Комбинацията от усъвършенствано оборудване за обработка и високопроизводителни режещи инструменти с ЦПУ може да даде пълна игра на дължимото му представяне и да постигне добри икономически ползи. С бързото развитие на материалите за режещи инструменти, различни нови материали за режещи инструменти значително подобриха своите физически, механични свойства и производителност на рязане, а диапазонът на тяхното приложение също продължи да се разширява.
1. Инструменталните материали трябва да имат основни свойства
Изборът на инструментален материал има голямо влияние върху живота на инструмента, ефективността на обработката, качеството на обработката и разходите за обработка. Когато инструментът реже, той трябва да издържа на въздействието на високо налягане, висока температура, триене, удар и вибрации. Следователно инструменталният материал трябва да има следните основни свойства:
(1) Твърдост и устойчивост на износване. Твърдостта на материала на инструмента трябва да бъде по-висока от тази на материала на детайла, обикновено над 60HRC. Колкото по-твърд е материалът на инструмента, толкова по-добра е устойчивостта на износване.
(2) Сила и издръжливост. Инструменталните материали трябва да имат висока якост и издръжливост, за да издържат на сили на рязане, удари и вибрации и да предотвратяват крехко счупване и начупване на инструментите.
(3) Устойчивост на топлина. Топлоустойчивостта на материала на инструмента е по-добра, той може да издържи на висока температура на рязане и има добра устойчивост на окисление.
(4) Производителност и икономичност на процеса. Инструменталните материали трябва да имат добра производителност при коване, производителност при термична обработка, производителност при заваряване, производителност при шлайфане и т.н. и трябва да се стремят към високо съотношение производителност-цена.
2. Видове, свойства, характеристики и приложение на инструменталните материали
1. Видове, свойства и характеристики на диамантените инструментални материали и приложения на инструментите
Диамантът е алотроп на въглерода и е най-твърдият материал, открит в природата. Диамантените инструменти имат висока твърдост, висока устойчивост на износване и висока топлопроводимост и се използват широко при обработката на цветни метали и неметални материали. Особено при високоскоростното рязане на алуминий и силициево-алуминиеви сплави, диамантените инструменти са основните видове режещи инструменти, които трудно се заменят. Диамантените инструменти, които могат да постигнат висока ефективност, висока стабилност и обработка с дълъг живот, са незаменими и важни инструменти в съвременната CNC обработка.
⑴ Видове диамантени инструменти
① Инструмент с естествен диамант: Естественият диамант се използва като режещ инструмент от стотици години. Естественият монокристален диамантен инструмент е фино шлифован и режещият ръб може да бъде изключително остър. Радиусът на режещия ръб може да достигне 0.002μm, което може да реализира ултратънко рязане и може. Това е признат, идеален и незаменим ултрапрецизен машинен инструмент за обработка на изключително висока прецизност на детайла и изключително ниска грапавост на повърхността.
② PCD диамантен инструмент: Естественият диамант е скъп, а поликристалният диамант (PCD) се използва широко при рязане. От началото на 70-те години на миналия век е разработен поликристален диамант (Polycrystauine diamond, PCD за кратко). След успех инструментите с естествен диамант са били заменени с изкуствен поликристален диамант в много случаи. PCD суровините са богати на източници и цената им е само няколко десети до една десета от естествените диаманти.
PCD инструментите не могат да шлифоват изключително остри ръбове и качеството на повърхността на обработените детайли не е толкова добро, колкото това на естествения диамант. В промишлеността не е удобно да се произвеждат PCD пластини със стружколомач. Следователно PCD може да се използва само за фино рязане на цветни метали и неметали и е трудно да се постигне свръхпрецизно огледално рязане.
③ CVD диамантени инструменти: От края на 1970-те до началото на 1980-те, CVD диамантената технология се появява в Япония. CVD диамантът се отнася до синтеза на диамантен филм върху хетерогенни субстрати (като циментиран карбид, керамика и др.) чрез химическо отлагане на пари (CVD). CVD диамантът има абсолютно същата структура и характеристики като естествения диамант.
Производителността на CVD диаманта е много близка до тази на естествения диамант и има предимствата на естествения монокристален диамант и поликристалния диамант (PCD) и преодолява техните недостатъци до известна степен.
⑵ Експлоатационни характеристики на диамантени инструменти
① Изключително висока твърдост и устойчивост на износване: Естественият диамант е най-твърдото вещество, което се среща в природата. Диамантът има изключително висока устойчивост на износване. При обработка на материали с висока твърдост животът на диамантените инструменти е 10 до 100 пъти по-голям от този на инструментите от циментиран карбид или дори стотици пъти.
