υψηλής ταχύτητας
Σύμφωνα με διαφορετικές διαδικασίες παραγωγής, ο χάλυβας υψηλής ταχύτητας μπορεί να χωριστεί σε χάλυβα υψηλής ταχύτητας τήξης και σε χάλυβα υψηλής ταχύτητας μεταλλουργίας σκόνης.
① Τήξη χάλυβα υψηλής ταχύτητας: Τόσο ο κοινός χάλυβας υψηλής ταχύτητας όσο και ο χάλυβας υψηλής ταχύτητας υψηλής απόδοσης κατασκευάζονται με μεθόδους τήξης. Κατασκευάζονται σε μαχαίρια μέσω διαδικασιών όπως η τήξη, η χύτευση πλινθωμάτων και η επιμετάλλωση και η έλαση. Ένα σοβαρό πρόβλημα που εμφανίζεται εύκολα κατά την τήξη χάλυβα υψηλής ταχύτητας είναι ο διαχωρισμός των καρβιδίων. Τα σκληρά και εύθραυστα καρβίδια κατανέμονται άνισα στον χάλυβα υψηλής ταχύτητας και οι κόκκοι είναι χονδροειδείς (έως δεκάδες μικρά), γεγονός που επηρεάζει την αντοχή στη φθορά και τη σκληρότητα των εργαλείων από χάλυβα υψηλής ταχύτητας. και επηρεάζουν αρνητικά την απόδοση κοπής.
② Χάλυβας υψηλής ταχύτητας μεταλλουργίας σε σκόνη (PM HSS): Ο χάλυβας υψηλής ταχύτητας μεταλλουργίας σκόνης (PM HSS) είναι ένας υγρός χάλυβας που τήκεται σε επαγωγικό κλίβανο υψηλής συχνότητας, ψεκάζεται με αργό υψηλής πίεσης ή καθαρό άζωτο και στη συνέχεια σβήνεται για να ληφθεί λεπτούς και ομοιόμορφους κρυστάλλους. Δομήστε (σκόνη χάλυβα υψηλής ταχύτητας) και στη συνέχεια πιέστε την προκύπτουσα σκόνη σε ένα κενό μαχαιριού υπό υψηλή θερμοκρασία και υψηλή πίεση ή πρώτα φτιάξτε ένα ατσάλινο μπιγιέτα και στη συνέχεια σφυρηλατήστε και κυλήστε το σε σχήμα μαχαιριού. Σε σύγκριση με τον χάλυβα υψηλής ταχύτητας που κατασκευάζεται με τη μέθοδο τήξης, το PM HSS έχει τα πλεονεκτήματα ότι οι κόκκοι καρβιδίου είναι λεπτοί και ομοιόμορφοι και η αντοχή, η σκληρότητα και η αντοχή στη φθορά είναι πολύ βελτιωμένες σε σύγκριση με τον λιωμένο χάλυβα υψηλής ταχύτητας. Στον τομέα των πολύπλοκων εργαλείων CNC, τα εργαλεία PM HSS θα αναπτυχθούν περαιτέρω και θα καταλάβουν σημαντική θέση. Τυπικές ποιότητες, όπως F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN, κ.λπ., μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή κοπτικών εργαλείων μεγάλου μεγέθους, βαρέως φορτίου, υψηλής πρόσκρουσης, καθώς και εργαλείων κοπής ακριβείας.
Αρχές για την επιλογή υλικών εργαλείων CNC
Επί του παρόντος, τα ευρέως χρησιμοποιούμενα υλικά εργαλείων CNC περιλαμβάνουν κυρίως εργαλεία διαμαντιού, εργαλεία κυβικού νιτριδίου βορίου, κεραμικά εργαλεία, εργαλεία με επικάλυψη, εργαλεία καρβιδίου, εργαλεία από χάλυβα υψηλής ταχύτητας κ.λπ. Υπάρχουν πολλές ποιότητες υλικών εργαλείων και οι ιδιότητές τους ποικίλλουν πολύ. Ο παρακάτω πίνακας δείχνει τους κύριους δείκτες απόδοσης διαφόρων υλικών εργαλείων.
Τα υλικά εργαλείων για κατεργασία CNC πρέπει να επιλέγονται σύμφωνα με το υπό επεξεργασία τεμάχιο και τη φύση της επεξεργασίας. Η επιλογή των υλικών εργαλείων θα πρέπει να ταιριάζει εύλογα με το αντικείμενο επεξεργασίας. Η αντιστοίχιση των υλικών κοπτικών εργαλείων και των αντικειμένων επεξεργασίας αναφέρεται κυρίως στην αντιστοίχιση των μηχανικών ιδιοτήτων, των φυσικών ιδιοτήτων και των χημικών ιδιοτήτων των δύο για να επιτευχθεί η μεγαλύτερη διάρκεια ζωής του εργαλείου και η μέγιστη παραγωγικότητα κοπής.
