En bra häst behöver en bra sadel och använder avancerad CNC-bearbetningsutrustning. Om fel verktyg används är det värdelöst! Att välja rätt verktygsmaterial har stor inverkan på verktygets livslängd, bearbetningseffektivitet, bearbetningskvalitet och bearbetningskostnad. Den här artikeln ger användbar information om knivkunskap, samla in den och vidarebefordra den, låt oss lära oss tillsammans.
Verktygsmaterial ska ha grundläggande egenskaper
Valet av verktygsmaterial har stor inverkan på verktygets livslängd, bearbetningseffektivitet, bearbetningskvalitet och bearbetningskostnad. Verktyg ska tåla högt tryck, hög temperatur, friktion, stötar och vibrationer vid skärning. Därför bör verktygsmaterial ha följande grundläggande egenskaper:
(1) Hårdhet och slitstyrka. Hårdheten på verktygsmaterialet måste vara högre än hårdheten hos arbetsstycket, vilket vanligtvis krävs för att vara över 60HRC. Ju högre hårdhet verktygsmaterialet har, desto bättre slitstyrka.
(2) Styrka och seghet. Verktygsmaterial bör ha hög hållfasthet och seghet för att motstå skärkrafter, stötar och vibrationer och förhindra spröda brott och flisning av verktyget.
(3) Värmebeständighet. Verktygsmaterialet har bra värmebeständighet, tål höga skärtemperaturer och har bra oxidationsbeständighet.
(4) Processprestanda och ekonomi. Verktygsmaterial bör ha bra smidesprestanda, värmebehandlingsprestanda, svetsprestanda; slipprestanda, etc., och bör eftersträva ett högt förhållande mellan prestanda och pris.
Typer, egenskaper, egenskaper och tillämpningar av verktygsmaterial
1. Diamantverktygsmaterial
Diamant är en allotrop av kol och är det hårdaste materialet som finns i naturen. Diamantskärverktyg har hög hårdhet, hög slitstyrka och hög värmeledningsförmåga, och används ofta vid bearbetning av icke-järnmetaller och icke-metalliska material. Särskilt vid höghastighetsskärning av aluminium och kisel-aluminiumlegeringar är diamantverktyg den huvudsakliga typen av skärverktyg som är svåra att ersätta. Diamantverktyg som kan uppnå hög effektivitet, hög stabilitet och lång livslängd är oumbärliga och viktiga verktyg i modern CNC-bearbetning.
⑴ Typer av diamantverktyg
① Naturliga diamantverktyg: Naturliga diamanter har använts som skärverktyg i hundratals år. Naturliga enkristalldiamantverktyg har finslipats för att göra skäreggen extremt skarp. Skärkantsradien kan nå 0,002 μm, vilket kan uppnå ultratunn skärning. Den kan bearbeta extremt hög arbetsstyckesprecision och extremt låg ytjämnhet. Det är ett erkänt, idealiskt och oersättligt bearbetningsverktyg med ultraprecision.
② PCD diamantskärverktyg: Naturliga diamanter är dyra. Den mest använda diamanten vid skärande bearbetning är polykristallin diamant (PCD). Sedan början av 1970-talet har polykristallin diamant (Polycrystauine diamant, hänvisad till som PCD-blad) framställd med hjälp av högtemperatur- och högtryckssyntesteknik utvecklats. Efter dess framgång har skärverktyg för naturliga diamanter ersatts av konstgjord polykristallin diamant vid många tillfällen. PCD-råvaror är rika på källor och deras pris är bara några till en tiondel av naturlig diamants pris. PCD-skärverktyg kan inte slipas för att producera extremt vassa skärverktyg. Ytkvaliteten på skäreggen och det bearbetade arbetsstycket är inte lika bra som naturlig diamant. Det är ännu inte bekvämt att tillverka PCD-blad med spånbrytare i branschen. Därför kan PCD endast användas för precisionsskärning av icke-järnmetaller och icke-metaller, och det är svårt att uppnå ultrahög precisionsskärning. Precisionsskärning av spegel.
③ CVD-diamantskärverktyg: Sedan slutet av 1970-talet till början av 1980-talet har CVD-diamantteknik dök upp i Japan. CVD-diamant hänvisar till användningen av kemisk ångavsättning (CVD) för att syntetisera en diamantfilm på en heterogen matris (såsom hårdmetall, keramik, etc.). CVD diamant har exakt samma struktur och egenskaper som naturlig diamant. Prestanda för CVD-diamanter är mycket nära den för naturlig diamant. Den har fördelarna med naturlig enkristalldiamant och polykristallin diamant (PCD), och övervinner deras brister i viss utsträckning.
⑵ Prestandaegenskaper hos diamantverktyg
① Extremt hög hårdhet och slitstyrka: Naturlig diamant är det hårdaste ämnet som finns i naturen. Diamant har extremt hög slitstyrka. Vid bearbetning av material med hög hårdhet är livslängden för diamantverktyg 10 till 100 gånger högre än för hårdmetallverktyg, eller till och med hundratals gånger.
