Dober konj potrebuje dobro sedlo in uporablja napredno CNC obdelovalno opremo. Če se uporabi napačno orodje, bo neuporabno! Izbira ustreznega materiala orodja ima velik vpliv na življenjsko dobo orodja, učinkovitost obdelave, kakovost obdelave in stroške obdelave. Ta članek ponuja uporabne informacije o znanju nožev, zberite jih in posredujte, učimo se skupaj.
Orodni materiali morajo imeti osnovne lastnosti
Izbira orodnih materialov ima velik vpliv na življenjsko dobo orodja, učinkovitost obdelave, kakovost obdelave in stroške obdelave. Orodja morajo pri rezanju prenesti visok pritisk, visoko temperaturo, trenje, udarce in tresljaje. Zato morajo imeti orodni materiali naslednje osnovne lastnosti:
(1) Trdota in odpornost proti obrabi. Trdota materiala orodja mora biti višja od trdote materiala obdelovanca, ki mora biti na splošno nad 60HRC. Večja kot je trdota materiala orodja, boljša je odpornost proti obrabi.
(2) Trdnost in žilavost. Materiali za orodje morajo imeti visoko trdnost in žilavost, da prenesejo rezalne sile, udarce in vibracije ter preprečujejo krhek lom in odkrušanje orodja.
(3) Toplotna odpornost. Material orodja ima dobro toplotno odpornost, lahko prenese visoke temperature rezanja in ima dobro odpornost proti oksidaciji.
(4) Učinkovitost in gospodarnost procesa. Orodni materiali morajo imeti dobro zmogljivost kovanja, toplotne obdelave in varjenja; zmogljivost mletja itd., in si mora prizadevati za visoko razmerje med zmogljivostjo in ceno.
Vrste, lastnosti, značilnosti in uporaba orodnih materialov
1. Materiali za diamantna orodja
Diamant je alotrop ogljika in je najtrši material v naravi. Diamantna rezalna orodja imajo visoko trdoto, visoko odpornost proti obrabi in visoko toplotno prevodnost ter se pogosto uporabljajo pri obdelavi neželeznih kovin in nekovinskih materialov. Zlasti pri hitrem rezanju aluminija in silicij-aluminijevih zlitin so diamantna orodja glavna vrsta rezalnih orodij, ki jih je težko zamenjati. Diamantna orodja, ki dosegajo visoko učinkovitost, visoko stabilnost in dolgo življenjsko dobo, so nepogrešljiva in pomembna orodja v sodobni CNC obdelavi.
⑴ Vrste diamantnega orodja
① Orodja z naravnimi diamanti: Naravni diamanti se kot rezalna orodja uporabljajo že več sto let. Naravna diamantna orodja iz monokristalov so bila fino brušena, da je rezilo izjemno ostro. Polmer rezalnega roba lahko doseže 0,002 μm, kar lahko doseže ultra tanko rezanje. Obdeluje lahko izjemno visoko natančnost obdelovanca in izjemno nizko površinsko hrapavost. Je priznano, idealno in nenadomestljivo ultraprecizno obdelovalno orodje.
② Diamantna rezalna orodja PCD: Naravni diamanti so dragi. Najbolj razširjen diamant pri rezalni obdelavi je polikristalni diamant (PCD). Od zgodnjih sedemdesetih let prejšnjega stoletja je bil razvit polikristalni diamant (Polycrystauine diamond, imenovan PCD rezila), pripravljen s tehnologijo sinteze pri visoki temperaturi in visokem tlaku. Po uspehu so orodja za rezanje naravnih diamantov večkrat zamenjali umetni polikristalni diamanti. Surovine PCD so bogate z viri, njihova cena pa je le nekaj do ene desetine cene naravnega diamanta. Rezalnih orodij PCD ni mogoče brusiti za izdelavo izjemno ostrih rezalnih orodij. Kakovost površine rezila in obdelanega obdelovanca ni tako dobra kot pri naravnem diamantu. V industriji še ni priročno proizvajati rezil PCD z lomilci odrezkov. Zato se PCD lahko uporablja samo za natančno rezanje barvnih kovin in nekovin, zato je težko doseči ultra visoko natančno rezanje. Natančno zrcalno rezanje.
③ Diamantna rezalna orodja CVD: Od poznih 1970 do zgodnjih 1980 se je na Japonskem pojavila diamantna tehnologija CVD. CVD diamant se nanaša na uporabo kemičnega naparjevanja (CVD) za sintezo diamantnega filma na heterogeni matriki (kot je cementni karbid, keramika itd.). CVD diamant ima popolnoma enako strukturo in značilnosti kot naravni diamant. Učinkovitost CVD diamanta je zelo podobna naravnemu diamantu. Ima prednosti naravnega monokristalnega diamanta in polikristalnega diamanta (PCD) in do neke mere odpravlja njihove pomanjkljivosti.
⑵ Značilnosti delovanja diamantnega orodja
① Izjemno visoka trdota in odpornost proti obrabi: naravni diamant je najtrša snov v naravi. Diamant ima izjemno visoko odpornost proti obrabi. Pri obdelavi materialov z visoko trdoto je življenjska doba diamantnih orodij 10- do 100-krat daljša od karbidnih orodij ali celo stokrat.
② Ima zelo nizek koeficient trenja: koeficient trenja med diamantom in nekaterimi neželeznimi kovinami je nižji kot pri drugih rezalnih orodjih. Koeficient trenja je nizek, deformacija med obdelavo je majhna in rezalna sila se lahko zmanjša.
