En god hest har brug for en god sadel og bruger avanceret CNC-bearbejdningsudstyr. Hvis det forkerte værktøj bruges, vil det være ubrugeligt! Valg af det passende værktøjsmateriale har stor indflydelse på værktøjets levetid, forarbejdningseffektivitet, forarbejdningskvalitet og forarbejdningsomkostninger. Denne artikel giver nyttige oplysninger om knivviden, saml den og videresend den, lad os lære sammen.
Værktøjsmaterialer skal have grundlæggende egenskaber
Valget af værktøjsmaterialer har stor indflydelse på værktøjets levetid, forarbejdningseffektivitet, forarbejdningskvalitet og forarbejdningsomkostninger. Værktøj skal modstå højt tryk, høj temperatur, friktion, slag og vibrationer ved skæring. Derfor skal værktøjsmaterialer have følgende grundlæggende egenskaber:
(1) Hårdhed og slidstyrke. Værktøjsmaterialets hårdhed skal være højere end hårdheden af emnematerialet, som generelt kræves til at være over 60HRC. Jo højere hårdhed værktøjsmaterialet er, jo bedre slidstyrke.
(2) Styrke og sejhed. Værktøjsmaterialer skal have høj styrke og sejhed for at modstå skærekræfter, stød og vibrationer og forhindre skørt brud og afslag på værktøjet.
(3) Varmemodstand. Værktøjsmaterialet har god varmebestandighed, kan modstå høje skæretemperaturer og har god oxidationsmodstand.
(4) Procesydelse og økonomi. Værktøjsmaterialer skal have god smedningsydelse, varmebehandlingsydelse, svejseydelse; slibeydelse osv., og bør forfølge et højt ydelse-pris-forhold.
Typer, egenskaber, karakteristika og anvendelser af værktøjsmaterialer
1. Diamantværktøjsmaterialer
Diamant er en allotrop af kulstof og er det hårdeste materiale, der findes i naturen. Diamantskæreværktøjer har høj hårdhed, høj slidstyrke og høj termisk ledningsevne og er meget udbredt til forarbejdning af ikke-jernholdige metaller og ikke-metalliske materialer. Især ved højhastighedsskæring af aluminium og silicium-aluminiumslegeringer er diamantværktøj den vigtigste type skæreværktøj, der er svære at erstatte. Diamantværktøj, der kan opnå høj effektivitet, høj stabilitet og lang levetid, er uundværlige og vigtige værktøjer i moderne CNC-bearbejdning.
⑴ Typer af diamantværktøjer
① Naturlige diamantværktøjer: Naturlige diamanter er blevet brugt som skæreværktøj i hundreder af år. Naturlige enkeltkrystal diamantværktøjer er blevet fintslebet for at gøre skærkanten ekstremt skarp. Skærekantsradius kan nå 0,002μm, hvilket kan opnå ultratynd skæring. Den kan behandle ekstremt høj emnepræcision og ekstrem lav overfladeruhed. Det er et anerkendt, ideelt og uerstatteligt ultra-præcisionsbearbejdningsværktøj.
② PCD diamantskærende værktøjer: Naturlige diamanter er dyre. Den mest udbredte diamant i skærebearbejdning er polykrystallinsk diamant (PCD). Siden begyndelsen af 1970'erne er polykrystallinsk diamant (Polycrystauine-diamant, omtalt som PCD-blade), fremstillet ved hjælp af højtemperatur- og højtrykssynteseteknologi, blevet udviklet. Efter dens succes er naturlige diamantskæringsværktøjer blevet erstattet af kunstig polykrystallinsk diamant ved mange lejligheder. PCD-råmaterialer er rige på kilder, og deres pris er kun et par til en tiendedel af naturlig diamants pris. PCD skæreværktøjer kan ikke slibes til at producere ekstremt skarpe skærende værktøjer. Overfladekvaliteten af skærkanten og det bearbejdede emne er ikke så god som naturlig diamant. Det er endnu ikke praktisk at fremstille PCD-blade med spånbrydere i industrien. Derfor kan PCD kun bruges til præcisionsskæring af ikke-jernholdige metaller og ikke-metaller, og det er svært at opnå ultrahøj præcisionsskæring. Præcis spejlskæring.
③ CVD diamantskærende værktøjer: Siden slutningen af 1970'erne til begyndelsen af 1980'erne dukkede CVD diamantteknologi op i Japan. CVD-diamant refererer til brugen af kemisk dampaflejring (CVD) til at syntetisere en diamantfilm på en heterogen matrix (såsom cementeret carbid, keramik osv.). CVD diamant har nøjagtig samme struktur og egenskaber som naturlig diamant. Ydeevnen for CVD diamant er meget tæt på den for naturlig diamant. Det har fordelene ved naturlig enkeltkrystaldiamant og polykrystallinsk diamant (PCD) og overvinder deres mangler til en vis grad.
⑵ Præstationskarakteristika for diamantværktøjer
① Ekstremt høj hårdhed og slidstyrke: Naturlig diamant er det hårdeste stof, der findes i naturen. Diamant har ekstrem høj slidstyrke. Ved bearbejdning af materialer med høj hårdhed er levetiden for diamantværktøj 10 til 100 gange højere end for hårdmetalværktøjer, eller endda hundredvis af gange.
