En god hest trenger en god sal og bruker avansert CNC maskineringsutstyr. Hvis feil verktøy brukes, vil det være ubrukelig! Å velge riktig verktøymateriale har stor innvirkning på verktøyets levetid, prosesseringseffektivitet, prosesskvalitet og prosesseringskostnad. Denne artikkelen gir nyttig informasjon om knivkunnskap, samle den og videresend den, la oss lære sammen.
Verktøymaterialer bør ha grunnleggende egenskaper
Valget av verktøymaterialer har stor innvirkning på verktøyets levetid, prosesseringseffektivitet, prosesskvalitet og prosesseringskostnad. Verktøy skal tåle høyt trykk, høy temperatur, friksjon, slag og vibrasjoner ved skjæring. Derfor bør verktøymaterialer ha følgende grunnleggende egenskaper:
(1) Hardhet og slitestyrke. Hardheten til verktøymaterialet må være høyere enn hardheten til arbeidsstykkematerialet, som vanligvis kreves over 60HRC. Jo høyere hardhet verktøymaterialet har, desto bedre slitestyrke.
(2) Styrke og seighet. Verktøymaterialer bør ha høy styrke og seighet for å motstå skjærekrefter, støt og vibrasjoner, og forhindre sprø brudd og flising av verktøyet.
(3) Varmemotstand. Verktøymaterialet har god varmebestandighet, tåler høye skjæretemperaturer og har god oksidasjonsmotstand.
(4) Prosessytelse og økonomi. Verktøymaterialer bør ha god smiytelse, varmebehandlingsytelse, sveiseytelse; slipeytelse, etc., og bør ha et høyt ytelse-prisforhold.
Typer, egenskaper, egenskaper og anvendelser av verktøymaterialer
1. Diamantverktøymaterialer
Diamant er en allotrop av karbon og er det hardeste materialet som finnes i naturen. Diamantskjæreverktøy har høy hardhet, høy slitestyrke og høy varmeledningsevne, og er mye brukt i bearbeiding av ikke-jernholdige metaller og ikke-metalliske materialer. Spesielt ved høyhastighetsskjæring av aluminium og silisium-aluminiumslegeringer er diamantverktøy hovedtypen skjæreverktøy som er vanskelig å erstatte. Diamantverktøy som kan oppnå høy effektivitet, høy stabilitet og lang levetid er uunnværlige og viktige verktøy i moderne CNC-bearbeiding.
⑴ Typer diamantverktøy
① Naturlige diamantverktøy: Naturlige diamanter har blitt brukt som skjæreverktøy i hundrevis av år. Naturlige enkrystall diamantverktøy har blitt finslipt for å gjøre skjærekanten ekstremt skarp. Skjærekantradiusen kan nå 0,002μm, noe som kan oppnå ultratynn skjæring. Den kan behandle ekstremt høy arbeidsstykkepresisjon og ekstremt lav overflateruhet. Det er et anerkjent, ideelt og uerstattelig ultrapresisjonsmaskinverktøy.
② PCD diamantskjæreverktøy: Naturlige diamanter er dyre. Den mest brukte diamanten i skjærebehandling er polykrystallinsk diamant (PCD). Siden tidlig på 1970-tallet har polykrystallinsk diamant (Polycrystauine diamant, referert til som PCD-blader) fremstilt ved bruk av høytemperatur- og høytrykkssynteseteknologi blitt utviklet. Etter suksessen har naturlige diamantskjæreverktøy blitt erstattet av kunstig polykrystallinsk diamant ved mange anledninger. PCD-råmaterialer er rike på kilder, og prisen er bare noen få til en tidel av naturlig diamant. PCD skjæreverktøy kan ikke slipes for å produsere ekstremt skarpe skjæreverktøy. Overflatekvaliteten til skjærekanten og det bearbeidede arbeidsstykket er ikke like god som naturlig diamant. Det er ennå ikke praktisk å produsere PCD-blader med sponbrytere i industrien. Derfor kan PCD kun brukes til presisjonsskjæring av ikke-jernholdige metaller og ikke-metaller, og det er vanskelig å oppnå ultrahøy presisjonsskjæring. Presisjonsspeilskjæring.
③ CVD diamantskjæreverktøy: Siden slutten av 1970-tallet til begynnelsen av 1980-tallet dukket CVD diamantteknologi opp i Japan. CVD-diamant refererer til bruken av kjemisk dampavsetning (CVD) for å syntetisere en diamantfilm på en heterogen matrise (som sementert karbid, keramikk, etc.). CVD-diamant har nøyaktig samme struktur og egenskaper som naturlig diamant. Ytelsen til CVD-diamanter er veldig nær den for naturlig diamant. Den har fordelene med naturlig enkrystalldiamant og polykrystallinsk diamant (PCD), og overvinner deres mangler til en viss grad.
⑵ Ytelsesegenskaper til diamantverktøy
① Ekstremt høy hardhet og slitestyrke: Naturlig diamant er det hardeste stoffet som finnes i naturen. Diamant har ekstremt høy slitestyrke. Ved prosessering av materialer med høy hardhet, er levetiden til diamantverktøy 10 til 100 ganger den for karbidverktøy, eller til og med hundrevis av ganger.
