Добрият кон се нуждае от добро седло и използва усъвършенствано CNC машинно оборудване. Ако се използват грешни инструменти, ще бъде безполезно! Изборът на подходящ инструментален материал има голямо влияние върху експлоатационния живот на инструмента, ефективността на обработката, качеството на обработката и разходите за обработка. Тази статия предоставя полезна информация за знанията за ножовете, съберете я и я препратете, нека се учим заедно.
Инструменталните материали трябва да имат основни свойства
Изборът на инструментални материали има голямо влияние върху живота на инструмента, ефективността на обработката, качеството на обработката и разходите за обработка. Инструментите трябва да издържат на високо налягане, висока температура, триене, удар и вибрации при рязане. Следователно инструменталните материали трябва да имат следните основни свойства:
(1) Твърдост и устойчивост на износване. Твърдостта на материала на инструмента трябва да бъде по-висока от твърдостта на материала на детайла, който обикновено се изисква да бъде над 60HRC. Колкото по-висока е твърдостта на материала на инструмента, толкова по-добра е устойчивостта на износване.
(2) Сила и издръжливост. Материалите на инструмента трябва да имат висока якост и издръжливост, за да издържат на сили на рязане, удар и вибрации и да предотвратяват крехко счупване и начупване на инструмента.
(3) Устойчивост на топлина. Материалът на инструмента има добра устойчивост на топлина, издържа на високи температури на рязане и има добра устойчивост на окисление.
(4) Производителност и икономичност на процеса. Инструменталните материали трябва да имат добра производителност на коване, производителност на топлинна обработка, производителност на заваряване; производителност на смилане и т.н., и трябва да се стреми към високо съотношение производителност-цена.
Видове, свойства, характеристики и приложение на инструменталните материали
1. Материали за диамантени инструменти
Диамантът е алотроп на въглерода и е най-твърдият материал, открит в природата. Диамантените режещи инструменти имат висока твърдост, висока устойчивост на износване и висока топлопроводимост и се използват широко при обработката на цветни метали и неметални материали. Особено при високоскоростно рязане на алуминий и силициево-алуминиеви сплави, диамантените инструменти са основният тип режещи инструменти, които трудно се заменят. Диамантените инструменти, които могат да постигнат висока ефективност, висока стабилност и дълъг експлоатационен живот, са незаменими и важни инструменти в съвременната CNC обработка.
⑴ Видове диамантени инструменти
① Инструменти с естествени диаманти: Естествените диаманти са били използвани като режещи инструменти от стотици години. Естествените монокристални диамантени инструменти са фино шлифовани, за да направят режещия ръб изключително остър. Радиусът на режещия ръб може да достигне 0,002 μm, което може да постигне ултратънко рязане. Може да обработва детайли с изключително висока прецизност и изключително ниска грапавост на повърхността. Това е признат, идеален и незаменим ултрапрецизен инструмент за обработка.
② PCD диамантени режещи инструменти: Естествените диаманти са скъпи. Най-широко използваният диамант при рязане е поликристалният диамант (PCD). От началото на 70-те години на миналия век е разработен поликристален диамант (Polycrystauine diamond, наричан PCD остриета), получен чрез технология за синтез при висока температура и високо налягане. След успеха си режещите инструменти с естествени диаманти са били заменени многократно от изкуствени поликристални диаманти. PCD суровините са богати на източници и цената им е само няколко до една десета от тази на естествения диамант. PCD режещите инструменти не могат да бъдат шлифовани, за да се получат изключително остри режещи инструменти. Качеството на повърхността на режещия ръб и обработения детайл не е толкова добро, колкото това на естествения диамант. Все още не е удобно да се произвеждат PCD дискове със стружкочупачи в индустрията. Следователно PCD може да се използва само за прецизно рязане на цветни метали и неметали и е трудно да се постигне рязане със свръхвисока точност. Прецизно огледално рязане.
③ CVD диамантени режещи инструменти: От края на 1970-те до началото на 1980-те, CVD диамантената технология се появи в Япония. CVD диамант се отнася до използването на химическо отлагане на пари (CVD) за синтезиране на диамантен филм върху хетерогенна матрица (като циментиран карбид, керамика и др.). CVD диамантът има абсолютно същата структура и характеристики като естествения диамант. Производителността на CVD диаманта е много близка до тази на естествения диамант. Той има предимствата на естествен монокристален диамант и поликристален диамант (PCD) и преодолява недостатъците им до известна степен.
⑵ Експлоатационни характеристики на диамантени инструменти
① Изключително висока твърдост и устойчивост на износване: Естественият диамант е най-твърдото вещество, което се среща в природата. Диамантът има изключително висока устойчивост на износване. При обработка на материали с висока твърдост животът на диамантените инструменти е 10 до 100 пъти по-голям от този на карбидните инструменти или дори стотици пъти.