② Har en meget lav friktionskoefficient: Friktionskoefficienten mellem diamant og nogle ikke-jernholdige metaller er lavere end andre skærende værktøjer. Friktionskoefficienten er lav, deformationen under forarbejdningen er lille, og skærekraften kan reduceres.
③ Skæret er meget skarpt: Skæret på diamantværktøjet kan slibes meget skarpt. Det naturlige enkeltkrystal diamantværktøj kan være så højt som 0,002 ~ 0,008μm, som kan udføre ultratynd skæring og ultrapræcisionsbehandling.
④ Høj termisk ledningsevne: Diamant har høj termisk ledningsevne og termisk diffusivitet, så skærevarmen spredes let, og temperaturen på den skærende del af værktøjet er lav.
⑤ Har en lavere termisk udvidelseskoefficient: Den termiske udvidelseskoefficient for diamant er flere gange mindre end den for cementeret hårdmetal, og ændringen i værktøjsstørrelse forårsaget af skærevarme er meget lille, hvilket er særligt vigtigt for præcision og ultra-præcisionsbearbejdning, som kræver høj dimensionel nøjagtighed.
⑶ Anvendelse af diamantværktøj
Diamantværktøjer bruges mest til finskæring og boring af ikke-jernholdige metaller og ikke-metalliske materialer ved høje hastigheder. Velegnet til behandling af forskellige slidbestandige ikke-metaller, såsom glasfiberpulvermetallurgiemner, keramiske materialer osv.; forskellige slidbestandige ikke-jernholdige metaller, såsom forskellige silicium-aluminiumlegeringer; og efterbehandling af forskellige ikke-jernholdige metaller.
Ulempen ved diamantværktøj er, at de har dårlig termisk stabilitet. Når skæretemperaturen overstiger 700 ℃ ~ 800 ℃, vil de helt miste deres hårdhed. Derudover er de ikke egnede til at skære jernholdige metaller, fordi diamant (kulstof) nemt reagerer med jern ved høje temperaturer. Atomisk handling omdanner kulstofatomer til grafitstruktur, og værktøjet beskadiges let.
2. Kubisk bornitrid-værktøjsmateriale
Kubisk bornitrid (CBN), det andet superhårde materiale syntetiseret ved hjælp af en metode svarende til diamantfremstilling, er kun næst efter diamant med hensyn til hårdhed og termisk ledningsevne. Den har fremragende termisk stabilitet og kan opvarmes til 10.000 C i atmosfæren. Der sker ingen oxidation. CBN har ekstremt stabile kemiske egenskaber for jernholdige metaller og kan i vid udstrækning anvendes til forarbejdning af stålprodukter.
⑴ Typer af skærende værktøjer til kubisk bornitrid
Kubisk bornitrid (CBN) er et stof, der ikke findes i naturen. Det er opdelt i enkeltkrystal og polykrystallinsk, nemlig CBN enkeltkrystal og polykrystallinsk kubisk bornitrid (polykrystallinsk kubisk bornnitrid, forkortet PCBN). CBN er en af allotroperne af bornitrid (BN) og har en struktur, der ligner diamant.
PCBN (polykrystallinsk kubisk bornitrid) er et polykrystallinsk materiale, hvor fine CBN-materialer sintres sammen gennem bindingsfaser (TiC, TiN, Al, Ti osv.) under høj temperatur og tryk. Det er i øjeblikket det næsthårdeste kunstigt syntetiserede materiale. Diamantværktøjsmateriale kaldes sammen med diamant under ét superhårdt værktøjsmateriale. PCBN bruges hovedsageligt til fremstilling af knive eller andre værktøjer.
PCBN skæreværktøjer kan opdeles i solide PCBN klinger og PCBN komposit klinger sintret med hårdmetal.
PCBN kompositblade fremstilles ved at sintre et lag af PCBN med en tykkelse på 0,5 til 1,0 mm på en hårdmetal med god styrke og sejhed. Dens ydeevne kombinerer god sejhed med høj hårdhed og slidstyrke. Det løser problemerne med lav bøjningsstyrke og vanskelig svejsning af CBN-blade.
⑵ Hovedegenskaber og karakteristika ved kubisk bornitrid
Selvom hårdheden af kubisk bornitrid er lidt lavere end diamant, er den meget højere end andre materialer med høj hårdhed. Den enestående fordel ved CBN er, at dens termiske stabilitet er meget højere end diamantens og når temperaturer over 1200°C (diamant er 700-800°C). En anden enestående fordel er, at den er kemisk inert og ikke reagerer med jern ved 1200-1300°C. reaktion. De vigtigste ydelsesegenskaber for kubisk bornitrid er som følger.
① Høj hårdhed og slidstyrke: CBN krystalstruktur ligner diamant og har lignende hårdhed og styrke som diamant. PCBN er særligt velegnet til bearbejdning af materialer med høj hårdhed, som kun kunne slibes før, og kan opnå en bedre overfladekvalitet på emnet.
② Høj termisk stabilitet: CBN's varmemodstand kan nå 1400 ~ 1500 ℃, hvilket er næsten 1 gange højere end varmebestandigheden for diamant (700 ~ 800 ℃). PCBN-værktøjer kan skære højtemperaturlegeringer og hærdet stål ved høje hastigheder 3 til 5 gange højere end hårdmetalværktøjer.
