A jó lóhoz jó nyereg kell, és fejlett CNC megmunkáló berendezéseket használ. Ha nem megfelelő eszközöket használunk, az használhatatlan lesz! A megfelelő szerszámanyag kiválasztása nagy hatással van a szerszám élettartamára, a feldolgozás hatékonyságára, a feldolgozás minőségére és a feldolgozási költségekre. Ez a cikk hasznos információkat tartalmaz a késismeretekről, gyűjtsük össze és továbbítsuk, tanuljunk együtt.
A szerszámanyagoknak alapvető tulajdonságokkal kell rendelkezniük
A szerszámok anyagának kiválasztása nagy hatással van a szerszám élettartamára, a feldolgozási hatékonyságra, a feldolgozás minőségére és a feldolgozási költségekre. A szerszámoknak vágás közben ellenállniuk kell a nagy nyomásnak, magas hőmérsékletnek, súrlódásnak, ütésnek és vibrációnak. Ezért a szerszámanyagoknak a következő alapvető tulajdonságokkal kell rendelkezniük:
(1) Keménység és kopásállóság. A szerszám anyagának keménységének nagyobbnak kell lennie, mint a munkadarab anyagának keménységének, amely általában 60 HRC felett kell legyen. Minél nagyobb a szerszám anyagának keménysége, annál jobb a kopásállósága.
(2) Szilárdság és szívósság. A szerszám anyagoknak nagy szilárdsággal és szívóssággal kell rendelkezniük, hogy ellenálljanak a vágási erőknek, az ütéseknek és a vibrációnak, és megakadályozzák a szerszám törékenységét és letörését.
(3) Hőállóság. A szerszám anyaga jó hőállósággal rendelkezik, ellenáll a magas vágási hőmérsékletnek, és jó az oxidációállósága.
(4) Folyamatteljesítmény és gazdaságosság. A szerszámanyagoknak jó kovácsolási, hőkezelési és hegesztési teljesítménnyel kell rendelkezniük; köszörülési teljesítmény stb., és magas teljesítmény-ár arányra kell törekednie.
Szerszámanyagok típusai, tulajdonságai, jellemzői és alkalmazásai
1. Gyémánt szerszám anyagok
A gyémánt a szén allotrópja, és a természetben található legkeményebb anyag. A gyémánt vágószerszámok nagy keménységgel, nagy kopásállósággal és magas hővezető képességgel rendelkeznek, és széles körben használják nemvasfémek és nemfémes anyagok megmunkálására. Különösen az alumínium és a szilícium-alumínium ötvözetek nagysebességű vágásánál a gyémántszerszámok a nehezen cserélhető vágószerszámok fő típusai. A nagy hatékonyságot, nagy stabilitást és hosszú élettartamot biztosító gyémántszerszámok nélkülözhetetlenek és fontosak a modern CNC megmunkálásban.
⑴ A gyémántszerszámok típusai
① Természetes gyémántszerszámok: A természetes gyémántokat több száz éve használják vágószerszámként. A természetes egykristály gyémánt szerszámokat finomra csiszolták, hogy a vágóél rendkívül éles legyen. A vágóél sugara elérheti a 0,002 μm-t, ami ultravékony vágást érhet el. Rendkívül nagy munkadarab-pontossággal és rendkívül alacsony felületi érdességgel tud megmunkálni. Elismert, ideális és pótolhatatlan ultra-precíziós megmunkáló szerszám.
② PCD gyémánt vágószerszámok: A természetes gyémántok drágák. A forgácsolás során legszélesebb körben használt gyémánt a polikristályos gyémánt (PCD). Az 1970-es évek eleje óta fejlesztették ki a polikristályos gyémántot (Polycrystauine gyémánt, PCD pengék), amelyeket magas hőmérsékleten és nagynyomású szintézis technológiával készítettek. Sikerét követően a természetes gyémánt vágószerszámokat sok esetben mesterséges polikristályos gyémánt váltotta fel. A PCD nyersanyagok forrásokban gazdagok, ára csak néhány-tizede a természetes gyémánt árának. A PCD vágószerszámok nem csiszolhatók rendkívül éles vágószerszámok előállítására. A vágóél és a megmunkált munkadarab felületi minősége nem olyan jó, mint a természetes gyémánté. Az iparban még nem kényelmes forgácstörővel ellátott PCD pengék gyártása. Ezért a PCD csak színesfémek és nemfémek precíziós vágására használható, és nehéz ultranagy pontosságú vágást elérni. Precíziós tükörvágás.
③ CVD gyémánt vágószerszámok: Az 1970-es évek végétől az 1980-as évek elejéig a CVD gyémánt technológia megjelent Japánban. A CVD gyémánt a kémiai gőzfázisú leválasztás (CVD) használatát jelenti gyémántfilm szintetizálására heterogén mátrixon (például cementált karbidon, kerámián stb.). A CVD gyémánt szerkezete és tulajdonságai pontosan megegyeznek a természetes gyémánttal. A CVD gyémánt teljesítménye nagyon közel áll a természetes gyémántéhoz. Megvan a természetes egykristályos gyémánt és a polikristályos gyémánt (PCD) előnyei, és bizonyos mértékig legyőzi ezek hiányosságait.
⑵ A gyémántszerszámok teljesítményjellemzői
① Rendkívül nagy keménység és kopásállóság: A természetes gyémánt a természetben megtalálható legkeményebb anyag. A gyémánt rendkívül magas kopásállósággal rendelkezik. A nagy keménységű anyagok megmunkálásakor a gyémántszerszámok élettartama 10-100-szorosa a keményfém szerszámokénak, vagy akár több százszorosa is.