② Има много нисък коефициент на триене: Коефициентът на триене между диаманта и някои цветни метали е по-нисък в сравнение с други режещи инструменти. Коефициентът на триене е нисък, деформацията по време на обработката е малка и силата на рязане може да бъде намалена.
③ Режещият ръб е много остър: Режещият ръб на диамантения инструмент може да бъде много остър. Естественият монокристален диамантен инструмент може да достигне 0,002 ~ 0,008 μm, който може да извършва ултратънко рязане и ултра прецизна обработка.
④ Висока топлопроводимост: Диамантът има висока топлопроводимост и топлопроводимост, така че топлината при рязане се разсейва лесно и температурата на режещата част на инструмента е ниска.
⑤ Има по-нисък коефициент на топлинно разширение: Коефициентът на топлинно разширение на диаманта е няколко пъти по-малък от този на циментирания карбид и промяната в размера на инструмента, причинена от топлината на рязане, е много малка, което е особено важно за прецизната и свръхпрецизна обработка, която изисква висока точност на размерите.
⑶ Приложение на диамантени инструменти
Диамантените инструменти се използват най-вече за фино рязане и пробиване на цветни метали и неметални материали при високи скорости. Подходящ за обработка на различни износоустойчиви неметали, като заготовки от прахова металургия от фибростъкло, керамични материали и др.; различни устойчиви на износване цветни метали, като различни силициево-алуминиеви сплави; и довършителна обработка на различни цветни метали.
Недостатъкът на диамантените инструменти е, че имат лоша термична стабилност. Когато температурата на рязане надвиши 700 ℃ ~ 800 ℃, те напълно ще загубят своята твърдост. Освен това те не са подходящи за рязане на черни метали, тъй като диамантът (въглеродът) лесно реагира с желязото при високи температури. Атомното действие превръща въглеродните атоми в графитна структура и инструментът лесно се поврежда.
2. Инструментален материал от кубичен борен нитрид
Кубичният борен нитрид (CBN), вторият свръхтвърд материал, синтезиран по метод, подобен на производството на диаманти, е на второ място след диаманта по отношение на твърдост и топлопроводимост. Има отлична термична стабилност и може да се нагрее до 10 000C в атмосферата. Не се получава окисление. CBN има изключително стабилни химични свойства за черни метали и може да се използва широко при обработката на стоманени продукти.
⑴ Видове режещи инструменти от кубичен борен нитрид
Кубичният борен нитрид (CBN) е вещество, което не съществува в природата. Той е разделен на монокристален и поликристален, а именно монокристален CBN и поликристален кубичен борен нитрид (поликристален кубичен роден нитрид, накратко PCBN). CBN е един от алотропите на борен нитрид (BN) и има структура, подобна на диаманта.
PCBN (поликристален кубичен борен нитрид) е поликристален материал, в който фините CBN материали са синтеровани заедно чрез свързващи фази (TiC, TiN, Al, Ti и др.) при висока температура и налягане. В момента това е вторият най-твърд изкуствено синтезиран материал. Диамантеният инструментален материал, заедно с диаманта, се наричат колективно свръхтвърд инструментален материал. PCBN се използва главно за направата на ножове или други инструменти.
PCBN режещите инструменти могат да бъдат разделени на твърди PCBN остриета и PCBN композитни остриета, синтеровани с карбид.
Композитните остриета от PCBN се изработват чрез синтероване на слой от PCBN с дебелина от 0,5 до 1,0 mm върху циментиран карбид с добра здравина и издръжливост. Неговата производителност съчетава добра издръжливост с висока твърдост и устойчивост на износване. Той решава проблемите с ниската якост на огъване и трудното заваряване на CBN остриета.
⑵ Основни свойства и характеристики на кубичния борен нитрид
Въпреки че твърдостта на кубичния борен нитрид е малко по-ниска от диаманта, тя е много по-висока от други материали с висока твърдост. Изключителното предимство на CBN е, че неговата термична стабилност е много по-висока от тази на диаманта, достигайки температури над 1200°C (диамантът е 700-800°C). Друго изключително предимство е, че е химически инертен и не реагира с желязото при 1200-1300°C. реакция. Основните работни характеристики на кубичния борен нитрид са както следва.
① Висока твърдост и устойчивост на износване: Кристалната структура на CBN е подобна на диаманта и има сходна твърдост и здравина с диаманта. PCBN е особено подходящ за обработка на материали с висока твърдост, които могат да бъдат шлифовани преди, и може да се получи по-добро качество на повърхността на детайла.
② Висока термична стабилност: Топлоустойчивостта на CBN може да достигне 1400~1500 ℃, което е почти 1 пъти по-високо от топлоустойчивостта на диаманта (700~800 ℃). PCBN инструментите могат да режат високотемпературни сплави и закалена стомана при високи скорости от 3 до 5 пъти по-високи от карбидните инструменти.