② Има много нисък коефициент на триене: коефициентът на триене между диаманта и някои цветни метали е по-нисък от този на други режещи инструменти, коефициентът на триене е нисък, деформацията по време на обработката е малка и силата на рязане може бъдат намалени.
③ Режещият ръб е много остър: режещият ръб на диамантените инструменти може да бъде заточен, а естественият монокристален диамантен инструмент може да бъде висок до 0.002-0.008μm, който може да се използва за ултра -тънко рязане и свръхпрецизна обработка.
④ Има висока топлопроводимост: диамантът има висока топлопроводимост и топлопроводимост, топлината при рязане се разсейва лесно и температурата на режещата част на инструмента е ниска.
⑤ Нисък коефициент на топлинно разширение: Коефициентът на топлинно разширение на диаманта е няколко пъти по-малък от този на циментирания карбид и промяната в размера на инструмента, причинена от топлината на рязане, е много малка, което е особено важно за прецизна и свръхпрецизна обработка, която изисква висока точност на размерите.
⑶ Приложение на диамантени инструменти
Диамантените инструменти се използват най-вече за фино рязане и пробиване на цветни метали и неметални материали с висока скорост. Подходящ е за обработка на различни устойчиви на износване неметали, като FRP заготовки за прахова металургия, керамични материали и др.; различни устойчиви на износване цветни метали, като различни силициево-алуминиеви сплави; различни довършителни обработки на цветни метали.
Недостатъкът на диамантените инструменти е, че имат лоша термична стабилност. Когато температурата на рязане надвиши 700 градуса до 800 градуса, тя напълно ще загуби своята твърдост; освен това не е подходящ за рязане на черни метали, тъй като диамантът (въглеродът) лесно се свързва с желязото при високи температури. Атомното действие превръща въглеродните атоми в графитна структура и инструментът лесно се поврежда.
2. Видове, свойства и характеристики на инструментални материали от кубичен борен нитрид и приложения на инструмента
Кубичният борен нитрид (CBN), вторият свръхтвърд материал, синтезиран по метод, подобен на този на диаманта, е на второ място след диаманта по отношение на твърдост и топлопроводимост. Има отлична термична стабилност и може да се нагрява до 10, 000 градуса в атмосферата. Не настъпва окисление. CBN има изключително стабилни химични свойства за черни метали и може да се използва широко при обработката на стоманени продукти.
снимка
⑴ Видове режещи инструменти от кубичен борен нитрид
Кубичният борен нитрид (CBN) е вещество, което не съществува в природата. Той може да бъде разделен на монокристален и поликристален, тоест монокристален CBN и поликристален кубичен борен нитрид (поликристален кубичен роден нитрид, наричан PCBN). CBN е един от изомерите на борния нитрид (BN) и неговата структура е подобна на тази на диаманта.
PCBN (поликристален кубичен борен нитрид) е поликристален материал, който синтерира фини CBN материали през свързваща фаза (TiC, TiN, Al, Ti и др.) при висока температура и високо налягане. Диамантен инструментален материал, той и диамантът заедно се наричат свръхтвърд инструментален материал. PCBN се използва главно за направата на ножове или други инструменти.
PCBN инструментите могат да бъдат разделени на интегрални PCBN вложки и PCBN композитни вложки, синтеровани с циментиран карбид.
Композитните вложки от PCBN се изработват чрез синтероване на слой от PCBN с дебелина {{0}}.5 до 1,0 mm върху циментиран карбид с добра здравина и издръжливост. Неговата производителност има както добра издръжливост, така и висока твърдост и устойчивост на износване. Проблемите с ниската якост на огъване и трудностите при заваряване на CBN вложки са решени.
⑵ Основни свойства и характеристики на кубичния борен нитрид
Въпреки че твърдостта на кубичния борен нитрид е малко по-ниска от тази на диаманта, тя е много по-висока от другите материали с висока твърдост. Изключителното предимство на CBN е, че неговата термична стабилност е много по-висока от тази на диаманта, който може да достигне над 1200 градуса (700-800 градуса за диамант). реакция. Основните работни характеристики на кубичния борен нитрид са както следва.
① Висока твърдост и устойчивост на износване: Кристалната структура на CBN е подобна на тази на диаманта и има сходна твърдост и здравина с диаманта. PCBN е особено подходящ за обработка на материали с висока твърдост, които преди това могат да бъдат само шлифовани, и може да получи по-добро качество на повърхността на детайлите.
② Висока термична стабилност: Топлоустойчивостта на CBN може да достигне 1400-1500 степен, което е почти 1 пъти по-висока от тази на диаманта (700-800 степен). PCBN инструментите могат да режат високотемпературни сплави и закалени стомани със скорост 3 до 5 пъти по-висока от тази на инструментите от циментиран карбид.
