Kombinacija napredne opreme za obradu i visokoučinkovitih CNC alata za rezanje može dati punu prednost njegovoj dužnoj izvedbi i postići dobre ekonomske koristi. S brzim razvojem materijala za alate za rezanje, razni novi materijali za alate za rezanje uvelike su poboljšali svoja fizička, mehanička svojstva i performanse rezanja, a raspon njihove primjene također se nastavio širiti.
1. Alatni materijali trebaju imati osnovna svojstva
Izbor materijala alata ima velik utjecaj na vijek trajanja alata, učinkovitost obrade, kvalitetu obrade i cijenu obrade. Kada alat reže, mora izdržati učinke visokog tlaka, visoke temperature, trenja, udara i vibracija. Prema tome, alatni materijal treba imati sljedeća osnovna svojstva:
(1) Tvrdoća i otpornost na trošenje. Tvrdoća materijala alata mora biti veća od tvrdoće materijala izratka, općenito iznad 60HRC. Što je tvrđi materijal alata, to je bolja otpornost na habanje.
(2) Snaga i žilavost. Materijali alata trebaju imati visoku čvrstoću i žilavost kako bi podnijeli sile rezanja, udarce i vibracije, te spriječili krti lom i lomljenje alata.
(3) Otpornost na toplinu. Otpornost materijala alata na toplinu je bolja, može izdržati visoke temperature rezanja i ima dobru otpornost na oksidaciju.
(4) Performanse i ekonomičnost procesa. Materijali alata trebaju imati dobru izvedbu kovanja, izvedbu toplinske obrade, izvedbu zavarivanja, izvedbu brušenja itd., te trebaju težiti visokom omjeru učinka i cijene.
2. Vrste, svojstva, karakteristike i primjena alatnih materijala
1. Vrste, svojstva i karakteristike dijamantnih alatnih materijala i primjena alata
Dijamant je alotrop ugljika i najtvrđi je materijal pronađen u prirodi. Dijamantni alati imaju visoku tvrdoću, visoku otpornost na habanje i visoku toplinsku vodljivost, te se široko koriste u obradi obojenih metala i nemetalnih materijala. Osobito u brzom rezanju aluminija i silicij-aluminijskih legura, dijamantni alati su glavne vrste alata za rezanje koje je teško zamijeniti. Dijamantni alati koji mogu postići visoku učinkovitost, visoku stabilnost i dugotrajnu obradu nezamjenjivi su i važni alati u modernoj CNC obradi.
⑴ Vrste dijamantnih alata
① Alat od prirodnog dijamanta: Prirodni dijamant se koristi kao alat za rezanje stotinama godina. Prirodni monokristalni dijamantni alat je fino brušen, a oštrica se može brusiti izuzetno oštro. Radijus rezne oštrice može doseći 0.002μm, što može ostvariti ultratanko rezanje i može To je priznat, idealan i nezamjenjiv alat za ultra preciznu obradu za obradu izuzetno visoke preciznosti obratka i izuzetno niske hrapavosti površine.
② PCD dijamantni alat: prirodni dijamant je skup, a polikristalni dijamant (PCD) naširoko se koristi za rezanje. Od ranih 1970-ih razvijen je polikristalni dijamant (Polycrystauine diamond, skraćeno PCD). Nakon uspjeha, prirodni dijamantni alati su u mnogim prilikama zamijenjeni umjetnim polikristalnim dijamantom. Sirovine za PCD su bogate izvorima, a cijena im je samo nekoliko desetina do jedne desetine prirodnih dijamanata.
PCD alati ne mogu brusiti izuzetno oštre rubove, a kvaliteta površine obrađenih izradaka nije tako dobra kao kod prirodnog dijamanta. U industriji nije prikladno proizvoditi PCD pločice s lomiteljima strugotine. Stoga se PCD može koristiti samo za fino rezanje obojenih metala i nemetala, a teško je postići ultra-precizno rezanje zrcalom.
③ CVD dijamantni alati: Od kasnih 1970-ih do ranih 1980-ih, CVD dijamantna tehnologija pojavila se u Japanu. CVD dijamant se odnosi na sintezu dijamantnog filma na heterogenim podlogama (kao što su cementni karbid, keramika itd.) kemijskim taloženjem iz pare (CVD). CVD dijamant ima potpuno istu strukturu i karakteristike kao prirodni dijamant.
Učinak CVD dijamanta vrlo je sličan prirodnom dijamantu i ima prednosti prirodnog monokristalnog dijamanta i polikristalnog dijamanta (PCD), te u određenoj mjeri nadilazi njihove nedostatke.
⑵ Karakteristike rada dijamantnih alata
① Iznimno visoka tvrdoća i otpornost na habanje: prirodni dijamant je najtvrđa tvar koja se nalazi u prirodi. Dijamant ima izuzetno visoku otpornost na habanje. Pri obradi materijala visoke tvrdoće, vijek trajanja dijamantnih alata je 10 do 100 puta veći od alata od cementnog karbida, ili čak stotine puta.