③ Отлична химическа стабилност: Няма химическо взаимодействие с материали на основата на желязо до 1200-1300°C и няма да се износва толкова рязко, колкото диаманта. По това време той все още може да поддържа твърдостта на циментиран карбид; PCBN инструментите са подходящи за рязане на закалени стоманени части и охладен чугун, могат да се използват широко при високоскоростно рязане на чугун.
④ Добра топлопроводимост: Въпреки че топлопроводимостта на CBN не може да се справи с диаманта, топлопроводимостта на PCBN сред различните материали за инструменти е на второ място след диаманта и много по-висока от високоскоростната стомана и циментирания карбид.
⑤ Има по-нисък коефициент на триене: Ниският коефициент на триене може да доведе до намаляване на силата на рязане по време на рязане, намаляване на температурата на рязане и подобряване на качеството на обработената повърхност.
⑶ Приложение на режещи инструменти от кубичен борен нитрид
Кубичният борен нитрид е подходящ за довършване на различни трудни за рязане материали като закалена стомана, твърд чугун, високотемпературни сплави, циментиран карбид и материали за пръскане на повърхности. Точността на обработка може да достигне IT5 (отворът е IT6), а стойността на грапавостта на повърхността може да бъде толкова малка, колкото Ra1,25~0,20μm.
Инструменталният материал от кубичен борен нитрид има лоша издръжливост и якост на огъване. Поради това инструментите за струговане от кубичен борен нитрид не са подходящи за груба обработка при ниски скорости и големи ударни натоварвания; в същото време те не са подходящи за рязане на материали с висока пластичност (като алуминиеви сплави, медни сплави, сплави на основата на никел, стомани с висока пластичност и т.н.), тъй като рязане на тези Сериозни натрупани ръбове ще възникнат при работа с метал, влошавайки обработената повърхност.
3. керамични инструменти материали
Керамичните режещи инструменти имат характеристиките на висока твърдост, добра устойчивост на износване, отлична устойчивост на топлина и химическа стабилност и не се свързват лесно с метал. Керамичните инструменти играят много важна роля в CNC обработката. Керамичните инструменти се превърнаха в един от основните инструменти за високоскоростно рязане и обработка на трудни за обработка материали. Керамичните режещи инструменти се използват широко при високоскоростно рязане, сухо рязане, твърдо рязане и рязане на трудни за обработка материали. Керамичните инструменти могат ефективно да обработват материали с висока твърдост, които традиционните инструменти изобщо не могат да обработват, реализирайки „струговане вместо шлайфане“; оптималната скорост на рязане на керамичните инструменти може да бъде 2 до 10 пъти по-висока от тази на карбидните инструменти, като по този начин значително подобрява ефективността на рязане. ; Основните суровини, използвани в материалите за керамични инструменти, са най-разпространените елементи в земната кора. Следователно популяризирането и прилагането на керамични инструменти е от голямо значение за подобряване на производителността, намаляване на разходите за обработка и спестяване на стратегически благородни метали. Освен това значително ще насърчи развитието на технологията за рязане. прогрес.
⑴ Видове материали за керамични инструменти
Видовете материали за керамични инструменти обикновено могат да бъдат разделени на три категории: керамика на базата на алуминиев оксид, керамика на базата на силициев нитрид и композитна керамика на основата на силициев нитрид-алуминиев оксид. Сред тях най-широко използвани са керамичните инструменти на основата на алуминиев оксид и силициев нитрид. Производителността на керамиката на основата на силициев нитрид е по-добра от тази на керамиката на основата на алуминиев оксид.
⑵ Производителност и характеристики на керамичните режещи инструменти
① Висока твърдост и добра устойчивост на износване: Въпреки че твърдостта на керамичните режещи инструменти не е толкова висока, колкото PCD и PCBN, тя е много по-висока от тази на режещите инструменти от карбид и високоскоростна стомана, достигайки 93-95HRA. Керамичните режещи инструменти могат да обработват материали с висока твърдост, които са трудни за обработка с традиционните режещи инструменти и са подходящи за високоскоростно рязане и твърдо рязане.
② Устойчивост на висока температура и добра устойчивост на топлина: Керамичните режещи инструменти все още могат да режат при високи температури над 1200°C. Керамичните режещи инструменти имат добри механични свойства при висока температура. Керамичните режещи инструменти A12O3 имат особено добра устойчивост на окисление. Дори ако режещият ръб е нажежен до червено, той може да се използва непрекъснато. Следователно, керамичните инструменти могат да постигнат сухо рязане, като по този начин елиминират нуждата от режеща течност.
③ Добра химическа стабилност: Керамичните режещи инструменти не се свързват лесно с метал и са устойчиви на корозия и имат добра химическа стабилност, което може да намали износването на свързване на режещите инструменти.
④ Нисък коефициент на триене: Афинитетът между керамичните инструменти и метала е малък, а коефициентът на триене е нисък, което може да намали силата на рязане и температурата на рязане.