③ Fremragende kemisk stabilitet: Det har ingen kemisk interaktion med jernbaserede materialer op til 1200-1300°C og vil ikke slides så skarpt som diamant. På dette tidspunkt kan det stadig opretholde hårdheden af hårdmetal; PCBN-værktøjer er velegnede til skæring af slukkede ståldele og kølet støbejern, kan bruges i vid udstrækning til højhastighedsskæring af støbejern.
④ God termisk ledningsevne: Selvom den termiske ledningsevne af CBN ikke kan følge med diamant, er varmeledningsevnen af PCBN blandt forskellige værktøjsmaterialer kun næst efter diamant og meget højere end højhastighedsstål og cementeret carbid.
⑤ Har en lavere friktionskoefficient: En lav friktionskoefficient kan føre til en reduktion i skærekraften under skæring, en reduktion i skæretemperaturen og en forbedring af kvaliteten af den bearbejdede overflade.
⑶ Anvendelse af skærende værktøjer til kubisk bornitrid
Kubisk bornitrid er velegnet til efterbehandling af forskellige materialer, der er svære at skære, såsom bratkølet stål, hårdt støbejern, højtemperaturlegeringer, cementeret hårdmetal og overfladespraymaterialer. Behandlingsnøjagtigheden kan nå IT5 (hullet er IT6), og overfladeruhedsværdien kan være så lille som Ra1.25~0.20μm.
Kubisk bornitridværktøjsmateriale har dårlig sejhed og bøjningsstyrke. Derfor er kubisk bornitrid-drejeværktøj ikke egnet til grovbearbejdning ved lave hastigheder og høje stødbelastninger; samtidig er de ikke egnede til at skære materialer med høj plasticitet (såsom aluminiumlegeringer, kobberlegeringer, nikkelbaserede legeringer, stål med høj plasticitet osv.), fordi skæring af disse Alvorlige opbyggede kanter vil forekomme under arbejdet med metal, hvilket forringer den bearbejdede overflade.
3. Keramiske værktøjsmaterialer
Keramiske skæreværktøjer har karakteristika af høj hårdhed, god slidstyrke, fremragende varmebestandighed og kemisk stabilitet og er ikke lette at binde med metal. Keramiske værktøjer spiller en meget vigtig rolle i CNC-bearbejdning. Keramiske værktøjer er blevet et af de vigtigste værktøjer til højhastighedsskæring og bearbejdning af svært bearbejdelige materialer. Keramiske skæreværktøjer er meget udbredt til højhastighedsskæring, tørskæring, hård skæring og skæring af svært bearbejdelige materialer. Keramiske værktøjer kan effektivt behandle højhårde materialer, som traditionelle værktøjer slet ikke kan behandle, og realiserer "drejning i stedet for slibning"; den optimale skærehastighed for keramiske værktøjer kan være 2 til 10 gange højere end for hårdmetalværktøjer, hvilket i høj grad forbedrer skæreproduktionseffektiviteten. ; De vigtigste råmaterialer, der bruges i keramiske værktøjsmaterialer, er de mest udbredte elementer i jordskorpen. Derfor er promovering og anvendelse af keramiske værktøjer af stor betydning for at forbedre produktiviteten, reducere forarbejdningsomkostningerne og spare strategiske ædelmetaller. Det vil også i høj grad fremme udviklingen af skæreteknologi. fremskridt.
⑴ Typer af keramiske værktøjsmaterialer
Keramiske værktøjsmaterialetyper kan generelt opdeles i tre kategorier: alumina-baseret keramik, siliciumnitrid-baseret keramik og komposit siliciumnitrid-aluminiumoxid-baseret keramik. Blandt dem er aluminiumoxidbaserede og siliciumnitridbaserede keramiske værktøjsmaterialer de mest udbredte. Ydeevnen af siliciumnitrid-baseret keramik er overlegen i forhold til alumina-baseret keramik.
⑵ Ydelse og egenskaber for keramiske skæreværktøjer
① Høj hårdhed og god slidstyrke: Selvom hårdheden af keramiske skæreværktøjer ikke er så høj som PCD og PCBN, er den meget højere end skæreværktøjer i hårdmetal og højhastighedsstål og når 93-95HRA. Keramiske skæreværktøjer kan bearbejde højhårde materialer, der er svære at bearbejde med traditionelle skæreværktøjer og er velegnede til højhastighedsskæring og hård skæring.
② Høj temperaturbestandighed og god varmebestandighed: Keramiske skæreværktøjer kan stadig skære ved høje temperaturer over 1200°C. Keramiske skæreværktøjer har gode højtemperaturmekaniske egenskaber. A12O3 keramiske skæreværktøjer har særlig god oxidationsmodstand. Selvom skæret er i en rødglødende tilstand, kan den bruges kontinuerligt. Derfor kan keramiske værktøjer opnå tørskæring og dermed eliminere behovet for skærevæske.
③ God kemisk stabilitet: Keramiske skæreværktøjer er ikke lette at binde med metal og er korrosionsbestandige og har god kemisk stabilitet, hvilket kan reducere limningsslid på skæreværktøjer.