② Ima vrlo nizak koeficijent trenja: koeficijent trenja između dijamanta i nekih obojenih metala niži je nego kod drugih alata za rezanje, koeficijent trenja je nizak, deformacija tijekom obrade je mala, a sila rezanja može biti smanjen.
③ Rezni rub je vrlo oštar: rezni rub dijamantnog alata može se naoštriti, a prirodni monokristalni dijamantni alat može biti visok do 0.002-0.008μm, što se može koristiti za ultra -tanko rezanje i ultraprecizna obrada.
④ Ima visoku toplinsku vodljivost: dijamant ima visoku toplinsku vodljivost i toplinsku difuziju, toplina rezanja se lako rasipa, a temperatura reznog dijela alata je niska.
⑤ Niski koeficijent toplinskog širenja: koeficijent toplinskog širenja dijamanta je nekoliko puta manji od onog kod cementnog karbida, a promjena veličine alata uzrokovana toplinom rezanja je vrlo mala, što je posebno važno za preciznu i ultra-preciznu obradu koja zahtijeva visoku dimenzijska točnost.
⑶ Primjena dijamantnog alata
Dijamantni alati se uglavnom koriste za fino rezanje i bušenje obojenih metala i nemetalnih materijala velikom brzinom. Pogodan je za obradu raznih nemetala otpornih na habanje, kao što su obrasci metalurgije praha FRP, keramički materijali itd.; razni obojeni metali otporni na habanje, kao što su razne legure silicij-aluminij; razne dorade obojenih metala.
Nedostatak dijamantnih alata je njihova slaba toplinska stabilnost. Kada temperatura rezanja prijeđe 700 stupnjeva do 800 stupnjeva, potpuno će izgubiti svoju tvrdoću; osim toga, nije prikladan za rezanje željeznih metala, jer se dijamant (ugljik) lako veže sa željezom na visokim temperaturama. Atomsko djelovanje pretvara ugljikove atome u grafitnu strukturu, a alat se lako ošteti.
2. Vrste, svojstva i značajke alatnih materijala kubnog bor nitrida i primjena alata
Kubični bor nitrid (CBN), drugi supertvrdi materijal sintetiziran metodom sličnom dijamantu, drugi je nakon dijamanta u pogledu tvrdoće i toplinske vodljivosti. Ima izvrsnu toplinsku stabilnost i može se zagrijati do 10,000 stupnjeva u atmosferi. Ne dolazi do oksidacije. CBN ima izuzetno stabilna kemijska svojstva za željezne metale i može se široko koristiti u obradi proizvoda od čelika.
slika
⑴ Vrste alata za rezanje kubičnog bor nitrida
Kubični bor nitrid (CBN) je tvar koja ne postoji u prirodi. Može se podijeliti na monokristalne i polikristalne, odnosno CBN monokristalne i polikristalne kubične nitride bora (Polycrystalline cubic bornnitride, naziva se PCBN). CBN je jedan od izomera bor nitrida (BN), a njegova je struktura slična onoj dijamanta.
PCBN (polikristalni kubični bor nitrid) je polikristalni materijal koji sinterira fine CBN materijale kroz fazu vezivanja (TiC, TiN, Al, Ti, itd.) pod visokom temperaturom i visokim tlakom. Dijamantni alatni materijal, on i dijamant zajedno se nazivaju supertvrdi alatni materijal. PCBN se uglavnom koristi za izradu noževa ili drugih alata.
PCBN alati se mogu podijeliti na integralne PCBN pločice i PCBN kompozitne pločice sinterirane s cementnim karbidom.
PCBN kompozitni umeci izrađuju se sinteriranjem sloja PCBN debljine {{0}}.5 do 1,0 mm na cementnom karbidu dobre čvrstoće i žilavosti. Njegova izvedba ima i dobru žilavost i visoku tvrdoću i otpornost na trošenje. Problemi male čvrstoće na savijanje i teškoće zavarivanja CBN umetaka su riješeni.
⑵ Glavna svojstva i karakteristike kubičnog bor nitrida
Iako je tvrdoća kubičnog bor nitrida neznatno inferiorna od dijamanta, mnogo je veća od drugih materijala visoke tvrdoće. Izvanredna prednost CBN-a je ta što je njegova termička stabilnost mnogo veća nego kod dijamanta, koji može doseći temperaturu iznad 1200 stupnjeva (700-800 stupnjeva za dijamant). reakcija. Glavne radne karakteristike kubičnog bor nitrida su sljedeće.
① Visoka tvrdoća i otpornost na habanje: kristalna struktura CBN-a slična je onoj dijamanta i ima sličnu tvrdoću i snagu kao dijamant. PCBN je posebno prikladan za obradu materijala visoke tvrdoće koji su se prije mogli samo brusiti, a može postići bolju kvalitetu površine izradaka.