③ Rezilo je zelo ostro: Rezilo diamantnega orodja je mogoče brusiti zelo ostro. Orodje z naravnim monokristalnim diamantom je lahko tako visoko kot 0,002 ~ 0,008 μm, ki lahko izvaja ultra tanko rezanje in ultra natančno obdelavo.
④ Visoka toplotna prevodnost: diamant ima visoko toplotno prevodnost in toplotno difuzivnost, zato se rezalna toplota zlahka odvaja in temperatura rezalnega dela orodja je nizka.
⑤ Ima nižji koeficient toplotnega raztezanja: koeficient toplotnega raztezanja diamanta je nekajkrat manjši od koeficienta cementnega karbida in sprememba velikosti orodja zaradi rezalne toplote je zelo majhna, kar je še posebej pomembno za natančno in ultra natančno obdelavo, ki zahteva visoko dimenzijsko natančnost.
⑶ Uporaba diamantnega orodja
Diamantna orodja se večinoma uporabljajo za fino rezanje in vrtanje barvnih kovin in nekovinskih materialov pri visokih hitrostih. Primerno za obdelavo različnih nekovin, odpornih proti obrabi, kot so surovci praškaste metalurgije iz steklenih vlaken, keramični materiali itd.; različne barvne kovine, odporne proti obrabi, kot so različne zlitine silicij-aluminij; in dodelava različnih barvnih kovin.
Pomanjkljivost diamantnih orodij je, da imajo slabo termično stabilnost. Ko temperatura rezanja preseže 700 ℃ ~ 800 ℃, bodo popolnoma izgubili svojo trdoto. Poleg tega niso primerni za rezanje železnih kovin, ker diamant (ogljik) zlahka reagira z železom pri visokih temperaturah. Atomsko delovanje pretvori ogljikove atome v strukturo grafita in orodje se zlahka poškoduje.
2. Orodje iz kubičnega borovega nitrida
Kubični borov nitrid (CBN), drugi supertrdni material, sintetiziran po metodi, podobni proizvodnji diamanta, je takoj za diamantom v smislu trdote in toplotne prevodnosti. Ima odlično toplotno stabilnost in se lahko segreje do 10.000C v atmosferi. Ne pride do oksidacije. CBN ima izjemno stabilne kemične lastnosti za železne kovine in se lahko široko uporablja pri predelavi jeklenih izdelkov.
⑴ Vrste rezalnih orodij iz kubičnega borovega nitrida
Kubični borov nitrid (CBN) je snov, ki v naravi ne obstaja. Razdeljen je na monokristal in polikristal, in sicer monokristal CBN in polikristalni kubični borov nitrid (Polycrystalline cubic bornnitride, na kratko PCBN). CBN je eden od alotropov borovega nitrida (BN) in ima podobno strukturo kot diamant.
PCBN (polikristalni kubični borov nitrid) je polikristalni material, v katerem so fini CBN materiali sintrani skupaj skozi vezne faze (TiC, TiN, Al, Ti itd.) pod visoko temperaturo in tlakom. Trenutno je drugi najtrši umetno sintetiziran material. Diamantni orodni material se skupaj z diamantom imenuje supertrdi orodni material. PCBN se uporablja predvsem za izdelavo nožev ali drugih orodij.
Rezalna orodja iz PCBN lahko razdelimo na rezila iz trdnega PCBN in kompozitna rezila iz PCBN, sintrana s karbidom.
PCBN kompozitna rezila so izdelana s sintranjem plasti PCBN z debelino od 0,5 do 1,0 mm na cementnem karbidu z dobro trdnostjo in žilavostjo. Njegovo delovanje združuje dobro žilavost z visoko trdoto in odpornostjo proti obrabi. Rešuje težave nizke upogibne trdnosti in težavnega varjenja CBN rezil.
⑵ Glavne lastnosti in značilnosti kubičnega borovega nitrida
Čeprav je trdota kubičnega borovega nitrida nekoliko nižja od trdote diamanta, je veliko višja od drugih materialov z visoko trdoto. Izjemna prednost CBN je, da je njegova toplotna stabilnost veliko večja kot pri diamantu, saj doseže temperature nad 1200 °C (diamant je 700-800 °C). Druga izjemna prednost je, da je kemično inerten in ne reagira z železom pri 1200-1300°C. reakcija. Glavne značilnosti delovanja kubičnega borovega nitrida so naslednje.
① Visoka trdota in odpornost proti obrabi: kristalna struktura CBN je podobna diamantu in ima podobno trdoto in trdnost kot diamant. PCBN je še posebej primeren za obdelavo materialov z visoko trdoto, ki jih je bilo prej mogoče le brusiti, in lahko doseže boljšo kakovost površine obdelovanca.
② Visoka toplotna stabilnost: toplotna odpornost CBN lahko doseže 1400 ~ 1500 ℃, kar je skoraj 1-krat več kot toplotna odpornost diamanta (700 ~ 800 ℃). Orodja PCBN lahko režejo visokotemperaturne zlitine in kaljeno jeklo pri visokih hitrostih, ki so 3- do 5-krat višje kot orodja iz karbidne trdine.
