Dobrý kůň potřebuje dobré sedlo a používá pokročilé CNC obráběcí zařízení. Pokud se použijí nesprávné nástroje, bude to k ničemu! Výběr vhodného materiálu nástroje má velký vliv na životnost nástroje, efektivitu zpracování, kvalitu zpracování a náklady na zpracování. Tento článek poskytuje užitečné informace o znalostech nožů, shromažďujte je a přepošlete je, pojďme se společně učit.
Nástrojové materiály by měly mít základní vlastnosti
Výběr materiálů nástroje má velký vliv na životnost nástroje, efektivitu zpracování, kvalitu zpracování a náklady na zpracování. Nástroje musí při řezání odolávat vysokému tlaku, vysoké teplotě, tření, nárazům a vibracím. Nástrojové materiály by proto měly mít následující základní vlastnosti:
(1) Tvrdost a odolnost proti opotřebení. Tvrdost materiálu nástroje musí být vyšší než tvrdost materiálu obrobku, která je obecně požadována nad 60 HRC. Čím vyšší je tvrdost materiálu nástroje, tím lepší je odolnost proti opotřebení.
(2) Pevnost a houževnatost. Materiály nástrojů by měly mít vysokou pevnost a houževnatost, aby vydržely řezné síly, nárazy a vibrace a zabránily křehkému lomu a vylamování nástroje.
(3) Tepelná odolnost. Materiál nástroje má dobrou tepelnou odolnost, snese vysoké řezné teploty a má dobrou odolnost proti oxidaci.
(4) Výkonnost a hospodárnost procesu. Nástrojové materiály by měly mít dobrý výkon při kování, výkon tepelného zpracování, výkon svařování; brusný výkon atd. a měl by sledovat vysoký poměr výkonu a ceny.
Druhy, vlastnosti, charakteristiky a aplikace nástrojových materiálů
1. Materiály diamantových nástrojů
Diamant je alotrop uhlíku a je nejtvrdším materiálem v přírodě. Diamantové řezné nástroje mají vysokou tvrdost, vysokou odolnost proti opotřebení a vysokou tepelnou vodivost a jsou široce používány při zpracování neželezných kovů a nekovových materiálů. Zejména při vysokorychlostním řezání hliníku a slitin křemíku a hliníku jsou diamantové nástroje hlavním typem řezných nástrojů, které je obtížné vyměnit. Diamantové nástroje, které mohou dosáhnout vysoké účinnosti, vysoké stability a dlouhé životnosti, jsou nepostradatelnými a důležitými nástroji moderního CNC obrábění.
⑴ Typy diamantových nástrojů
① Přírodní diamantové nástroje: Přírodní diamanty se používají jako řezné nástroje již stovky let. Přírodní monokrystalické diamantové nástroje byly jemně broušeny, aby byla řezná hrana extrémně ostrá. Poloměr řezné hrany může dosáhnout 0,002 μm, což může dosáhnout ultratenkého řezání. Dokáže zpracovat extrémně vysokou přesnost obrobku a extrémně nízkou drsnost povrchu. Je uznávaným, ideálním a nenahraditelným ultrapřesným obráběcím nástrojem.
② Diamantové řezné nástroje PCD: Přírodní diamanty jsou drahé. Nejpoužívanějším diamantem při obrábění řezem je polykrystalický diamant (PCD). Od počátku 70. let 20. století byl vyvíjen polykrystalický diamant (Polycrystauine diamond, označovaný jako PCD čepele) připravený pomocí technologie vysokoteplotní a vysokotlaké syntézy. Po svém úspěchu byly řezné nástroje z přírodního diamantu při mnoha příležitostech nahrazeny umělým polykrystalickým diamantem. Suroviny PCD jsou bohaté na zdroje a jejich cena je jen několik až desetina ceny přírodního diamantu. Řezné nástroje PCD nelze brousit za účelem výroby extrémně ostrých řezných nástrojů. Kvalita povrchu řezné hrany a opracovávaného obrobku není tak dobrá jako u přírodního diamantu. V průmyslu zatím není vhodné vyrábět PKD kotouče s lamači třísek. Proto lze PCD použít pouze pro přesné řezání neželezných kovů a nekovů a je obtížné dosáhnout ultra vysoké přesnosti řezání. Přesné zrcadlové řezání.