② Visoka toplinska stabilnost: toplinska otpornost CBN-a može doseći 1400-1500 stupnjeva, što je gotovo 1 puta više od otpornosti dijamanta (700-800 stupnjeva). PCBN alati mogu rezati visokotemperaturne legure i očvrsle čelike brzinom 3 do 5 puta većom od brzine alata od cementnog karbida.
③Izvrsna kemijska stabilnost: nema kemijske interakcije s materijalima na bazi željeza na 1200-1300 stupnju i neće se istrošiti tako oštro kao dijamant, a još uvijek može zadržati tvrdoću cementnog karbida u ovom trenutku; PCBN alati prikladni su za rezanje dijelova od kaljenog čelika i ohlađenog lijevanog željeza, mogu se široko koristiti u brzom rezanju lijevanog željeza.
④ Dobra toplinska vodljivost: Iako toplinska vodljivost CBN-a nije tako dobra kao kod dijamanta, toplinska vodljivost PCBN-a druga je nakon dijamanta među različitim materijalima za alate i mnogo je viša od one kod brzoreznog čelika i cementnog karbida.
⑤ Nizak koeficijent trenja: nizak koeficijent trenja može smanjiti silu rezanja tijekom rezanja, smanjiti temperaturu rezanja i poboljšati kvalitetu obrađene površine.
⑶ Primjena alata od kubičnog bor nitrida
Kubični borov nitrid prikladan je za završnu obradu raznih materijala koji se teško režu kao što su kaljeni čelik, tvrdo lijevano željezo, visokotemperaturne legure, tvrde legure i materijali za prskanje površina. Točnost obrade može doseći IT5 (rupa je IT6), a hrapavost površine može biti mala kao Ra1.25-0.20μm.
Kubni bor nitrid alatni materijal ima slabu žilavost i čvrstoću na savijanje. Stoga alati za tokarenje kubičnog bor nitrida nisu prikladni za grubu obradu s malom brzinom i velikim udarnim opterećenjem; U slučaju metala doći će do jakih nakupina rubova, što će oštetiti strojno obrađenu površinu.
3. Vrste, svojstva i karakteristike keramičkih alatnih materijala i primjena alata
Keramički alati za rezanje imaju značajke visoke tvrdoće, dobre otpornosti na habanje, izvrsne toplinske otpornosti i kemijske stabilnosti te ih nije lako spojiti s metalom. Alati za rezanje keramike zauzimaju vrlo važno mjesto u CNC obradi. Keramički rezni alati postali su jedan od glavnih reznih alata za brzo rezanje i obradu teško obradivih materijala. Keramički alati za rezanje imaju široku primjenu u brzom rezanju, suhom rezanju, tvrdom rezanju i rezanju materijala koji se teško obrađuju. Keramički noževi mogu učinkovito obraditi materijale visoke tvrdoće koje tradicionalni noževi uopće ne mogu obraditi i ostvariti "zamjenu brušenja automobilom"; optimalna brzina rezanja keramičkih noževa može biti 2 do 10 puta veća od brzine noževa od cementnog karbida, čime se uvelike poboljšava proizvodna učinkovitost obrade rezanjem Glavna sirovina koja se koristi u materijalima za keramičke alate najzastupljeniji je element u zemljinoj kori. Stoga je popularizacija i primjena keramičkih alata od velike važnosti za poboljšanje produktivnosti, smanjenje troškova obrade i uštedu strateških plemenitih metala, a također će uvelike promicati razvoj tehnologije rezanja. napredak.
⑴ Vrste materijala za keramičke alate
Vrste materijala za keramičke alate općenito se mogu podijeliti u tri kategorije: keramika na bazi aluminijevog oksida, keramika na bazi silicijevog nitrida i kompozitna keramika na bazi silicijevog nitrida i aluminijevog oksida. Među njima se najviše koriste alatni keramički materijali na bazi aluminijevog oksida i silicijevog nitrida. Performanse keramike na bazi silicijevog nitrida su superiornije od keramike na bazi aluminijevog oksida.
⑵ Izvedba i karakteristike keramičkih alata za rezanje
Karakteristike izvedbe keramičkih alata za rezanje su sljedeće:
① Visoka tvrdoća i dobra otpornost na habanje: Iako tvrdoća keramičkih alata nije visoka kao kod PCD i PCBN, mnogo je veća od tvrdoće od cementnog karbida i alata od brzoreznog čelika, dostižući 93-95HRA. Keramički alati mogu obraditi materijale visoke tvrdoće koje je teško obraditi tradicionalnim alatima, a pogodni su za rezanje velikom brzinom i tvrdo rezanje.