1. Αντιστοίχιση των μηχανικών ιδιοτήτων των υλικών κοπτικών εργαλείων και των αντικειμένων επεξεργασίας
Το πρόβλημα της αντιστοίχισης των μηχανικών ιδιοτήτων του εργαλείου κοπής και του αντικειμένου επεξεργασίας αναφέρεται κυρίως στην αντιστοίχιση των παραμέτρων μηχανικών ιδιοτήτων όπως η αντοχή, η σκληρότητα και η σκληρότητα του εργαλείου και του υλικού του τεμαχίου εργασίας. Τα υλικά εργαλείων με διαφορετικές μηχανικές ιδιότητες είναι κατάλληλα για την επεξεργασία διαφορετικών υλικών τεμαχίων.
① Η σειρά σκληρότητας του υλικού εργαλείου είναι: εργαλείο διαμαντιού>εργαλείο κυβικού νιτριδίου βορίου>εργαλείο κεραμικό>καρβίδιο βολφραμίου>χάλυβας υψηλής ταχύτητας.
② Η σειρά της αντοχής σε κάμψη των υλικών εργαλείων είναι: χάλυβας υψηλής ταχύτητας > καρβίδιο με τσιμέντο > κεραμικά εργαλεία > εργαλεία διαμαντιού και κυβικού νιτριδίου βορίου.
③ Η σειρά σκληρότητας των υλικών εργαλείων είναι: υψηλής ταχύτητας χάλυβας>καρβίδιο βολφραμίου>κυβικό νιτρίδιο βορίου, διαμάντια και κεραμικά εργαλεία.
Τα υλικά τεμαχίου κατεργασίας υψηλής σκληρότητας πρέπει να υποβάλλονται σε επεξεργασία με εργαλεία υψηλότερης σκληρότητας. Η σκληρότητα του υλικού εργαλείου πρέπει να είναι υψηλότερη από τη σκληρότητα του υλικού του τεμαχίου εργασίας, η οποία γενικά απαιτείται να είναι πάνω από 60 HRC. Όσο μεγαλύτερη είναι η σκληρότητα του υλικού του εργαλείου, τόσο καλύτερη είναι η αντοχή του στη φθορά. Για παράδειγμα, όταν η περιεκτικότητα σε κοβάλτιο στο καρβίδιο με τσιμέντο αυξάνεται, η αντοχή και η σκληρότητά του αυξάνονται και η σκληρότητά του μειώνεται, καθιστώντας το κατάλληλο για σκληρή κατεργασία. όταν μειώνεται η περιεκτικότητα σε κοβάλτιο, αυξάνεται η σκληρότητα και η αντοχή του στη φθορά, καθιστώντας το κατάλληλο για φινίρισμα.
Εργαλεία με εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες υψηλής θερμοκρασίας είναι ιδιαίτερα κατάλληλα για κοπή υψηλής ταχύτητας. Η εξαιρετική απόδοση σε υψηλή θερμοκρασία των κεραμικών εργαλείων κοπής τους επιτρέπει να κόβουν σε υψηλές ταχύτητες και η επιτρεπόμενη ταχύτητα κοπής μπορεί να είναι 2 έως 10 φορές υψηλότερη από αυτή του καρβιδίου με τσιμέντο.
2. Αντιστοίχιση των φυσικών ιδιοτήτων του υλικού κοπτικού εργαλείου με το κατεργασμένο αντικείμενο
Εργαλεία με διαφορετικές φυσικές ιδιότητες, όπως εργαλεία από χάλυβα υψηλής ταχύτητας με υψηλή θερμική αγωγιμότητα και χαμηλό σημείο τήξης, κεραμικά εργαλεία με υψηλό σημείο τήξης και χαμηλή θερμική διαστολή, διαμαντένια εργαλεία με υψηλή θερμική αγωγιμότητα και χαμηλή θερμική διαστολή κ.λπ., είναι κατάλληλα για επεξεργασία διαφορετικών υλικών τεμαχίων. Κατά την επεξεργασία τεμαχίων με κακή θερμική αγωγιμότητα, θα πρέπει να χρησιμοποιούνται υλικά εργαλείων με καλύτερη θερμική αγωγιμότητα, έτσι ώστε η θερμότητα κοπής να μπορεί να μεταφερθεί γρήγορα προς τα έξω και να μειωθεί η θερμοκρασία κοπής. Λόγω της υψηλής θερμικής αγωγιμότητας και της θερμικής διάχυσης, το διαμάντι μπορεί εύκολα να διαχέει τη θερμότητα κοπής χωρίς να προκαλεί μεγάλη θερμική παραμόρφωση, η οποία είναι ιδιαίτερα σημαντική για εργαλεία μηχανικής κατεργασίας ακριβείας που απαιτούν υψηλή ακρίβεια διαστάσεων.