⑶ Керамичните ножове имат приложение
Керамиката е един от инструменталните материали, използвани главно за високоскоростна довършителна и полудовършителна обработка. Керамичните режещи инструменти са подходящи за рязане на различни чугуни (сив чугун, сферографитен чугун, ковък чугун, охладен чугун, високолегиран износоустойчив чугун) и стоманени материали (въглеродна структурна стомана, легирана структурна стомана, високоякостна стомана, стомана с високо съдържание на манган, закалена стомана и др.), може също да се използва за рязане на медни сплави, графит, инженерни пластмаси и композитни материали.
Свойствата на материала на керамичните режещи инструменти имат проблеми с ниската якост на огъване и слабата ударна якост, което ги прави неподходящи за рязане при ниски скорости и при ударни натоварвания.
4. Инструментални материали с покритие
Покритието на режещите инструменти е един от важните начини за подобряване на работата на инструмента. Появата на инструменти с покритие доведе до голям пробив в производителността на рязане на режещите инструменти. Инструментите с покритие са покрити с един или повече слоя огнеупорни съединения с добра устойчивост на износване върху тялото на инструмента с добра издръжливост. Той съчетава матрицата на инструмента с твърдото покритие, като по този начин значително подобрява производителността на инструмента. Инструментите с покритие могат да подобрят ефективността на обработката, да подобрят точността на обработката, да удължат живота на инструмента и да намалят разходите за обработка.
Около 80% от режещите инструменти, използвани в новите машини с ЦПУ, използват инструменти с покритие. Инструментите с покритие ще бъдат най-важното разнообразие от инструменти в областта на обработката с ЦПУ в бъдеще.
⑴ Видове инструменти с покритие
Според различните методи за нанасяне на покритие, инструментите с покритие могат да бъдат разделени на инструменти с покритие с химическо отлагане на пари (CVD) и инструменти с покритие с физическо отлагане на пари (PVD). Покритите карбидни режещи инструменти обикновено използват метод на химическо отлагане на пари и температурата на отлагане е около 1000°C. Покритите режещи инструменти за високоскоростна стомана обикновено използват метод за физическо отлагане на пари и температурата на отлагане е около 500°C;
Според различните материали на субстрата на инструментите с покритие, инструментите с покритие могат да бъдат разделени на инструменти с карбидно покритие, инструменти с покритие от високоскоростна стомана и инструменти с покритие върху керамика и свръхтвърди материали (диамант и кубичен борен нитрид).
Според свойствата на покриващия материал, инструментите с покритие могат да бъдат разделени на две категории, а именно инструменти с „твърдо“ покритие и инструменти с „меко“ покритие. Основните цели, преследвани от инструментите с "твърдо" покритие, са висока твърдост и устойчивост на износване Основните му предимства са висока твърдост и добра устойчивост на износване, обикновено TiC и TiN покрития. Целта, преследвана от инструментите за „меко“ покритие, е нисък коефициент на триене, известен също като самосмазващи се инструменти, който има триене с материала на детайла. Коефициентът е много нисък, само около 0,1, което може да намали сцеплението, да намали триенето и да намали срязването сила и температура на рязане.
Наскоро бяха разработени режещи инструменти за нанопокритие (Nanoeoating). Такива инструменти с покритие могат да използват различни комбинации от материали за покритие (като метал/метал, метал/керамика, керамика/керамика и т.н.), за да отговорят на различни функционални и работни изисквания. Правилно проектираните нанопокрития могат да направят инструменталните материали с отлични функции за намаляване на триенето и против износване и самосмазващи свойства, което ги прави подходящи за високоскоростно сухо рязане.
⑵ Характеристики на режещи инструменти с покритие
① Добра механична и режеща производителност: Инструментите с покритие комбинират отличните свойства на основния материал и материала на покритието. Те не само поддържат добра издръжливост и висока якост на основния материал, но също така имат висока твърдост, висока устойчивост на износване и нисък коефициент на триене. Следователно скоростта на рязане на инструментите с покритие може да се увеличи повече от 2 пъти от тази на инструментите без покритие и са разрешени по-високи скорости на подаване. Животът на инструментите с покритие също е подобрен.
② Силна гъвкавост: Инструментите с покритие имат широка гъвкавост и значително разширяват обхвата на обработка. Един инструмент с покритие може да замени няколко инструмента без покритие.
③ Дебелина на покритието: С увеличаването на дебелината на покритието животът на инструмента също ще се увеличи, но когато дебелината на покритието достигне насищане, животът на инструмента вече няма да се увеличи значително. Когато покритието е твърде дебело, то лесно ще предизвика отлепване; когато покритието е твърде тънко, устойчивостта на износване ще бъде лоша.
④ Възможност за повторно смилане: Остриетата с покритие имат лоша възможност за повторно смилане, сложно оборудване за нанасяне на покритие, високи изисквания към процеса и дълго време за нанасяне на покритие.