③ Odlična kemična stabilnost: nima nobenih kemičnih interakcij z materiali na osnovi železa do 1200–1300 °C in se ne obrabi tako močno kot diamant. V tem času lahko še vedno ohranja trdoto cementnega karbida; Orodja PCBN so primerna za rezanje kaljenih jeklenih delov in ohlajenega litega železa, lahko se široko uporabljajo pri hitrem rezanju litega železa.
④ Dobra toplotna prevodnost: Čeprav toplotna prevodnost CBN ne more slediti diamantu, je toplotna prevodnost PCBN med različnimi orodnimi materiali takoj za diamantom in je veliko višja od hitroreznega jekla in cementnega karbida.
⑤ Ima nižji koeficient trenja: nizek koeficient trenja lahko povzroči zmanjšanje rezalne sile med rezanjem, znižanje temperature rezanja in izboljšanje kakovosti obdelane površine.
⑶ Uporaba rezalnih orodij iz kubičnega borovega nitrida
Kubični borov nitrid je primeren za končno obdelavo različnih materialov, ki jih je težko rezati, kot so kaljeno jeklo, trdo lito železo, visokotemperaturne zlitine, cementni karbid in materiali za pršenje površin. Natančnost obdelave lahko doseže IT5 (luknja je IT6), vrednost površinske hrapavosti pa je lahko tako majhna kot Ra1,25~0,20μm.
Orodje iz kubičnega borovega nitrida ima slabo žilavost in upogibno trdnost. Zato orodja za struženje iz kubičnega borovega nitrida niso primerna za grobo obdelavo pri nizkih hitrostih in velikih udarnih obremenitvah; hkrati pa niso primerni za rezanje materialov z visoko plastičnostjo (kot so aluminijeve zlitine, bakrove zlitine, zlitine na osnovi niklja, jekla z visoko plastičnostjo itd.), ker se pri rezanju teh materialov med delom pojavijo resni vgrajeni robovi s kovino, kar poslabša obdelano površino.
3. keramični orodni materiali
Keramična rezalna orodja imajo značilnosti visoke trdote, dobre odpornosti proti obrabi, odlične toplotne odpornosti in kemične stabilnosti ter jih ni enostavno povezati s kovino. Keramična orodja igrajo zelo pomembno vlogo pri CNC obdelavi. Keramična orodja so postala eno glavnih orodij za hitro rezanje in obdelavo težko obdelovalnih materialov. Keramična rezalna orodja se pogosto uporabljajo pri hitrem rezanju, suhem rezanju, trdem rezanju in rezanju materialov, ki jih je težko obdelovati. Keramična orodja lahko učinkovito obdelujejo visoko trde materiale, ki jih tradicionalna orodja sploh ne morejo obdelati, pri čemer realizirajo "struženje namesto brušenja"; optimalna rezalna hitrost keramičnih orodij je lahko 2- do 10-krat višja kot pri orodjih iz karbidne trdine, kar močno izboljša učinkovitost rezalne proizvodnje. ; Glavne surovine, ki se uporabljajo v materialih za keramična orodja, so najpogostejši elementi v zemeljski skorji. Zato sta promocija in uporaba keramičnih orodij velikega pomena za izboljšanje produktivnosti, zmanjšanje stroškov obdelave in varčevanje s strateškimi plemenitimi kovinami. Prav tako bo močno spodbujal razvoj tehnologije rezanja. napredek.
⑴ Vrste materialov za keramična orodja
Vrste materialov za keramična orodja lahko na splošno razdelimo v tri kategorije: keramika na osnovi aluminijevega oksida, keramika na osnovi silicijevega nitrida in kompozitna keramika na osnovi silicijevega nitrida in aluminijevega oksida. Med njimi so najpogosteje uporabljeni keramični orodni materiali na osnovi aluminijevega oksida in silicijevega nitrida. Učinkovitost keramike na osnovi silicijevega nitrida je boljša od učinkovitosti keramike na osnovi aluminijevega oksida.
⑵ Učinkovitost in značilnosti rezalnih orodij za keramiko
① Visoka trdota in dobra odpornost proti obrabi: čeprav trdota keramičnih rezalnih orodij ni tako visoka kot PCD in PCBN, je veliko višja kot pri rezalnih orodjih iz karbida in hitroreznega jekla ter dosega 93-95HRA. Keramična rezalna orodja lahko obdelujejo visoko trde materiale, ki jih je težko obdelati s tradicionalnimi rezalnimi orodji, in so primerna za hitro rezanje in trdo rezanje.
② Odpornost na visoke temperature in dobra odpornost na vročino: Keramična rezalna orodja lahko še vedno režejo pri visokih temperaturah nad 1200 °C. Keramična rezalna orodja imajo dobre mehanske lastnosti pri visokih temperaturah. Keramična rezalna orodja A12O3 imajo posebno dobro odpornost proti oksidaciji. Tudi če je rezilo v vročem stanju, ga je mogoče uporabljati neprekinjeno. Zato lahko keramična orodja dosežejo suho rezanje in tako odpravijo potrebo po rezalni tekočini.
③ Dobra kemična stabilnost: keramičnih rezalnih orodij ni enostavno povezati s kovino, so odporna proti koroziji in imajo dobro kemično stabilnost, kar lahko zmanjša obrabo rezalnih orodij.
④ Nizek koeficient trenja: afiniteta med keramičnimi orodji in kovino je majhna, koeficient trenja pa nizek, kar lahko zmanjša rezalno silo in temperaturo rezanja.