② Otpornost na visoke temperature i dobra otpornost na toplinu: Keramički alati još uvijek mogu rezati na visokim temperaturama iznad 1200 stupnjeva. Keramički noževi imaju dobra mehanička svojstva pri visokim temperaturama, a posebno je dobra otpornost na oksidaciju A12O3 keramičkih noževa. Čak i ako je oštrica u užarenom stanju, može se koristiti kontinuirano. Stoga keramički alati mogu postići suho rezanje, što može uštedjeti tekućinu za rezanje.
③ Dobra kemijska stabilnost: keramičke alate za rezanje nije lako spojiti s metalom, otporni su na koroziju i kemijski su stabilni, što može smanjiti trošenje prianjanja alata za rezanje.
④ Nizak koeficijent trenja: afinitet između keramičkih alata za rezanje i metala je mali, a koeficijent trenja je nizak, što može smanjiti silu rezanja i temperaturu rezanja.
⑶ Primjena keramičkih noževa
Keramika je jedan od alatnih materijala koji se uglavnom koristi za brzu završnu i poluzavršnu obradu. Keramički alati za rezanje prikladni su za rezanje svih vrsta lijevanog željeza (sivi lijev, nodularni lijev, temprani lijev, ohlađeni lijev, visokolegirano lijevano željezo otporno na habanje) i čelika (ugljični konstrukcijski čelik, legirani konstrukcijski čelik, čelik visoke čvrstoće , čelik s visokim sadržajem mangana, kaljeni čelik itd.), također se može koristiti za rezanje legura bakra, grafita, inženjerske plastike i kompozitnih materijala.
Postoje problemi niske čvrstoće na savijanje i slabe udarne žilavosti u izvedbi keramičkih alatnih materijala, koji nisu prikladni za rezanje pri maloj brzini i udarnom opterećenju.
4. Svojstva i karakteristike presvučenih materijala za rezne alate i primjena reznih alata
Premazivanje alata je jedan od važnih načina poboljšanja performansi alata. Pojava presvučenih alata za rezanje napravila je veliki napredak u reznim performansama alata za rezanje. Alat s premazom je presvučen s jednim ili više slojeva vatrostalne smjese s dobrom otpornošću na habanje na čvršćem tijelu alata, koji kombinira podlogu alata s tvrdim premazom, tako da je izvedba alata znatno poboljšana. Rezni alati s premazom mogu poboljšati učinkovitost obrade, poboljšati točnost obrade, produžiti vijek trajanja alata i smanjiti troškove obrade.
Oko 80 posto alata za rezanje koji se koriste u novim CNC alatnim strojevima koriste presvučene alate. Obloženi rezni alati bit će najvažnije vrste alata u području CNC obrade u budućnosti.
⑴ Vrste premazanih alata
Prema različitim metodama premazivanja, alati s premazom mogu se podijeliti na alate s premazom kemijskim taloženjem (CVD) i alate s premazom fizičkim taloženjem (PVD). Alati od presvučenog karbida općenito koriste kemijsko taloženje iz pare, a temperatura taloženja je oko 1000 stupnjeva. Alati s premazom od brzoreznog čelika općenito koriste fizičko taloženje parom, a temperatura taloženja je oko 500 stupnjeva;
Prema različitim materijalima podloge alata s premazom, alati s premazom mogu se podijeliti na alate s premazom od karbida, alate s premazom od brzoreznog čelika i alate s premazom na keramici i supertvrdim materijalima (dijamant i kubični borov nitrid).
Prema prirodi materijala za premazivanje, alati s premazom mogu se podijeliti u dvije kategorije, naime alati s "tvrdim" premazom i alati s "mekim" premazom. Glavni ciljevi alata s "tvrdim" premazom su visoka tvrdoća i otpornost na habanje. Njegove glavne prednosti su visoka tvrdoća i dobra otpornost na habanje, tipično TiC i TiN prevlake. Cilj koji nastoje alati za "meko" oblaganje je nizak koeficijent trenja, poznat i kao samopodmazujući alati, a njegovo trenje s materijalom izratka Koeficijent je vrlo nizak, samo oko 0.1, što može smanjiti lijepljenje, smanjenje trenja, smanjenje sile rezanja i temperature rezanja.
Nedavno razvijen alat za nano oblaganje (Nanoeoating). Ovaj obloženi alat može koristiti različite kombinacije različitih materijala za oblaganje (kao što su metal/metal, metal/keramika, keramika/keramika, itd.) kako bi zadovoljio različite funkcionalne i radne zahtjeve. Pravilno dizajniran nano premaz može učiniti da materijal alata ima izvrsne funkcije protiv trenja i habanja te svojstva samopodmazivanja, što je prikladno za suho rezanje velikom brzinom.