② Nagyon alacsony súrlódási együtthatója van: A gyémánt és néhány színesfém közötti súrlódási együttható alacsonyabb, mint más vágószerszámoké. A súrlódási együttható alacsony, a feldolgozás során a deformáció kicsi, és a vágóerő csökkenthető.
③ A vágóél nagyon éles: A gyémántszerszám vágóéle nagyon élesen csiszolható. A természetes egykristály gyémánt szerszám akár 0,002 ~ 0,008 μm is lehet, amely ultravékony vágást és ultra-precíziós feldolgozást végezhet.
④ Magas hővezető képesség: A gyémánt magas hővezető képességgel és hődiffúzióval rendelkezik, így a vágási hő könnyen eloszlik, és a szerszám vágórészének hőmérséklete alacsony.
⑤ Alacsonyabb a hőtágulási együtthatója: A gyémánt hőtágulási együtthatója többszörösen kisebb, mint a cementált keményfémé, és a szerszám méretének a forgácsolási hő által okozott változása nagyon kicsi, ami különösen fontos a precíziós és ultraprecíziós megmunkálásnál. nagy méretpontosságot igényel.
⑶ Gyémántszerszámok alkalmazása
A gyémántszerszámokat többnyire színesfémek és nemfémes anyagok nagy sebességű finomvágására és fúrására használják. Alkalmas különféle kopásálló nemfémek feldolgozására, mint például üvegszálas porkohászati nyersdarabok, kerámia anyagok stb.; különféle kopásálló színesfémek, például különféle szilícium-alumínium ötvözetek; és különböző színesfémek befejező feldolgozása.
A gyémántszerszámok hátránya, hogy gyenge a hőstabilitásuk. Ha a vágási hőmérséklet meghaladja a 700 ℃ ~ 800 ℃ értéket, teljesen elveszítik keménységüket. Ezenkívül nem alkalmasak vasfémek vágására, mivel a gyémánt (szén) könnyen reagál a vassal magas hőmérsékleten. Az atomi hatás a szénatomokat grafit szerkezetté alakítja, és a szerszám könnyen sérül.
2. Köbös bór-nitrid szerszámanyag
A köbös bór-nitrid (CBN), a második szuperkemény anyag, amelyet a gyémántgyártáshoz hasonló módszerrel szintetizáltak, keménysége és hővezető képessége tekintetében csak a gyémánt mögött áll. Kiváló hőstabilitású, és a légkörben 10 000 C-ra melegíthető. Nem történik oxidáció. A CBN rendkívül stabil kémiai tulajdonságokkal rendelkezik a vasfémek esetében, és széles körben használható acéltermékek feldolgozásában.
⑴ A köbös bór-nitrid vágószerszámok típusai
A köbös bór-nitrid (CBN) olyan anyag, amely a természetben nem létezik. Egykristályra és polikristályosra oszlik, nevezetesen CBN egykristályra és polikristályos köbös bór-nitridre (polikristályos köbös bornnitrid, röviden PCBN). A CBN a bór-nitrid (BN) egyik allotrópja, szerkezete hasonló a gyémánthoz.
A PCBN (polikristályos köbös bór-nitrid) olyan polikristályos anyag, amelyben a finom CBN anyagokat kötőfázisokon (TiC, TiN, Al, Ti stb.) magas hőmérsékleten és nyomáson szinterelik egymáshoz. Jelenleg ez a második legkeményebb mesterségesen szintetizált anyag. A gyémánt szerszámanyagot a gyémánttal együtt összefoglalóan szuperkemény szerszámanyagnak nevezik. A PCBN-t főleg kések vagy egyéb szerszámok készítésére használják.
A PCBN vágószerszámok szilárd PCBN pengékre és keményfémmel szinterezett PCBN kompozit pengékre oszthatók.
A PCBN kompozit pengék 0,5-1,0 mm vastagságú PCBN réteg szinterezésével készülnek jó szilárdságú és szívósságú cementált keményfémre. Teljesítménye a jó szívósságot a nagy keménységgel és kopásállósággal ötvözi. Megoldja az alacsony hajlítószilárdság és a CBN pengék nehéz hegesztési problémáit.
⑵ A köbös bór-nitrid fő tulajdonságai és jellemzői
Bár a köbös bór-nitrid keménysége valamivel alacsonyabb, mint a gyémánté, sokkal nagyobb, mint más nagy keménységű anyagoké. A CBN kiemelkedő előnye, hogy hőstabilitása sokkal nagyobb, mint a gyémánté, eléri az 1200°C feletti hőmérsékletet (a gyémánt 700-800°C). Kiemelkedő előnye még, hogy kémiailag semleges és 1200-1300°C-on nem lép reakcióba a vassal. reakció. A köbös bór-nitrid fő teljesítményjellemzői a következők.
① Nagy keménység és kopásállóság: A CBN kristályszerkezete hasonló a gyémánthoz, keménysége és szilárdsága hasonló a gyémánthoz. A PCBN különösen alkalmas olyan nagy keménységű anyagok megmunkálására, amelyeket korábban csak csiszolni lehetett, és jobb felületi minőséget lehet elérni a munkadarabon.
② Nagy termikus stabilitás: A CBN hőállósága elérheti az 1400 ~ 1500 ℃-ot, ami majdnem 1-szer magasabb, mint a gyémánt hőállósága (700 ~ 800 ℃). A PCBN szerszámok magas hőmérsékletű ötvözetek és edzett acélok vágására alkalmasak, 3-5-ször nagyobb sebességgel, mint a keményfém szerszámok.