③Отлична химическа стабилност: Няма химическо взаимодействие с материали на основата на желязо при 1200-1300 степен и няма да се износва толкова рязко, колкото диамантът, и все още може да поддържа твърдостта на циментиран карбид в този момент; PCBN инструментите са подходящи за рязане на части от закалена стомана и охладен чугун, могат да се използват широко при високоскоростно рязане на чугун.
④ Добра топлопроводимост: Въпреки че топлопроводимостта на CBN не е толкова добра, колкото тази на диаманта, топлопроводимостта на PCBN е на второ място след диаманта сред различните материали за инструменти и е много по-висока от тази на бързорежещата стомана и циментирания карбид.
⑤ Нисък коефициент на триене: Ниският коефициент на триене може да намали силата на рязане по време на рязане, да намали температурата на рязане и да подобри качеството на обработената повърхност.
⑶ Приложение на инструмент за кубичен борен нитрид
Кубичният борен нитрид е подходящ за довършване на различни трудни за рязане материали като закалена стомана, твърд чугун, високотемпературна сплав, твърда сплав и материали за повърхностно пръскане. Точността на обработка може да достигне IT5 (отворът е IT6), а грапавостта на повърхността може да бъде толкова малка, колкото Ra1.25-0.20μm.
Инструменталният материал от кубичен борен нитрид има лоша издръжливост и якост на огъване. Следователно, инструментите за струговане от кубичен борен нитрид не са подходящи за груба обработка с ниска скорост и високо ударно натоварване; В случай на метал ще се получи силно натрупан ръб, което ще влоши обработената повърхност.
3. Видове, свойства и характеристики на керамичните инструментални материали и приложения на инструментите
Керамичните режещи инструменти имат характеристиките на висока твърдост, добра устойчивост на износване, отлична устойчивост на топлина и химическа стабилност и не се свързват лесно с метал. Керамичните режещи инструменти заемат много важна позиция в CNC обработката. Керамичните режещи инструменти се превърнаха в един от основните режещи инструменти за високоскоростно рязане и обработка на трудни за обработка материали. Керамичните режещи инструменти се използват широко при високоскоростно рязане, сухо рязане, твърдо рязане и рязане на трудни за обработка материали. Керамичните ножове могат ефективно да обработват материали с висока твърдост, които традиционните ножове изобщо не могат да обработват, и реализират „замяна на смилането с кола“; оптималната скорост на рязане на керамичните ножове може да бъде 2 до 10 пъти по-висока от тази на ножовете от циментиран карбид, като по този начин значително подобрява производствената ефективност на обработката на рязане Основната суровина, използвана в материалите за керамични инструменти, е най-разпространеният елемент в земната кора. Следователно популяризирането и прилагането на керамични инструменти е от голямо значение за подобряване на производителността, намаляване на разходите за обработка и спестяване на стратегически благородни метали, а също така ще насърчи значително развитието на технологията за рязане. прогрес.
⑴ Видове материали за керамични инструменти
Видовете материали за керамични инструменти обикновено могат да бъдат разделени на три категории: керамика на базата на алуминиев оксид, керамика на базата на силициев нитрид и композитна керамика на основата на силициев нитрид-алуминиев оксид. Сред тях най-широко използвани са керамичните инструменти на основата на алуминиев оксид и силициев нитрид. Производителността на керамиката на основата на силициев нитрид е по-добра от тази на керамиката на основата на алуминиев оксид.
⑵ Производителност и характеристики на керамичните режещи инструменти
Характеристиките на работата на керамичните режещи инструменти са както следва:
① Висока твърдост и добра устойчивост на износване: Въпреки че твърдостта на керамичните инструменти не е толкова висока, колкото тази на PCD и PCBN, тя е много по-висока от тази на инструментите от циментиран карбид и бързорежеща стомана, достигайки 93-95HRA. Керамичните инструменти могат да обработват материали с висока твърдост, които са трудни за обработка с традиционни инструменти, и са подходящи за високоскоростно рязане и твърдо рязане.
② Устойчивост на висока температура и добра устойчивост на топлина: Керамичните инструменти все още могат да режат при високи температури над 1200 градуса. Керамичните ножове имат добри високотемпературни механични свойства, а устойчивостта на окисление на керамичните ножове A12O3 е особено добра. Дори ако режещият ръб е нажежен до червено, той може да се използва непрекъснато. Следователно, керамичните инструменти могат да постигнат сухо рязане, което може да спести режеща течност.