② Har en mycket låg friktionskoefficient: Friktionskoefficienten mellan diamant och vissa icke-järnmetaller är lägre än andra skärverktyg. Friktionskoefficienten är låg, deformationen under bearbetningen är liten och skärkraften kan minskas.
③ Skäreggen är mycket vass: Skärkanten på diamantverktyget kan slipas mycket skarpt. Det naturliga enkristalldiamantverktyget kan vara så högt som 0,002 ~ 0,008 μm, vilket kan utföra ultratunn skärning och ultraprecisionsbearbetning.
④ Hög värmeledningsförmåga: Diamant har hög värmeledningsförmåga och termisk diffusivitet, så skärvärme avleds lätt och temperaturen på skärdelen av verktyget är låg.
⑤ Har en lägre värmeutvidgningskoefficient: Den termiska expansionskoefficienten för diamant är flera gånger mindre än den för hårdmetall, och förändringen i verktygsstorlek som orsakas av skärvärme är mycket liten, vilket är särskilt viktigt för precision och ultraprecisionsbearbetning som kräver hög dimensionell noggrannhet.
⑶ Användning av diamantverktyg
Diamantverktyg används mest för finskärning och borrning av icke-järnmetaller och icke-metalliska material vid höga hastigheter. Lämplig för bearbetning av olika slitstarka icke-metaller, såsom glasfiberpulvermetallurgiämnen, keramiska material, etc.; olika slitstarka icke-järnmetaller, såsom olika kisel-aluminiumlegeringar; och efterbehandling av olika icke-järnmetaller.
Nackdelen med diamantverktyg är att de har dålig termisk stabilitet. När skärtemperaturen överstiger 700 ℃ ~ 800 ℃ kommer de att förlora sin hårdhet helt. Dessutom är de inte lämpliga för skärning av järnmetaller eftersom diamant (kol) lätt reagerar med järn vid höga temperaturer. Atomverkan omvandlar kolatomer till grafitstruktur, och verktyget skadas lätt.
2. Verktygsmaterial för kubisk bornitrid
Kubisk bornitrid (CBN), det andra superhårda materialet syntetiserat med en metod som liknar diamanttillverkning, är näst efter diamant när det gäller hårdhet och värmeledningsförmåga. Den har utmärkt termisk stabilitet och kan värmas till 10 000 C i atmosfären. Ingen oxidation sker. CBN har extremt stabila kemiska egenskaper för järnmetaller och kan användas i stor utsträckning vid bearbetning av stålprodukter.
⑴ Typer av skärverktyg för kubisk bornitrid
Kubisk bornitrid (CBN) är ett ämne som inte finns i naturen. Den är uppdelad i enkristallin och polykristallin, nämligen CBN-enkristallin och polykristallin kubisk bornitrid (Polykristallin kubisk bornitrid, förkortat PCBN). CBN är en av allotroperna av bornitrid (BN) och har en struktur som liknar diamant.
PCBN (polykristallin kubisk bornitrid) är ett polykristallint material i vilket fina CBN-material sintras samman genom bindningsfaser (TiC, TiN, Al, Ti, etc.) under hög temperatur och tryck. Det är för närvarande det näst hårdaste artificiellt syntetiserade materialet. Diamantverktygsmaterial, tillsammans med diamant, kallas tillsammans för superhårt verktygsmaterial. PCBN används främst för att tillverka knivar eller andra verktyg.
PCBN-skärverktyg kan delas in i solida PCBN-blad och PCBN-kompositblad sintrade med karbid.
PCBN kompositblad tillverkas genom att sintra ett lager av PCBN med en tjocklek på 0,5 till 1,0 mm på en hårdmetall med god hållfasthet och seghet. Dess prestanda kombinerar god seghet med hög hårdhet och slitstyrka. Det löser problemen med låg böjhållfasthet och svår svetsning av CBN-blad.
⑵ Huvudegenskaper och egenskaper hos kubisk bornitrid
Även om hårdheten hos kubisk bornitrid är något lägre än diamant, är den mycket högre än andra material med hög hårdhet. Den enastående fördelen med CBN är att dess termiska stabilitet är mycket högre än hos diamant, och når temperaturer över 1200°C (diamant är 700-800°C). En annan enastående fördel är att den är kemiskt inert och inte reagerar med järn vid 1200-1300°C. reaktion. De huvudsakliga prestandaegenskaperna för kubisk bornitrid är följande.
① Hög hårdhet och slitstyrka: CBN-kristallstruktur liknar diamant och har liknande hårdhet och styrka som diamant. PCBN är särskilt lämplig för bearbetning av material med hög hårdhet som endast kunde slipas innan, och kan få bättre ytkvalitet på arbetsstycket.
② Hög termisk stabilitet: CBNs värmebeständighet kan nå 1400 ~ 1500 ℃, vilket är nästan 1 gånger högre än värmebeständigheten hos diamant (700 ~ 800 ℃). PCBN-verktyg kan skära högtemperaturlegeringar och härdat stål med höga hastigheter 3 till 5 gånger högre än hårdmetallverktyg.