⑤ Материал за покритие: Инструментите с различни материали за покритие имат различна производителност на рязане. Например: при рязане с ниска скорост, TiC покритието има предимства; при рязане с висока скорост TiN е по-подходящ.
⑶Прилагане на режещи инструменти с покритие
Инструментите с покритие имат голям потенциал в областта на CNC обработката и ще бъдат най-важното разнообразие от инструменти в областта на CNC обработката в бъдеще. Технологията за нанасяне на покритие е приложена към челни фрези, райбери, свредла, инструменти за обработка на композитни отвори, зъбни плочи, фрези за зъбни колела, фрези за зъбни колела, формовъчни протяжки и различни машинно захванати сменяеми вложки, за да отговорят на различни изисквания за високоскоростна обработка на рязане. Нуждите от материали като стомана и чугун, топлоустойчиви сплави и цветни метали.
5. Твърдосплавни инструменти
Твърдосплавните режещи инструменти, особено индексируемите карбидни режещи инструменти, са водещите продукти на CNC машинните инструменти. От 80-те години на миналия век разновидностите на различни интегрални и индексируеми твърдосплавни режещи инструменти или пластини са разширени до различни типове. Разнообразие от полета на режещи инструменти, в които индексируемите твърдосплавни инструменти са се разширили от прости инструменти за струговане и челни фрези до различни прецизни, сложни и формоващи инструменти.
⑴ Видове твърдосплавни режещи инструменти
Според основния химичен състав циментираният карбид може да бъде разделен на циментиран карбид на базата на волфрамов карбид и циментиран карбид на базата на титанов въглерод (нитрид) (TiC(N)).
Циментираният карбид на базата на волфрамов карбид включва три вида: волфрамов кобалт (YG), волфрамов кобалт титан (YT) и добавен рядък карбид (YW). Всеки има своите предимства и недостатъци. Основните компоненти са волфрамов карбид (WC) и титанов карбид. (TiC), танталов карбид (TaC), ниобиев карбид (NbC) и др. Често използваната метална свързваща фаза е Co.
Циментиран карбид на основата на титанов въглерод (нитрид) е циментиран карбид с TiC като основен компонент (някои добавят други карбиди или нитриди). Често използваните метални свързващи фази са Mo и Ni.
ISO (Международна организация за стандартизация) разделя карбидното рязане на три категории:
Клас K, включително Kl0 ~ K40, е еквивалентен на YG класа на моята страна (основният компонент е WC.Co).
Категория P, включително P01 ~ P50, е еквивалентна на категорията YT на моята страна (основният компонент е WC.TiC.Co).
Клас M, включително M10~M40, е еквивалентен на YW клас на моята страна (основният компонент е WC-TiC-TaC(NbC)-Co).
Всеки клас представлява серия от сплави, вариращи от висока твърдост до максимална якост с число между 01 и 50.
⑵ Експлоатационни характеристики на твърдосплавни режещи инструменти
① Висока твърдост: Карбидните режещи инструменти са направени от карбиди с висока твърдост и точка на топене (наречени твърда фаза) и метални свързващи вещества (наречени свързваща фаза) чрез прахова металургия, с твърдост от 89 до 93HRA. , много по-висока от бързорежещата стомана. При 5400C твърдостта все още може да достигне 82~87HRA, което е същото като твърдостта на бързорежещата стомана при стайна температура (83~86HRA). Стойността на твърдостта на циментирания карбид се променя с естеството, количеството, размера на частиците на карбидите и съдържанието на металната свързваща фаза и обикновено намалява с увеличаването на съдържанието на свързващата метална фаза. Когато съдържанието на свързваща фаза е еднакво, твърдостта на YT сплавите е по-висока от тази на YG сплавите, а сплавите, добавени с TaC (NbC), имат по-висока твърдост при висока температура.
② Якост на огъване и издръжливост: Якостта на огъване на често използвания циментиран карбид е в диапазона от 900 до 1500 MPa. Колкото по-високо е съдържанието на метална свързваща фаза, толкова по-висока е якостта на огъване. Когато съдържанието на свързващо вещество е същото, якостта на сплавта тип YG (WC-Co) е по-висока от тази на сплавта тип YT (WC-TiC-Co) и с увеличаване на съдържанието на TiC силата намалява. Циментираният карбид е чуплив материал и неговата ударна якост при стайна температура е само 1/30 до 1/8 от тази на бързорежещата стомана.
⑶ Приложение на често използвани твърдосплавни режещи инструменти
YG сплавите се използват главно за обработка на чугун, цветни метали и неметални материали. Финозърнестият циментиран карбид (като YG3X, YG6X) има по-висока твърдост и устойчивост на износване от среднозърнестия карбид със същото съдържание на кобалт. Подходящ е за обработка на някои специални твърди чугуни, аустенитна неръждаема стомана, топлоустойчиви сплави, титанови сплави, твърд бронз и устойчиви на износване изолационни материали и др.