③ Добра химическа стабилност: керамичните режещи инструменти не се свързват лесно с метал и са устойчиви на корозия и химически стабилни, което може да намали износването на свързване на режещите инструменти.
④ Нисък коефициент на триене: Афинитетът между керамичните режещи инструменти и метала е малък, а коефициентът на триене е нисък, което може да намали силата на рязане и температурата на рязане.
⑶ Приложение на керамични ножове
Керамиката е един от инструменталните материали, използвани главно за високоскоростна довършителна и полудовършителна обработка. Керамичните режещи инструменти са подходящи за рязане на всички видове чугун (сив чугун, сферографитен чугун, ковък чугун, охладен чугун, високолегиран износоустойчив чугун) и стомана (въглеродна структурна стомана, легирана структурна стомана, високоякостна стомана , стомана с високо съдържание на манган, закалена стомана и др.), може също да се използва за рязане на медни сплави, графит, инженерни пластмаси и композитни материали.
Има проблеми с ниската якост на огъване и слабата якост на удар при работата на керамичните инструменти, които не са подходящи за рязане при ниска скорост и ударно натоварване.
4. Свойства и характеристики на материалите за режещи инструменти с покритие и приложение на режещите инструменти
Покритието на инструмента е един от важните начини за подобряване на работата на инструмента. Появата на режещите инструменти с покритие направи голям пробив в ефективността на рязане на режещите инструменти. Инструментът с покритие е покрит с един или повече слоя огнеупорна смес с добра устойчивост на износване върху по-твърдото тяло на инструмента, което съчетава основата на инструмента с твърдото покритие, така че работата на инструмента е значително подобрена. Режещите инструменти с покритие могат да подобрят ефективността на обработката, да подобрят точността на обработката, да удължат живота на инструмента и да намалят разходите за обработка.
Около 80 процента от режещите инструменти, използвани в новите машини с ЦПУ, използват инструменти с покритие. Режещите инструменти с покритие ще бъдат най-важните разновидности на инструментите в областта на обработката с ЦПУ в бъдеще.
⑴ Видове инструменти с покритие
Според различните методи за нанасяне на покритие, инструментите с покритие могат да бъдат разделени на инструменти с покритие с химическо отлагане на пари (CVD) и инструменти с покритие с физическо отлагане на пари (PVD). Покритите карбидни инструменти обикновено използват химическо отлагане на пари и температурата на отлагане е около 1000 градуса. Инструментите с високоскоростна стомана с покритие обикновено използват физическо отлагане на пари и температурата на отлагане е около 500 градуса;
Според различните материали на субстрата на инструментите с покритие, инструментите с покритие могат да бъдат разделени на инструменти с карбидно покритие, инструменти с покритие от високоскоростна стомана и инструменти с покритие върху керамика и свръхтвърди материали (диамант и кубичен борен нитрид).
Според естеството на материала за покритие, инструментите с покритие могат да бъдат разделени на две категории, а именно инструменти с „твърдо“ покритие и инструменти с „меко“ покритие. Основните цели, преследвани от инструментите с "твърдо" покритие, са висока твърдост и устойчивост на износване Основните му предимства са висока твърдост и добра устойчивост на износване, обикновено TiC и TiN покрития. Целта, преследвана от инструментите за "меко" покритие, е нисък коефициент на триене, известен също като самосмазващи се инструменти, и неговото триене с материала на детайла Коефициентът е много нисък, само около 0.1, което може да намали свързване, намаляване на триенето, намаляване на силата на рязане и температурата на рязане.
Наскоро разработен инструмент за нано покритие (Nanoeoating). Този инструмент с покритие може да използва различни комбинации от различни материали за покритие (като метал/метал, метал/керамика, керамика/керамика и т.н.), за да отговори на различни функционални и работни изисквания. Правилно проектираното нанопокритие може да направи материала на инструмента с отлични функции против триене и износване и самосмазващи свойства, което е подходящо за високоскоростно сухо рязане.
⑵ Характеристики на инструментите с покритие
Характеристиките на работата на инструментите с покритие са както следва:
① Добри механични и режещи свойства: инструментите с покритие комбинират отличните свойства на основния материал и материала на покритието
Той не само поддържа добрата якост и висока якост на матрицата, но също така има висока твърдост, висока устойчивост на износване и нисък коефициент на триене на покритието. Следователно скоростта на рязане на инструмента с покритие може да се увеличи повече от 2 пъти от тази на инструмента без покритие и е разрешена по-висока скорост на подаване. Животът на инструмента с покритие също се увеличава.
② Силна гъвкавост: Инструментите с покритие имат широка гъвкавост и обхватът на обработка е значително разширен. Един инструмент с покритие може да замени няколко инструмента без покритие.