③ Utmärkt kemisk stabilitet: Den har ingen kemisk interaktion med järnbaserade material upp till 1200-1300°C och kommer inte att slitas lika skarpt som diamant. Vid denna tidpunkt kan den fortfarande bibehålla hårdheten hos hårdmetall; PCBN-verktyg är lämpliga för skärning av kylda ståldelar och kylt gjutjärn, kan användas i stor utsträckning vid höghastighetsskärning av gjutjärn.
④ Bra värmeledningsförmåga: Även om CBNs värmeledningsförmåga inte kan hålla jämna steg med diamant, är värmeledningsförmågan hos PCBN bland olika verktygsmaterial näst efter diamant och mycket högre än höghastighetsstål och hårdmetall.
⑤ Har en lägre friktionskoefficient: En låg friktionskoefficient kan leda till en minskning av skärkraften under skärning, en minskning av skärtemperaturen och en förbättring av kvaliteten på den bearbetade ytan.
⑶ Applicering av skärverktyg för kubisk bornitrid
Kubisk bornitrid är lämplig för bearbetning av olika svårklippta material som kylt stål, hårt gjutjärn, högtemperaturlegeringar, hårdmetall och ytspraymaterial. Bearbetningsnoggrannheten kan nå IT5 (hålet är IT6), och ytråhetsvärdet kan vara så litet som Ra1,25~0,20μm.
Verktygsmaterial för kubisk bornitrid har dålig seghet och böjhållfasthet. Därför är svarvverktyg av kubisk bornitrid inte lämpliga för grov bearbetning vid låga hastigheter och höga slagbelastningar; samtidigt är de inte lämpliga för att skära material med hög plasticitet (såsom aluminiumlegeringar, kopparlegeringar, nickelbaserade legeringar, stål med hög plasticitet, etc.), eftersom skärning av dessa Allvarliga uppbyggda kanter kommer att inträffa vid arbete med metall, vilket försämrar den bearbetade ytan.
3. Keramiska verktygsmaterial
Keramiska skärverktyg har egenskaperna hög hårdhet, god slitstyrka, utmärkt värmebeständighet och kemisk stabilitet och är inte lätta att binda med metall. Keramiska verktyg spelar en mycket viktig roll vid CNC-bearbetning. Keramiska verktyg har blivit ett av huvudverktygen för höghastighetsskärning och bearbetning av svårbearbetade material. Keramiska skärverktyg används i stor utsträckning vid höghastighetsskärning, torrskärning, hård skärning och skärning av svårbearbetade material. Keramiska verktyg kan effektivt bearbeta höghårda material som traditionella verktyg inte kan bearbeta alls, och realisera "svarvning istället för slipning"; den optimala skärhastigheten för keramiska verktyg kan vara 2 till 10 gånger högre än för hårdmetallverktyg, vilket avsevärt förbättrar skärproduktionseffektiviteten. ; De viktigaste råvarorna som används i keramiska verktygsmaterial är de mest förekommande elementen i jordskorpan. Därför är marknadsföring och tillämpning av keramiska verktyg av stor betydelse för att förbättra produktiviteten, minska bearbetningskostnaderna och spara strategiska ädelmetaller. Det kommer också att i hög grad främja utvecklingen av skärteknik. framsteg.
⑴ Typer av keramiska verktygsmaterial
Keramiska verktygsmaterialtyper kan generellt delas in i tre kategorier: aluminiumoxidbaserad keramik, kiselnitridbaserad keramik och kompositkiselnitrid-aluminiumoxidbaserad keramik. Bland dem är aluminiumoxidbaserade och kiselnitridbaserade keramiska verktygsmaterial de mest använda. Prestandan hos kiselnitridbaserad keramik är överlägsen den hos aluminiumbaserad keramik.
⑵ Prestanda och egenskaper hos keramiska skärverktyg
① Hög hårdhet och bra slitstyrka: Även om hårdheten hos keramiska skärverktyg inte är lika hög som PCD och PCBN, är den mycket högre än hårdheten för skärverktyg i hårdmetall och höghastighetstål och når 93-95HRA. Keramiska skärverktyg kan bearbeta höghårda material som är svåra att bearbeta med traditionella skärverktyg och är lämpliga för höghastighetsskärning och hård skärning.
② Hög temperaturbeständighet och bra värmebeständighet: Keramiska skärverktyg kan fortfarande skära vid höga temperaturer över 1200°C. Keramiska skärverktyg har goda mekaniska egenskaper vid hög temperatur. A12O3 keramiska skärverktyg har särskilt bra oxidationsbeständighet. Även om skäreggen är i ett glödhett tillstånd kan den användas kontinuerligt. Därför kan keramiska verktyg uppnå torrskärning, vilket eliminerar behovet av skärvätska.
③ Bra kemisk stabilitet: Keramiska skärverktyg är inte lätta att binda med metall, och är korrosionsbeständiga och har god kemisk stabilitet, vilket kan minska bindningsslitaget hos skärverktyg.