⑵ Karakteristike premazanih alata
Karakteristike rada premazanih alata su sljedeće:
① Dobra mehanička svojstva i svojstva rezanja: alati s premazom kombiniraju izvrsna svojstva osnovnog materijala i materijala za premaz
Ne samo da održava dobru žilavost i visoku čvrstoću matrice, već ima i visoku tvrdoću, visoku otpornost na trošenje i nizak koeficijent trenja premaza. Stoga se brzina rezanja alata s premazom može povećati više od 2 puta od brzine alata bez premaza, a dopuštena je veća brzina posmaka. Trajnost premazanog alata također je povećana.
② Velika svestranost: Alati s premazom imaju široku svestranost, a raspon obrade je značajno proširen. Jedan alat s premazom može zamijeniti nekoliko alata bez premaza.
③ Debljina premaza: S povećanjem debljine premaza, vijek trajanja alata će se također povećati, ali kada debljina premaza dosegne zasićenost, vijek trajanja alata se više neće značajno povećati. Kada je premaz predebeo, lako je izazvati ljuštenje; kada je premaz pretanak, otpornost na trošenje je loša.
④ Mogućnost ponovnog brušenja: Obložene oštrice imaju slabu mogućnost ponovnog brušenja, složenu opremu za premazivanje, visoke zahtjeve procesa i dugo vrijeme premazivanja.
⑤ Materijal premaza: Alati s različitim materijalima premaza imaju različit učinak rezanja. Na primjer: kod rezanja pri maloj brzini, TiC premaz ima prednost; pri rezanju velikom brzinom, TiN je prikladniji.
⑶ Primjena premazanih alata
Obloženi rezni alati imaju veliki potencijal u području CNC obrade i bit će najvažnija vrsta alata u području CNC obrade u budućnosti. Tehnologija premazivanja primijenjena je na glodala, razvrtala, svrdla, složene alate za obradu rupa, ploče za kuhanje zupčanika, rezače za oblikovanje zupčanika, rezače za oštrenje zupčanika, proreze za oblikovanje i razne izmjenjive pločice za strojno stezanje kako bi se zadovoljili zahtjevi brzog rezanja čelika i lijevanog željeza , legure otporne na toplinu i obojeni metali i drugi materijali.
5. Vrste, svojstva, karakteristike i primjena alatnih materijala od tvrdog metala
Rezni alati od tvrdog metala, posebno rezni alati od tvrdog metala, vodeći su proizvodi CNC alata za obradu. Od 1980-ih razni integralni i izmjenjivi alati za rezanje od tvrdog metala ili oštrice prošireni su na različite U području raznih alata za rezanje, alati od izmjenjivog tvrdog metala proširili su se od jednostavnih alata za tokarenje i čeonih glodala do raznih preciznih, složenih i alata za oblikovanje.
⑴ Vrste alata od tvrdog metala
Prema glavnom kemijskom sastavu, cementni karbid se može podijeliti na cementni karbid na bazi volframovog karbida i cementni karbid na bazi titanijevog ugljika (nitrida) (TiC(N)).
Cementirani karbid na bazi volfram karbida uključuje tri vrste: volfram-kobalt (YG), volfram-kobalt-titan (YT) i rijetke karbide (YW), od kojih svaki ima svoje prednosti i nedostatke. Glavne komponente su volframov karbid (WC), titanov karbid (TiC), tantalov karbid (TaC), niobijev karbid (NbC) itd., a najčešće korištena metalna vezivna faza je Co.
Ugljikov (nitrid) cementni karbid na bazi titana je cementni karbid s TiC kao glavnom komponentom (dodaju se neki drugi karbidi ili nitridi), a najčešće korištene metalne vezivne faze su Mo i Ni.
ISO (Međunarodna organizacija za standardizaciju) dijeli cementni karbid za rezanje u tri kategorije:
K kategorija, uključujući Kl0~K40, ekvivalentna je YG kategoriji moje zemlje (glavna komponenta je WC.Co).
P kategorija, uključujući P01~P50, ekvivalentna je YT kategoriji moje zemlje (uglavnom se sastoji od WC.TiC.Co).
Kategorija M, uključujući M10~M40, ekvivalentna je kategoriji YW moje zemlje (glavna komponenta je WC-TiC-TaC(NbC)-Co).
Svaki stupanj predstavlja niz legura od visoke tvrdoće do maksimalne žilavosti s brojevima između 01 i 50.
⑵ Karakteristike rada reznih alata od cementnog karbida
Karakteristike rada alata za rezanje od cementnog karbida su sljedeće:
① Visoka tvrdoća: rezni alati od cementnog karbida izrađeni su od karbida visoke tvrdoće i tališta (koji se naziva tvrda faza) i metalnog veziva (koji se naziva faza vezivanja) metodom metalurgije praha, a njegova tvrdoća doseže 89-93HRA , mnogo višu od brzoreznog čelika, na 5400C, tvrdoća još uvijek može doseći 82-87HRA, što je isto kao kod brzoreznog čelika na sobnoj temperaturi (83-86HRA). Vrijednost tvrdoće cementiranog karbida varira s prirodom, količinom, veličinom čestica i sadržajem metalne vezne faze u karbidu i općenito se smanjuje s povećanjem udjela vezne metalne faze. Kada je udio vezivne faze isti, tvrdoća YT legura je veća od one YG legura, a legure s dodatkom TaC (NbC) imaju veću tvrdoću na visokim temperaturama.