⑶ Keramični noži imajo aplikacije
Keramika je eden od orodnih materialov, ki se večinoma uporablja za visokohitrostno končno in polkončno obdelavo. Keramična rezalna orodja so primerna za rezanje različnih litin (siva litina, nodularna litina, temprana litina, ohlajena litina, visoko legirana litina, odporna na obrabo) in jeklenih materialov (ogljikovo konstrukcijsko jeklo, legirano konstrukcijsko jeklo, jeklo visoke trdnosti, jeklo z visoko vsebnostjo mangana, kaljeno jeklo itd.), se lahko uporablja tudi za rezanje bakrovih zlitin, grafita, inženirske plastike in kompozitnih materialov.
Lastnosti materiala keramičnih rezalnih orodij imajo težave z nizko upogibno trdnostjo in slabo udarno žilavostjo, zaradi česar so neprimerna za rezanje pri nizkih hitrostih in pod udarnimi obremenitvami.
4. Prevlečeni orodni materiali
Prevleka rezalnih orodij je eden od pomembnih načinov za izboljšanje učinkovitosti orodja. Pojav prevlečenih orodij je prinesel velik preboj v rezalni zmogljivosti rezalnih orodij. Prevlečena orodja so prevlečena z eno ali več plastmi ognjevzdržnih spojin z dobro odpornostjo proti obrabi na telesu orodja z dobro žilavostjo. Združuje matriko orodja s trdim premazom, s čimer močno izboljša učinkovitost orodja. Prevlečena orodja lahko izboljšajo učinkovitost obdelave, izboljšajo natančnost obdelave, podaljšajo življenjsko dobo orodja in zmanjšajo stroške obdelave.
Približno 80 % rezalnih orodij, ki se uporabljajo v novih CNC obdelovalnih strojih, uporablja orodja s premazom. Orodja s premazom bodo v prihodnosti najpomembnejša orodna sorta na področju CNC obdelave.
⑴ Vrste prevlečenih orodij
Glede na različne metode nanašanja prevleke lahko prevlečena orodja razdelimo na orodja, prevlečena s kemičnim naparjevanjem (CVD), in orodja, prevlečena s fizičnim naparjevanjem (PVD). Rezalna orodja s prevleko iz karbidne trdine običajno uporabljajo metodo nanašanja s kemično paro, temperatura nanašanja pa je okoli 1000 °C. Rezalna orodja s premazom za hitrorezno jeklo na splošno uporabljajo metodo fizičnega nanašanja s paro, temperatura nanašanja pa je okoli 500 °C;
Glede na različne substratne materiale oplaščenih orodij lahko prevlečena orodja razdelimo na orodja s prevleko iz karbidne trdine, prevlečena orodja iz hitroreznega jekla in prevlečena orodja na keramiki in supertrdnih materialih (diamant in kubični borov nitrid).
Glede na lastnosti prevlečnega materiala lahko prevlečena orodja razdelimo v dve kategoriji, in sicer »trda« prevlečena orodja in »mehka« prevlečena orodja. Glavni cilji, ki jih zasledujejo orodja s "trdo" prevleko, so visoka trdota in odpornost proti obrabi. Njegove glavne prednosti so visoka trdota in dobra odpornost proti obrabi, običajno prevleke TiC in TiN. Cilj, ki ga zasledujejo orodja za "mehko" prevleko, je nizek koeficient trenja, znan tudi kot samomazalna orodja, ki trenja z materialom obdelovanca. Koeficient je zelo nizek, le približno 0,1, kar lahko zmanjša oprijem, zmanjša trenje in zmanjša rezanje sila in temperatura rezanja.
Nedavno so bila razvita orodja za rezanje z nanoprevleko (Nanoeoating). Takšna prevlečena orodja lahko uporabljajo različne kombinacije prevlečnih materialov (kot so kovina/kovina, kovina/keramika, keramika/keramika itd.), da izpolnijo različne funkcionalne zahteve in zahteve glede učinkovitosti. Pravilno zasnovani nano-prevleki lahko poskrbijo, da imajo materiali orodja odlične funkcije zmanjševanja trenja in proti obrabi ter samomazalne lastnosti, zaradi česar so primerni za hitro suho rezanje.
⑵ Značilnosti prevlečenih rezalnih orodij
① Dobra mehanska in rezalna zmogljivost: prevlečena orodja združujejo odlične lastnosti osnovnega materiala in prevlečnega materiala. Ne ohranjajo samo dobre žilavosti in visoke trdnosti osnovnega materiala, temveč imajo tudi visoko trdoto, visoko odpornost proti obrabi in nizek koeficient trenja. Zato se lahko hitrost rezanja orodij s premazom poveča za več kot 2-krat kot pri orodjih brez premaza, dovoljene pa so tudi višje hitrosti podajanja. Izboljšana je tudi življenjska doba prevlečenih orodij.
② Močna vsestranskost: prevlečena orodja imajo široko vsestranskost in znatno razširijo obseg obdelave. Eno prevlečeno orodje lahko nadomesti več orodij brez prevleke.
③ Debelina prevleke: Ko se debelina prevleke poveča, se bo povečala tudi življenjska doba orodja, ko pa debelina prevleke doseže nasičenost, se življenjska doba orodja ne bo več bistveno povečala. Če je prevleka predebela, bo zlahka povzročila luščenje; ko je prevleka pretanka, bo odpornost proti obrabi slaba.
④ Možnost ponovnega brušenja: prevlečena rezila imajo slabo možnost ponovnega brušenja, zapleteno opremo za nanašanje premazov, visoke zahteve glede postopka in dolg čas nanašanja premaza.