③ Diamantové řezné nástroje CVD: Od konce 70. do počátku 80. let se v Japonsku objevila technologie CVD diamantů. CVD diamant odkazuje na použití chemické depozice z plynné fáze (CVD) k syntéze diamantového filmu na heterogenní matrici (jako je slinutý karbid, keramika atd.). CVD diamant má přesně stejnou strukturu a vlastnosti jako přírodní diamant. Výkon CVD diamantu je velmi blízký výkonu přírodního diamantu. Má výhody přírodního monokrystalického diamantu a polykrystalického diamantu (PCD) a do určité míry překonává jejich nedostatky.
⑵ Výkonnostní charakteristiky diamantových nástrojů
① Extrémně vysoká tvrdost a odolnost proti opotřebení: Přírodní diamant je nejtvrdší látka v přírodě. Diamant má extrémně vysokou odolnost proti opotřebení. Při zpracování materiálů s vysokou tvrdostí je životnost diamantových nástrojů 10 až 100krát delší než u tvrdokovových nástrojů, nebo dokonce stokrát.
② Má velmi nízký koeficient tření: Koeficient tření mezi diamantem a některými neželeznými kovy je nižší než u jiných řezných nástrojů. Koeficient tření je nízký, deformace během zpracování je malá a řezná síla může být snížena.
③ Řezná hrana je velmi ostrá: Řezná hrana diamantového nástroje může být velmi ostrá. Přírodní monokrystalický diamantový nástroj může být vysoký až 0,002 ~ 0,008 μm, což může provádět ultratenké řezání a velmi přesné zpracování.
④ Vysoká tepelná vodivost: Diamant má vysokou tepelnou vodivost a tepelnou difuzivitu, takže řezné teplo se snadno odvádí a teplota řezné části nástroje je nízká.
⑤ Má nižší koeficient tepelné roztažnosti: Koeficient tepelné roztažnosti diamantu je několikrát menší než koeficient slinutého karbidu a změna velikosti nástroje způsobená teplem při řezání je velmi malá, což je zvláště důležité pro přesné a ultra přesné obrábění, které vyžaduje vysokou rozměrovou přesnost.
⑶ Aplikace diamantových nástrojů
Diamantové nástroje se většinou používají pro jemné řezání a vyvrtávání neželezných kovů a nekovových materiálů při vysokých rychlostech. Vhodné pro zpracování různých nekovů odolných proti opotřebení, jako jsou polotovary ze sklolaminátové práškové metalurgie, keramické materiály atd.; různé neželezné kovy odolné proti opotřebení, jako jsou různé slitiny křemíku a hliníku; a dokončovací zpracování různých neželezných kovů.
Nevýhodou diamantových nástrojů je špatná tepelná stabilita. Když teplota řezání překročí 700℃~800℃, zcela ztratí svou tvrdost. Navíc nejsou vhodné pro řezání železných kovů, protože diamant (uhlík) při vysokých teplotách snadno reaguje se železem. Atomová akce převádí atomy uhlíku na grafitovou strukturu a nástroj se snadno poškodí.
2. Nástrojový materiál kubický nitrid boru
Kubický nitrid boru (CBN), druhý supertvrdý materiál syntetizovaný metodou podobnou výrobě diamantů, je po diamantu druhý z hlediska tvrdosti a tepelné vodivosti. Má vynikající tepelnou stabilitu a lze jej zahřát až na 10 000 C v atmosféře. Nedochází k oxidaci. CBN má extrémně stabilní chemické vlastnosti pro železné kovy a může být široce používán při zpracování ocelových výrobků.
⑴ Typy řezných nástrojů kubického nitridu boru
Kubický nitrid boru (CBN) je látka, která se v přírodě nevyskytuje. Dělí se na monokrystalický a polykrystalický, a to monokrystalický CBN a polykrystalický kubický nitrid boru (Polycrystalline cubic bornnitrid, zkráceně PCBN). CBN je jedním z allotropů nitridu boru (BN) a má strukturu podobnou diamantu.
PCBN (polykrystalický kubický nitrid boru) je polykrystalický materiál, ve kterém jsou jemné CBN materiály slinovány dohromady prostřednictvím vazebných fází (TiC, TiN, Al, Ti atd.) za vysoké teploty a tlaku. V současnosti je to druhý nejtvrdší uměle syntetizovaný materiál. Diamantový nástrojový materiál se společně s diamantem souhrnně nazývá supertvrdý nástrojový materiál. PCBN se používá hlavně k výrobě nožů nebo jiných nástrojů.