② Čvrstoća na savijanje i žilavost: Čvrstoća na savijanje obično korištenog cementnog karbida je u rasponu od 900-1500MPa. Što je veći sadržaj metalne vezivne faze, to je veća čvrstoća na savijanje. Kada je sadržaj veziva isti, čvrstoća legure tipa YG (WC-Co) veća je od legure tipa YT (WC-TiC-Co), a čvrstoća opada s povećanjem sadržaja TiC. Cementirani karbid je krhki materijal, a njegova udarna žilavost na sobnoj temperaturi iznosi samo 1/30 do 1/8 otpornosti brzoreznog čelika.
⑶ Primjena uobičajenih reznih alata od tvrdog metala
YG legure se uglavnom koriste za obradu lijevanog željeza, obojenih metala i nemetalnih materijala. Fino zrnate tvrde legure (kao što su YG3X, YG6X) imaju veću tvrdoću i otpornost na habanje od srednje zrnatih tvrdih legura kada je sadržaj kobalta isti, te su prikladne za obradu nekog specijalnog tvrdog lijevanog željeza, austenitnog nehrđajućeg čelika, otpornog na toplinu legure, legura titana, tvrda bronca i izolacijski materijali otporni na habanje itd.
Izvanredne prednosti YT cementnog karbida su visoka tvrdoća, dobra otpornost na toplinu, veća tvrdoća i tlačna čvrstoća na visokoj temperaturi od YG cementnog karbida i dobra otpornost na oksidaciju. Stoga, kada se od noža zahtijeva veća otpornost na toplinu i otpornost na habanje, treba odabrati kvalitetu s višim sadržajem TiC. YT legure prikladne su za obradu plastičnih materijala kao što je čelik, ali nisu prikladne za obradu legura titana i legura silicij-aluminij.
YW legura ima svojstva YG i YT legura i ima dobre opsežne performanse. Može se koristiti ne samo za obradu čeličnih materijala, već i za obradu lijevanog željeza i obojenih metala. Ako se sadržaj kobalta odgovarajuće poveća, čvrstoća ove vrste legure može biti vrlo visoka, a može se koristiti za grubu obradu i isprekidano rezanje raznih materijala teško obradivih.
6. Vrste, karakteristike i primjena reznih alata od brzoreznog čelika
Brzorezni čelik (skraćeno HSS) je visokolegirani alatni čelik s više dodanih legirajućih elemenata kao što su W, Mo, Cr i V. Alati za rezanje brzoreznog čelika imaju izvrsnu sveobuhvatnu izvedbu u smislu čvrstoće, žilavosti i mogućnosti izrade. U složenim alatima za rezanje, posebno u proizvodnji alata za obradu rupa, glodala, alata za narezivanje navoja, broševa, alata za rezanje zupčanika i drugih složenih alata za rezanje, brzorezni čelik još uvijek zauzima dominantan položaj. Noževi od brzoreznog čelika lako se oštre oštrice.
Prema različitim namjenama, brzorezni čelik može se podijeliti na općenamjenski brzorezni čelik i visokoučinkoviti brzorezni čelik.
⑴ Alati za rezanje brzoreznog čelika opće namjene
Brzorezni čelik opće namjene. Općenito, može se podijeliti u dvije vrste: volfram čelik i volfram molibden čelik. Ova vrsta brzoreznog čelika sadrži aditiv (C) od 0.7 posto do 0.9 posto. Prema različitom sadržaju volframa u čeliku, može se podijeliti na volfram čelik s 12 posto ili 18 posto W, volfram-molibden čelik sa 6 posto ili 8 posto W i molibden čelik s 2 posto ili bez W. . Brzorezni čelik opće namjene ima određenu tvrdoću (63-66HRC) i otpornost na trošenje, visoku čvrstoću i žilavost, dobru plastičnost i tehnologiju obrade, pa se široko koristi u izradi raznih složenih alata.
① Volfram čelik: Tipična klasa volframovog čelika za velike brzine opće namjene je W18Cr4V, (skraćeno W18), koji ima dobre sveobuhvatne performanse. Visokotemperaturna tvrdoća na 6000C je 48,5HRC i može se koristiti za izradu raznih složenih alata. Prednosti su mu dobra sposobnost mljevenja i niska osjetljivost na dekarburizaciju, ali zbog visokog sadržaja karbida raspodjela je relativno neravnomjerna, čestice su velike, a čvrstoća i žilavost nisu visoke.