② Har en veldig lav friksjonskoeffisient: Friksjonskoeffisienten mellom diamant og enkelte ikke-jernholdige metaller er lavere enn andre skjæreverktøy. Friksjonskoeffisienten er lav, deformasjonen under bearbeiding er liten, og skjærekraften kan reduseres.
③ Skjæreggen er veldig skarp: Skjæreggen på diamantverktøyet kan slipes veldig skarpt. Det naturlige diamantverktøyet med en krystall kan være så høyt som 0,002 ~ 0,008 μm, som kan utføre ultratynn skjæring og ultrapresisjonsbehandling.
④ Høy termisk ledningsevne: Diamant har høy termisk ledningsevne og termisk diffusivitet, slik at skjærevarme lett spres og temperaturen på skjæredelen av verktøyet er lav.
⑤ Har en lavere termisk ekspansjonskoeffisient: Den termiske ekspansjonskoeffisienten til diamant er flere ganger mindre enn den for sementert karbid, og endringen i verktøystørrelse forårsaket av skjærevarme er svært liten, noe som er spesielt viktig for presisjon og ultrapresisjonsmaskinering som krever høy dimensjonsnøyaktighet.
⑶ Bruk av diamantverktøy
Diamantverktøy brukes mest til finskjæring og boring av ikke-jernholdige metaller og ikke-metalliske materialer ved høye hastigheter. Egnet for behandling av forskjellige slitesterke ikke-metaller, som glassfiberpulvermetallurgiemner, keramiske materialer, etc.; ulike slitasjebestandige ikke-jernholdige metaller, for eksempel ulike silisium-aluminiumlegeringer; og etterbehandling av ulike ikke-jernholdige metaller.
Ulempen med diamantverktøy er at de har dårlig termisk stabilitet. Når skjæretemperaturen overstiger 700 ℃ ~ 800 ℃, vil de fullstendig miste hardheten. I tillegg er de ikke egnet til å kutte jernholdige metaller fordi diamant (karbon) lett reagerer med jern ved høye temperaturer. Atomisk handling omdanner karbonatomer til grafittstruktur, og verktøyet blir lett skadet.
2. Kubisk bornitridverktøymateriale
Kubisk bornitrid (CBN), det andre superharde materialet syntetisert ved hjelp av en metode som ligner på diamantproduksjon, er nest etter diamant når det gjelder hardhet og varmeledningsevne. Den har utmerket termisk stabilitet og kan varmes opp til 10 000 C i atmosfæren. Ingen oksidasjon forekommer. CBN har ekstremt stabile kjemiske egenskaper for jernholdige metaller og kan brukes mye i bearbeiding av stålprodukter.
⑴ Typer skjæreverktøy for kubisk bornitrid
Kubisk bornitrid (CBN) er et stoff som ikke finnes i naturen. Det er delt inn i enkeltkrystall og polykrystallinsk, nemlig CBN enkeltkrystall og polykrystallinsk kubisk bornitrid (polykrystallinsk kubisk bornnitrid, forkortet PCBN). CBN er en av allotropene til bornitrid (BN) og har en struktur som ligner på diamant.
PCBN (polykrystallinsk kubisk bornitrid) er et polykrystallinsk materiale hvor fine CBN-materialer er sintret sammen gjennom bindingsfaser (TiC, TiN, Al, Ti, etc.) under høy temperatur og trykk. Det er for tiden det nest hardeste kunstig syntetiserte materialet. Diamantverktøymateriale, sammen med diamant, kalles samlet superhardt verktøymateriale. PCBN brukes hovedsakelig til å lage kniver eller andre verktøy.
PCBN-skjæreverktøy kan deles inn i solide PCBN-blader og PCBN-komposittblader sintret med karbid.
PCBN komposittblader lages ved å sintre et lag med PCBN med en tykkelse på 0,5 til 1,0 mm på en hardmetall med god styrke og seighet. Ytelsen kombinerer god seighet med høy hardhet og slitestyrke. Det løser problemene med lav bøyestyrke og vanskelig sveising av CBN-blader.
⑵ Hovedegenskaper og egenskaper til kubisk bornitrid
Selv om hardheten til kubisk bornitrid er litt lavere enn diamant, er den mye høyere enn andre materialer med høy hardhet. Den enestående fordelen med CBN er at dens termiske stabilitet er mye høyere enn diamant, og når temperaturer over 1200°C (diamant er 700-800°C). En annen enestående fordel er at den er kjemisk inert og reagerer ikke med jern ved 1200-1300°C. reaksjon. De viktigste ytelsesegenskapene til kubisk bornitrid er som følger.
① Høy hardhet og slitestyrke: CBN krystallstruktur ligner på diamant, og har lignende hardhet og styrke som diamant. PCBN er spesielt egnet for bearbeiding av materialer med høy hardhet som kun kunne slipes før, og kan oppnå bedre overflatekvalitet på arbeidsstykket.
② Høy termisk stabilitet: Varmemotstanden til CBN kan nå 1400 ~ 1500 ℃, som er nesten 1 ganger høyere enn varmemotstanden til diamant (700 ~ 800 ℃). PCBN-verktøy kan kutte høytemperaturlegeringer og herdet stål ved høye hastigheter 3 til 5 ganger høyere enn karbidverktøy.