PCBN řezné nástroje lze rozdělit na plné PCBN čepele a PCBN kompozitní čepele slinuté karbidem.
Kompozitní čepele PCBN jsou vyrobeny slinováním vrstvy PCBN o tloušťce 0,5 až 1,0 mm na slinutý karbid s dobrou pevností a houževnatostí. Jeho výkon kombinuje dobrou houževnatost s vysokou tvrdostí a odolností proti opotřebení. Řeší problémy nízké pevnosti v ohybu a obtížného svařování CBN lopatek.
⑵ Hlavní vlastnosti a charakteristiky kubického nitridu boru
Přestože tvrdost kubického nitridu boru je o něco nižší než u diamantu, je mnohem vyšší než u jiných materiálů s vysokou tvrdostí. Výjimečnou výhodou CBN je, že jeho tepelná stabilita je mnohem vyšší než u diamantu, dosahuje teplot nad 1200°C (diamant je 700-800°C). Další vynikající výhodou je, že je chemicky inertní a nereaguje se železem při 1200-1300°C. reakce. Hlavní výkonnostní charakteristiky kubického nitridu boru jsou následující.
① Vysoká tvrdost a odolnost proti opotřebení: Krystalová struktura CBN je podobná diamantu a má podobnou tvrdost a pevnost jako diamant. PCBN je zvláště vhodný pro zpracování materiálů s vysokou tvrdostí, které bylo možné dříve pouze brousit, a může získat lepší kvalitu povrchu obrobku.
② Vysoká tepelná stabilita: Tepelná odolnost CBN může dosáhnout 1400 ~ 1500 ℃, což je téměř 1krát vyšší než tepelná odolnost diamantu (700 ~ 800 ℃). Nástroje PCBN mohou řezat vysokoteplotní slitiny a kalenou ocel při vysokých rychlostech 3 až 5krát vyšších než nástroje z tvrdokovu.
③ Vynikající chemická stabilita: Nemá žádnou chemickou interakci s materiály na bázi železa až do 1200-1300 °C a neopotřebuje se tak ostře jako diamant. V tomto okamžiku může stále udržovat tvrdost slinutého karbidu; Nástroje PCBN jsou vhodné pro řezání kalených ocelových dílů a chlazené litiny, mohou být široce používány při vysokorychlostním řezání litiny.
④ Dobrá tepelná vodivost: Přestože tepelná vodivost CBN nemůže držet krok s diamantem, tepelná vodivost PCBN mezi různými nástrojovými materiály je na druhém místě po diamantu a je mnohem vyšší než u rychlořezné oceli a slinutého karbidu.
⑤ Má nižší koeficient tření: Nízký koeficient tření může vést ke snížení řezné síly při řezání, snížení řezné teploty a zlepšení kvality obrobeného povrchu.
⑶ Aplikace řezných nástrojů kubického nitridu boru
Kubický nitrid boru je vhodný pro konečnou úpravu různých obtížně obrobitelných materiálů, jako je kalená ocel, tvrdá litina, vysokoteplotní slitiny, slinutý karbid a materiály pro povrchové nástřiky. Přesnost zpracování může dosáhnout IT5 (otvor je IT6) a hodnota drsnosti povrchu může být až Ra1,25~0,20μm.
Nástrojový materiál z kubického nitridu boru má špatnou houževnatost a pevnost v ohybu. Proto soustružnické nástroje z kubického nitridu boru nejsou vhodné pro hrubé obrábění při nízkých rychlostech a vysokém rázovém zatížení; zároveň nejsou vhodné pro řezání materiálů s vysokou plasticitou (jako jsou slitiny hliníku, slitiny mědi, slitiny na bázi niklu, oceli s vysokou plasticitou atd.), protože při obrábění dojde k oříznutí těchto hran. s kovem, což zhoršuje obrobený povrch.