② Volfram-molibden čelik: odnosi se na brzorezni čelik dobiven zamjenom dijela volframa u volfram čeliku molibdenom. Tipična klasa volfram-molibden čelika je W6Mo5Cr4V2, (skraćeno M2). Čestice karbida M2 su fine i ujednačene, a njegova čvrstoća, žilavost i plastičnost pri visokim temperaturama bolji su od onih kod W18Cr4V. Još jedan volfram-molibden čelik je W9Mo3Cr4V (skraćeno W9), njegova toplinska stabilnost je nešto veća od M2 čelika, njegova čvrstoća na savijanje i žilavost su bolji od W6M05Cr4V2, i ima dobru obradivost.
⑵ Alati za rezanje brzoreznog čelika visokih performansi
Brzorezni čelik visokih performansi odnosi se na novu vrstu čelika koji dodaje dio ugljika, sadržaj vanadija i legirajuće elemente kao što su Co i Al sastavu brzoreznog čelika opće namjene, kako bi se poboljšala njegova otpornost na toplinu i otpornost na trošenje. Postoje uglavnom sljedeće kategorije:
① Brzorezni čelik s visokim udjelom ugljika. Visokougljični brzorezni čelik (kao što je 95W18Cr4V), visoke tvrdoće na sobnoj temperaturi i visokoj temperaturi, prikladan je za proizvodnju i obradu običnog čelika i lijevanog željeza, svrdla, razvrtala, nareznica i glodala s visokim zahtjevima otpornosti na habanje, ili alati za obradu tvrđih materijala. Nije prikladno izdržati velike udarce.
② Brzorezni čelik s visokim udjelom vanadija. Tipične vrste, kao što je W12Cr4V4Mo, (naziva se EV4), sadrže V povećan na 3 do 5 posto, dobru otpornost na habanje, pogodne za rezanje materijala s velikim habanjem alata, kao što su vlakna, tvrda guma, plastika itd., mogu Također se može koristiti za obradu materijala kao što su nehrđajući čelik, čelik visoke čvrstoće i legure za visoke temperature.
③ Brzorezni čelik od kobalta. To je supertvrdi brzorezni čelik koji sadrži kobalt, tipična klasa, kao što je W2Mo9Cr4VCo8 (skraćeno M42), ima visoku tvrdoću, a njegova tvrdoća može doseći 69-70HRC. Pogodan je za obradu čelika visoke čvrstoće otpornog na toplinu, legura za visoke temperature, legura titana itd. Materijal za obradu, M42 ima dobru sposobnost brušenja i prikladan je za izradu preciznih i složenih alata, ali nije prikladan za rad pod udarnim rezanjem Uvjeti.
④ Aluminijski brzorezni čelik. Pripada supertvrdom brzoreznom čeliku koji sadrži aluminij, tipične kvalitete, kao što je W6Mo5Cr4V2Al, (skraćeno 501), tvrdoća na visokim temperaturama doseže 54HRC na 6000C, a učinak rezanja je ekvivalentan M42. Pogodan je za proizvodnju glodala, svrdla, razvrtala, zupčanika i rezača. itd., koji se koristi za obradu materijala kao što su legirani čelik, nehrđajući čelik, čelik visoke čvrstoće i superlegura.
⑤ Dušični supertvrdi brzorezni čelik. Tipične kvalitete, poput W12M03Cr4V3N, koje se nazivaju (V3N), su supertvrdi brzorezni čelici koji sadrže dušik. Tvrdoća, snaga i žilavost su ekvivalentni M42. obrada.
(3) Taljenje brzoreznog čelika i brzoreznog čelika za metalurgiju praha
Prema različitim proizvodnim procesima, brzorezni čelik može se podijeliti na brzorezni čelik za topljenje i brzorezni čelik za metalurgiju praha.
① Taljenje brzoreznog čelika: i obični brzorezni čelik i visokoučinkoviti brzorezni čelik proizvode se taljenjem. Oni se izrađuju u noževe procesima kao što su taljenje, lijevanje ingota, oplata i valjanje. Ozbiljan problem koji će se vjerojatno pojaviti kod taljenja brzoreznog čelika je segregacija karbida. Tvrdi i krti karbidi neravnomjerno su raspoređeni u brzoreznom čeliku, a zrna su krupna (do desetak mikrona). i štetne učinke na učinak rezanja.
② Brzorezni čelik iz metalurgije praha (PM HSS): Brzorezni čelik iz metalurgije praha (PM HSS) rastaljeni je čelik taljen u visokofrekventnoj indukcijskoj peći, atomiziran argonom pod visokim tlakom ili čistim dušikom, a zatim kaljen kako bi se dobila fina i ujednačenih kristala Mikrostruktura (prah brzoreznog čelika), a zatim dobiveni prah pod visokom temperaturom i visokim tlakom prešati u kalup za noževe ili prvo izraditi čeličnu gredicu pa je zatim kovati i valjati u oblik noža. U usporedbi s brzoreznim čelikom proizvedenim metodom taljenja, PM HSS ima sljedeće prednosti: zrna karbida su fina i ujednačena, a čvrstoća, žilavost i otpornost na trošenje znatno su poboljšani u usporedbi s brzoreznim čelikom proizvedenim taljenjem. U području složenih CNC alata, PM HSS alati će se dalje razvijati i imati važnu ulogu. Tipični stupnjevi, kao što su F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN itd., mogu se koristiti za proizvodnju noževa velikih dimenzija, otpornih na teške uvjete rada, a također se mogu koristiti za proizvodnju preciznih noževa.