④ Låg friktionskoefficient: Affiniteten mellan keramiska verktyg och metall är liten, och friktionskoefficienten är låg, vilket kan minska skärkraften och skärtemperaturen.
⑶ Keramiska knivar har tillämpningar
Keramik är ett av de verktygsmaterial som huvudsakligen används för höghastighetsfinbearbetning och halvfinish. Keramiska skärverktyg är lämpliga för skärning av olika gjutjärn (grått gjutjärn, segjärn, formbart gjutjärn, kylt gjutjärn, höglegerat slitstarkt gjutjärn) och stålmaterial (kolkonstruktionsstål, legerat konstruktionsstål, höghållfast stål, högmanganstål, kylt stål etc.), kan också användas för att skära kopparlegeringar, grafit, teknisk plast och kompositmaterial.
Materialegenskaperna hos keramiska skärverktyg har problemen med låg böjhållfasthet och dålig slagseghet, vilket gör dem olämpliga för skärning vid låga hastigheter och under stötbelastning.
4. Belagt verktygsmaterial
Beläggning av skärverktyg är ett av de viktiga sätten att förbättra verktygets prestanda. Framväxten av belagda verktyg har lett till ett stort genombrott i skärande verktygs skärprestanda. Belagda verktyg beläggs med ett eller flera lager av eldfasta föreningar med god slitstyrka på verktygskroppen med god seghet. Den kombinerar verktygsmatrisen med den hårda beläggningen och förbättrar därigenom verktygets prestanda avsevärt. Belagda verktyg kan förbättra bearbetningseffektiviteten, förbättra bearbetningsnoggrannheten, förlänga verktygets livslängd och minska bearbetningskostnaderna.
Cirka 80 % av de skärverktyg som används i nya CNC-verktygsmaskiner använder belagda verktyg. Belagda verktyg kommer att vara den viktigaste verktygsvarianten inom området CNC-bearbetning i framtiden.
⑴ Typer av belagda verktyg
Enligt olika beläggningsmetoder kan belagda verktyg delas in i kemisk ångavsättning (CVD) belagda verktyg och fysisk ångavsättning (PVD) belagda verktyg. Belagda hårdmetallskärverktyg använder vanligtvis en kemisk ångavsättningsmetod och deponeringstemperaturen är cirka 1000°C. Belagda skärverktyg i höghastighetstål använder i allmänhet en fysisk ångavsättningsmetod, och deponeringstemperaturen är cirka 500°C;
Beroende på de olika substratmaterialen för belagda verktyg kan belagda verktyg delas in i hårdmetallbelagda verktyg, höghastighetstålbelagda verktyg och belagda verktyg på keramik och superhårda material (diamant och kubisk bornitrid).
Beroende på beläggningsmaterialets egenskaper kan belagda verktyg delas in i två kategorier, nämligen "hårda" belagda verktyg och "mjuka" belagda verktyg. De huvudsakliga målen för "hårda" belagda verktyg är hög hårdhet och slitstyrka. Dess främsta fördelar är hög hårdhet och god slitstyrka, typiskt TiC- och TiN-beläggningar. Målet med "mjuka" beläggningsverktyg är en låg friktionskoefficient, även känd som självsmörjande verktyg, vilken friktion med arbetsstyckets material. Koefficienten är mycket låg, endast cirka 0,1, vilket kan minska vidhäftningen, minska friktionen och minska skärningen. kraft och skärtemperatur.
Nanocoating (Nanoeoating) skärverktyg har nyligen utvecklats. Sådana belagda verktyg kan använda olika kombinationer av beläggningsmaterial (såsom metall/metall, metall/keramik, keramik/keramik, etc.) för att uppfylla olika funktions- och prestandakrav. Rätt utformade nanobeläggningar kan göra att verktygsmaterial har utmärkta friktionsreducerande och antinötningsfunktioner och självsmörjande egenskaper, vilket gör dem lämpliga för höghastighets torrkapning.
⑵ Egenskaper för belagda skärverktyg
① Bra mekanisk och skärande prestanda: Belagda verktyg kombinerar de utmärkta egenskaperna hos basmaterialet och beläggningsmaterialet. De bibehåller inte bara basmaterialets goda seghet och höga hållfasthet, utan har också den höga hårdheten, höga slitstyrkan och låga friktionskoefficienten. Därför kan skärhastigheten för belagda verktyg ökas med mer än 2 gånger än för obelagda verktyg, och högre matningshastigheter tillåts. Livslängden för belagda verktyg förbättras också.
② Stark mångsidighet: Belagda verktyg har stor mångsidighet och utökar bearbetningsområdet avsevärt. Ett belagt verktyg kan ersätta flera icke-belagda verktyg.
③ Beläggningstjocklek: När beläggningstjockleken ökar, kommer verktygslivslängden också att öka, men när beläggningstjockleken når mättnad kommer verktygslivslängden inte längre att öka nämnvärt. När beläggningen är för tjock kommer den lätt att orsaka flagning; när beläggningen är för tunn blir slitstyrkan dålig.