③ Utmerket kjemisk stabilitet: Den har ingen kjemisk interaksjon med jernbaserte materialer opp til 1200-1300°C, og vil ikke slites like skarpt som diamant. På dette tidspunktet kan det fortsatt opprettholde hardheten til sementert karbid; PCBN-verktøy er egnet for kutting av bråkjølte ståldeler og kjølt støpejern, kan brukes mye i høyhastighetsskjæring av støpejern.
④ God varmeledningsevne: Selv om den termiske ledningsevnen til CBN ikke kan holde tritt med diamant, er den termiske ledningsevnen til PCBN blant forskjellige verktøymaterialer nest etter diamant, og mye høyere enn høyhastighetsstål og sementert karbid.
⑤ Har en lavere friksjonskoeffisient: En lav friksjonskoeffisient kan føre til en reduksjon i skjærekraft under skjæring, en reduksjon i skjæretemperatur og en forbedring i kvaliteten på den maskinerte overflaten.
⑶ Bruk av skjæreverktøy for kubisk bornitrid
Kubisk bornitrid er egnet for etterbehandling av ulike materialer som er vanskelig å kutte, som bråkjølt stål, hardt støpejern, høytemperaturlegeringer, sementert karbid og overflatespraymaterialer. Behandlingsnøyaktigheten kan nå IT5 (hullet er IT6), og overflateruhetsverdien kan være så liten som Ra1,25~0,20μm.
Kubisk bornitridverktøymateriale har dårlig seighet og bøyestyrke. Derfor er dreieverktøy for kubisk bornitrid ikke egnet for grov bearbeiding ved lave hastigheter og høye slagbelastninger; samtidig er de ikke egnet for å kutte materialer med høy plastisitet (som aluminiumslegeringer, kobberlegeringer, nikkelbaserte legeringer, stål med høy plastisitet osv.), fordi kutting av disse Alvorlige oppbygde kanter vil oppstå under arbeid med metall, noe som forringer den bearbeidede overflaten.
3. keramiske verktøymaterialer
Keramiske skjæreverktøy har egenskapene til høy hardhet, god slitestyrke, utmerket varmebestandighet og kjemisk stabilitet, og er ikke lett å binde med metall. Keramiske verktøy spiller en svært viktig rolle i CNC-maskinering. Keramiske verktøy har blitt et av hovedverktøyene for høyhastighetsskjæring og bearbeiding av materialer som er vanskelige å maskinere. Keramiske skjæreverktøy er mye brukt i høyhastighetsskjæring, tørrskjæring, hard skjæring og skjæring av materialer som er vanskelige å maskinere. Keramiske verktøy kan effektivt behandle høyharde materialer som tradisjonelle verktøy ikke kan behandle i det hele tatt, og realisere "snu i stedet for sliping"; den optimale skjærehastigheten for keramiske verktøy kan være 2 til 10 ganger høyere enn for karbidverktøy, og dermed forbedre skjæreproduksjonseffektiviteten betydelig. ; De viktigste råvarene som brukes i keramiske verktøymaterialer er de mest tallrike elementene i jordskorpen. Derfor er promotering og bruk av keramiske verktøy av stor betydning for å forbedre produktiviteten, redusere prosesseringskostnadene og spare strategiske edelmetaller. Det vil også i stor grad fremme utviklingen av skjæreteknologi. framgang.
⑴ Typer av keramiske verktøymaterialer
Keramiske verktøymaterialtyper kan generelt deles inn i tre kategorier: alumina-basert keramikk, silisiumnitrid-basert keramikk og kompositt silisiumnitrid-alumina-basert keramikk. Blant dem er aluminabaserte og silisiumnitridbaserte keramiske verktøymaterialer de mest brukte. Ytelsen til silisiumnitrid-basert keramikk er overlegen den til alumina-basert keramikk.
⑵ Ytelse og egenskaper til keramiske skjæreverktøy
① Høy hardhet og god slitestyrke: Selv om hardheten til keramiske skjæreverktøy ikke er så høy som PCD og PCBN, er den mye høyere enn for hardmetall og høyhastighets skjæreverktøy i stål, og når 93-95HRA. Keramiske skjæreverktøy kan behandle høyharde materialer som er vanskelige å bearbeide med tradisjonelle skjæreverktøy og er egnet for høyhastighetsskjæring og hard skjæring.
② Høy temperaturbestandighet og god varmebestandighet: Keramiske skjæreverktøy kan fortsatt kutte ved høye temperaturer over 1200°C. Keramiske skjæreverktøy har gode mekaniske egenskaper ved høy temperatur. A12O3 keramiske skjæreverktøy har spesielt god oksidasjonsmotstand. Selv om skjærekanten er i rødglødende tilstand, kan den brukes kontinuerlig. Derfor kan keramiske verktøy oppnå tørr kutting, og dermed eliminere behovet for kuttevæske.
③ God kjemisk stabilitet: Keramiske skjæreverktøy er ikke enkle å binde med metall, og er korrosjonsbestandige og har god kjemisk stabilitet, noe som kan redusere bindingsslitasjen til skjæreverktøy.