3. keramické nástrojové materiály
Keramické řezné nástroje se vyznačují vysokou tvrdostí, dobrou odolností proti opotřebení, vynikající tepelnou odolností a chemickou stabilitou a nelze je snadno spojit s kovem. Keramické nástroje hrají velmi důležitou roli v CNC obrábění. Keramické nástroje se staly jedním z hlavních nástrojů pro vysokorychlostní řezání a zpracování obtížně obrobitelných materiálů. Keramické řezné nástroje jsou široce používány při vysokorychlostním řezání, suchém řezání, tvrdém řezání a řezání obtížně obrobitelných materiálů. Keramické nástroje mohou efektivně zpracovávat vysoce tvrdé materiály, které tradiční nástroje vůbec nedokážou zpracovat, a realizují „soustružení místo broušení“; optimální řezná rychlost keramických nástrojů může být 2 až 10krát vyšší než u tvrdokovových nástrojů, čímž se výrazně zlepšuje efektivita výroby řezání. ; Hlavními surovinami používanými v keramických nástrojových materiálech jsou nejhojnější prvky v zemské kůře. Proto má propagace a používání keramických nástrojů velký význam pro zlepšení produktivity, snížení nákladů na zpracování a úsporu strategických drahých kovů. Výrazně také podpoří rozvoj technologie řezání. pokrok.
⑴ Typy materiálů keramických nástrojů
Materiály keramických nástrojů lze obecně rozdělit do tří kategorií: keramika na bázi oxidu hlinitého, keramika na bázi nitridu křemíku a kompozitní keramika na bázi nitridu křemíku a oxidu hlinitého. Mezi nimi jsou nejpoužívanější keramické nástrojové materiály na bázi oxidu hlinitého a nitridu křemíku. Výkon keramiky na bázi nitridu křemíku je lepší než u keramiky na bázi oxidu hlinitého.
⑵ Výkon a vlastnosti keramických řezných nástrojů
① Vysoká tvrdost a dobrá odolnost proti opotřebení: Přestože tvrdost keramických řezných nástrojů není tak vysoká jako PCD a PCBN, je mnohem vyšší než u řezných nástrojů z tvrdokovu a rychlořezné oceli a dosahuje 93-95HRA. Keramické řezné nástroje mohou zpracovávat vysoce tvrdé materiály, které jsou obtížně zpracovatelné tradičními řeznými nástroji a jsou vhodné pro vysokorychlostní řezání a tvrdé řezání.
② Odolnost vůči vysokým teplotám a dobrá tepelná odolnost: Keramické řezné nástroje mohou řezat i při vysokých teplotách nad 1200 °C. Keramické řezné nástroje mají dobré mechanické vlastnosti při vysokých teplotách. Keramické řezné nástroje A12O3 mají obzvláště dobrou odolnost proti oxidaci. I když je řezná hrana rozžhavená, lze ji používat nepřetržitě. Keramické nástroje tedy mohou dosáhnout řezání za sucha, čímž se eliminuje potřeba řezné kapaliny.
③ Dobrá chemická stabilita: Keramické řezné nástroje se nesnadno spojují s kovem a jsou odolné proti korozi a mají dobrou chemickou stabilitu, což může snížit opotřebení řezných nástrojů při lepení.
④ Nízký koeficient tření: Afinita mezi keramickými nástroji a kovem je malá a koeficient tření je nízký, což může snížit řeznou sílu a teplotu řezání.
⑶ Keramické nože mají aplikace
Keramika je jedním z nástrojových materiálů používaných především pro vysokorychlostní dokončování a polodokončování. Keramické řezné nástroje jsou vhodné pro řezání různých litin (šedá litina, tvárná litina, temperovaná litina, chlazená litina, vysoce legovaná litina odolná proti opotřebení) a ocelových materiálů (uhlíková konstrukční ocel, legovaná konstrukční ocel, vysokopevnostní ocel, ocel s vysokým obsahem manganu, kalená ocel atd.), lze také použít k řezání slitin mědi, grafitu, technických plastů a kompozitních materiálů.
Materiálové vlastnosti keramických řezných nástrojů mají problémy s nízkou pevností v ohybu a špatnou rázovou houževnatostí, což je činí nevhodnými pro řezání při nízkých rychlostech a při rázovém zatížení.
4. Povlakované nástrojové materiály
Povlakování řezných nástrojů je jedním z důležitých způsobů, jak zlepšit výkon nástroje. Vznik nástrojů s povlakem přinesl zásadní průlom v řezném výkonu řezných nástrojů. Povlakované nástroje jsou potaženy jednou nebo více vrstvami žáruvzdorných směsí s dobrou odolností proti opotřebení na těle nástroje s dobrou houževnatostí. Kombinuje matrici nástroje s tvrdým povlakem, čímž výrazně zlepšuje výkon nástroje. Nástroje s povlakem mohou zlepšit efektivitu zpracování, zlepšit přesnost zpracování, prodloužit životnost nástroje a snížit náklady na zpracování.