④ Omslipbarhet: Belagda blad har dålig slipbarhet, komplex beläggningsutrustning, höga processkrav och lång beläggningstid.
⑤ Beläggningsmaterial: Verktyg med olika beläggningsmaterial har olika skärprestanda. Till exempel: vid skärning med låg hastighet har TiC-beläggning fördelar; vid skärning i hög hastighet är TiN mer lämpligt.
⑶Applicering av belagda skärverktyg
Belagda verktyg har stor potential inom området CNC-bearbetning och kommer att vara den viktigaste verktygsvarianten inom området CNC-bearbetning i framtiden. Beläggningsteknik har applicerats på pinnfräsar, brotschar, borrkronor, verktyg för bearbetning av komposithål, kugghjul, kugghjulsskärare, kuggsaxar, formningsbroscher och olika maskinklämda vändskär för att möta olika krav för höghastighetsskärning. Behoven av material som stål och gjutjärn, värmebeständiga legeringar och icke-järnmetaller.
5. Hårdmetallverktygsmaterial
Hårdmetallskärverktyg, särskilt vändbara hårdmetallskärverktyg, är de ledande produkterna av CNC-bearbetningsverktyg. Sedan 1980-talet har varianterna av olika integrerade och vändbara hårdmetallskärverktyg eller skär utökats till olika typer. En mängd olika skärverktygsfält, där vändbara hårdmetallverktyg har expanderat från enkla svarvverktyg och planfräsar till olika precisions-, komplexa och formverktygsfält.
⑴ Typer av hårdmetallskärverktyg
Enligt den huvudsakliga kemiska sammansättningen kan hårdmetall delas in i volframkarbidbaserad hårdmetall och titankol (nitrid) (TiC(N))-baserad hårdmetall.
Volframkarbidbaserad hårdmetall inkluderar tre typer: volframkobolt (YG), volframkobolttitan (YT) och sällsynt karbid tillsatt (YW). Var och en har sina egna fördelar och nackdelar. Huvudkomponenterna är volframkarbid (WC) och titankarbid. (TiC), tantalkarbid (TaC), niobkarbid (NbC), etc. Den vanligaste metallbindningsfasen är Co.
Titankol (nitrid)-baserad hårdmetall är en hårdmetall med TiC som huvudkomponent (vissa tillsätter andra karbider eller nitrider). De vanligen använda metallbindningsfaserna är Mo och Ni.
ISO (International Organization for Standardization) delar in skärande hårdmetall i tre kategorier:
Klass K, inklusive Kl0 ~ K40, motsvarar mitt lands YG-klass (huvudkomponenten är WC.Co).
P-kategorin, inklusive P01 ~ P50, motsvarar mitt lands YT-kategori (huvudkomponenten är WC.TiC.Co).
Klass M, inklusive M10~M40, motsvarar mitt lands YW-klass (huvudkomponenten är WC-TiC-TaC(NbC)-Co).
Varje kvalitet representerar en serie legeringar som sträcker sig från hög hårdhet till maximal seghet med ett tal mellan 01 och 50.
⑵ Prestandaegenskaper hos hårdmetallskärverktyg
① Hög hårdhet: Hårdmetallskärverktyg är gjorda av hårdmetaller med hög hårdhet och smältpunkt (kallad hårdfas) och metallbindemedel (kallad bindningsfas) genom pulvermetallurgi, med en hårdhet på 89 till 93HRA. , mycket högre än höghastighetstål. Vid 5400C kan hårdheten fortfarande nå 82~87HRA, vilket är samma som hårdheten för snabbstål vid rumstemperatur (83~86HRA). Hårdhetsvärdet för hårdmetall ändras med karbidernas karaktär, kvantitet, partikelstorlek och innehållet i metallbindningsfasen, och minskar i allmänhet med ökningen av innehållet i bindningsmetallfasen. När bindefashalten är densamma är hårdheten hos YT-legeringar högre än för YG-legeringar, och legeringar tillsatta med TaC (NbC) har högre hårdhet vid hög temperatur.
② Böjhållfasthet och seghet: Böjhållfastheten för vanlig hårdmetall är i intervallet 900 till 1500 MPa. Ju högre metallbindefasinnehåll, desto högre böjhållfasthet. När bindemedelsinnehållet är detsamma är hållfastheten hos legeringen av YG-typ (WC-Co) högre än för legeringen av YT-typ (WC-TiC-Co), och när TiC-halten ökar minskar styrkan. Hårdmetall är ett sprött material, och dess slagseghet vid rumstemperatur är endast 1/30 till 1/8 av höghastighetsstål.
⑶ Användning av vanliga hårdmetallskärverktyg
YG-legeringar används främst för bearbetning av gjutjärn, icke-järnmetaller och icke-metalliska material. Finkornig hårdmetall (som YG3X, YG6X) har högre hårdhet och slitstyrka än medelkornig hårdmetall med samma kobolthalt. Den är lämplig för bearbetning av något speciellt hårt gjutjärn, austenitiskt rostfritt stål, värmebeständig legering, titanlegering, hård brons och slitstarka isoleringsmaterial, etc.