③ Дебелина на покритието: С увеличаването на дебелината на покритието животът на инструмента също ще се увеличи, но когато дебелината на покритието достигне насищане, животът на инструмента вече няма да се увеличи значително. Когато покритието е твърде дебело, лесно може да се предизвика белене; когато покритието е твърде тънко, устойчивостта на износване е лоша.
④ Възможност за повторно смилане: Остриетата с покритие имат лоша възможност за повторно смилане, сложно оборудване за нанасяне на покритие, високи изисквания към процеса и дълго време за нанасяне на покритие.
⑤ Материал за покритие: Инструментите с различни материали за покритие имат различна производителност на рязане. Например: при рязане с ниска скорост TiC покритието има предимство; при рязане с висока скорост TiN е по-подходящ.
⑶ Приложение на инструменти с покритие
Покритите режещи инструменти имат голям потенциал в областта на CNC машинната обработка и ще бъдат най-важното разнообразие от инструменти в областта на CNC обработката в бъдеще. Технологията за нанасяне на покритие е приложена към челни фрези, райбери, свредла, инструменти за обработка на сложни отвори, зъбни плочи, фрези за зъбни колела, фрези за зъбни бръсначи, формовъчни протяжки и различни сменяеми вложки за машинно затягане, за да отговарят на изискванията за високоскоростно рязане на стомана и чугун , топлоустойчиви сплави и цветни метали и други материали.
5. Видове, свойства, характеристики и приложение на твърдосплавни инструментални материали
Твърдосплавните режещи инструменти, особено индексируемите карбидни режещи инструменти, са водещите продукти на CNC машинните инструменти. От 80-те години на миналия век различните интегрални и сменяеми карбидни режещи инструменти или остриета са разширени до различни В областта на различните режещи инструменти сменяемите карбидни инструменти се разшириха от прости инструменти за струговане и челни фрези до различни прецизни, сложни и формоващи инструменти.
⑴ Видове инструменти от твърд сплав
Според основния химичен състав циментираният карбид може да бъде разделен на циментиран карбид на базата на волфрамов карбид и циментиран карбид на базата на титанов въглерод (нитрид) (TiC(N)).
Циментираният карбид на базата на волфрамов карбид включва три типа: волфрамов кобалт (YG), волфрамов кобалт-титан (YT) и редки карбиди (YW), всеки от които има своите предимства и недостатъци. Основните компоненти са волфрамов карбид (WC), титанов карбид (TiC), танталов карбид (TaC), ниобиев карбид (NbC) и т.н., а често използваната метална свързваща фаза е Co.
Въглероден (нитриден) циментиран карбид на основата на титан е циментиран карбид с TiC като основен компонент (добавени са някои други карбиди или нитриди), а често използваните метални свързващи фази са Mo и Ni.
ISO (Международна организация за стандартизация) разделя циментирания карбид за рязане на три категории:
Категория K, включително Kl0~K40, е еквивалентна на категорията YG на моята страна (основният компонент е WC.Co).
Категория P, включително P01~P50, е еквивалентна на категорията YT на моята страна (основно съставена от WC.TiC.Co).
Категория M, включително M10~M40, е еквивалентна на категорията YW на моята страна (основният компонент е WC-TiC-TaC(NbC)-Co).
Всеки клас представлява серия от сплави от висока твърдост до максимална якост с числа между 01 и 50.
⑵ Експлоатационни характеристики на режещите инструменти от циментиран карбид
Характеристиките на работата на режещите инструменти от циментиран карбид са както следва:
① Висока твърдост: Режещите инструменти от циментиран карбид са изработени от карбид с висока твърдост и точка на топене (наречена твърда фаза) и метално свързващо вещество (наречена свързваща фаза) чрез метода на праховата металургия и неговата твърдост достига 89-93HRA, много по-висока от високоскоростна стомана, при 5400C, твърдостта все още може да достигне 82-87HRA, която е същата като тази на бързорежещата стомана при стайна температура (83-86HRA). Стойността на твърдостта на циментирания карбид варира в зависимост от природата, количеството, размера на частиците и съдържанието на металната свързваща фаза на карбида и обикновено намалява с увеличаването на съдържанието на свързващата метална фаза. Когато съдържанието на свързваща фаза е същото, твърдостта на YT сплавите е по-висока от тази на YG сплавите, а сплавите, добавени с TaC (NbC), имат по-висока твърдост при висока температура.