④ Lav friksjonskoeffisient: Affiniteten mellom keramiske verktøy og metall er liten, og friksjonskoeffisienten er lav, noe som kan redusere skjærekraft og skjæretemperatur.
⑶ Keramiske kniver har bruksområder
Keramikk er et av verktøymaterialene som hovedsakelig brukes til høyhastighets etterbehandling og semi-finish. Keramiske skjæreverktøy er egnet for kutting av ulike støpejern (grått støpejern, duktilt jern, formbart støpejern, kjølt støpejern, høylegert slitebestandig støpejern) og stålmaterialer (karbonkonstruksjonsstål, legert konstruksjonsstål, høyfast stål, høyt manganstål, bråkjølt stål etc.), kan også brukes til å kutte kobberlegeringer, grafitt, ingeniørplast og komposittmaterialer.
Materialegenskapene til keramiske skjæreverktøy har problemer med lav bøyestyrke og dårlig slagfasthet, noe som gjør dem uegnet for kutting ved lave hastigheter og under støtbelastning.
4. Belagte verktøymaterialer
Coating skjæreverktøy er en av de viktige måtene å forbedre verktøyytelsen på. Fremveksten av belagte verktøy har ført til et stort gjennombrudd i kutteytelsen til kutteverktøy. Bestrøkne verktøy er belagt med ett eller flere lag av ildfaste forbindelser med god slitestyrke på verktøykroppen med god seighet. Den kombinerer verktøymatrisen med det harde belegget, og forbedrer dermed verktøyets ytelse betraktelig. Belagte verktøy kan forbedre prosesseringseffektiviteten, forbedre prosesseringsnøyaktigheten, forlenge verktøyets levetid og redusere prosesseringskostnadene.
Omtrent 80 % av skjæreverktøyene som brukes i nye CNC-maskiner bruker belagte verktøy. Belagte verktøy vil være den viktigste verktøyvarianten innen CNC-bearbeiding i fremtiden.
⑴ Typer belagte verktøy
I henhold til forskjellige beleggingsmetoder kan belagte verktøy deles inn i verktøy belagt med kjemisk dampavsetning (CVD) og belagt verktøy med fysisk dampavsetning (PVD). Belagte karbidskjæreverktøy bruker vanligvis kjemisk dampavsetningsmetode, og avsetningstemperaturen er rundt 1000 °C. Belagte høyhastighets stålskjæreverktøy bruker vanligvis fysisk dampavsetningsmetode, og avsetningstemperaturen er rundt 500 °C;
I henhold til de forskjellige substratmaterialene til belagte verktøy, kan belagte verktøy deles inn i karbidbelagte verktøy, høyhastighets stålbelagte verktøy og belagte verktøy på keramikk og superharde materialer (diamant og kubisk bornitrid).
I henhold til egenskapene til beleggmaterialet kan belagte verktøy deles inn i to kategorier, nemlig "hardt" belagt verktøy og 'mykt' belagt verktøy. Hovedmålene for "hardt" belagte verktøy er høy hardhet og slitestyrke. Hovedfordelene er høy hardhet og god slitestyrke, typisk TiC- og TiN-belegg. Målet for "myke" belegningsverktøy er en lavfriksjonskoeffisient, også kjent som selvsmørende verktøy, som friksjon med arbeidsstykkematerialet. Koeffisienten er svært lav, bare ca. 0,1, noe som kan redusere vedheft, redusere friksjon og redusere skjæring. kraft og skjæretemperatur.
Nanocoating (Nanoeoating) skjæreverktøy har nylig blitt utviklet. Slike belagte verktøy kan bruke forskjellige kombinasjoner av belegningsmaterialer (som metall/metall, metall/keramikk, keramikk/keramikk, etc.) for å møte ulike funksjons- og ytelseskrav. Riktig utformet nanobelegg kan få verktøymaterialer til å ha utmerkede friksjonsreduserende og anti-slitasjefunksjoner og selvsmørende egenskaper, noe som gjør dem egnet for høyhastighets tørrkutting.
⑵ Egenskaper for belagte skjæreverktøy
① God mekanisk og kutteytelse: Belagte verktøy kombinerer de utmerkede egenskapene til basismaterialet og beleggmaterialet. De opprettholder ikke bare grunnmaterialets gode seighet og høye styrke, men har også høy hardhet, høy slitestyrke og lav friksjonskoeffisient. Derfor kan skjærehastigheten til belagte verktøy økes med mer enn 2 ganger enn for ubelagte verktøy, og høyere matehastigheter er tillatt. Levetiden til belagte verktøy er også forbedret.
② Sterk allsidighet: Belagte verktøy har stor allsidighet og utvider behandlingsområdet betydelig. Ett belagt verktøy kan erstatte flere ikke-belagte verktøy.
③ Beleggtykkelse: Når beleggtykkelsen øker, vil også verktøyets levetid øke, men når beleggtykkelsen når metning, vil ikke lenger verktøyets levetid øke betydelig. Når belegget er for tykt, vil det lett forårsake avskalling; når belegget er for tynt vil slitestyrken være dårlig.