③ Kiváló kémiai stabilitás: 1200-1300°C-ig nincs kémiai kölcsönhatása vasalapú anyagokkal, és nem kopik olyan élesen, mint a gyémánt. Ekkor még meg tudja tartani a cementált karbid keménységét; A PCBN szerszámok edzett acél alkatrészek és hűtött öntöttvas vágására alkalmasak, széles körben használhatók öntöttvas nagy sebességű vágására.
④ Jó hővezető képesség: Bár a CBN hővezető képessége nem tud lépést tartani a gyémánttal, a PCBN hővezető képessége a különféle szerszámanyagok között a második a gyémánt után, és sokkal magasabb, mint a gyorsacél és a keményfém.
⑤ Alacsonyabb a súrlódási együtthatója: Az alacsony súrlódási együttható a vágási erő csökkenéséhez, a vágási hőmérséklet csökkenéséhez és a megmunkált felület minőségének javulásához vezethet.
⑶ Köbös bór-nitrid vágószerszámok alkalmazása
A köbös bór-nitrid különféle nehezen vágható anyagok, például edzett acél, keményöntvény, magas hőmérsékletű ötvözetek, cementált keményfém és felületi permetező anyagok megmunkálására alkalmas. A feldolgozási pontosság elérheti az IT5-öt (a furat IT6), és a felületi érdesség értéke akár Ra1,25-0,20 μm is lehet.
A köbös bór-nitrid szerszámanyag szívóssága és hajlítószilárdsága gyenge. Ezért a köbös bór-nitrid esztergaszerszámok nem alkalmasak kis fordulatszámon és nagy ütési terhelésen végzett durva megmunkálásra; ugyanakkor nem alkalmasak nagy plaszticitású anyagok (pl. alumíniumötvözetek, rézötvözetek, nikkelalapú ötvözetek, nagy plaszticitású acélok stb.) vágására, mert ezeknek a vágásánál a megmunkálás során súlyos beépült élek keletkeznek. fémmel, rontva a megmunkált felületet.
3. kerámia szerszámanyagok
A kerámia vágószerszámok nagy keménységűek, jó kopásállósággal, kiváló hőállósággal és kémiai stabilitással rendelkeznek, és nem könnyű fémhez kötni. A kerámia szerszámok nagyon fontos szerepet játszanak a CNC megmunkálásban. A kerámiaszerszámok a nehezen megmunkálható anyagok nagy sebességű vágásának és feldolgozásának egyik fő eszközévé váltak. A kerámia vágószerszámokat széles körben használják nagy sebességű vágáshoz, szárazvágáshoz, keményvágáshoz és nehezen megmunkálható anyagok vágásához. A kerámiaszerszámok olyan nagy keménységű anyagokat képesek hatékonyan megmunkálni, amelyeket a hagyományos szerszámok egyáltalán nem tudnak feldolgozni, megvalósítva a „csiszolás helyett esztergálást”; a kerámia szerszámok optimális vágási sebessége 2-10-szer nagyobb lehet, mint a keményfém szerszámoké, így nagymértékben javítja a forgácsolási gyártás hatékonyságát. ; A kerámia szerszámanyagok fő nyersanyagai a földkéreg legnagyobb mennyiségben előforduló elemei. Ezért a kerámiaszerszámok népszerűsítése és alkalmazása nagy jelentőséggel bír a termelékenység javítása, a feldolgozási költségek csökkentése és a stratégiai nemesfémek megtakarítása szempontjából. Ez nagyban elősegíti a vágási technológia fejlődését is. előrehalad.
⑴ A kerámia szerszámanyagok típusai
A kerámia szerszámok anyagtípusai általában három kategóriába sorolhatók: alumínium-oxid alapú kerámiák, szilícium-nitrid alapú kerámiák és kompozit szilícium-nitrid-alumínium-oxid alapú kerámiák. Közülük az alumínium-oxid alapú és a szilícium-nitrid alapú kerámia szerszámanyagok a legelterjedtebbek. A szilícium-nitrid alapú kerámiák teljesítménye jobb, mint az alumínium-oxid alapú kerámiáké.
⑵ A kerámia vágószerszámok teljesítménye és jellemzői
① Nagy keménység és jó kopásállóság: Bár a kerámia vágószerszámok keménysége nem olyan magas, mint a PCD és a PCBN, sokkal magasabb, mint a keményfém és nagysebességű acél vágószerszámoké, elérve a 93-95HRA-t. A kerámia vágószerszámok olyan nagy keménységű anyagok megmunkálására alkalmasak, amelyeket a hagyományos vágószerszámokkal nehéz megmunkálni, és alkalmasak nagy sebességű és kemény vágásra.
② Magas hőállóság és jó hőállóság: A kerámia vágószerszámok még 1200°C feletti hőmérsékleten is képesek vágni. A kerámia vágószerszámok magas hőmérsékleten jó mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek. Az A12O3 kerámia vágószerszámok különösen jó oxidációállósággal rendelkeznek. Még akkor is, ha a vágóél izzó állapotban van, folyamatosan használható. Ezért a kerámiaszerszámok szárazon vágást tudnak elérni, így nincs szükség vágófolyadékra.
③ Jó kémiai stabilitás: A kerámia vágószerszámokat nem könnyű fémhez kötni, és korrózióállóak és jó kémiai stabilitásuk van, ami csökkentheti a vágószerszámok ragasztási kopását.