② Якост на огъване и издръжливост: Якостта на огъване на често използвания циментиран карбид е в диапазона 900-1500MPa. Колкото по-високо е съдържанието на метална свързваща фаза, толкова по-висока е якостта на огъване. Когато съдържанието на свързващо вещество е същото, якостта на сплавта тип YG (WC-Co) е по-висока от тази на сплавта тип YT (WC-TiC-Co) и якостта намалява с увеличаването на съдържанието на TiC. Циментираният карбид е чуплив материал и неговата ударна якост при стайна температура е само 1/30 до 1/8 от тази на бързорежещата стомана.
⑶ Приложение на често използвани твърдосплавни режещи инструменти
YG сплавите се използват главно за обработка на чугун, цветни метали и неметални материали. Финозърнестите твърди сплави (като YG3X, YG6X) имат по-висока твърдост и устойчивост на износване от среднозърнестите твърди сплави, когато съдържанието на кобалт е същото и са подходящи за обработка на някои специални твърди чугуни, аустенитна неръждаема стомана, топлоустойчиви сплави, титанови сплави, твърд бронз и устойчиви на износване изолационни материали и др.
Изключителните предимства на циментирания карбид YT са висока твърдост, добра устойчивост на топлина, по-висока твърдост и якост на натиск при висока температура в сравнение с циментирания карбид YG и добра устойчивост на окисление. Следователно, когато се изисква ножът да има по-висока топлоустойчивост и устойчивост на износване, трябва да се избере класът с по-високо съдържание на TiC. YT сплавите са подходящи за обработка на пластмасови материали като стомана, но не са подходящи за обработка на титанови сплави и силициево-алуминиеви сплави.
YW сплавта има свойствата на YG и YT сплавите и има добра цялостна производителност. Може да се използва не само за обработка на стоманени материали, но и за обработка на чугун и цветни метали. Ако съдържанието на кобалт се увеличи по подходящ начин, якостта на този тип сплав може да бъде много висока и може да се използва за груба обработка и периодично рязане на различни трудни за обработка материали.
6. Видове, характеристики и приложение на режещи инструменти от бързорежеща стомана
Високоскоростната стомана (накратко HSS) е високолегирана инструментална стомана с добавени повече легиращи елементи като W, Mo, Cr и V. Инструментите за рязане на бързорежеща стомана имат отлична цялостна производителност по отношение на здравина, издръжливост и технологичност. В сложните режещи инструменти, особено при производството на инструменти за обработка на дупки, фрези, инструменти за резба, протяжки, инструменти за рязане на зъбни колела и други сложни режещи инструменти, бързорежещата стомана все още заема доминираща позиция. Ножовете от бързорежеща стомана са лесни за заточване на режещите ръбове.
Според различните употреби бързорежещата стомана може да бъде разделена на бързорежеща стомана с общо предназначение и високопроизводителна високоскоростна стомана.
⑴ Режещи инструменти за бързорежеща стомана с общо предназначение
Бързорежеща стомана с общо предназначение. Като цяло може да се раздели на два вида: волфрамова стомана и волфрамова молибденова стомана. Този тип бързорежеща стомана съдържа добавка (C) от 0.7 процента до 0.9 процента. Според различното съдържание на волфрам в стоманата, тя може да бъде разделена на волфрамова стомана с 12 процента или 18 процента W, волфрам-молибденова стомана с 6 процента или 8 процента W и молибденова стомана с 2 процента или без W. . Бързорежещата стомана с общо предназначение има определена твърдост (63-66HRC) и устойчивост на износване, висока якост и издръжливост, добра пластичност и технология на обработка, така че се използва широко в производството на различни сложни инструменти.
① Волфрамова стомана: Типичният клас волфрамова стомана за високоскоростна стомана с общо предназначение е W18Cr4V (накратко W18), която има добра цялостна производителност. Твърдостта при висока температура при 6000C е 48,5HRC и може да се използва за производство на различни сложни инструменти. Той има предимствата на добра смилаемост и ниска чувствителност към обезвъглеродяване, но поради високото съдържание на карбиди, разпределението е относително неравномерно, частиците са големи, а якостта и издръжливостта не са високи.
② Волфрам-молибденова стомана: отнася се за високоскоростна стомана, получена чрез заместване на част от волфрама във волфрамовата стомана с молибден. Типичният клас волфрам-молибденова стомана е W6Mo5Cr4V2 (накратко M2). Карбидните частици на M2 са фини и еднакви, а неговата якост, издръжливост и високотемпературна пластичност са по-добри от тези на W18Cr4V. Друга стомана от волфрам-молибден е W9Mo3Cr4V (накратко W9), нейната термична стабилност е малко по-висока от тази на стоманата M2, нейната якост на огъване и якост са по-добри от W6M05Cr4V2 и има добра обработваемост.