Изключителните предимства на циментиран карбид тип YT са висока твърдост, добра устойчивост на топлина, по-висока твърдост и якост на натиск при високи температури в сравнение с тип YG и добра устойчивост на окисление. Следователно, когато се изисква ножът да има по-висока топлоустойчивост и устойчивост на износване, трябва да се избере клас с по-високо съдържание на TiC. YT сплавите са подходящи за обработка на пластмасови материали като стомана, но не са подходящи за обработка на титанови сплави и силициево-алуминиеви сплави.
YW сплавта има свойствата на YG и YT сплавите и има добри цялостни свойства. Може да се използва за обработка на стомана, чугун и цветни метали. Ако съдържанието на кобалт в този тип сплав е подходящо увеличено, якостта може да бъде много висока и може да се използва за груба обработка и рязане с прекъсвания на различни трудни за обработка материали.
6. Режещи инструменти за високоскоростна стомана
Високоскоростната стомана (HSS) е високолегирана инструментална стомана, която добавя повече легиращи елементи като W, Mo, Cr и V. Инструментите за рязане на бързорежеща стомана имат отлична цялостна производителност по отношение на здравина, издръжливост и възможност за обработка. В сложните режещи инструменти, особено тези със сложни форми на острието, като инструменти за обработка на отвори, фрези, инструменти за резба, инструменти за протягане, инструменти за рязане на зъбни колела и т.н., все още се използва бързорежеща стомана. заемат господстващо положение. Ножовете от бързорежеща стомана се заточват лесно, за да се получат остри режещи ръбове.
Според различни приложения бързорежещата стомана може да бъде разделена на бързорежеща стомана с общо предназначение и високопроизводителна високоскоростна стомана.
⑴ Режещи инструменти за бързорежеща стомана с общо предназначение
Бързорежеща стомана с общо предназначение. Като цяло може да се раздели на две категории: волфрамова стомана и волфрам-молибденова стомана. Този тип бързорежеща стомана съдържа 0,7% до 0,9% (C). Според различното съдържание на волфрам в стоманата, тя може да бъде разделена на волфрамова стомана със съдържание на W от 12% или 18%, волфрам-молибденова стомана със съдържание на W от 6% или 8% и молибденова стомана със съдържание на W от 2% или без W. . Бързорежещата стомана с общо предназначение има определена твърдост (63-66HRC) и устойчивост на износване, висока якост и издръжливост, добра пластичност и технология на обработка, така че се използва широко в производството на различни сложни инструменти.
① Волфрамова стомана: Типичният клас волфрамова стомана за високоскоростна стомана с общо предназначение е W18Cr4V (наричана W18). Има добро цялостно представяне. Твърдостта при висока температура при 6000C е 48,5HRC и може да се използва за производство на различни сложни инструменти. Той има предимствата на добра смилаемост и ниска чувствителност към обезвъглеродяване, но поради високото си съдържание на карбид, неравномерно разпределение, големи частици и ниска якост и издръжливост.
② Волфрам-молибденова стомана: отнася се за високоскоростна стомана, получена чрез замяна на част от волфрама във волфрамова стомана с молибден. Типичният клас волфрам-молибденова стомана е W6Mo5Cr4V2 (наричана M2). Карбидните частици на M2 са фини и еднакви, а неговата здравина, издръжливост и пластичност при висока температура са по-добри от тези на W18Cr4V. Друг вид волфрам-молибденова стомана е W9Mo3Cr4V (накратко W9). Неговата термична стабилност е малко по-висока от стомана M2, нейната якост на огъване и издръжливост са по-добри от W6M05Cr4V2 и има добра обработваемост.
⑵ Високопроизводителни режещи инструменти за високоскоростна стомана
Високоефективната бързорежеща стомана се отнася до нов тип стомана, която добавя известно съдържание на въглерод, съдържание на ванадий и легиращи елементи като Co и Al към състава на бързорежещата стомана с общо предназначение, като по този начин подобрява нейната устойчивост на топлина и устойчивост на износване . Има основно следните категории:
① Високовъглеродна високоскоростна стомана. Високовъглеродна бързорежеща стомана (като 95W18Cr4V) има висока твърдост при стайна температура и висока температура. Подходящ е за производство и обработка на обикновена стомана и чугун, свредла, райбери, метчици и фрези с високи изисквания за устойчивост на износване или инструменти за обработка на по-твърди материали. Не е подходящ да издържа на големи удари.
② Високоскоростна стомана с високо съдържание на ванадий. Типичните степени, като W12Cr4V4Mo (наричани EV4), имат съдържание на V, увеличено до 3% до 5%, имат добра устойчивост на износване и са подходящи за рязане на материали, които причиняват голямо износване на инструменти, като влакна, твърда гума, пластмаси и т.н. и може да се използва и за обработка на материали като неръждаема стомана, стомана с висока якост и сплави при висока температура.