④ Alacsony súrlódási együttható: A kerámiaszerszámok és a fém közötti affinitás kicsi, a súrlódási együttható pedig alacsony, ami csökkentheti a vágási erőt és a vágási hőmérsékletet.
⑶ A kerámia késeknek van alkalmazása
A kerámia egyike azon szerszámanyagoknak, amelyeket főként a nagysebességű simításhoz és félsimításhoz használnak. A kerámia vágószerszámok különféle öntöttvas (szürkeöntvény, gömbgrafitos öntöttvas, temperöntvény, hűtött öntöttvas, magasan ötvözött kopásálló öntöttvas) és acélanyagok (szén szerkezeti acél, ötvözött szerkezeti acél, nagy szilárdságú acél, magas mangántartalmú acél, edzett acél stb.), rézötvözetek, grafit, műszaki műanyagok és kompozit anyagok vágására is használható.
A kerámia vágószerszámok anyagtulajdonságai miatt az alacsony hajlítószilárdság és a gyenge ütésállóság miatt nem alkalmasak kis sebességű és ütési terhelés alatti vágásra.
4. Bevont szerszámanyagok
A vágószerszámok bevonása a szerszám teljesítményének javításának egyik fontos módja. A bevonatos szerszámok megjelenése jelentős áttörést hozott a vágószerszámok vágási teljesítményében. A bevonatos szerszámokat egy vagy több réteg tűzálló keverékkel vonják be, amelyek jó kopásállósággal rendelkeznek a szerszámtesten, és jó szívóssággal rendelkeznek. Egyesíti a szerszámmátrixot a kemény bevonattal, ezáltal nagymértékben javítja a szerszám teljesítményét. A bevonatos szerszámok javíthatják a feldolgozás hatékonyságát, javíthatják a feldolgozási pontosságot, meghosszabbíthatják a szerszám élettartamát és csökkenthetik a feldolgozási költségeket.
Az új CNC szerszámgépekben használt forgácsolószerszámok mintegy 80%-a bevonatos szerszámokat használ. A bevonatos szerszámok a jövőben a CNC megmunkálás területén a legfontosabb szerszámfajták lesznek.
⑴ A bevonatos szerszámok típusai
A különböző bevonási módszerek szerint a bevonatos szerszámok kémiai gőzleválasztással (CVD) bevont és fizikai gőzleválasztással (PVD) bevont szerszámokra oszthatók. A bevonatos keményfém vágószerszámok általában kémiai gőzleválasztásos módszert alkalmaznak, és a leválasztási hőmérséklet 1000 ° C körül van. A bevonatos nagysebességű acél vágószerszámok általában fizikai gőzleválasztási módszert alkalmaznak, és a leválasztási hőmérséklet körülbelül 500 ° C;
A bevonatos szerszámok különböző hordozóanyagai szerint a bevonatos szerszámok keményfém bevonatos szerszámokra, gyorsacél bevonatos szerszámokra, valamint kerámia és szuperkemény anyagok (gyémánt és köbös bór-nitrid) bevonatos szerszámokra oszthatók.
A bevonóanyag tulajdonságai szerint a bevonatos szerszámok két kategóriába sorolhatók, nevezetesen a „kemény” bevonatú szerszámok és a „puha” bevonatú szerszámok. A „kemény” bevonatú szerszámok fő céljai a nagy keménység és kopásállóság. Fő előnyei a nagy keménység és a jó kopásállóság, jellemzően a TiC és TiN bevonatok. A „puha” bevonószerszámok célja az alacsony súrlódási együttható, más néven önkenő szerszámok, amelyek súrlódása a munkadarab anyagával. Az együttható nagyon alacsony, csak körülbelül 0,1, ami csökkentheti a tapadást, a súrlódást és a vágást. erő és vágási hőmérséklet.
A nanobevonatú (Nanoeoating) vágószerszámokat a közelmúltban fejlesztették ki. Az ilyen bevonatos szerszámok különféle bevonóanyagok kombinációit (például fém/fém, fém/kerámia, kerámia/kerámia stb.) használhatják, hogy megfeleljenek a különböző funkcionális és teljesítménykövetelményeknek. Megfelelően megtervezett nanobevonatokkal a szerszámanyagok kiváló súrlódáscsökkentő és kopásgátló funkciókkal, valamint önkenő tulajdonságokkal rendelkeznek, így alkalmasak nagy sebességű szárazvágásra.
⑵ A bevonatos vágószerszámok jellemzői
① Jó mechanikai és vágási teljesítmény: A bevonatos szerszámok egyesítik az alapanyag és a bevonóanyag kiváló tulajdonságait. Nemcsak megőrzik az alapanyag jó szívósságát és nagy szilárdságát, hanem nagy keménységgel, nagy kopásállósággal és alacsony súrlódási együtthatóval is rendelkeznek. Ezért a bevonatos szerszámok vágási sebessége több mint kétszeresére növelhető, mint a bevonat nélküli szerszámoké, és nagyobb előtolás megengedett. A bevonatos szerszámok élettartama is javul.
② Nagy sokoldalúság: A bevonatos szerszámok sokoldalúak, és jelentősen kibővítik a feldolgozási tartományt. Egy bevonatos szerszám több bevonat nélküli szerszámot is helyettesíthet.
③ Bevonat vastagsága: A bevonat vastagságának növekedésével a szerszám élettartama is nő, de amikor a bevonat vastagsága eléri a telítettséget, a szerszám élettartama már nem növekszik jelentősen. Ha a bevonat túl vastag, könnyen hámlást okoz; ha a bevonat túl vékony, a kopásállóság gyenge lesz.