⑵ Високопроизводителни режещи инструменти за високоскоростна стомана
Високоефективната бързорежеща стомана се отнася до нов тип стомана, която добавя известно съдържание на въглерод, съдържание на ванадий и легиращи елементи като Co и Al към състава на бързорежещата стомана с общо предназначение, така че да подобри нейната устойчивост на топлина и износоустойчивост. Има основно следните категории:
① Високовъглеродна бързорежеща стомана. Високовъглеродна бързорежеща стомана (като 95W18Cr4V), с висока твърдост при стайна температура и висока температура, е подходяща за производство и обработка на обикновена стомана и чугун, свредла, райбери, метчици и фрези с високи изисквания за устойчивост на износване, или инструменти за обработка на по-твърди материали. Не е подходящ да издържа на големи удари.
② Високоскоростна стомана с високо съдържание на ванадий. Типичните класове, като W12Cr4V4Mo (наричани EV4), съдържащи V, увеличени до 3 процента до 5 процента, добра устойчивост на износване, подходящи за рязане на материали с голямо износване на инструменти, като влакна, твърда гума, пластмаса и др. също да се използва за обработка на материали като неръждаема стомана, стомана с висока якост и сплави при висока температура.
③ Кобалтова бързорежеща стомана. Това е съдържаща кобалт свръхтвърда бързорежеща стомана, типичен клас, като W2Mo9Cr4VCo8 (накратко M42), има висока твърдост и нейната твърдост може да достигне 69-70HRC. Подходящ е за обработка на високоякостна топлоустойчива стомана, високотемпературни сплави, титанови сплави и др. Материалът за обработка M42 има добра шлифоваемост и е подходящ за изработка на прецизни и сложни инструменти, но не е подходящ за работа при ударно рязане условия.
④ Алуминиева бързорежеща стомана. Принадлежи към съдържаща алуминий свръхтвърда бързорежеща стомана, типични класове, като W6Mo5Cr4V2Al, (съкратено като 501), твърдостта при висока температура достига 54HRC при 6000C, а производителността на рязане е еквивалентна на M42. Подходящ е за производство на фрези, свредла, райбери, зъбни фрези и протяжки. и т.н., използвани за обработка на материали като легирана стомана, неръждаема стомана, високоякостна стомана и свръхсплав.
⑤ Азотна свръхтвърда бързорежеща стомана. Типичните марки, като W12M03Cr4V3N, наричани (V3N), са азотсъдържащи свръхтвърди бързорежещи стомани. Твърдостта, здравината и издръжливостта са еквивалентни на M42. обработка.
(3) Топене на бързорежеща стомана и прахова металургия на бързорежеща стомана
Според различните производствени процеси бързорежещата стомана може да бъде разделена на топима бързорежеща стомана и бързорежеща стомана от праховата металургия.
① Топене на бързорежеща стомана: Както обикновената бързорежеща стомана, така и високопроизводителната бързорежеща стомана се произвеждат чрез топене. Те се правят на ножове чрез процеси като топене, леене на слитък и обшивка и валцуване. Сериозният проблем, който е вероятно да възникне при топенето на бързорежеща стомана, е сегрегацията на карбида. Твърдите и крехки карбиди са неравномерно разпределени във бързорежещата стомана, а зърната са едри (до десетки микрони). и неблагоприятни ефекти върху ефективността на рязане.
② Прахова металургия бързорежеща стомана (PM HSS): Прахова металургия бързорежеща стомана (PM HSS) е разтопена стомана, разтопена във високочестотна индукционна пещ, пулверизирана с аргон под високо налягане или чист азот и след това охладена, за да се получи фина стомана и равномерни кристали Микроструктура (прах от високоскоростна стомана), след което пресовайте получения прах в заготовка за нож при висока температура и високо налягане или първо направете стоманена заготовка и след това я изковайте и разточете във форма на нож. В сравнение с високоскоростната стомана, произведена чрез метод на топене, PM HSS има следните предимства: карбидните зърна са фини и еднакви, а здравината, якостта и устойчивостта на износване са много подобрени в сравнение с високоскоростната стомана, произведена чрез топене. В областта на сложните CNC инструменти, PM HSS инструментите ще се развиват допълнително и ще играят важна роля. Типичните класове, като F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN и др., могат да се използват за производство на ножове с големи размери, тежки условия на работа и силно удароустойчиви ножове, както и за производство на прецизни ножове.
3. Принципи на избор на материали за режещи инструменти с ЦПУ
на
Понастоящем широко използваните инструменти за ЦПУ включват главно диамантени инструменти, инструменти от кубичен борен нитрид, керамични инструменти, инструменти с покритие, инструменти от карбид и инструменти от високоскоростна стомана. Има много степени на материали за режещи инструменти и тяхната производителност варира значително. Основните показатели за ефективност на различните материали за инструменти са показани в следващата таблица.