④ Etterslipbarhet: Belagte blader har dårlig slipbarhet, komplekst belegningsutstyr, høye prosesskrav og lang belegningstid.
⑤ Beleggmateriale: Verktøy med forskjellige beleggmaterialer har ulik skjæreytelse. For eksempel: ved skjæring med lav hastighet har TiC-belegg fordeler; ved skjæring med høy hastighet er TiN mer egnet.
⑶Påføring av belagte skjæreverktøy
Belagte verktøy har stort potensial innen CNC-maskinering og vil være den viktigste verktøyvarianten innen CNC-maskinering i fremtiden. Beleggingsteknologi har blitt brukt på endefreser, rømmere, borkroner, kompositt-hullbehandlingsverktøy, tannhjulsplater, girformingskuttere, girkuttere, formingsbrikker og forskjellige maskinklemte vendeskjær for å møte ulike krav til høyhastighetsskjærebehandling. Behovene til materialer som stål og støpejern, varmebestandige legeringer og ikke-jernholdige metaller.
5. Karbidverktøymaterialer
Hårdmetallskjæreverktøy, spesielt indekserbare skjæreverktøy i hardmetall, er de ledende produktene av CNC-maskinverktøy. Siden 1980-tallet har variantene av ulike integrerte og indekserbare hardmetallskjæreverktøy eller -skjær blitt utvidet til forskjellige typer. En rekke skjæreverktøyfelt, der indekserbare hardmetallverktøy har utvidet seg fra enkle dreieverktøy og planfreser til forskjellige presisjons-, komplekse og formingsverktøyfelt.
⑴ Typer skjæreverktøy i hardmetall
I henhold til den kjemiske hovedsammensetningen kan sementert karbid deles inn i wolframkarbidbasert sementert karbid og titankarbon (nitrid) (TiC(N))-basert sementert karbid.
Wolframkarbidbasert sementert karbid inkluderer tre typer: wolframkobolt (YG), wolframkobolttitan (YT) og tilsatt sjeldent karbid (YW). Hver har sine egne fordeler og ulemper. Hovedkomponentene er wolframkarbid (WC) og titankarbid. (TiC), tantalkarbid (TaC), niobkarbid (NbC), etc. Den vanlig brukte metallbindingsfasen er Co.
Titankarbon (nitrid)-basert sementert karbid er en sementert karbid med TiC som hovedkomponent (noen tilsetter andre karbider eller nitrider). De vanligste metallbindingsfasene er Mo og Ni.
ISO (International Organization for Standardization) deler skjærekarbid inn i tre kategorier:
Klasse K, inkludert Kl0 ~ K40, tilsvarer mitt lands YG-klasse (hovedkomponenten er WC.Co).
P-kategorien, inkludert P01 ~ P50, tilsvarer mitt lands YT-kategori (hovedkomponenten er WC.TiC.Co).
Klasse M, inkludert M10~M40, tilsvarer mitt lands YW-klasse (hovedkomponenten er WC-TiC-TaC(NbC)-Co).
Hver klasse representerer en serie legeringer som spenner fra høy hardhet til maksimal seighet med et tall mellom 01 og 50.
⑵ Ytelsesegenskaper til skjæreverktøy i hardmetall
① Høy hardhet: Karbidskjæreverktøy er laget av karbider med høy hardhet og smeltepunkt (kalt hard fase) og metallbindemidler (kalt bindefase) gjennom pulvermetallurgi, med en hardhet på 89 til 93HRA. , mye høyere enn høyhastighetsstål. Ved 5400C kan hardheten fortsatt nå 82~87HRA, som er det samme som hardheten til høyhastighetsstål ved romtemperatur (83~86HRA). Hardhetsverdien til sementert karbid endres med arten, mengden, partikkelstørrelsen til karbidene og innholdet av metallbindingsfasen, og avtar generelt med økningen i innholdet av bindemetallfasen. Når bindefaseinnholdet er det samme, er hardheten til YT-legeringer høyere enn for YG-legeringer, og legeringer tilsatt med TaC (NbC) har høyere høytemperaturhardhet.
② Bøyestyrke og seighet: Bøyestyrken til vanlig brukt hardmetall er i området 900 til 1500 MPa. Jo høyere metallbindemiddelfaseinnhold, desto høyere bøyestyrke. Når bindemiddelinnholdet er det samme, er styrken til YG-type (WC-Co)-legering høyere enn for YT-type (WC-TiC-Co)-legering, og når TiC-innholdet øker, avtar styrken. Sementert karbid er et sprøtt materiale, og slagfastheten ved romtemperatur er bare 1/30 til 1/8 av høyhastighetsstål.
⑶ Bruk av vanlig brukte skjæreverktøy i hardmetall
YG-legeringer brukes hovedsakelig til bearbeiding av støpejern, ikke-jernholdige metaller og ikke-metalliske materialer. Finkornet hardmetall (som YG3X, YG6X) har høyere hardhet og slitestyrke enn mellomkornet karbid med samme koboltinnhold. Den er egnet for å behandle noe spesielt hardt støpejern, austenittisk rustfritt stål, varmebestandig legering, titanlegering, hard bronse og slitesterke isolasjonsmaterialer, etc.