④ Újraköszörülhetőség: A bevont pengék rossz újraköszörüléssel, összetett bevonóberendezéssel, magas feldolgozási követelményekkel és hosszú bevonási idővel rendelkeznek.
⑤ Bevonóanyag: A különböző bevonóanyagokkal rendelkező szerszámok vágási teljesítménye eltérő. Például: alacsony sebességű vágásnál a TiC bevonatnak előnyei vannak; nagy sebességű vágásnál a TiN alkalmasabb.
⑶Bevonatos vágószerszámok alkalmazása
A bevonatos szerszámok nagy potenciállal rendelkeznek a CNC megmunkálás területén, és a jövőben a CNC megmunkálás területén a legfontosabb szerszámfajták lesznek. A bevonatolási technológiát szármarókon, dörzsárakon, fúrószárakon, kompozit furatmegmunkáló szerszámokon, fogaskerekes főzőlapokon, fogaskerék-alakító vágókon, fogaskerék-borotvavágókon, formázóprofilokon és különféle, gépi szorítású váltólapkákon alkalmazták, hogy megfeleljenek a nagy sebességű forgácsolás különféle követelményeinek. Olyan anyagok szükségletei, mint az acél és öntöttvas, hőálló ötvözetek és színesfémek.
5. Keményfém szerszámanyagok
A keményfém vágószerszámok, különösen a váltólapos keményfém vágószerszámok a CNC megmunkálószerszámok vezető termékei. Az 1980-as évektől kezdve a különféle integrált és váltólapkás keményfém vágószerszámok vagy lapkák fajtáit különféle típusokra bővítették. Változatos forgácsolószerszám-mezők, amelyekben a váltólapos keményfém szerszámok az egyszerű esztergaszerszámoktól és homlokmaróktól a különféle precíziós, összetett és alakító szerszámmezőkig terjedtek.
⑴ Keményfém vágószerszámok típusai
A fő kémiai összetétel szerint a cementált karbid volfrám-karbid alapú cementált karbidra és titán-szén (nitrid) (TiC(N)) alapú cementált karbidra osztható.
A volfrám-karbid alapú cementált karbid három típusból áll: volfrám-kobalt (YG), volfrám-kobalt-titán (YT) és ritka karbid hozzáadott (YW). Mindegyiknek megvannak a maga előnyei és hátrányai. A fő összetevők a wolfram-karbid (WC) és a titán-karbid. (TiC), tantál-karbid (TaC), nióbium-karbid (NbC) stb. Az általánosan használt fémkötési fázis a Co.
A titán-szén (nitrid) alapú cementált karbid olyan cementált karbid, amelynek fő összetevője TiC (egyesek más karbidokat vagy nitrideket is hozzáadnak). Az általánosan használt fémkötési fázisok a Mo és a Ni.
Az ISO (Nemzetközi Szabványügyi Szervezet) a forgácsoló keményfémet három kategóriába sorolja:
A K osztály, beleértve a Kl0 ~ K40-et is, egyenértékű az országom YG osztályával (a fő összetevő a WC.Co).
A P kategória, beleértve a P01 ~ P50-et is, egyenértékű az országom YT kategóriájával (a fő összetevő a WC.TiC.Co).
Az M osztály, beleértve az M10-M40-et is, egyenértékű az országom YW osztályával (a fő összetevő a WC-TiC-TaC(NbC)-Co).
Mindegyik fokozat ötvözetek sorozatát képviseli a nagy keménységtől a maximális szívósságig 01 és 50 közötti számmal.
⑵ A keményfém vágószerszámok teljesítményjellemzői
① Nagy keménység: A keményfém vágószerszámok nagy keménységű és olvadáspontú keményfémekből (úgynevezett kemény fázis) és fém kötőanyagokból (úgynevezett kötőfázis) készülnek porkohászattal, 89-93HRA keménységgel. , sokkal magasabb, mint a gyorsacél. 5400 C-on a keménység még mindig elérheti a 82-87HRA-t, ami megegyezik a gyorsacél szobahőmérsékleten lévő keménységével (83-86HRA). A cementált karbid keménységi értéke a karbidok természetével, mennyiségével, szemcseméretével és a fém kötőfázis tartalmával változik, és általában csökken a kötőfém fázis tartalmának növekedésével. Ha a kötőanyag-fázistartalom megegyezik, az YT ötvözetek keménysége nagyobb, mint az YG ötvözeteké, és a TaC-vel (NbC) hozzáadott ötvözetek magas hőmérsékletű keménységgel rendelkeznek.
② Hajlítószilárdság és szívósság: Az általánosan használt cementált karbid hajlítószilárdsága 900 és 1500 MPa között van. Minél nagyobb a fém kötőanyag fázis tartalma, annál nagyobb a hajlítószilárdság. Ha a kötőanyag tartalom megegyezik, az YG típusú (WC-Co) ötvözet szilárdsága nagyobb, mint az YT típusú (WC-TiC-Co) ötvözeté, és a TiC tartalom növekedésével a szilárdság csökken. A cementált karbid rideg anyag, és ütésállósága szobahőmérsékleten csak 1/30-1/8-a a gyorsacélnak.
⑶ Általánosan használt keményfém vágószerszámok alkalmazása
Az YG ötvözeteket főként öntöttvas, színesfémek és nemfémes anyagok feldolgozására használják. A finomszemcsés cementált keményfém (például YG3X, YG6X) nagyobb keménységgel és kopásállósággal rendelkezik, mint az azonos kobalttartalmú közepes szemcséjű keményfém. Alkalmas néhány speciális kemény öntöttvas, ausztenites rozsdamentes acél, hőálló ötvözet, titánötvözet, kemény bronz és kopásálló szigetelőanyag stb. feldolgozására.