⑤ Material za prevleko: Orodja z različnimi materiali za prevleko imajo različno rezalno zmogljivost. Na primer: pri rezanju pri nizki hitrosti ima prevleka TiC prednosti; pri rezanju z visoko hitrostjo je primernejši TiN.
⑶Uporaba prevlečenih rezalnih orodij
Prevlečena orodja imajo velik potencial na področju CNC obdelave in bodo v prihodnosti najpomembnejša orodna sorta na področju CNC obdelave. Tehnologija premazovanja je bila uporabljena za čelne rezkare, povrtala, svedre, orodja za obdelavo kompozitnih lukenj, kuhalne plošče zobnikov, rezila za oblikovanje zobnikov, rezila za zobate zobnike, preoblikovalne zareze in različne strojno vpete menjalne ploščice za izpolnjevanje različnih zahtev obdelave z visoko hitrostjo rezanja. Potrebe po materialih, kot so jeklo in lito železo, toplotno odporne zlitine in neželezne kovine.
5. Karbidni orodni materiali
Rezalna orodja iz karbidne trdine, še posebej menjalna rezalna orodja iz karbidne trdine, so vodilni izdelki CNC obdelovalnih orodij. Od leta 1980 so se sorte različnih integralnih in menjalnih karbidnih rezalnih orodij ali ploščic razširile na različne vrste. Različna področja rezalnih orodij, v katerih so se menjalna orodja iz karbidne trdine razširila od preprostih orodij za struženje in čelnih rezkarjev do različnih natančnih, kompleksnih in oblikovalnih orodij.
⑴ Vrste karbidnih rezalnih orodij
Glede na glavno kemijsko sestavo lahko cementni karbid razdelimo na cementni karbid na osnovi volframovega karbida in cementni karbid na osnovi titanovega ogljika (nitrida) (TiC(N)).
Cementirani karbid na osnovi volframovega karbida vključuje tri vrste: volframov kobalt (YG), volframov kobalt titan (YT) in dodani redki karbid (YW). Vsak ima svoje prednosti in slabosti. Glavni komponenti sta volframov karbid (WC) in titanov karbid. (TiC), tantalov karbid (TaC), niobijev karbid (NbC) itd. Običajno uporabljena kovinska vezna faza je Co.
Cementni karbid na osnovi titanovega ogljika (nitrida) je cementni karbid s TiC kot glavno komponento (nekateri dodajajo druge karbide ali nitride). Običajno uporabljeni fazi kovinske vezi sta Mo in Ni.
ISO (Mednarodna organizacija za standardizacijo) deli rezanje karbida v tri kategorije:
Razred K, vključno s Kl0 ~ K40, je enakovreden razredu YG v moji državi (glavna komponenta je WC.Co).
Kategorija P, vključno s P01 ~ P50, je enakovredna kategoriji YT moje države (glavna komponenta je WC.TiC.Co).
Razred M, vključno z M10~M40, je enakovreden razredu YW v moji državi (glavna komponenta je WC-TiC-TaC(NbC)-Co).
Vsak razred predstavlja niz zlitin, ki segajo od visoke trdote do največje žilavosti s številom med 01 in 50.
⑵ Značilnosti delovanja karbidnih rezalnih orodij
① Visoka trdota: Rezalna orodja iz karbidne trdine so izdelana iz karbidov z visoko trdoto in tališčem (imenovanih trda faza) in kovinskih veziv (imenovanih vezna faza) s pomočjo prašne metalurgije, s trdoto od 89 do 93HRA. , veliko višja od hitroreznega jekla. Pri 5400C lahko trdota še vedno doseže 82~87HRA, kar je enako trdoti hitroreznega jekla pri sobni temperaturi (83~86HRA). Vrednost trdote cementiranega karbida se spreminja z naravo, količino, velikostjo delcev karbidov in vsebnostjo kovinske vezne faze ter na splošno pada s povečanjem vsebnosti vezne kovinske faze. Ko je vsebnost vezivne faze enaka, je trdota zlitin YT višja od zlitin YG, zlitine, dodane s TaC (NbC), pa imajo višjo trdoto pri visokih temperaturah.
② Upogibna trdnost in žilavost: upogibna trdnost običajno uporabljenega cementnega karbida je v območju od 900 do 1500 MPa. Višja kot je vsebnost kovinske vezivne faze, večja je upogibna trdnost. Ko je vsebnost veziva enaka, je trdnost zlitine tipa YG (WC-Co) večja kot zlitine tipa YT (WC-TiC-Co), in ko se vsebnost TiC poveča, se trdnost zmanjša. Cementni karbid je krhek material in njegova udarna žilavost pri sobni temperaturi je le 1/30 do 1/8 žilavosti hitroreznega jekla.
⑶ Uporaba običajnih rezalnih orodij iz karbidne trdine
YG zlitine se uporabljajo predvsem za obdelavo litega železa, barvnih kovin in nekovinskih materialov. Drobnozrnati cementni karbid (kot sta YG3X, YG6X) ima večjo trdoto in odpornost proti obrabi kot srednjezrnati karbid z enako vsebnostjo kobalta. Primeren je za obdelavo nekaterih posebnih trdih litin, avstenitnega nerjavnega jekla, toplotno odpornih zlitin, titanovih zlitin, trdega brona in izolacijskih materialov, odpornih proti obrabi, itd.