De enastående fördelarna med hårdmetall av YT-typ är hög hårdhet, bra värmebeständighet, högre hårdhet och tryckhållfasthet vid höga temperaturer än YG-typ och god oxidationsbeständighet. Därför, när kniven måste ha högre värmebeständighet och slitstyrka, bör en kvalitet med högre TiC-innehåll väljas. YT-legeringar är lämpliga för bearbetning av plastmaterial som stål, men är inte lämpliga för bearbetning av titanlegeringar och kisel-aluminiumlegeringar.
YW-legering har egenskaperna hos YG- och YT-legeringar och har goda omfattande egenskaper. Den kan användas för att bearbeta stål, gjutjärn och icke-järnmetaller. Om kobolthalten i denna typ av legering höjs på lämpligt sätt kan hållfastheten bli mycket hög och kan användas för grovbearbetning och avbruten skärning av olika svårbearbetade material.
6． Höghastighetstål skärverktyg
High Speed Steel (HSS) är ett höglegerat verktygsstål som tillför fler legeringselement som W, Mo, Cr och V. Höghastighetstål skärverktyg har utmärkta omfattande prestanda när det gäller styrka, seghet och bearbetbarhet. I komplexa skärverktyg, särskilt de med komplexa bladformer som hålbearbetningsverktyg, fräsar, gängverktyg, brytverktyg, kugghjulsskärverktyg etc., används fortfarande höghastighetsstål. inta en dominerande ställning. Höghastighetstålknivar är lätta att slipa för att ge skarpa skäreggar.
Beroende på olika användningsområden kan höghastighetsstål delas in i höghastighetsstål för allmänna ändamål och högpresterande höghastighetsstål.
⑴ Allmänna höghastighetstål skärverktyg
Höghastighetsstål för allmänna ändamål. Generellt kan det delas in i två kategorier: volframstål och volfram-molybdenstål. Denna typ av snabbstål innehåller 0,7 % till 0,9 % (C). Beroende på de olika volframhalterna i stålet kan det delas in i volframstål med en W-halt på 12% eller 18%, volfram-molybdenstål med en W-halt på 6% eller 8% och molybdenstål med en W-halt på 2% eller ingen W. . Höghastighetsstål för allmänt bruk har en viss hårdhet (63-66HRC) och slitstyrka, hög hållfasthet och seghet, god plasticitet och bearbetningsteknik, så det används ofta vid tillverkning av olika komplexa verktyg.
① Volframstål: Den typiska kvaliteten på höghastighetsstål för allmänt bruk av volframstål är W18Cr4V, (kallad W18). Den har bra övergripande prestanda. Högtemperaturhårdheten vid 6000C är 48,5HRC och kan användas för att tillverka olika komplexa verktyg. Den har fördelarna med god slipbarhet och låg avkolningskänslighet, men på grund av dess höga karbidhalt, ojämna fördelning, stora partiklar och låga hållfasthet och seghet.
② Volfram-molybdenstål: hänvisar till ett höghastighetsstål som erhålls genom att en del av volframet i volframstål ersätts med molybden. Den typiska kvaliteten på volfram-molybdenstål är W6Mo5Cr4V2, (kallad M2). Karbidpartiklarna i M2 är fina och likformiga, och dess styrka, seghet och högtemperaturplasticitet är bättre än W18Cr4V. En annan typ av volfram-molybdenstål är W9Mo3Cr4V (W9 förkortas). Dess termiska stabilitet är något högre än M2-stål, dess böjhållfasthet och seghet är bättre än W6M05Cr4V2, och den har god bearbetningsförmåga.
⑵ Högpresterande höghastighetstål skärverktyg
Högpresterande höghastighetsstål hänvisar till en ny ståltyp som lägger till viss kolhalt, vanadinhalt och legeringselement som Co och Al till sammansättningen av höghastighetsstål för allmänt bruk, och därigenom förbättrar dess värmebeständighet och slitstyrka . Det finns främst följande kategorier:
① Höghastighetstål med hög kolhalt. Höghastighetstål med hög kolhalt (som 95W18Cr4V) har hög hårdhet vid rumstemperatur och hög temperatur. Den är lämplig för tillverkning och bearbetning av vanligt stål och gjutjärn, borrkronor, brotschar, kranar och fräsar med höga krav på slitstyrka, eller verktyg för bearbetning av hårdare material. Det är inte lämpligt att motstå stora stötar.
② Höghastighetstål med hög vanadin. Typiska kvaliteter, såsom W12Cr4V4Mo, (refererad till som EV4), har V-halten ökad till 3% till 5%, har god slitstyrka och är lämpliga för skärande material som orsakar stort verktygsslitage, såsom fibrer, hårdgummi, plast , etc., och kan även användas för bearbetning av material som rostfritt stål, höghållfast stål och högtemperaturlegeringar.