3. Principi izbora materijala CNC alata za rezanje
the
Trenutno naširoko korišteni materijali za CNC alate uglavnom uključuju dijamantne alate, alate od kubičnog bor nitrida, keramičke alate, alate s premazom, alate od karbida i alate od brzoreznog čelika. Postoji mnogo vrsta materijala alata za rezanje, a njihova se izvedba uvelike razlikuje. Glavni pokazatelji učinkovitosti različitih materijala alata prikazani su u sljedećoj tablici.
slika
Materijal alata za NC obradu mora se odabrati prema izratku koji se obrađuje i prirodi obrade. Izbor materijala alata treba razumno uskladiti s predmetom obrade. Usklađivanje materijala alata za rezanje i predmeta obrade uglavnom se odnosi na usklađivanje mehaničkih svojstava, fizikalnih svojstava i kemijskih svojstava ta dva kako bi se dobio najduži vijek trajanja alata i maksimalna produktivnost rezanja.
1. Materijal alata za rezanje odgovara mehaničkim svojstvima obrađenog predmeta
Podudaranje mehaničkih svojstava reznog alata i predmeta obrade uglavnom se odnosi na usklađivanje parametara mehaničkih svojstava kao što su čvrstoća, žilavost i tvrdoća reznog alata i materijala izratka. Alatni materijali s različitim mehaničkim svojstvima prikladni su za različite materijale obratka.
① The order of tool material hardness is: diamond tool>cubic boron nitride tool>ceramic tool>tungsten carbide>brzorezni čelik.
② Redoslijed čvrstoće na savijanje alatnih materijala je: brzorezni čelik > cementni karbid > keramički alati > dijamantni alati i alati od kubičnog bor nitrida.
③ Redoslijed žilavosti materijala alata za rezanje je: brzorezni čelik > cementni karbid > kubični bor nitrid, dijamantni i keramički rezni alati.
Materijal obratka velike tvrdoće mora se obraditi alatom veće tvrdoće. Tvrdoća materijala alata mora biti veća od tvrdoće materijala izratka, za koji se općenito zahtijeva da bude iznad 60HRC. Što je materijal alata tvrđi, to je njegova otpornost na habanje bolja. Na primjer, kada se količina kobalta u cementnom karbidu povećava, njegova čvrstoća i žilavost se povećavaju, a tvrdoća se smanjuje, što je pogodno za grubu obradu; kada se smanji količina kobalta, povećava se njegova tvrdoća i otpornost na habanje, što je pogodno za doradu.
Alati s izvrsnim mehaničkim svojstvima pri visokim temperaturama posebno su prikladni za rezanje velikim brzinama. Izvrsna visokotemperaturna učinkovitost keramičkih alata omogućuje im rezanje pri velikim brzinama, a dopuštena brzina rezanja može se povećati za 2 do 10 puta u usporedbi s cementnim karbidom.
2. Usklađivanje materijala reznog alata s fizičkim svojstvima obrađivanog predmeta
Za različiti materijali obradaka. Kod obrade izradaka s lošom toplinskom vodljivošću treba koristiti alatne materijale s boljom toplinskom vodljivošću kako bi se toplina rezanja mogla brzo prenijeti i smanjiti temperatura rezanja. Zbog visoke toplinske vodljivosti i toplinske difuzije dijamanta, toplina rezanja se lako rasipa i neće uzrokovati velike toplinske deformacije, što je posebno važno za alate za preciznu obradu koji zahtijevaju visoku točnost dimenzija.
① Temperatura otporna na toplinu različitih materijala alata: 700-8000C za dijamantne alate, 13000-15000C za PCBN alate, 1100-12000C za keramičke alate, 900-11000C za TiC(N ) na bazi cementnog karbida i 900-11000C za ultrafina zrna na bazi WC-a. Cementirani karbid je 800~9000C, HSS je 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>Keramika 1203-na bazi.
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>Keramika 1203-na bazi.
3. Usklađivanje materijala reznog alata s kemijskim svojstvima obrađivanog predmeta
Usklađivanje kemijskih svojstava između materijala alata za rezanje i predmeta obrade uglavnom se odnosi na podudaranje parametara kemijske učinkovitosti kao što su kemijski afinitet, kemijska reakcija, difuzija i otapanje između materijala alata i materijala obratka. noževi od različitih materijala