Asi 80 % řezných nástrojů používaných v nových CNC obráběcích strojích používá nástroje s povlakem. Povlakované nástroje budou v budoucnu nejdůležitější nástrojovou paletou v oblasti CNC obrábění.
⑴ Typy nástrojů s povlakem
Podle různých metod povlakování lze nástroje s povlakem rozdělit na nástroje potažené chemickým nanášením z plynné fáze (CVD) a nástroje s povlakem potažené fyzikální depozicí z plynné fáze (PVD). Potažené karbidové řezné nástroje obecně používají metodu chemického napařování a teplota nanášení je kolem 1000 °C. Řezné nástroje z rychlořezné oceli s povlakem obecně používají metodu fyzikálního napařování a teplota nanášení je kolem 500 °C;
Podle různých materiálů substrátu nástrojů s povlakem lze nástroje s povlakem rozdělit na nástroje s povlakem z karbidu, nástroje s povlakem z rychlořezné oceli a nástroje s povlakem na keramiku a supertvrdé materiály (diamant a kubický nitrid boru).
Podle vlastností povlakového materiálu lze povlakované nástroje rozdělit do dvou kategorií, a to nástroje s „tvrdým“ povlakem a nástroje s „měkkým“ povlakem. Hlavní cíle, které sledují nástroje s „tvrdým“ povlakem, jsou vysoká tvrdost a odolnost proti opotřebení. Jeho hlavními výhodami jsou vysoká tvrdost a dobrá odolnost proti opotřebení, typicky povlaky TiC a TiN. Cílem, který sledují „měkké“ povlakovací nástroje, je nízký koeficient tření, také známý jako samomazné nástroje, které tření s materiálem obrobku Koeficient je velmi nízký, pouze asi 0,1, což může snížit adhezi, snížit tření a snížit řezání. síla a řezná teplota.
Nedávno byly vyvinuty řezné nástroje pro nanopotahování (Nanoeoating). Takto potažené nástroje mohou používat různé kombinace potahových materiálů (jako je kov/kov, kov/keramika, keramika/keramika atd.) pro splnění různých funkčních a výkonnostních požadavků. Správně navržené nano-povlaky mohou způsobit, že nástrojové materiály mají vynikající funkce snižující tření, ochranu proti opotřebení a samomazné vlastnosti, díky čemuž jsou vhodné pro vysokorychlostní suché řezání.
⑵ Charakteristika povlakovaných řezných nástrojů
① Dobrý mechanický a řezný výkon: Nástroje s povlakem kombinují vynikající vlastnosti základního materiálu a materiálu povlaku. Udržují si nejen dobrou houževnatost a vysokou pevnost základního materiálu, ale mají také vysokou tvrdost, vysokou odolnost proti opotřebení a nízký koeficient tření. Proto lze řeznou rychlost povlakovaných nástrojů zvýšit více než 2krát než u nepovlakovaných nástrojů a jsou povoleny vyšší rychlosti posuvu. Životnost potažených nástrojů se také zlepšila.
② Silná všestrannost: Nástroje s povlakem mají širokou všestrannost a výrazně rozšiřují rozsah zpracování. Jeden nástroj s povlakem může nahradit několik nástrojů bez povlaku.
③ Tloušťka povlaku: Jak se tloušťka povlaku zvyšuje, životnost nástroje se také prodlužuje, ale když tloušťka povlaku dosáhne nasycení, životnost nástroje se již výrazně nezvýší. Když je povlak příliš silný, snadno způsobí odlupování; když je povlak příliš tenký, odolnost proti opotřebení bude špatná.
④ Přebrousitelnost: Čepele s povlakem mají špatnou přebrusitelnost, složité lakovací zařízení, vysoké požadavky na proces a dlouhou dobu lakování.
⑤ Povlakový materiál: Nástroje s různými povlakovými materiály mají různý řezný výkon. Například: při řezání nízkou rychlostí má povlak TiC výhody; při řezání vysokou rychlostí je vhodnější TiN.