③ Kobolt höghastighetstål. Det är ett kobolthaltigt superhårt snabbstål. Typiska kvaliteter, såsom W2Mo9Cr4VCo8, (refererad till som M42), har mycket hög hårdhet. Dess hårdhet kan nå 69-70HRC. Den är lämplig för bearbetning av svåranvända höghållfasta värmebeständiga stål, högtemperaturlegeringar, titanlegeringar etc. Bearbetningsmaterial: M42 har god slipbarhet och lämpar sig för tillverkning av precisions- och komplexa verktyg, men den är inte lämplig för arbete under skärningsförhållanden.
④ Höghastighetsstål i aluminium. Det är ett aluminiuminnehållande superhårt snabbstål. Typiska kvaliteter är till exempel W6Mo5Cr4V2Al, (hänvisad till som 501). Högtemperaturhårdheten vid 6000C når också 54HRC. Skärprestanda motsvarar M42. Den är lämplig för tillverkning av fräsar, borr, brotschar, kugghjulsfräsar och broscher. etc., används för bearbetning av material såsom legerat stål, rostfritt stål, höghållfast stål och högtemperaturlegeringar.
⑤ Kväve superhårt snabbstål. Typiska kvaliteter, såsom W12M03Cr4V3N, kallad (V3N), är kvävehaltiga superhårda höghastighetsstål. Hårdheten, styrkan och segheten motsvarar M42. De kan användas som ersättning för kobolthaltiga höghastighetsstål och används för låghastighetsskärning av svårbearbetade material och låghastighets- och högprecisionsstål. bearbetning.
⑶ Smältning av snabbstål och pulvermetallurgiskt höghastighetsstål
Enligt olika tillverkningsprocesser kan höghastighetsstål delas in i smältning av höghastighetsstål och pulvermetallurgi höghastighetsstål.
① Smältning av höghastighetsstål: Både vanligt höghastighetsstål och högpresterande höghastighetsstål tillverkas genom smältningsmetoder. De görs till knivar genom processer som smältning, götgjutning och plätering och valsning. Ett allvarligt problem som lätt uppstår vid smältning av snabbstål är hårdmetallsegregering. Hårda och spröda karbider är ojämnt fördelade i snabbstål, och kornen är grova (upp till dussintals mikron), vilket påverkar slitstyrkan och segheten hos höghastighetstålverktyg. och påverkar skärprestandan negativt.
② Pulvermetallurgi höghastighetsstål (PM HSS): Pulvermetallurgi höghastighetsstål (PM HSS) är ett flytande stål som smälts i en högfrekvent induktionsugn, finfördelas med högtrycksargon eller rent kväve, och kyls sedan för att erhålla fina och enhetliga kristaller. Struktur (höghastighetsstålpulver) och tryck sedan in det resulterande pulvret i ett knivämne under hög temperatur och högt tryck, eller gör först ett stålämne och smide sedan och rulla det till en knivform. Jämfört med höghastighetsstål tillverkat med smältmetoden har PM HSS fördelarna att hårdmetallkornen är fina och likformiga, och hållfastheten, segheten och slitstyrkan är mycket förbättrad jämfört med det smälta höghastighetsstålet. Inom området komplexa CNC-verktyg kommer PM HSS-verktyg att vidareutvecklas och inta en viktig position. Typiska kvaliteter, såsom F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN, etc., kan användas för att tillverka stora, tungt belastade, slagkraftiga skärverktyg, såväl som precisionsskärverktyg.
Principer för val av CNC-verktygsmaterial
För närvarande inkluderar de mycket använda CNC-verktygsmaterialen främst diamantverktyg, kubiska bornitridverktyg, keramiska verktyg, belagda verktyg, hårdmetallverktyg, höghastighetstålverktyg etc. Det finns många kvaliteter av verktygsmaterial och deras egenskaper varierar mycket. Följande tabell visar de viktigaste prestandaindikatorerna för olika verktygsmaterial.
Verktygsmaterial för CNC-bearbetning måste väljas efter det arbetsstycke som bearbetas och bearbetningens karaktär. Valet av verktygsmaterial bör vara rimligt anpassat till bearbetningsobjektet. Matchningen av skärverktygsmaterial och bearbetningsobjekt hänvisar huvudsakligen till att matcha de bådas mekaniska egenskaper, fysikaliska egenskaper och kemiska egenskaper för att erhålla längsta verktygslivslängd och maximal skärproduktivitet.
1. Matcha de mekaniska egenskaperna hos skärverktygsmaterial och bearbetningsobjekt
Problemet med att matcha de mekaniska egenskaperna hos skärverktyget och bearbetningsobjektet hänför sig huvudsakligen till matchningen av parametrar för mekaniska egenskaper såsom styrka, seghet och hårdhet hos verktyget och arbetsstyckets material. Verktygsmaterial med olika mekaniska egenskaper är lämpliga för bearbetning av olika arbetsstyckesmaterial.
① Ordningen för verktygsmaterialets hårdhet är: diamantverktyg>kubisk bornitridverktyg>keramiskt verktyg>volframkarbid>höghastighetsstål.
② Ordningen för böjhållfasthet för verktygsmaterial är: höghastighetsstål > hårdmetall > keramiska verktyg > diamant- och kubisk bornitridverktyg.