④ Lav friktionskoefficient: Affiniteten mellem keramiske værktøjer og metal er lille, og friktionskoefficienten er lav, hvilket kan reducere skærekraften og skæretemperaturen.
⑶ Keramiske knive har applikationer
Keramik er et af de værktøjsmaterialer, der hovedsageligt anvendes til højhastighedsefterbehandling og semi-finish. Keramiske skæreværktøjer er velegnede til skæring af forskellige støbejern (grått støbejern, duktilt jern, formbart støbejern, kølet støbejern, højlegeret slidbestandigt støbejern) og stålmaterialer (kulstofkonstruktionsstål, legeret konstruktionsstål, højstyrkestål, højt manganstål, bratkølet stål osv.), kan også bruges til at skære kobberlegeringer, grafit, ingeniørplast og kompositmaterialer.
Materialeegenskaberne af keramiske skæreværktøjer har problemer med lav bøjningsstyrke og dårlig slagstyrke, hvilket gør dem uegnede til skæring ved lave hastigheder og under stødbelastninger.
4. Coatede værktøjsmaterialer
Coating skærende værktøjer er en af de vigtige måder at forbedre værktøjets ydeevne på. Fremkomsten af coatede værktøjer har medført et stort gennembrud i skærende værktøjs skæreydelse. Coatede værktøjer belægges med et eller flere lag af ildfaste forbindelser med god slidstyrke på værktøjskroppen med god sejhed. Den kombinerer værktøjsmatrixen med den hårde belægning og forbedrer derved værktøjets ydeevne betydeligt. Coatede værktøjer kan forbedre behandlingseffektiviteten, forbedre behandlingsnøjagtigheden, forlænge værktøjets levetid og reducere forarbejdningsomkostningerne.
Omkring 80 % af de skærende værktøjer, der bruges i nye CNC-værktøjsmaskiner, bruger coatede værktøjer. Coated værktøjer vil være den vigtigste værktøjsvariant inden for CNC-bearbejdning i fremtiden.
⑴ Typer af coatede værktøjer
Ifølge forskellige belægningsmetoder kan coatede værktøjer opdeles i kemisk dampaflejring (CVD) coatede værktøjer og fysiske vapor deposition (PVD) coatede værktøjer. Belagte hårdmetalskæreværktøjer bruger generelt en kemisk dampaflejringsmetode, og aflejringstemperaturen er omkring 1000°C. Coated højhastighedsstål skæreværktøj bruger generelt fysisk dampaflejringsmetode, og aflejringstemperaturen er omkring 500°C;
I henhold til de forskellige substratmaterialer af coatede værktøjer kan coatede værktøjer opdeles i hårdmetalcoatede værktøjer, højhastighedsstålcoatede værktøjer og coatede værktøjer på keramik og superhårde materialer (diamant og kubisk bornitrid).
Alt efter belægningsmaterialets egenskaber kan coatede værktøjer opdeles i to kategorier, nemlig "hårde" coatede værktøjer og 'bløde' coatede værktøjer. De vigtigste mål for "hårdt" belagte værktøjer er høj hårdhed og slidstyrke. Dets vigtigste fordele er høj hårdhed og god slidstyrke, typisk TiC og TiN belægninger. Målet for "bløde" belægningsværktøjer er en lav friktionskoefficient, også kendt som selvsmørende værktøjer, som friktion med emnematerialet. Koefficienten er meget lav, kun omkring 0,1, hvilket kan reducere vedhæftning, reducere friktion og reducere skæring kraft og skæretemperatur.
Nanocoating (Nanoeoating) skæreværktøjer er for nylig blevet udviklet. Sådanne coatede værktøjer kan bruge forskellige kombinationer af coatingmaterialer (såsom metal/metal, metal/keramik, keramik/keramik osv.) for at opfylde forskellige funktions- og ydeevnekrav. Korrekt designet nano-coatings kan få værktøjsmaterialer til at have fremragende friktionsreducerende og anti-slidfunktioner og selvsmørende egenskaber, hvilket gør dem velegnede til højhastigheds-tørskæring.
⑵ Karakteristika for coatede skæreværktøjer
① God mekanisk og skærende ydeevne: Belagte værktøjer kombinerer de fremragende egenskaber af basismaterialet og belægningsmaterialet. De bevarer ikke kun grundmaterialets gode sejhed og høje styrke, men har også den høje hårdhed, høje slidstyrke og lave friktionskoefficient. Derfor kan skærehastigheden for coatede værktøjer øges med mere end 2 gange end for ikke-coatede værktøjer, og højere tilspændingshastigheder er tilladt. Levetiden for coatede værktøjer er også forbedret.
② Stærk alsidighed: Coatede værktøjer har bred alsidighed og udvider bearbejdningsområdet betydeligt. Et coated værktøj kan erstatte flere ikke-coatede værktøjer.
③ Belægningstykkelse: Når belægningstykkelsen øges, vil værktøjets levetid også øges, men når belægningstykkelsen når mætning, vil værktøjslevetiden ikke længere øges væsentligt. Når belægningen er for tyk, vil den let forårsage afskalning; når belægningen er for tynd, vil slidstyrken være dårlig.