Izjemne prednosti cementnega karbida tipa YT so visoka trdota, dobra toplotna odpornost, večja trdota in tlačna trdnost pri visokih temperaturah kot tip YG in dobra odpornost proti oksidaciji. Kadar se torej od noža zahteva večja toplotna odpornost in odpornost proti obrabi, je treba izbrati kakovost z višjo vsebnostjo TiC. Zlitine YT so primerne za obdelavo plastičnih materialov, kot je jeklo, niso pa primerne za obdelavo titanovih zlitin in zlitin silicij-aluminij.
YW zlitina ima lastnosti YG in YT zlitin in ima dobre celovite lastnosti. Uporablja se lahko za obdelavo jekla, litega železa in neželeznih kovin. Če je vsebnost kobalta v tej zlitini ustrezno povečana, je lahko trdnost zelo visoka in se lahko uporablja za grobo obdelavo in prekinjeno rezanje različnih materialov, ki jih je težko obdelovati.
6． Rezalna orodja za hitrorezno jeklo
Hitrorezno jeklo (HSS) je visokolegirano orodno jeklo, ki dodaja več legirnih elementov, kot so W, Mo, Cr in V. Rezalna orodja za hitrorezno jeklo imajo odlično celovito zmogljivost v smislu trdnosti, žilavosti in možnosti obdelave. Pri zapletenih rezalnih orodjih, zlasti tistih s kompleksnimi oblikami rezil, kot so orodja za obdelavo lukenj, rezkarji, orodja za navoje, orodja za vrezovanje, orodja za rezanje zobnikov itd., se še vedno uporablja hitrorezno jeklo. zasedajo prevladujoč položaj. Nože iz hitroreznega jekla je enostavno nabrusiti in ustvariti ostre rezalne robove.
Glede na različne namene lahko hitrorezno jeklo razdelimo na hitrorezno jeklo za splošno uporabo in visoko zmogljivo hitrorezno jeklo.
⑴ Splošno orodje za rezanje hitroreznega jekla
Hitrorezno jeklo za splošno uporabo. Na splošno ga lahko razdelimo v dve kategoriji: jeklo iz volframa in jeklo iz molibdena. Ta vrsta hitroreznega jekla vsebuje od 0,7 % do 0,9 % (C). Glede na različno vsebnost volframa v jeklu ga lahko razdelimo na volframovo jeklo z vsebnostjo W 12 % ali 18 %, jeklo iz volframa in molibdena z vsebnostjo W 6 % ali 8 % in jeklo iz molibdena z vsebnostjo W 2 % ali nič W. . Hitrorezno jeklo za splošno uporabo ima določeno trdoto (63-66HRC) in odpornost proti obrabi, visoko trdnost in žilavost, dobro plastičnost in tehnologijo obdelave, zato se pogosto uporablja pri izdelavi različnih kompleksnih orodij.
① Volframovo jeklo: tipičen razred volframovega jekla za visoke hitrosti za splošno uporabo je W18Cr4V (v nadaljevanju W18). Ima dobro splošno zmogljivost. Visokotemperaturna trdota pri 6000C je 48,5HRC in se lahko uporablja za izdelavo različnih kompleksnih orodij. Njegove prednosti so dobra brusljivost in nizka občutljivost za razogljičenje, vendar zaradi visoke vsebnosti karbida, neenakomerne porazdelitve, velikih delcev ter nizke trdnosti in žilavosti.
② Volfram-molibdenovo jeklo: nanaša se na hitrorezno jeklo, pridobljeno z zamenjavo dela volframa v volframovem jeklu z molibdenom. Tipičen razred volfram-molibdenovega jekla je W6Mo5Cr4V2 (imenovan M2). Delci karbida M2 so fini in enakomerni, njegova trdnost, žilavost in visokotemperaturna plastičnost pa so boljši kot pri W18Cr4V. Druga vrsta jekla iz volframovega molibdena je W9Mo3Cr4V (na kratko W9). Njegova toplotna stabilnost je nekoliko višja od jekla M2, njegova upogibna trdnost in žilavost sta boljši od W6M05Cr4V2 in ima dobro sposobnost obdelave.
⑵ Visoko zmogljiva rezalna orodja za hitrorezno jeklo
Visoko zmogljivo hitrorezno jeklo se nanaša na novo vrsto jekla, ki sestavi splošnega hitroreznega jekla doda nekaj vsebnosti ogljika, vsebnosti vanadija in legirnih elementov, kot sta Co in Al, s čimer se izboljša njegova toplotna odpornost in odpornost proti obrabi . Obstajajo predvsem naslednje kategorije:
① Visokoogljično hitrorezno jeklo. Visokoogljično hitrorezno jeklo (kot je 95W18Cr4V) ima visoko trdoto pri sobni temperaturi in visoki temperaturi. Primeren je za izdelavo in obdelavo običajnega jekla in litega železa, svedrov, povrtal, navojev in rezkarjev z visokimi zahtevami po odpornosti proti obrabi ali orodij za obdelavo trših materialov. Ni primeren za prenašanje velikih udarcev.
② Hitrorezno jeklo z visoko vsebnostjo vanadija. Tipične kakovosti, kot je W12Cr4V4Mo (imenovane EV4), imajo vsebnost V povečano na 3 % do 5 %, imajo dobro odpornost proti obrabi in so primerne za rezanje materialov, ki povzročajo veliko obrabo orodja, kot so vlakna, trda guma, plastika. , itd., in se lahko uporablja tudi za obdelavo materialov, kot so nerjavno jeklo, jeklo visoke trdnosti in visokotemperaturne zlitine.