De enestående fordelene med YT-type sementert karbid er høy hardhet, god varmebestandighet, høyere hardhet og trykkstyrke ved høye temperaturer enn YG-type, og god oksidasjonsmotstand. Derfor, når kniven kreves for å ha høyere varmebestandighet og slitestyrke, bør en kvalitet med høyere TiC-innhold velges. YT-legeringer er egnet for bearbeiding av plastmaterialer som stål, men er ikke egnet for bearbeiding av titanlegeringer og silisium-aluminium-legeringer.
YW legering har egenskapene til YG og YT legeringer, og har gode helhetlige egenskaper. Den kan brukes til å behandle stål, støpejern og ikke-jernholdige metaller. Hvis koboltinnholdet i denne typen legeringer økes på passende måte, kan styrken være svært høy og kan brukes til grovbearbeiding og avbrutt skjæring av ulike vanskelig bearbeidbare materialer.
6. Høyhastighets skjæreverktøy i stål
High Speed Steel (HSS) er et høylegert verktøystål som tilfører flere legeringselementer som W, Mo, Cr og V. Høyhastighets skjæreverktøy i stål har utmerket omfattende ytelse når det gjelder styrke, seighet og bearbeidbarhet. I komplekse skjæreverktøy, spesielt de med komplekse bladformer som hullbehandlingsverktøy, freser, gjengeverktøy, broachingverktøy, girskjæreverktøy, etc., brukes fortsatt høyhastighetsstål. innta en dominerende stilling. Høyhastighets stålkniver er enkle å slipe for å produsere skarpe skjærekanter.
I henhold til forskjellige bruksområder kan høyhastighetsstål deles inn i høyhastighetsstål for generell bruk og høyhastighetsstål med høy ytelse.
⑴ Generelle høyhastighets skjæreverktøy i stål
Høyhastighetsstål for generell bruk. Generelt kan det deles inn i to kategorier: wolframstål og wolfram-molybdenstål. Denne typen høyhastighetsstål inneholder 0,7 % til 0,9 % (C). I henhold til det forskjellige wolframinnholdet i stålet kan det deles inn i wolframstål med et W-innhold på 12% eller 18%, wolfram-molybdenstål med et W-innhold på 6% eller 8%, og molybdenstål med et W-innhold på 2 % eller ingen W. . Høyhastighetsstål for generell bruk har en viss hardhet (63-66HRC) og slitestyrke, høy styrke og seighet, god plastisitet og prosesseringsteknologi, så det er mye brukt i produksjon av ulike komplekse verktøy.
① Wolframstål: Den typiske kvaliteten på høyhastighetsstål av wolframstål for generell bruk er W18Cr4V, (referert til som W18). Den har god generell ytelse. Høytemperaturhardheten ved 6000C er 48,5HRC, og kan brukes til å produsere ulike komplekse verktøy. Den har fordelene med god slipbarhet og lav avkullingsfølsomhet, men på grunn av dets høye karbidinnhold, ujevne fordeling, store partikler og lave styrke og seighet.
② Wolfram-molybdenstål: refererer til et høyhastighetsstål oppnådd ved å erstatte deler av wolfram i wolframstål med molybden. Den typiske typen wolfram-molybden stål er W6Mo5Cr4V2, (referert til som M2). Karbidpartiklene til M2 er fine og jevne, og dens styrke, seighet og høytemperaturplastisitet er bedre enn W18Cr4V. En annen type wolfram-molybden stål er W9Mo3Cr4V (W9 for kort). Dens termiske stabilitet er litt høyere enn M2-stål, bøyestyrken og seigheten er bedre enn W6M05Cr4V2, og den har god bearbeidbarhet.
⑵ Høyytelses høyhastighets skjæreverktøy i stål
Høyytelses høyhastighetsstål refererer til en ny ståltype som tilfører noe karboninnhold, vanadiuminnhold og legeringselementer som Co og Al til sammensetningen av høyhastighetsstål for generell bruk, og dermed forbedrer dets varmebestandighet og slitestyrke. . Det er hovedsakelig følgende kategorier:
① Høyt karbon høyhastighetsstål. Høykarbon høyhastighetsstål (som 95W18Cr4V) har høy hardhet ved romtemperatur og høy temperatur. Den er egnet for produksjon og bearbeiding av vanlig stål og støpejern, borkroner, rømmer, kraner og freser med høye krav til slitestyrke, eller verktøy for bearbeiding av hardere materialer. Den er ikke egnet til å tåle store påvirkninger.
② Høyhastighetsstål med høy vanadium. Typiske kvaliteter, som W12Cr4V4Mo, (referert til som EV4), har V-innhold økt til 3 % til 5 %, har god slitestyrke, og er egnet for kutting av materialer som forårsaker stor verktøyslitasje, som fibre, hard gummi, plast , etc., og kan også brukes til bearbeiding av materialer som rustfritt stål, høyfast stål og høytemperaturlegeringer.