Az YT típusú cementált keményfém kiemelkedő előnyei a nagy keménység, a jó hőállóság, az YG típusnál nagyobb keménység és nyomószilárdság magas hőmérsékleten, valamint a jó oxidációállóság. Ezért ha a késnek nagyobb hőállósággal és kopásállósággal kell rendelkeznie, akkor magasabb TiC-tartalmú minőséget kell választani. Az YT ötvözetek alkalmasak műanyagok, például acél feldolgozására, de nem alkalmasak titánötvözetek és szilícium-alumínium ötvözetek feldolgozására.
Az YW ötvözet az YG és YT ötvözetek tulajdonságaival rendelkezik, és jó átfogó tulajdonságokkal rendelkezik. Acél, öntöttvas és színesfémek feldolgozására használható. Ha az ilyen típusú ötvözetek kobalttartalmát megfelelően növeljük, akkor a szilárdság nagyon magas lehet, és különféle nehezen megmunkálható anyagok durva megmunkálására és megszakítására használható.
6. Gyorsacél vágószerszámok
A High Speed Steel (HSS) egy erősen ötvözött szerszámacél, amely több ötvözőelemet, például W-t, Mo-t, Cr-t és V-t ad hozzá. A gyorsacél vágószerszámok szilárdság, szívósság és feldolgozhatóság tekintetében kiváló átfogó teljesítményt nyújtanak. Az összetett forgácsolószerszámokban, különösen a bonyolult pengeformájúakban, mint például a furatmegmunkáló szerszámok, marók, menetvágó szerszámok, lyukasztószerszámok, fogaskerekes vágószerszámok stb., továbbra is gyorsacélt használnak. domináns pozíciót foglalnak el. A gyorsacél kések könnyen élezhetők, így éles vágóélek születnek.
A különböző felhasználások szerint a gyorsacél általános célú gyorsacélra és nagy teljesítményű gyorsacélra osztható.
⑴ Általános célú gyorsacél vágószerszámok
Általános célú gyorsacél. Általában két kategóriába sorolható: volfrámacél és volfrám-molibdén acél. Az ilyen típusú gyorsacél 0,7-0,9% (C) tartalmaz. Az acél eltérő volfrámtartalma szerint 12% vagy 18% W-tartalmú volfrámacélra, 6% vagy 8% W-tartalmú volfrám-molibdén acélra és W-tartalmú molibdén acélra osztható. 2% vagy nincs W. . Az általános célú gyorsacél bizonyos keménységgel (63-66HRC) és kopásállósággal, nagy szilárdsággal és szívóssággal, jó plaszticitással és feldolgozási technológiával rendelkezik, ezért széles körben használják különféle összetett szerszámok gyártásában.
① Volfrámacél: Az általános célú, gyorsacél volfrámacél tipikus minősége a W18Cr4V (a továbbiakban: W18). Jó általános teljesítménye van. A magas hőmérsékletű keménység 6000 C-on 48,5 HRC, és különféle összetett szerszámok gyártására használható. Előnye a jó darálhatóság és az alacsony szénmentesítési érzékenység, de a magas karbidtartalom, az egyenetlen eloszlás, a nagy részecskék, valamint az alacsony szilárdság és szívósság miatt.
② Volfrám-molibdén acél: olyan gyorsacélra vonatkozik, amelyet úgy nyernek, hogy a volfrámacélban lévő volfrám egy részét molibdénnel cserélik ki. A volfrám-molibdén acél tipikus minősége a W6Mo5Cr4V2 (a továbbiakban M2). Az M2 keményfém részecskéi finomak és egyenletesek, szilárdsága, szívóssága és magas hőmérsékletű plaszticitása jobb, mint a W18Cr4V-é. A volfrám-molibdén acél másik típusa a W9Mo3Cr4V (röviden W9). Hőstabilitása valamivel nagyobb, mint az M2 acélé, hajlítószilárdsága és szívóssága jobb, mint a W6M05Cr4V2, és jó a feldolgozhatósága.
⑵ Nagy teljesítményű, gyorsacél vágószerszámok
A nagy teljesítményű gyorsacél egy új acéltípusra utal, amely némi szén-, vanádium- és ötvözőelemeket, például Co-t és Al-t ad az általános célú gyorsacél összetételéhez, ezáltal javítja a hő- és kopásállóságát. . Főleg a következő kategóriák vannak:
① Nagy széntartalmú gyorsacél. A nagy széntartalmú gyorsacél (például 95W18Cr4V) szobahőmérsékleten és magas hőmérsékleten nagy keménységgel rendelkezik. Alkalmas közönséges acél és öntöttvas, fúrószárak, dörzsárak, menetfúrók és magas kopásállósági követelményeket támasztó marók, vagy keményebb anyagok megmunkálására szolgáló szerszámok gyártására és feldolgozására. Nem alkalmas nagy ütéseknek ellenállni.
② Magas vanádium gyorsacél. A tipikus minőségek, mint például a W12Cr4V4Mo (a továbbiakban: EV4), V-tartalma 3-5%-ra nőtt, jó kopásállósággal rendelkeznek, és alkalmasak olyan anyagok vágására, amelyek nagy szerszámkopást okoznak, mint például szálak, keménygumi, műanyagok. stb., és olyan anyagok feldolgozására is használható, mint a rozsdamentes acél, a nagy szilárdságú acél és a magas hőmérsékletű ötvözetek.