④ Genslibbarhed: Coatede klinger har dårlig genslibbarhed, komplekst belægningsudstyr, høje proceskrav og lang belægningstid.
⑤ Belægningsmateriale: Værktøjer med forskellige belægningsmaterialer har forskellig skæreydelse. For eksempel: når der skæres ved lav hastighed, har TiC-belægning fordele; når der skæres ved høj hastighed, er TiN mere velegnet.
⑶Anvendelse af coatede skæreværktøjer
Coatede værktøjer har et stort potentiale inden for CNC-bearbejdning og vil være den vigtigste værktøjsvariant inden for CNC-bearbejdning i fremtiden. Belægningsteknologi er blevet anvendt på endefræsere, oprømmere, borekroner, komposit hulbehandlingsværktøjer, gearkogeplader, gear shaper fræsere, gear shaving fræsere, forme brocher og forskellige maskinfastspændte vendeskær for at opfylde forskellige krav til højhastigheds skærebehandling. Behovene for materialer som stål og støbejern, varmebestandige legeringer og ikke-jernholdige metaller.
5. Værktøjsmaterialer af hårdmetal
Hårdmetal skærende værktøjer, især indekserbare hårdmetal skæreværktøjer, er de førende produkter af CNC-bearbejdningsværktøjer. Siden 1980'erne er varianterne af forskellige integrerede og vendbare hårdmetalskæreværktøjer eller -skær blevet udvidet til forskellige typer. En række skærende værktøjsfelter, hvor indekserbare hårdmetalværktøjer er udvidet fra simple drejeværktøjer og planfræsere til forskellige præcisions-, komplekse og formningsværktøjsfelter.
⑴ Typer af hårdmetal skærende værktøjer
Ifølge den vigtigste kemiske sammensætning kan cementeret carbid opdeles i wolframcarbid-baseret hårdmetal og titanium carbon (nitrid) (TiC(N))-baseret cementeret carbid.
Tungsten carbid-baseret cementeret carbid omfatter tre typer: wolfram cobalt (YG), wolfram cobalt titanium (YT) og sjælden carbid tilføjet (YW). Hver har sine egne fordele og ulemper. Hovedkomponenterne er wolframcarbid (WC) og titaniumcarbid. (TiC), tantalcarbid (TaC), niobiumcarbid (NbC) osv. Den almindeligt anvendte metalbindingsfase er Co.
Titanium carbon (nitrid)-baseret hårdmetal er et hårdmetal med TiC som hovedkomponent (nogle tilføjer andre carbider eller nitrider). De almindeligt anvendte metalbindingsfaser er Mo og Ni.
ISO (International Organization for Standardization) opdeler skærende hårdmetal i tre kategorier:
Klasse K, inklusive Kl0 ~ K40, svarer til mit lands YG-klasse (hovedkomponenten er WC.Co).
P-kategorien, inklusive P01 ~ P50, svarer til mit lands YT-kategori (hovedkomponenten er WC.TiC.Co).
Klasse M, inklusive M10~M40, svarer til mit lands YW-klasse (hovedkomponenten er WC-TiC-TaC(NbC)-Co).
Hver kvalitet repræsenterer en række legeringer, der spænder fra høj hårdhed til maksimal sejhed med et tal mellem 01 og 50.
⑵ Ydelseskarakteristika for hårdmetal skærende værktøjer
① Høj hårdhed: Karbidskærende værktøjer er lavet af hårdmetaler med høj hårdhed og smeltepunkt (kaldet hård fase) og metalbindemidler (kaldet bindefase) gennem pulvermetallurgi med en hårdhed på 89 til 93HRA. , meget højere end højhastighedsstål. Ved 5400C kan hårdheden stadig nå 82~87HRA, hvilket er det samme som hårdheden af højhastighedsstål ved stuetemperatur (83~86HRA). Hårdhedsværdien af hårdmetal ændres med karbidernes art, mængde, partikelstørrelse og indholdet af metalbindingsfasen og falder generelt med stigningen i indholdet af bindende metalfasen. Når bindefaseindholdet er det samme, er hårdheden af YT-legeringer højere end YG-legeringens, og legeringer tilsat TaC (NbC) har højere højtemperaturhårdhed.
② Bøjningsstyrke og sejhed: Bøjningsstyrken af almindeligt anvendt hårdmetal er i området 900 til 1500 MPa. Jo højere indholdet af metalbindemiddelfasen er, desto højere er bøjningsstyrken. Når bindemiddelindholdet er det samme, er styrken af YG type (WC-Co) legering højere end YT type (WC-TiC-Co) legering, og efterhånden som TiC indholdet stiger, falder styrken. Hårdmetal er et sprødt materiale, og dets slagstyrke ved stuetemperatur er kun 1/30 til 1/8 af højhastighedsstål.
⑶ Anvendelse af almindeligt anvendte hårdmetalskæreværktøjer
YG-legeringer bruges hovedsageligt til forarbejdning af støbejern, ikke-jernholdige metaller og ikke-metalliske materialer. Finkornet hårdmetal (såsom YG3X, YG6X) har højere hårdhed og slidstyrke end mellemkornet hårdmetal med samme koboltindhold. Det er velegnet til forarbejdning af noget særligt hårdt støbejern, austenitisk rustfrit stål, varmebestandig legering, titaniumlegering, hård bronze og slidbestandige isoleringsmaterialer osv.