③ Kobolt høyhastighetsstål. Det er et koboltholdig superhardt høyhastighetsstål. Typiske kvaliteter, som W2Mo9Cr4VCo8, (referert til som M42), har svært høy hardhet. Hardheten kan nå 69-70HRC. Den egner seg for bearbeiding av vanskelig å bruke høyfast varmebestandig stål, høytemperaturlegeringer, titanlegeringer osv. Bearbeidingsmaterialer: M42 har god slipbarhet og egner seg for å lage presisjon og komplekse verktøy, men den egner seg ikke for arbeid under støtskjæringsforhold.
④ Høyhastighetsstål i aluminium. Det er et superhardt høyhastighetsstål som inneholder aluminium. Typiske karakterer er for eksempel W6Mo5Cr4V2Al, (referert til som 501). Høytemperaturhardheten ved 6000C når også 54HRC. Kutteytelsen tilsvarer M42. Den er egnet for produksjon av freser, borkroner, rømmere, girkuttere og brosjer. etc., brukt til å behandle materialer som legert stål, rustfritt stål, høyfast stål og høytemperaturlegeringer.
⑤ Nitrogen superhardt høyhastighetsstål. Typiske kvaliteter, som W12M03Cr4V3N, referert til som (V3N), er nitrogenholdige superharde høyhastighetsstål. Hardheten, styrken og seigheten tilsvarer M42. De kan brukes som erstatning for koboltholdige høyhastighetsstål og brukes til lavhastighetsskjæring av vanskelig maskinbearbeidede materialer og lavhastighets høypresisjonsstål. behandling.
⑶ Smelting av høyhastighetsstål og pulvermetallurgisk høyhastighetsstål
I henhold til forskjellige produksjonsprosesser kan høyhastighetsstål deles inn i smelting av høyhastighetsstål og pulvermetallurgi høyhastighetsstål.
① Smelting av høyhastighetsstål: Både vanlig høyhastighetsstål og høyytelses høyhastighetsstål er laget ved smeltemetoder. De lages til kniver gjennom prosesser som smelting, støping av blokker og plettering og valsing. Et alvorlig problem som lett oppstår ved smelting av høyhastighetsstål er karbidsegregering. Harde og sprø karbider er ujevnt fordelt i høyhastighetsstål, og kornene er grove (opptil dusinvis av mikron), noe som påvirker slitestyrken og seigheten til høyhastighetsstålverktøy. og påvirke kutteytelsen negativt.
② Pulvermetallurgi høyhastighetsstål (PM HSS): Pulvermetallurgi høyhastighetsstål (PM HSS) er et flytende stål smeltet i en høyfrekvent induksjonsovn, forstøvet med høytrykksargon eller rent nitrogen, og deretter bråkjølt for å oppnå fine og jevne krystaller. Struktur (høyhastighets stålpulver), og trykk deretter det resulterende pulveret inn i et knivemne under høy temperatur og høyt trykk, eller lag først en stålemne og smi og rull den til en knivform. Sammenlignet med høyhastighetsstål produsert ved smeltemetoden, har PM HSS fordelene at karbidkornene er fine og jevne, og styrken, seigheten og slitestyrken er mye forbedret sammenlignet med det smeltede høyhastighetsstålet. Innenfor komplekse CNC-verktøy vil PM HSS-verktøy videreutvikle og innta en viktig posisjon. Typiske kvaliteter, som F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN, etc., kan brukes til å produsere store, tungt belastede, slagkraftige skjæreverktøy, samt presisjonsskjæreverktøy.
Prinsipper for valg av CNC-verktøymaterialer
For tiden inkluderer de mye brukte CNC-verktøymaterialene hovedsakelig diamantverktøy, kubisk bornitridverktøy, keramiske verktøy, belagte verktøy, karbidverktøy, høyhastighetsstålverktøy osv. Det finnes mange kvaliteter av verktøymaterialer, og deres egenskaper varierer sterkt. Tabellen nedenfor viser de viktigste ytelsesindikatorene for ulike verktøymaterialer.
Verktøymaterialer for CNC-bearbeiding må velges i henhold til arbeidsstykket som behandles og behandlingens art. Valget av verktøymaterialer bør være rimelig tilpasset bearbeidingsobjektet. Matching av skjæreverktøymaterialer og bearbeidingsobjekter refererer hovedsakelig til å matche de mekaniske egenskapene, fysiske egenskapene og kjemiske egenskapene til de to for å oppnå lengst verktøylevetid og maksimal skjæreproduktivitet.
1. Matching av de mekaniske egenskapene til skjærende verktøymaterialer og bearbeidingsobjekter
Problemet med å matche de mekaniske egenskapene til skjæreverktøyet og bearbeidingsobjektet refererer hovedsakelig til matching av mekaniske egenskapsparametere som styrke, seighet og hardhet til verktøyet og arbeidsstykkematerialet. Verktøymaterialer med forskjellige mekaniske egenskaper er egnet for bearbeiding av forskjellige arbeidsstykkematerialer.
① Rekkefølgen på verktøymaterialets hardhet er: diamantverktøy>kubisk bornitridverktøy>keramisk verktøy>wolframkarbid>høyhastighetsstål.
② Rekkefølgen på bøyestyrken til verktøymaterialer er: høyhastighetsstål > hardmetall > keramiske verktøy > diamant- og kubisk bornitridverktøy.