⑶Použití povlakovaných řezných nástrojů
Povlakované nástroje mají velký potenciál v oblasti CNC obrábění a budou v budoucnu nejvýznamnější nástrojovou odrůdou v oblasti CNC obrábění. Technologie povlakování byla aplikována na stopkové frézy, výstružníky, vrtáky, kompozitní nástroje na zpracování otvorů, frézy na ozubení, frézy na tvarování ozubených kol, frézy na řezání ozubených kol, tvarovací protahovače a různé strojově upnuté vyměnitelné břitové destičky, aby byly splněny různé požadavky na vysokorychlostní obrábění. Potřeby materiálů jako je ocel a litina, žáruvzdorné slitiny a neželezné kovy.
5. Tvrdokovové nástrojové materiály
Karbidové řezné nástroje, zejména vyměnitelné tvrdokovové řezné nástroje, jsou předními produkty CNC obráběcích nástrojů. Od 80. let 20. století se rozmanitost různých integrálních a vyměnitelných karbidových řezných nástrojů nebo břitových destiček rozšířila na různé typy. Různé oblasti řezných nástrojů, ve kterých se indexovatelné tvrdokovové nástroje rozšířily z jednoduchých soustružnických nástrojů a čelních fréz na různé oblasti přesných, složitých a tvářecích nástrojů.
⑴ Typy tvrdokovových řezných nástrojů
Podle hlavního chemického složení lze slinutý karbid rozdělit na slinutý karbid na bázi karbidu wolframu a slinutý karbid na bázi karbidu titanu (nitrid) (TiC(N)).
Slinutý karbid na bázi karbidu wolframu zahrnuje tři typy: wolfram kobalt (YG), wolfram kobalt titan (YT) a přidaný vzácný karbid (YW). Každý má své výhody a nevýhody. Hlavními součástmi jsou karbid wolframu (WC) a karbid titanu. (TiC), karbid tantalu (TaC), karbid niobu (NbC) atd. Běžně používanou fází vazby kovu je Co.
Slinutý karbid na bázi uhlíku titanu (nitridu) je slinutý karbid s TiC jako hlavní složkou (některé přidávají další karbidy nebo nitridy). Běžně používané kovové vazebné fáze jsou Mo a Ni.
ISO (International Organization for Standardization) rozděluje řezný karbid do tří kategorií:
Třída K, včetně Kl0 ~ K40, je ekvivalentní třídě YG v mé zemi (hlavní složkou je WC.Co).
Kategorie P, včetně P01 ~ P50, je ekvivalentní kategorii YT v mé zemi (hlavní složkou je WC.TiC.Co).
Třída M, včetně M10~M40, je ekvivalentní třídě YW v mé zemi (hlavní složkou je WC-TiC-TaC(NbC)-Co).
Každá třída představuje řadu slitin od vysoké tvrdosti po maximální houževnatost s číslem mezi 01 a 50.
⑵ Výkonnostní charakteristiky tvrdokovových řezných nástrojů
① Vysoká tvrdost: Karbidové řezné nástroje jsou vyrobeny z karbidů s vysokou tvrdostí a bodem tání (tzv. tvrdá fáze) a kovových pojiv (tzv. vazebná fáze) prostřednictvím práškové metalurgie, s tvrdostí 89 až 93 HRA. mnohem vyšší než rychlořezná ocel. Při 5400C může tvrdost stále dosáhnout 82~87HRA, což je stejné jako tvrdost rychlořezné oceli při pokojové teplotě (83~86HRA). Hodnota tvrdosti slinutého karbidu se mění s povahou, množstvím, velikostí částic karbidů a obsahem kovové pojivové fáze a obecně klesá s rostoucím obsahem pojivové kovové fáze. Když je obsah pojivové fáze stejný, je tvrdost slitin YT vyšší než u slitin YG a slitiny s přídavkem TaC (NbC) mají vyšší tvrdost při vysokých teplotách.
② Pevnost v ohybu a houževnatost: Pevnost v ohybu běžně používaného slinutého karbidu je v rozsahu 900 až 1500 MPa. Čím vyšší je obsah fáze kovového pojiva, tím vyšší je pevnost v ohybu. Když je obsah pojiva stejný, pevnost slitiny typu YG (WC-Co) je vyšší než pevnost slitiny typu YT (WC-TiC-Co), a když se obsah TiC zvyšuje, pevnost klesá. Slinutý karbid je křehký materiál a jeho rázová houževnatost při pokojové teplotě je pouze 1/30 až 1/8 oproti rychlořezné oceli.