De enestående fordele ved YT-type cementeret karbid er høj hårdhed, god varmebestandighed, højere hårdhed og trykstyrke ved høje temperaturer end YG-type og god oxidationsmodstand. Når kniven skal have højere varmebestandighed og slidstyrke, bør der derfor vælges en kvalitet med et højere TiC-indhold. YT-legeringer er velegnede til bearbejdning af plastmaterialer såsom stål, men er ikke egnede til bearbejdning af titanlegeringer og silicium-aluminium-legeringer.
YW legering har egenskaberne af YG og YT legeringer og har gode omfattende egenskaber. Det kan bruges til at behandle stål, støbejern og ikke-jernholdige metaller. Hvis koboltindholdet i denne type legering øges passende, kan styrken være meget høj og kan bruges til grovbearbejdning og afbrudt skæring af forskellige svært bearbejdelige materialer.
6. Højhastighedsstål skæreværktøj
High Speed Steel (HSS) er et højlegeret værktøjsstål, der tilføjer flere legeringselementer såsom W, Mo, Cr og V. Højhastighedsstålskæreværktøjer har fremragende omfattende ydeevne med hensyn til styrke, sejhed og bearbejdelighed. I komplekse skæreværktøjer, især dem med komplekse klingeformer, såsom hulbearbejdningsværktøjer, fræsere, gevindværktøjer, brocheringsværktøjer, tandhjulsskæreværktøjer osv., bruges højhastighedsstål stadig. indtager en dominerende stilling. Højhastighedsstålknive er nemme at slibe for at producere skarpe skær.
Ifølge forskellige anvendelser kan højhastighedsstål opdeles i højhastighedsstål til generelle formål og højtydende højhastighedsstål.
⑴ Almindelige højhastighedsstålskæreværktøjer
Højhastighedsstål til generelle formål. Generelt kan det opdeles i to kategorier: wolframstål og wolfram-molybdænstål. Denne type højhastighedsstål indeholder 0,7 % til 0,9 % (C). Alt efter det forskellige wolframindhold i stålet kan det opdeles i wolframstål med et W-indhold på 12% eller 18%, wolfram-molybdænstål med et W-indhold på 6% eller 8% og molybdænstål med et W-indhold på 2% eller ingen W. . Højhastighedsstål til generelle formål har en vis hårdhed (63-66HRC) og slidstyrke, høj styrke og sejhed, god plasticitet og forarbejdningsteknologi, så det er meget udbredt til fremstilling af forskellige komplekse værktøjer.
① Wolframstål: Den typiske kvalitet af højhastighedsstål af wolframstål til generelle formål er W18Cr4V, (benævnt W18). Den har en god samlet ydeevne. Højtemperaturhårdheden ved 6000C er 48,5HRC og kan bruges til at fremstille forskellige komplekse værktøjer. Det har fordelene ved god slibbarhed og lav afkulningsfølsomhed, men på grund af dets høje karbidindhold, ujævne fordeling, store partikler og lave styrke og sejhed.
② Wolfram-molybdænstål: refererer til et højhastighedsstål opnået ved at erstatte en del af wolfram i wolframstål med molybdæn. Den typiske kvalitet af wolfram-molybdæn stål er W6Mo5Cr4V2, (benævnt M2). Karbidpartiklerne i M2 er fine og ensartede, og dens styrke, sejhed og højtemperatur-plasticitet er bedre end W18Cr4V. En anden type wolfram-molybdæn stål er W9Mo3Cr4V (W9 for kort). Dens termiske stabilitet er lidt højere end M2 stål, dens bøjningsstyrke og sejhed er bedre end W6M05Cr4V2, og den har god bearbejdelighed.
⑵ Højtydende højhastighedsstålskæreværktøj
Højtydende højhastighedsstål refererer til en ny ståltype, der tilføjer noget kulstofindhold, vanadiumindhold og legeringselementer såsom Co og Al til sammensætningen af højhastighedsstål til generelle formål og derved forbedre dets varmebestandighed og slidstyrke . Der er hovedsageligt følgende kategorier:
① Højkulstof højhastighedsstål. Høj-carbon højhastighedsstål (såsom 95W18Cr4V) har høj hårdhed ved stuetemperatur og høj temperatur. Den er velegnet til fremstilling og bearbejdning af almindeligt stål og støbejern, bor, oprømmere, haner og fræsere med høje krav til slidstyrke, eller værktøj til bearbejdning af hårdere materialer. Den er ikke egnet til at modstå store påvirkninger.
② Høj-vanadium højhastighedsstål. Typiske kvaliteter, såsom W12Cr4V4Mo, (benævnt EV4), har V-indhold øget til 3% til 5%, har god slidstyrke og er velegnede til skæring af materialer, der forårsager stor værktøjsslid, såsom fibre, hård gummi, plast , osv., og kan også bruges til forarbejdning af materialer som rustfrit stål, højstyrkestål og højtemperaturlegeringer.