① Η θερμοκρασία αντίστασης στη θερμότητα των διαφόρων υλικών εργαλείων: τα εργαλεία διαμαντιού είναι 700~8000C, τα εργαλεία PCBN είναι 13000~15000C, τα κεραμικά εργαλεία είναι 1100~12000C, το καρβίδιο με τσιμέντο με βάση το TiC(N) είναι 900~11000C ultrafine, W κόκκοι Το καρβίδιο είναι 800~9000C, το HSS είναι 600~7000C.
② Η σειρά της θερμικής αγωγιμότητας των διαφόρων υλικών εργαλείων: PCD>PCBN>Καρβίδιο με τσιμέντο με βάση το WC>Καρβίδιο με τσιμέντο με βάση το TiC(N)>HSS>Κεραμικά με βάση Si3N4>Κεραμικά με βάση A1203.
③ Η σειρά των συντελεστών θερμικής διαστολής των διαφόρων υλικών εργαλείων είναι: HSS>Καρβίδιο με τσιμέντο με βάση το WC>TiC(N)>Κεραμικό με βάση A1203>PCBN>Κεραμικό με βάση Si3N4>PCD.
④ Η σειρά αντοχής σε θερμικό σοκ των διαφόρων υλικών εργαλείων είναι: HSS>Καρβίδιο με τσιμέντο με βάση το WC>Κεραμικά με βάση Si3N4>PCBN>PCD>Καρβίδιο τσιμέντου με βάση το TiC(N)>Κεραμικά με βάση το A1203.
3. Αντιστοίχιση των χημικών ιδιοτήτων του υλικού κοπτικού εργαλείου με το κατεργασμένο αντικείμενο
Το πρόβλημα της αντιστοίχισης των χημικών ιδιοτήτων των υλικών κοπτικών εργαλείων και των αντικειμένων επεξεργασίας αναφέρεται κυρίως στην αντιστοίχιση παραμέτρων χημικής απόδοσης όπως η χημική συγγένεια, η χημική αντίδραση, η διάχυση και η διάλυση των υλικών εργαλείων και των υλικών του τεμαχίου εργασίας. Εργαλεία με διαφορετικά υλικά είναι κατάλληλα για την επεξεργασία διαφορετικών υλικών τεμαχίων εργασίας.
① Η αντίσταση στη θερμοκρασία συγκόλλησης διαφόρων υλικών εργαλείων (με χάλυβα) είναι: PCBN>κεραμικό>καρβίδιο βολφραμίου>HSS.
② Η θερμοκρασία αντίστασης στην οξείδωση των διαφόρων υλικών εργαλείων είναι: κεραμικό>PCBN>καρβίδιο βολφραμίου>διαμάντι>HSS.
③ Η αντοχή διάχυσης των υλικών εργαλείων (για χάλυβα) είναι: διαμάντι>Κεραμικά με βάση Si3N4>Κεραμικά με βάση το PCBN>Α1203. Η ένταση διάχυσης (για τιτάνιο) είναι: κεραμικό με βάση A1203>PCBN>SiC>Si3N4>διαμάντι.
4. Λογική επιλογή υλικών εργαλείων CNC
Σε γενικές γραμμές, το PCBN, τα κεραμικά εργαλεία, τα επικαλυμμένα καρβίδια και τα εργαλεία καρβιδίου με βάση το TiCN είναι κατάλληλα για επεξεργασία CNC σιδηρούχων μετάλλων όπως ο χάλυβας. ενώ τα εργαλεία PCD είναι κατάλληλα για υλικά μη σιδηρούχων μετάλλων όπως Al, Mg, Cu και τα κράματά τους και Επεξεργασία μη μεταλλικών υλικών. Ο παρακάτω πίνακας παραθέτει μερικά από τα υλικά του τεμαχίου εργασίας που τα παραπάνω υλικά εργαλείων είναι κατάλληλα για επεξεργασία.
Τα εργαλεία CNC Xinfa έχουν τα χαρακτηριστικά της καλής ποιότητας και της χαμηλής τιμής. Για λεπτομέρειες, επισκεφθείτε:
CNC Tools Manufacturers – China CNC Tools Factory & Suppliers (xinfatools.com)
Ώρα δημοσίευσης: Νοε-01-2023