③ Kobalt gyorsacél. Ez egy kobalt tartalmú szuperkemény gyorsacél. A tipikus minőségek, mint például a W2Mo9Cr4VCo8 (a továbbiakban M42), nagyon nagy keménységűek. Keménysége elérheti a 69-70 HRC-t. Alkalmas nehezen használható, nagy szilárdságú hőálló acélok, magas hőmérsékletű ötvözetek, titánötvözetek stb. feldolgozására. Feldolgozott anyagok: Az M42 jó köszörüléssel rendelkezik, precíziós és összetett szerszámok készítésére alkalmas, de nem alkalmas ütési vágási körülmények között végzett munkához.
④ Alumínium gyorsacél. Ez egy alumínium tartalmú szuperkemény gyorsacél. Tipikus minőségek például a W6Mo5Cr4V2Al (501). A magas hőmérsékletű keménység 6000 C-on eléri az 54 HRC-t is. A vágási teljesítmény megegyezik az M42-vel. Alkalmas marók, fúrószárak, dörzsárak, fogaskerekes marók és üregek gyártására. stb., amelyeket olyan anyagok feldolgozására használnak, mint az ötvözött acél, a rozsdamentes acél, a nagy szilárdságú acél és a magas hőmérsékletű ötvözetek.
⑤ Nitrogén szuperkemény gyorsacél. A tipikus minőségek, mint például a (V3N) W12M03Cr4V3N, nitrogéntartalmú szuperkemény gyorsacélok. Keménysége, szilárdsága és szívóssága megegyezik az M42-vel. Használhatók a kobalttartalmú gyorsacélok helyettesítésére, valamint nehezen megmunkálható anyagok és kis sebességű, nagy pontosságú acélok kis sebességű vágására. feldolgozás.
⑶ Gyorsacél és porkohászati gyorsacél olvasztása
A különböző gyártási folyamatok szerint a gyorsacél felosztható az olvasztó gyorsacélra és a porkohászati gyorsacélra.
① Gyorsacél olvasztása: Mind a közönséges gyorsacél, mind a nagy teljesítményű gyorsacél olvasztási módszerekkel készül. Késeket készítenek belőlük olyan eljárásokkal, mint az olvasztás, a tuskóöntés, valamint a bevonat és hengerlés. A gyorsacél olvasztásakor könnyen előforduló komoly probléma a keményfém szegregáció. A kemény és törékeny karbidok egyenetlenül oszlanak el a gyorsacélban, és a szemcsék durvák (akár több tucat mikronos), ami befolyásolja a gyorsacél szerszámok kopásállóságát és szívósságát. és hátrányosan befolyásolja a vágási teljesítményt.
② Porkohászati gyorsacél (PM HSS): A porkohászati gyorsacél (PM HSS) egy folyékony acél, amelyet nagyfrekvenciás indukciós kemencében olvasztanak, nagynyomású argonnal vagy tiszta nitrogénnel porlasztanak, majd lehűtik. finom és egyenletes kristályok. Szerkezzük (gyorsacél por), majd a kapott port magas hőmérsékleten és nagy nyomáson nyomjuk bele egy késes nyersdarabba, vagy készítsünk először acél tuskót, majd kovácsoljuk és hengereljük kés alakúra. Az olvasztási eljárással előállított gyorsacélhoz képest a PM HSS előnye, hogy a keményfém szemcsék finomak és egyenletesek, valamint a szilárdság, a szívósság és a kopásállóság sokkal jobb az olvasztott gyorsacélhoz képest. A komplex CNC-szerszámok területén a PM HSS-szerszámok tovább fejlődnek és fontos pozíciót foglalnak el. A tipikus minőségek, mint az F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN stb. használhatók nagy méretű, nagy terhelésű, nagy ütésálló vágószerszámok, valamint precíziós vágószerszámok gyártására.
A CNC szerszámok anyagának kiválasztásának alapelvei
Jelenleg a széles körben használt CNC-szerszámok közé elsősorban a gyémántszerszámok, a köbös bór-nitrid szerszámok, a kerámiaszerszámok, a bevonatos szerszámok, a keményfém szerszámok, a gyorsacélszerszámok stb. tartoznak. Sokféle szerszámanyag létezik, és tulajdonságaik nagymértékben eltérőek. Az alábbi táblázat a különböző szerszámanyagok fő teljesítménymutatóit mutatja be.
A CNC megmunkáláshoz szükséges szerszámanyagokat a megmunkálandó munkadarabnak és a megmunkálás jellegének megfelelően kell kiválasztani. A szerszámanyagok kiválasztását ésszerűen össze kell hangolni a feldolgozási objektummal. A forgácsolószerszámok anyagainak és a megmunkálási tárgyaknak az összeegyeztetése főként a kettő mechanikai, fizikai és kémiai tulajdonságainak összeegyeztetését jelenti, a leghosszabb szerszámélettartam és maximális vágási termelékenység elérése érdekében.
1. Forgácsolószerszám anyagok és megmunkáló tárgyak mechanikai tulajdonságainak egyeztetése
A forgácsolószerszám és a megmunkáló objektum mechanikai tulajdonságainak összeegyeztetésének problémája elsősorban a mechanikai tulajdonságparaméterek, például a szerszám és a munkadarab anyagának szilárdsága, szívóssága és keménysége egyeztetésére vonatkozik. Különböző mechanikai tulajdonságokkal rendelkező szerszámanyagok alkalmasak különböző munkadarab anyagok megmunkálására.
① A szerszám anyagának keménységének sorrendje: gyémánt szerszám> köbös bór-nitrid szerszám> kerámia szerszám> volfrámkarbid> gyorsacél.