③ Kobolt højhastighedsstål. Det er et koboltholdigt superhårdt højhastighedsstål. Typiske kvaliteter, såsom W2Mo9Cr4VCo8, (benævnt M42), har meget høj hårdhed. Dens hårdhed kan nå 69-70HRC. Den er velegnet til bearbejdning af svært anvendelige højstyrke varmebestandige stål, højtemperaturlegeringer, titanlegeringer osv. Forarbejdningsmaterialer: M42 har god slibbarhed og er velegnet til fremstilling af præcision og komplekse værktøjer, men den er ikke egnet til arbejde under stødskæringsforhold.
④ Højhastighedsstål af aluminium. Det er et aluminiumholdigt superhårdt højhastighedsstål. Typiske kvaliteter er for eksempel W6Mo5Cr4V2Al, (benævnt 501). Højtemperaturhårdheden ved 6000C når også 54HRC. Skæreydelsen svarer til M42. Den er velegnet til fremstilling af fræsere, bor, rivere, tandhjulsfræsere og brocher. osv., bruges til forarbejdning af materialer såsom legeret stål, rustfrit stål, højstyrkestål og højtemperaturlegeringer.
⑤ Nitrogen superhårdt højhastighedsstål. Typiske kvaliteter, såsom W12M03Cr4V3N, omtalt som (V3N), er nitrogenholdige superhårde højhastighedsstål. Hårdheden, styrken og sejheden svarer til M42. De kan bruges som erstatning for koboltholdige højhastighedsstål og bruges til lavhastighedsskæring af svært bearbejdelige materialer og lavhastighedsstål med høj præcision. forarbejdning.
⑶ Smeltning af højhastighedsstål og pulvermetallurgi højhastighedsstål
Ifølge forskellige fremstillingsprocesser kan højhastighedsstål opdeles i smeltning af højhastighedsstål og pulvermetallurgi højhastighedsstål.
① Smeltning af højhastighedsstål: Både almindeligt højhastighedsstål og højtydende højhastighedsstål fremstilles ved smeltningsmetoder. De laves til knive gennem processer som smeltning, ingot støbning og plettering og valsning. Et alvorligt problem, der let opstår ved smeltning af højhastighedsstål, er carbidadskillelse. Hårde og sprøde karbider er ujævnt fordelt i højhastighedsstål, og kornene er grove (op til snesevis af mikron), hvilket påvirker slidstyrken og sejheden af højhastighedsstålværktøjer. og påvirker skæreydelsen negativt.
② Pulvermetallurgi højhastighedsstål (PM HSS): Pulvermetallurgi højhastighedsstål (PM HSS) er et flydende stål smeltet i en højfrekvent induktionsovn, forstøvet med højtryksargon eller rent nitrogen og derefter bratkølet for at opnå fine og ensartede krystaller. Struktur (højhastighedsstålpulver), og tryk derefter det resulterende pulver ind i et knivemne under høj temperatur og højt tryk, eller lav først en stålstang og smed og rul den til en knivform. Sammenlignet med højhastighedsstål fremstillet ved smeltemetoden har PM HSS de fordele, at hårdmetalkornene er fine og ensartede, og styrken, sejheden og slidstyrken er meget forbedret sammenlignet med det smeltede højhastighedsstål. Inden for komplekse CNC-værktøjer vil PM HSS-værktøjer videreudvikle og indtage en vigtig position. Typiske kvaliteter, såsom F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN osv., kan bruges til at fremstille store, tungt belastede, slagfaste skæreværktøjer såvel som præcisionsskæreværktøjer.
Principper for valg af CNC-værktøjsmaterialer
I øjeblikket omfatter de meget anvendte CNC-værktøjsmaterialer hovedsageligt diamantværktøj, kubisk bornitridværktøj, keramisk værktøj, belagt værktøj, hårdmetalværktøj, højhastighedsstålværktøj osv. Der er mange kvaliteter af værktøjsmaterialer, og deres egenskaber varierer meget. Følgende tabel viser de vigtigste ydelsesindikatorer for forskellige værktøjsmaterialer.
Værktøjsmaterialer til CNC-bearbejdning skal vælges i henhold til det emne, der bearbejdes, og bearbejdningens art. Udvælgelsen af værktøjsmaterialer bør være rimeligt afstemt med bearbejdningsobjektet. Matchningen af skæreværktøjsmaterialer og bearbejdningsobjekter refererer hovedsageligt til at matche de mekaniske egenskaber, fysiske egenskaber og kemiske egenskaber af de to for at opnå den længste værktøjslevetid og maksimal skæreproduktivitet.
1. Tilpasning af de mekaniske egenskaber af skærende værktøjsmaterialer og bearbejdningsgenstande
Problemet med at matche de mekaniske egenskaber af skæreværktøjet og bearbejdningsobjektet refererer hovedsageligt til matchningen af mekaniske egenskabsparametre såsom styrke, sejhed og hårdhed af værktøjet og emnematerialet. Værktøjsmaterialer med forskellige mekaniske egenskaber er velegnede til bearbejdning af forskellige emnematerialer.
① Rækkefølgen af værktøjsmaterialets hårdhed er: diamantværktøj>kubisk bornitridværktøj>keramisk værktøj>wolframcarbid>højhastighedsstål.
② Rækkefølgen af bøjningsstyrke af værktøjsmaterialer er: højhastighedsstål > cementeret hårdmetal > keramiske værktøjer > diamant- og kubisk bornitridværktøjer.