③ Кобалтова бързорежеща стомана. Това е супертвърда бързорежеща стомана, съдържаща кобалт. Типичните степени, като W2Mo9Cr4VCo8 (наричани M42), имат много висока твърдост. Твърдостта му може да достигне 69-70HRC. Подходящ е за обработка на трудни за използване високоякостни топлоустойчиви стомани, високотемпературни сплави, титанови сплави и др. Материали за обработка: M42 има добра шлифоваемост и е подходящ за изработка на прецизни и сложни инструменти, но не е подходящ за работа при условия на ударно рязане.
④ Алуминиева бързорежеща стомана. Това е супертвърда бързорежеща стомана, съдържаща алуминий. Типични класове са, например, W6Mo5Cr4V2Al (наричан 501). Твърдостта при висока температура при 6000C също достига 54HRC. Производителността на рязане е еквивалентна на M42. Подходящ е за производство на фрези, свредла, райбери, зъбни фрези и протяжки. и т.н., използвани за обработка на материали като легирана стомана, неръждаема стомана, високоякостна стомана и високотемпературни сплави.
⑤ Азотна свръхтвърда бързорежеща стомана. Типичните класове, като W12M03Cr4V3N, наричани (V3N), са азотсъдържащи свръхтвърди бързорежещи стомани. Твърдостта, здравината и издръжливостта са еквивалентни на M42. Могат да се използват като заместител на кобалтсъдържащите бързорежещи стомани и се използват за нискоскоростно рязане на трудни за обработка материали и нискоскоростни, високопрецизни стомани. обработка.
⑶ Топене на бързорежеща стомана и прахова металургия на високоскоростна стомана
Според различните производствени процеси бързорежещата стомана може да бъде разделена на бързорежеща стомана за топене и бързорежеща стомана за прахова металургия.
① Топене на бързорежеща стомана: Както обикновената бързорежеща стомана, така и високопроизводителната бързорежеща стомана се произвеждат чрез методи на топене. Те се правят на ножове чрез процеси като топене, леене на слитък и обшивка и валцуване. Сериозен проблем, който лесно възниква при топенето на бързорежеща стомана, е сегрегацията на карбида. Твърдите и крехки карбиди са неравномерно разпределени във високоскоростната стомана, а зърната са груби (до десетки микрони), което влияе върху устойчивостта на износване и якостта на инструментите от бързорежеща стомана. и оказват неблагоприятно влияние върху ефективността на рязане.
② Бързорежеща стомана от праховата металургия (PM HSS): Бързорежещата стомана от праховата металургия (PM HSS) е течна стомана, разтопена във високочестотна индукционна пещ, пулверизирана с аргон под високо налягане или чист азот и след това охладена, за да се получи фини и равномерни кристали. Структурирайте (прах от високоскоростна стомана) и след това пресовайте получения прах в заготовка за нож при висока температура и високо налягане или първо направете стоманена заготовка и след това я изковайте и навийте във форма на нож. В сравнение с високоскоростната стомана, произведена по метода на топене, PM HSS има предимствата, че карбидните зърна са фини и еднакви, а здравината, якостта и устойчивостта на износване са много подобрени в сравнение с разтопената бързорежеща стомана. В областта на сложните CNC инструменти, PM HSS инструментите ще се развиват допълнително и ще заемат важна позиция. Типични степени, като F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN и др., Могат да се използват за производство на големи, тежко натоварени, удароустойчиви режещи инструменти, както и прецизни режещи инструменти.
Принципи за избор на материали за CNC инструменти
Понастоящем широко използваните инструменти за CNC инструменти включват главно диамантени инструменти, инструменти от кубичен борен нитрид, керамични инструменти, инструменти с покритие, инструменти от твърд сплав, инструменти от високоскоростна стомана и др. Има много степени на инструментални материали и техните свойства варират значително. Следващата таблица показва основните показатели за ефективност на различните инструменти.
Инструменталните материали за CNC обработка трябва да бъдат избрани в съответствие с обработвания детайл и естеството на обработката. Изборът на инструментални материали трябва да бъде разумно съобразен с обекта на обработка. Съвпадението на материалите на режещите инструменти и обектите за обработка се отнася главно до съвпадение на механичните свойства, физичните свойства и химичните свойства на двете, за да се получи най-дълъг живот на инструмента и максимална производителност на рязане.
1. Съгласуване на механичните свойства на материалите на режещите инструменти и обработваните обекти
Проблемът за съвпадение на механичните свойства на режещия инструмент и обработващия обект се отнася главно до съвпадението на параметрите на механичните свойства като якост, издръжливост и твърдост на инструмента и материала на детайла. Инструменталните материали с различни механични свойства са подходящи за обработка на различни материали на детайлите.
① Редът на твърдостта на материала на инструмента е: диамантен инструмент>инструмент с кубичен борен нитрид>керамичен инструмент>волфрамов карбид>бързорежеща стомана.