③ Seighetsrekkefølgen til verktøymaterialer er: høyhastighetsstål>wolframkarbid>kubisk bornitrid, diamant- og keramiske verktøy.
Arbeidsstykkematerialer med høy hardhet må behandles med verktøy med høyere hardhet. Hardheten til verktøymaterialet må være høyere enn hardheten til arbeidsstykkematerialet, som vanligvis kreves over 60HRC. Jo høyere hardhet verktøymaterialet har, desto bedre slitestyrke. For eksempel, når koboltinnholdet i sementert karbid øker, øker styrken og seigheten og hardheten reduseres, noe som gjør den egnet for grovbearbeiding; når koboltinnholdet synker, øker hardheten og slitestyrken, noe som gjør den egnet for etterbehandling.
Verktøy med utmerkede høytemperaturmekaniske egenskaper er spesielt egnet for høyhastighetsskjæring. Den utmerkede høytemperaturytelsen til keramiske skjæreverktøy gjør at de kan skjære ved høye hastigheter, og tillatt skjærehastighet kan være 2 til 10 ganger høyere enn for hardmetall.
2. Tilpasning av de fysiske egenskapene til skjæreverktøymaterialet til det maskinerte objektet
Verktøy med ulike fysiske egenskaper, som høyhastighetsstålverktøy med høy termisk ledningsevne og lavt smeltepunkt, keramiske verktøy med høyt smeltepunkt og lav termisk ekspansjon, diamantverktøy med høy varmeledningsevne og lav termisk ekspansjon, etc., er egnet for behandle ulike arbeidsstykkematerialer. Ved bearbeiding av arbeidsstykker med dårlig varmeledningsevne bør det brukes verktøymaterialer med bedre varmeledningsevne slik at skjærevarmen raskt kan overføres ut og skjæretemperaturen kan reduseres. På grunn av sin høye termiske ledningsevne og termiske diffusivitet, kan diamant lett spre skjærevarme uten å forårsake store termiske deformasjoner, noe som er spesielt viktig for presisjonsmaskiner som krever høy dimensjonsnøyaktighet.
① Varmemotstandstemperaturen til forskjellige verktøymaterialer: diamantverktøy er 700~8000C, PCBN-verktøy er 13000~15000C, keramiske verktøy er 1100~12000C, TiC(N)-basert hardmetall er 900~11000C, WC-basert korn Karbid er 800~9000C, HSS er 600~7000C.
② Rekkefølgen på termisk ledningsevne til ulike verktøymaterialer: PCD>PCBN>WC-basert hardmetall>TiC(N)-basert hardmetall>HSS>Si3N4-basert keramikk>A1203-basert keramikk.
③ Rekkefølgen på termiske ekspansjonskoeffisienter for ulike verktøymaterialer er: HSS>WC-basert hardmetall>TiC(N)>A1203-basert keramikk>PCBN>Si3N4-basert keramikk>PCD.
④ Rekkefølgen på termisk støtmotstand for ulike verktøymaterialer er: HSS>WC-basert hardmetall>Si3N4-basert keramikk>PCBN>PCD>TiC(N)-basert hardmetall>A1203-basert keramikk.
3. Tilpasning av de kjemiske egenskapene til skjæreverktøymaterialet til den bearbeidede gjenstanden
Problemet med å matche de kjemiske egenskapene til skjærende verktøymaterialer og bearbeidingsobjekter refererer hovedsakelig til matching av kjemiske ytelsesparametere som kjemisk affinitet, kjemisk reaksjon, diffusjon og oppløsning av verktøymaterialer og arbeidsstykkematerialer. Verktøy med forskjellige materialer er egnet for bearbeiding av forskjellige arbeidsstykkematerialer.
① Limingstemperaturmotstanden til forskjellige verktøymaterialer (med stål) er: PCBN>keramikk>wolframkarbid>HSS.
② Oksydasjonsmotstandstemperaturen til forskjellige verktøymaterialer er: keramikk>PCBN>wolframkarbid>diamant>HSS.
③ Diffusjonsstyrken til verktøymaterialene (for stål) er: diamant>Si3N4-basert keramikk>PCBN>A1203-basert keramikk. Diffusjonsintensiteten (for titan) er: A1203-basert keramikk>PCBN>SiC>Si3N4>diamant.
4. Rimelig utvalg av CNC-verktøymaterialer
Generelt sett er PCBN, keramiske verktøy, belagt karbid og TiCN-baserte karbidverktøy egnet for CNC-behandling av jernholdige metaller som stål; mens PCD-verktøy er egnet for ikke-jernholdige metallmaterialer som Al, Mg, Cu og deres legeringer og Bearbeiding av ikke-metalliske materialer. Tabellen nedenfor viser noen av arbeidsstykkematerialene som ovennevnte verktøymaterialer er egnet for bearbeiding.
Xinfa CNC-verktøy har egenskapene til god kvalitet og lav pris. For detaljer, vennligst besøk:
CNC-verktøyprodusenter – Kina CNC-verktøyfabrikk og leverandører (xinfatools.com)
Innleggstid: Nov-01-2023