③ Rækkefølgen af værktøjsmaterialers sejhed er: højhastighedsstål>wolframcarbid>kubisk bornitrid, diamant- og keramiske værktøjer.
Emnematerialer med høj hårdhed skal bearbejdes med værktøjer med højere hårdhed. Værktøjsmaterialets hårdhed skal være højere end hårdheden af emnematerialet, som generelt kræves til at være over 60HRC. Jo højere hårdhed værktøjsmaterialet er, jo bedre slidstyrke. For eksempel, når koboltindholdet i hårdmetal stiger, øges dets styrke og sejhed og dets hårdhed falder, hvilket gør det velegnet til grovbearbejdning; når koboltindholdet falder, øges dets hårdhed og slidstyrke, hvilket gør den velegnet til efterbehandling.
Værktøjer med fremragende højtemperaturmekaniske egenskaber er særligt velegnede til højhastighedsskæring. Keramiske skæreværktøjers fremragende ydeevne ved høje temperaturer gør dem i stand til at skære ved høje hastigheder, og den tilladte skærehastighed kan være 2 til 10 gange højere end den for hårdmetal.
2. Tilpasning af de fysiske egenskaber af skæreværktøjsmaterialet til det bearbejdede objekt
Værktøjer med forskellige fysiske egenskaber, såsom højhastighedsstålværktøj med høj varmeledningsevne og lavt smeltepunkt, keramiske værktøjer med højt smeltepunkt og lav varmeudvidelse, diamantværktøjer med høj varmeledningsevne og lav varmeudvidelse osv. bearbejdning af forskellige emnematerialer. Ved bearbejdning af emner med dårlig varmeledningsevne bør der anvendes værktøjsmaterialer med bedre varmeledningsevne, så skærevarmen hurtigt kan overføres ud og skæretemperaturen kan reduceres. På grund af sin høje termiske ledningsevne og termiske diffusivitet kan diamant let sprede skærevarme uden at forårsage store termiske deformationer, hvilket er særligt vigtigt for præcisionsbearbejdningsværktøjer, der kræver høj dimensionsnøjagtighed.
① Varmemodstandstemperaturen for forskellige værktøjsmaterialer: diamantværktøjer er 700~8000C, PCBN-værktøjer er 13000~15000C, keramiske værktøjer er 1100~12000C, TiC(N)-baseret hårdmetal er 900~11000C, WC-baseret korn Carbide er 800~9000C, HSS er 600~7000C.
② Rækkefølgen af termisk ledningsevne af forskellige værktøjsmaterialer: PCD>PCBN>WC-baseret hårdmetal>TiC(N)-baseret hårdmetal>HSS>Si3N4-baseret keramik>A1203-baseret keramik.
③ Rækkefølgen af termiske udvidelseskoefficienter for forskellige værktøjsmaterialer er: HSS>WC-baseret hårdmetal>TiC(N)>A1203-baseret keramik>PCBN>Si3N4-baseret keramik>PCD.
④ Rækkefølgen af termisk stødmodstand for forskellige værktøjsmaterialer er: HSS>WC-baseret hårdmetal>Si3N4-baseret keramik>PCBN>PCD>TiC(N)-baseret hårdmetal>A1203-baseret keramik.
3. Tilpasning af de kemiske egenskaber af skæreværktøjsmaterialet til den bearbejdede genstand
Problemet med at matche de kemiske egenskaber af skærende værktøjsmaterialer og bearbejdningsobjekter refererer hovedsageligt til matchningen af kemiske ydeevneparametre såsom kemisk affinitet, kemisk reaktion, diffusion og opløsning af værktøjsmaterialer og emnematerialer. Værktøj med forskellige materialer er velegnede til bearbejdning af forskellige emnematerialer.
① Limningstemperaturbestandigheden af forskellige værktøjsmaterialer (med stål) er: PCBN>keramik>wolframcarbid>HSS.
② Oxidationsmodstandstemperaturen for forskellige værktøjsmaterialer er: keramik>PCBN>wolframcarbid>diamant>HSS.
③ Diffusionsstyrken af værktøjsmaterialerne (for stål) er: diamant>Si3N4-baseret keramik>PCBN>A1203-baseret keramik. Diffusionsintensiteten (for titanium) er: A1203-baseret keramik>PCBN>SiC>Si3N4>diamant.
4. Rimeligt udvalg af CNC-værktøjsmaterialer
Generelt er PCBN, keramiske værktøjer, belagt hårdmetal og TiCN-baserede hårdmetalværktøjer velegnede til CNC-behandling af jernholdige metaller såsom stål; mens PCD-værktøjer er velegnede til ikke-jernholdige metalmaterialer som Al, Mg, Cu og deres legeringer og Bearbejdning af ikke-metalliske materialer. Tabellen nedenfor viser nogle af de emnematerialer, som ovennævnte værktøjsmaterialer er egnede til at bearbejde.
Xinfa CNC-værktøjer har karakteristika af god kvalitet og lav pris. For detaljer, besøg venligst:
CNC-værktøjsproducenter – Kina CNC-værktøjsfabrik og leverandører (xinfatools.com)
Indlægstid: Nov-01-2023