③ Kobaltno hitrorezno jeklo. Je supertrdo hitrorezno jeklo, ki vsebuje kobalt. Tipični razredi, kot je W2Mo9Cr4VCo8 (imenovan M42), imajo zelo visoko trdoto. Njegova trdota lahko doseže 69-70HRC. Primeren je za obdelavo težkih visokotrdnih, toplotno odpornih jekel, visokotemperaturnih zlitin, titanovih zlitin itd. Materiali za obdelavo: M42 ima dobro brusljivost in je primeren za izdelavo preciznih in kompleksnih orodij, vendar ni primeren za delo v pogojih udarnega rezanja.
④ Hitrorezno jeklo iz aluminija. Je supertrdo hitrorezno jeklo, ki vsebuje aluminij. Tipični razredi so na primer W6Mo5Cr4V2Al (označen kot 501). Visokotemperaturna trdota pri 6000C doseže tudi 54HRC. Zmogljivost rezanja je enakovredna M42. Primeren je za izdelavo rezkarjev, svedrov, povrtal, zobnikov in šilnikov. itd., ki se uporablja za obdelavo materialov, kot so legirano jeklo, nerjavno jeklo, jeklo visoke trdnosti in visokotemperaturne zlitine.
⑤ Dušikovo super trdo hitrorezno jeklo. Tipične stopnje, kot je W12M03Cr4V3N, imenovane (V3N), so supertrda hitrorezna jekla, ki vsebujejo dušik. Trdota, moč in žilavost so enakovredne M42. Uporabljajo se lahko kot nadomestek za hitrorezna jekla, ki vsebujejo kobalt, in se uporabljajo za nizkohitrostno rezanje težko obdelovalnih materialov in nizkoreznih, visoko preciznih jekel. predelava.
⑶ Taljenje hitroreznega jekla in hitroreznega jekla za prašno metalurgijo
Glede na različne proizvodne postopke lahko hitrorezno jeklo razdelimo na hitrorezno jeklo za taljenje in hitrorezno jeklo praškaste metalurgije.
① Taljenje hitroreznega jekla: Tako navadno hitrorezno jeklo kot visoko zmogljivo hitrorezno jeklo sta izdelana s metodami taljenja. Izdelujejo jih v nože s postopki, kot so taljenje, ulivanje ingotov ter prevleka in valjanje. Resna težava, ki se zlahka pojavi pri taljenju hitroreznega jekla, je segregacija karbida. Trdi in krhki karbidi so v hitroreznem jeklu neenakomerno porazdeljeni, zrna pa so groba (do desetine mikronov), kar vpliva na odpornost proti obrabi in žilavost orodij iz hitroreznega jekla. in negativno vpliva na učinkovitost rezanja.
② Hitrorezno jeklo iz praškaste metalurgije (PM HSS): Hitrorezno jeklo iz praškaste metalurgije (PM HSS) je tekoče jeklo, talino v visokofrekvenčni indukcijski peči, razpršeno z visokotlačnim argonom ali čistim dušikom in nato kaljeno, da dobimo drobni in enotni kristali. Strukturirajte (hitrorezno jeklo v prahu), nato pa nastali prah stisnite v surovec noža pod visoko temperaturo in visokim pritiskom ali pa najprej naredite jekleno gredico in jo nato kovajte in valjajte v obliko noža. V primerjavi s hitroreznim jeklom, izdelanim po metodi taljenja, ima PM HSS prednosti, da so karbidna zrna fina in enakomerna, trdnost, žilavost in odpornost proti obrabi pa so precej izboljšane v primerjavi s staljenim hitroreznim jeklom. Na področju kompleksnih CNC orodij se bodo orodja PM HSS še naprej razvijala in zavzemala pomembno mesto. Tipični razredi, kot so F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN itd., se lahko uporabljajo za izdelavo velikih, težko obremenjenih rezalnih orodij z velikimi udarci, pa tudi natančnih rezalnih orodij.
Načela izbire materialov CNC orodij
Trenutno široko uporabljeni materiali za orodja za CNC vključujejo predvsem diamantna orodja, orodja iz kubičnega borovega nitrida, keramična orodja, orodja s premazom, orodja iz karbidne trdine, orodja iz hitroreznega jekla itd. Obstaja veliko vrst orodnih materialov in njihove lastnosti se zelo razlikujejo. Naslednja tabela prikazuje glavne kazalnike učinkovitosti različnih orodnih materialov.
Orodne materiale za CNC obdelavo moramo izbrati glede na obdelovanec, ki ga obdelujemo, in naravo obdelave. Izbor orodnih materialov mora biti razumno usklajen s predmetom obdelave. Ujemanje materialov rezalnih orodij in predmetov obdelave se v glavnem nanaša na ujemanje mehanskih lastnosti, fizikalnih lastnosti in kemijskih lastnosti obeh, da se doseže najdaljša življenjska doba orodja in največja rezalna produktivnost.
1. Ujemanje mehanskih lastnosti materialov rezilnega orodja in predmetov obdelave
Problem ujemanja mehanskih lastnosti rezalnega orodja in obdelovalnega predmeta se nanaša predvsem na ujemanje parametrov mehanskih lastnosti, kot so trdnost, žilavost in trdota orodja in materiala obdelovanca. Orodni materiali z različnimi mehanskimi lastnostmi so primerni za obdelavo različnih materialov obdelovancev.