② Редът на якостта на огъване на инструменталните материали е: бързорежеща стомана > циментиран карбид > керамични инструменти > инструменти с диамант и кубичен борен нитрид.
③ Редът на якост на инструменталните материали е: бързорежеща стомана>волфрамов карбид>кубичен борен нитрид, диамантени и керамични инструменти.
Заготовките с висока твърдост трябва да се обработват с инструменти с по-висока твърдост. Твърдостта на материала на инструмента трябва да бъде по-висока от твърдостта на материала на детайла, който обикновено се изисква да бъде над 60HRC. Колкото по-висока е твърдостта на материала на инструмента, толкова по-добра е неговата устойчивост на износване. Например, когато съдържанието на кобалт в циментирания карбид се увеличи, неговата якост и издръжливост се увеличават и твърдостта му намалява, което го прави подходящ за груба обработка; когато съдържанието на кобалт намалява, неговата твърдост и устойчивост на износване се увеличават, което го прави подходящ за довършителни работи.
Инструментите с отлични високотемпературни механични свойства са особено подходящи за високоскоростно рязане. Отличната производителност при висока температура на керамичните режещи инструменти им позволява да режат при високи скорости, като разрешената скорост на рязане може да бъде 2 до 10 пъти по-висока от тази на циментиран карбид.
2. Напасване на физическите свойства на материала на режещия инструмент към обработвания обект
Инструменти с различни физични свойства, като инструменти от бързорежеща стомана с висока топлопроводимост и ниска точка на топене, керамични инструменти с висока точка на топене и ниско термично разширение, диамантени инструменти с висока топлопроводимост и ниско термично разширение и др., са подходящи за обработка на различни материали за детайли. Когато се обработват детайли с лоша топлопроводимост, трябва да се използват инструменти с по-добра топлопроводимост, така че топлината на рязане да може бързо да се пренесе навън и температурата на рязане да се намали. Благодарение на високата си топлопроводимост и топлопроводимост, диамантът може лесно да разсейва топлината при рязане, без да причинява голяма термична деформация, което е особено важно за прецизни инструменти за обработка, които изискват висока точност на размерите.
① Температурата на топлоустойчивост на различни материали за инструменти: диамантените инструменти са 700~8000C, PCBN инструментите са 13000~15000C, керамичните инструменти са 1100~12000C, циментираният карбид на основата на TiC(N) е 900~11000C, ултрафините на базата на WC зърна Карбидът е 800~9000C, HSS е 600~7000C.
② Редът на топлопроводимостта на различните материали за инструменти: PCD>PCBN>циментиран карбид на базата на WC>циментиран карбид на базата на TiC(N)>HSS>керамика на базата на Si3N4>керамика на базата на A1203.
③ Редът на коефициентите на топлинно разширение на различни материали за инструменти е: HSS>циментиран карбид на базата на WC>TiC(N)>керамика на базата на A1203>PCBN>керамика на базата на Si3N4>PCD.
④ Редът на устойчивост на термичен удар на различни материали за инструменти е: HSS>циментиран карбид на базата на WC>керамика на базата на Si3N4>PCBN>PCD>циментиран карбид на базата на TiC(N)>керамика на базата на A1203.
3. Съгласуване на химичните свойства на материала на режещия инструмент с обработвания обект
Проблемът за съпоставяне на химичните свойства на материалите за режещи инструменти и обектите за обработка се отнася главно до съвпадението на параметрите на химическата производителност като химичен афинитет, химическа реакция, дифузия и разтваряне на материалите на инструмента и материалите на детайла. Инструменти с различни материали са подходящи за обработка на различни материали на детайлите.
① Температурната устойчивост на свързване на различни инструменти (със стомана) е: PCBN>керамика>волфрамов карбид>HSS.
② Температурата на устойчивост на окисляване на различни материали за инструменти е: керамика>PCBN>волфрамов карбид>диамант>HSS.
③ Силата на дифузия на инструменталните материали (за стомана) е: диамант>керамика на базата на Si3N4>PCBN>керамика на базата на A1203. Интензитетът на дифузия (за титан) е: A1203-базирана керамика>PCBN>SiC>Si3N4>диамант.
4. Разумен избор на материали за CNC инструменти
Най-общо казано, PCBN, керамични инструменти, карбидни инструменти с покритие и TiCN базирани карбидни инструменти са подходящи за CNC обработка на черни метали като стомана; докато PCD инструментите са подходящи за материали от цветни метали като Al, Mg, Cu и техните сплави и обработка на неметални материали. Таблицата по-долу изброява някои от материалите за детайли, за които горните инструменти са подходящи за обработка.
CNC инструментите Xinfa имат характеристиките на добро качество и ниска цена. За подробности, моля посетете:
Производители на CNC инструменти – Китайска фабрика и доставчици на CNC инструменти (xinfatools.com)
Време на публикуване: 1 ноември 2023 г