снимка
Материалът на инструмента за NC обработка трябва да бъде избран в съответствие с детайла, който ще се обработва, и естеството на обработката. Изборът на инструментален материал трябва да бъде разумно съобразен с обекта на обработка. Съвпадението на материала на режещия инструмент и обекта за обработка се отнася главно до съвпадението на механичните свойства, физичните свойства и химичните свойства на двете, за да се получи най-дълъг живот на инструмента и максимална производителност на рязане.
1. Материалът на режещия инструмент съответства на механичните свойства на обработвания обект
Съвпадението на механичните свойства на режещия инструмент и обработващия обект се отнася главно до съвпадението на параметрите на механичните свойства като якост, издръжливост и твърдост на режещия инструмент и материала на детайла. Инструменталните материали с различни механични свойства са подходящи за различни материали на детайла.
① The order of tool material hardness is: diamond tool>cubic boron nitride tool>ceramic tool>tungsten carbide>бързорежеща стомана.
② Редът на якостта на огъване на инструменталните материали е: бързорежеща стомана > циментиран карбид > керамични инструменти > инструменти с диамант и кубичен борен нитрид.
③ Редът на издръжливостта на материалите за режещи инструменти е: бързорежеща стомана > циментиран карбид > кубичен борен нитрид, диамантени и керамични режещи инструменти.
Материалът на детайла с висока твърдост трябва да се обработва с инструмент с по-висока твърдост. Твърдостта на материала на инструмента трябва да бъде по-висока от тази на материала на детайла, който обикновено се изисква да бъде над 60HRC. Колкото по-твърд е материалът на инструмента, толкова по-добра е неговата устойчивост на износване. Например, когато количеството кобалт в циментирания карбид се увеличи, неговата здравина и издръжливост се увеличават, а твърдостта му намалява, което е подходящо за груба обработка; когато количеството кобалт намалява, неговата твърдост и устойчивост на износване се увеличават, което е подходящо за довършителни работи.
Инструменти с отлични високотемпературни механични свойства са особено подходящи за високоскоростно рязане. Отличната производителност при висока температура на керамичните инструменти им позволява да режат при високи скорости, а разрешената скорост на рязане може да бъде увеличена от 2 до 10 пъти в сравнение с циментиран карбид.
2. Съгласуване на материала на режещия инструмент с физическите свойства на обработвания обект
Инструменти с различни физични свойства, като инструменти от бързорежеща стомана с висока топлопроводимост и ниска точка на топене, керамични инструменти с висока точка на топене и ниско термично разширение, диамантени инструменти с висока топлопроводимост и ниско термично разширение и др., са подходящи за различни материали за заготовки. При обработка на детайли с лоша топлопроводимост трябва да се използват инструменти с по-добра топлопроводимост, така че топлината на рязане да може да се предава бързо и температурата на рязане да може да се намали. Поради високата топлопроводимост и коефициент на топлопроводимост на диаманта, топлината от рязане се разсейва лесно и няма да причини голяма термична деформация, което е особено важно за прецизни инструменти за обработка, които изискват висока точност на размерите.
① Топлоустойчива температура на различни материали за инструменти: 700-8000C за диамантени инструменти, 13000-15000C за PCBN инструменти, 1100-12000C за керамични инструменти, 900-11000C за TiC(N )-базиран циментиран карбид и 900-11000C за ултрафини зърна на базата на WC. Циментираният карбид е 800~9000C, HSS е 600~7000C.
② The order of thermal conductivity of various tool materials: PCD>PCBN>WC-based cemented carbide>TiC(N)-based cemented carbide>HSS>Si3N4-based ceramics>1203-Керамика на основата.
③ The order of thermal expansion coefficient of various tool materials is: HSS>WC-based cemented carbide>TiC(N)>A1203-based ceramics>PCBN>Si3N4-based ceramics>PCD.
④ The order of thermal shock resistance of various tool materials is: HSS>WC-based cemented carbide>Si3N4-based ceramics>PCBN>PCD>TiC(N)-based cemented carbide>1203-Керамика на основата.
3. Съгласуване на материала на режещия инструмент с химичните свойства на обработвания обект
Съвпадението на химичните свойства между материалите на режещите инструменти и обработващите обекти се отнася главно до съвпадението на параметрите на химическата производителност като химически афинитет, химическа реакция, дифузия и разтваряне между материалите на инструмента и материалите на детайла. ножове от различни материали