① Vrstni red trdote materiala orodja je: diamantno orodje > orodje iz kubičnega borovega nitrida > keramično orodje > volframov karbid > hitrorezno jeklo.
② Vrstni red upogibne trdnosti orodnih materialov je: hitrorezno jeklo > cementni karbid > keramična orodja > diamantna orodja in orodja iz kubičnega borovega nitrida.
③ Vrstni red žilavosti orodnih materialov je: hitrorezno jeklo>volframov karbid>kubični borov nitrid, diamantna in keramična orodja.
Materiale obdelovancev z visoko trdoto je treba obdelovati z orodji višje trdote. Trdota materiala orodja mora biti višja od trdote materiala obdelovanca, ki mora biti na splošno nad 60HRC. Večja kot je trdota materiala orodja, boljša je njegova odpornost proti obrabi. Na primer, ko se vsebnost kobalta v cementnem karbidu poveča, se njegova trdnost in žilavost povečata, trdota pa zmanjša, zaradi česar je primeren za grobo obdelavo; ko se vsebnost kobalta zmanjša, se poveča njegova trdota in odpornost proti obrabi, zaradi česar je primeren za končno obdelavo.
Orodja z odličnimi visokotemperaturnimi mehanskimi lastnostmi so še posebej primerna za visokohitrostno rezanje. Odlična visokotemperaturna zmogljivost keramičnih rezalnih orodij jim omogoča rezanje pri visokih hitrostih, dovoljena rezalna hitrost pa je lahko 2- do 10-krat višja kot pri rezanju iz karbidne trdine.
2. Ujemanje fizikalnih lastnosti materiala rezalnega orodja z obdelanim predmetom
Za obdelava različnih materialov obdelovancev. Pri obdelavi obdelovancev s slabo toplotno prevodnostjo je treba uporabiti orodne materiale z boljšo toplotno prevodnostjo, da se lahko rezalna toplota hitro prenese ven in zmanjša rezalna temperatura. Zaradi visoke toplotne prevodnosti in toplotne difuzivnosti lahko diamant zlahka odvaja rezalno toploto, ne da bi pri tem povzročil velike toplotne deformacije, kar je še posebej pomembno pri natančnih obdelovalnih orodjih, ki zahtevajo visoko dimenzijsko natančnost.
① Temperatura toplotne odpornosti različnih materialov orodja: diamantna orodja so 700~8000C, orodja PCBN so 13000~15000C, keramična orodja so 1100~12000C, cementni karbid na osnovi TiC(N) je 900~11000C, ultra fini na osnovi WC zrna Karbid je 800~9000C, HSS je 600~7000C.
② Vrstni red toplotne prevodnosti različnih materialov orodja: PCD>PCBN>Cementirani karbid na osnovi WC>Cementirani karbid na osnovi TiC(N)>HSS>Keramika na osnovi Si3N4>Keramika na osnovi A1203.
③ Vrstni red koeficientov toplotnega raztezanja različnih materialov orodja je: HSS>Cementirani karbid na osnovi WC>TiC(N)>Keramika na osnovi A1203>PCBN>Keramika na osnovi Si3N4>PCD.
④ Vrstni red odpornosti na toplotne udarce različnih materialov orodja je: HSS>Cementirani karbid na osnovi WC>Keramika na osnovi Si3N4>PCBN>PCD>Cementirani karbid na osnovi TiC(N)>Keramika na osnovi A1203.
3. Ujemanje kemičnih lastnosti materiala rezalnega orodja z obdelanim predmetom
Problem ujemanja kemičnih lastnosti materialov rezalnih orodij in obdelovalnih predmetov se v glavnem nanaša na ujemanje parametrov kemične učinkovitosti, kot so kemična afiniteta, kemična reakcija, difuzija in raztapljanje orodnih materialov in materialov obdelovanca. Orodja iz različnih materialov so primerna za obdelavo različnih materialov obdelovancev.
① Temperaturna odpornost na lepljenje različnih materialov orodja (z jeklom) je: PCBN>keramika>volframov karbid>HSS.
② Temperatura odpornosti proti oksidaciji različnih materialov orodja je: keramika>PCBN>volframov karbid>diamant>HSS.
③ Difuzijska trdnost orodnih materialov (za jeklo) je: diamant>keramika na osnovi Si3N4>PCBN>keramika na osnovi A1203. Intenzivnost difuzije (za titan) je: keramika na osnovi A1203>PCBN>SiC>Si3N4>diamant.
4. Razumna izbira materialov CNC orodja
Na splošno so PCBN, keramična orodja, prevlečena karbidna in karbidna orodja na osnovi TiCN primerna za CNC obdelavo železnih kovin, kot je jeklo; medtem ko so orodja PCD primerna za materiale iz neželeznih kovin, kot so Al, Mg, Cu in njihove zlitine ter za obdelavo nekovinskih materialov. Spodnja tabela navaja nekatere materiale obdelovancev, za obdelavo katerih so primerni zgornji orodni materiali.
CNC orodja Xinfa imajo lastnosti dobre kakovosti in nizke cene. Za podrobnosti obiščite:
Proizvajalci CNC orodij – Kitajska tovarna in dobavitelji CNC orodij (xinfatools.com)
Čas objave: Nov-01-2023