② A szerszámanyagok hajlítószilárdságának sorrendje: gyorsacél > keményfém > kerámiaszerszámok > gyémánt és köbös bór-nitrid szerszámok.
③ A szerszámanyagok szívósságának sorrendje: gyorsacél>volfrámkarbid>köbös bór-nitrid, gyémánt és kerámiaszerszámok.
A nagy keménységű munkadarab anyagokat nagyobb keménységű szerszámokkal kell megmunkálni. A szerszám anyagának keménységének nagyobbnak kell lennie, mint a munkadarab anyagának keménységének, amely általában 60 HRC felett kell legyen. Minél nagyobb a szerszám anyagának keménysége, annál jobb a kopásállósága. Például, ha a cementált karbid kobalttartalma nő, szilárdsága és szívóssága nő, keménysége pedig csökken, így durva megmunkálásra alkalmas; a kobalttartalom csökkenésével a keménysége és a kopásállósága növekszik, így simításra alkalmas.
A kiváló magas hőmérsékletű mechanikai tulajdonságokkal rendelkező szerszámok különösen alkalmasak nagy sebességű forgácsolásra. A kerámia vágószerszámok kiváló magas hőmérsékleti teljesítménye lehetővé teszi a nagy sebességű vágást, és a megengedett vágási sebesség 2-10-szer nagyobb lehet, mint a keményfém.
2. A forgácsolószerszám anyagának fizikai tulajdonságainak illesztése a megmunkált tárgyhoz
A különböző fizikai tulajdonságokkal rendelkező szerszámok, mint például a nagy hővezetőképességű és alacsony olvadáspontú gyorsacél szerszámok, a magas olvadáspontú és alacsony hőtágulású kerámiaszerszámok, a nagy hővezetőképességű és alacsony hőtágulású gyémántszerszámok stb. különböző munkadarab anyagok feldolgozása. Rossz hővezető képességű munkadarabok megmunkálásakor jobb hővezető képességű szerszámanyagokat kell használni, hogy a forgácsolási hő gyorsan kivezethető legyen és a vágási hőmérséklet csökkenthető. Magas hővezető képességének és hődiffúzivitásának köszönhetően a gyémánt könnyen elvezeti a forgácsolási hőt anélkül, hogy nagy termikus deformációt okozna, ami különösen fontos a nagy méretpontosságot igénylő precíziós megmunkáló szerszámoknál.
① Különböző szerszámanyagok hőállósági hőmérséklete: a gyémántszerszámok 700-8000 C, a PCBN-szerszámok 13000-15000 C, a kerámiaszerszámok 1100-12000 C, a TiC(N) alapú cementált karbid 900-11000 C, WC-alapú ultrafinom. szemcsék A keményfém 800-9000 C, a HSS 600-7000 C.
② Különböző szerszámanyagok hővezető képességének sorrendje: PCD>PCBN>WC alapú cementált keményfém>TiC(N) alapú cementált keményfém>HSS>Si3N4 alapú kerámia>A1203 alapú kerámia.
③ A különböző szerszámanyagok hőtágulási együtthatóinak sorrendje: HSS>WC alapú cementált keményfém>TiC(N)>A1203 alapú kerámia>PCBN>Si3N4 alapú kerámia>PCD.
④ A különböző szerszámanyagok hősokkállóságának sorrendje: HSS>WC-alapú cementált keményfém>Si3N4-alapú kerámia>PCBN>PCD>TiC(N)-alapú cementált keményfém>A1203-alapú kerámia.
3. A forgácsolószerszám anyagának kémiai tulajdonságainak illesztése a megmunkált tárgyhoz
A forgácsolószerszámok anyagai és a megmunkáló tárgyak kémiai tulajdonságainak megfeleltetésének problémája főként a kémiai teljesítményparaméterek, például a kémiai affinitás, a kémiai reakció, a szerszámanyagok és a munkadarab anyagok diffúziója és oldódása egyeztetésére vonatkozik. A különböző anyagú szerszámok különböző munkadarab anyagok megmunkálására alkalmasak.
① A különféle szerszámanyagok ragasztási hőmérsékletállósága (acéllal): PCBN>kerámia>volfrámkarbid>HSS.
② A különböző szerszámanyagok oxidációállósági hőmérséklete: kerámia> PCBN> volfrámkarbid> gyémánt> HSS.
③ A szerszámanyagok diffúziós szilárdsága (acél esetén): gyémánt>Si3N4 alapú kerámia> PCBN>A1203 alapú kerámia. A diffúziós intenzitás (titán esetén): A1203 alapú kerámia>PCBN>SiC>Si3N4>gyémánt.
4. A CNC szerszámok anyagainak ésszerű kiválasztása
Általánosságban elmondható, hogy a PCBN, a kerámiaszerszámok, a bevonatos keményfém és a TiCN-alapú keményfém szerszámok alkalmasak vasfémek, például acél CNC-megmunkálására; míg a PCD szerszámok alkalmasak nemvasfém anyagokhoz, mint például Al, Mg, Cu és ötvözeteik, valamint Nemfémes anyagok feldolgozása. Az alábbi táblázat felsorol néhány olyan munkadarab-anyagot, amelyek feldolgozására a fenti szerszámanyagok alkalmasak.
A Xinfa CNC szerszámok jó minőséggel és alacsony árral rendelkeznek. A részletekért látogasson el:
CNC szerszámgyártók – Kínai CNC szerszámgyár és beszállítók (xinfatools.com)
Feladás időpontja: 2023. november 01