③ Seghetsordningen för verktygsmaterial är: höghastighetsstål>volframkarbid>kubisk bornitrid, diamant- och keramiska verktyg.
Arbetsstyckesmaterial med hög hårdhet måste bearbetas med verktyg med högre hårdhet. Hårdheten på verktygsmaterialet måste vara högre än hårdheten hos arbetsstycket, vilket vanligtvis krävs för att vara över 60HRC. Ju högre hårdhet verktygsmaterialet har, desto bättre slitstyrka. Till exempel, när kobolthalten i hårdmetall ökar, ökar dess styrka och seghet och dess hårdhet minskar, vilket gör den lämplig för grovbearbetning; när kobolthalten minskar ökar dess hårdhet och slitstyrka, vilket gör den lämplig för efterbehandling.
Verktyg med utmärkta mekaniska egenskaper vid hög temperatur är särskilt lämpliga för höghastighetsskärning. Den utmärkta högtemperaturprestandan hos keramiska skärverktyg gör att de kan skära i höga hastigheter, och den tillåtna skärhastigheten kan vara 2 till 10 gånger högre än den för hårdmetall.
2. Matcha de fysiska egenskaperna hos skärverktygsmaterialet med det bearbetade föremålet
Verktyg med olika fysikaliska egenskaper, såsom snabbstålverktyg med hög värmeledningsförmåga och låg smältpunkt, keramiska verktyg med hög smältpunkt och låg värmeutvidgning, diamantverktyg med hög värmeledningsförmåga och låg värmeutvidgning etc. är lämpliga för bearbetning av olika arbetsstyckesmaterial. Vid bearbetning av arbetsstycken med dålig värmeledningsförmåga bör verktygsmaterial med bättre värmeledningsförmåga användas så att skärvärmen snabbt kan överföras ut och skärtemperaturen kan sänkas. På grund av sin höga värmeledningsförmåga och termiska diffusivitet kan diamant lätt avleda skärvärme utan att orsaka stor termisk deformation, vilket är särskilt viktigt för precisionsbearbetningsverktyg som kräver hög dimensionell noggrannhet.
① Värmebeständighetstemperaturen för olika verktygsmaterial: diamantverktyg är 700~8000C, PCBN-verktyg är 13000~15000C, keramiska verktyg är 1100~12000C, TiC(N)-baserad hårdmetall är 900~11000C, WC-finbaserad korn Karbid är 800~9000C, HSS är 600~7000C.
② Ordningen för värmeledningsförmåga för olika verktygsmaterial: PCD>PCBN>WC-baserad hårdmetall>TiC(N)-baserad hårdmetall>HSS>Si3N4-baserad keramik>A1203-baserad keramik.
③ Ordningen för termiska expansionskoefficienter för olika verktygsmaterial är: HSS>WC-baserad hårdmetall>TiC(N)>A1203-baserad keramik>PCBN>Si3N4-baserad keramik>PCD.
④ Ordningen för termisk chockbeständighet för olika verktygsmaterial är: HSS>WC-baserad hårdmetall>Si3N4-baserad keramik>PCBN>PCD>TiC(N)-baserad hårdmetall>A1203-baserad keramik.
3. Matcha de kemiska egenskaperna hos skärverktygsmaterialet till det bearbetade föremålet
Problemet med att matcha de kemiska egenskaperna hos skärverktygsmaterial och bearbetningsobjekt hänför sig främst till matchningen av kemiska prestandaparametrar såsom kemisk affinitet, kemisk reaktion, diffusion och upplösning av verktygsmaterial och arbetsstyckematerial. Verktyg med olika material är lämpliga för bearbetning av olika arbetsstyckesmaterial.
① Limningstemperaturbeständigheten för olika verktygsmaterial (med stål) är: PCBN>keramik>volframkarbid>HSS.
② Oxidationsbeständighetstemperaturen för olika verktygsmaterial är: keramik>PCBN>volframkarbid>diamant>HSS.
③ Verktygsmaterialens diffusionshållfasthet (för stål) är: diamant>Si3N4-baserad keramik>PCBN>A1203-baserad keramik. Diffusionsintensiteten (för titan) är: A1203-baserad keramik>PCBN>SiC>Si3N4>diamant.
4. Rimligt urval av CNC-verktygsmaterial
Generellt sett är PCBN, keramiska verktyg, belagd hårdmetall och TiCN-baserade hårdmetallverktyg lämpliga för CNC-bearbetning av järnhaltiga metaller såsom stål; medan PCD-verktyg är lämpliga för icke-järnhaltiga metallmaterial som Al, Mg, Cu och deras legeringar och Bearbetning av icke-metalliska material. Tabellen nedan listar några av de arbetsstyckesmaterial som ovanstående verktygsmaterial är lämpliga för bearbetning.
Xinfa CNC-verktyg har egenskaperna av god kvalitet och lågt pris. För mer information, besök:
CNC Tools Manufacturers – Kina CNC Tools Factory & Suppliers (xinfatools.com)
Posttid: 2023-nov-01