⑶ Aplikace běžně používaných tvrdokovových řezných nástrojů
Slitiny YG se používají především pro zpracování litiny, neželezných kovů a nekovových materiálů. Jemnozrnný slinutý karbid (jako YG3X, YG6X) má vyšší tvrdost a odolnost proti opotřebení než středně zrnitý karbid se stejným obsahem kobaltu. Je vhodný pro zpracování některé speciální tvrdé litiny, austenitické nerezové oceli, žáruvzdorné slitiny, titanové slitiny, tvrdého bronzu a izolačních materiálů odolných proti opotřebení atd.
Vynikající výhody slinutého karbidu typu YT jsou vysoká tvrdost, dobrá tepelná odolnost, vyšší tvrdost a pevnost v tlaku při vysokých teplotách než u typu YG a dobrá odolnost proti oxidaci. Proto, když se požaduje, aby nůž měl vyšší tepelnou odolnost a odolnost proti opotřebení, měl by být zvolen jakost s vyšším obsahem TiC. Slitiny YT jsou vhodné pro zpracování plastových materiálů, jako je ocel, ale nejsou vhodné pro zpracování slitin titanu a slitin křemíku a hliníku.
Slitina YW má vlastnosti slitin YG a YT a má dobré komplexní vlastnosti. Lze jej použít ke zpracování oceli, litiny a barevných kovů. Pokud je obsah kobaltu u tohoto typu slitin přiměřeně zvýšen, může být pevnost velmi vysoká a lze ji použít pro hrubé obrábění a přerušované řezání různých obtížně obrobitelných materiálů.
6. Řezné nástroje z vysokorychlostní oceli
High Speed Steel (HSS) je vysoce legovaná nástrojová ocel, která přidává další legující prvky, jako je W, Mo, Cr a V. Řezné nástroje z rychlořezné oceli mají vynikající komplexní výkon, pokud jde o pevnost, houževnatost a zpracovatelnost. Ve složitých řezných nástrojích, zejména těch se složitými tvary ostří, jako jsou nástroje pro zpracování otvorů, frézy, závitové nástroje, protahovací nástroje, nástroje na řezání ozubených kol atd., se stále používá rychlořezná ocel. zaujímat dominantní postavení. Nože z rychlořezné oceli se snadno brousí a vytvářejí ostré řezné hrany.
Podle různých použití lze rychlořeznou ocel rozdělit na rychlořeznou ocel pro všeobecné použití a vysoce výkonnou rychlořeznou ocel.
⑴ Univerzální řezné nástroje z rychlořezné oceli
Vysokorychlostní ocel pro všeobecné použití. Obecně ji lze rozdělit do dvou kategorií: wolframová ocel a wolfram-molybdenová ocel. Tento typ rychlořezné oceli obsahuje 0,7 % až 0,9 % (C). Podle různého obsahu wolframu v oceli ji lze rozdělit na wolframovou ocel s obsahem W 12 % nebo 18 %, wolfram-molybdenovou ocel s obsahem W 6 % nebo 8 % a molybdenovou ocel s obsahem W 2 % nebo žádný W. . Univerzální rychlořezná ocel má určitou tvrdost (63-66HRC) a odolnost proti opotřebení, vysokou pevnost a houževnatost, dobrou plasticitu a technologii zpracování, takže je široce používána při výrobě různých složitých nástrojů.
① Wolframová ocel: Typická třída wolframové oceli pro všeobecné použití z rychlořezné oceli je W18Cr4V (označovaná jako W18). Má dobrý celkový výkon. Vysokoteplotní tvrdost při 6000 C je 48,5 HRC a lze ji použít k výrobě různých složitých nástrojů. Má výhody dobré brousitelnosti a nízké citlivosti na oduhličení, ale díky vysokému obsahu karbidů, nerovnoměrnému rozložení, velkým částicím a nízké pevnosti a houževnatosti.
② Wolfram-molybdenová ocel: označuje rychlořeznou ocel získanou nahrazením části wolframu ve wolframové oceli molybdenem. Typická třída wolfram-molybdenové oceli je W6Mo5Cr4V2, (označovaná jako M2). Karbidové částice M2 jsou jemné a jednotné a jeho pevnost, houževnatost a plasticita za vysokých teplot jsou lepší než u W18Cr4V. Dalším typem wolfram-molybdenové oceli je W9Mo3Cr4V (zkráceně W9). Jeho tepelná stabilita je o něco vyšší než u oceli M2, jeho pevnost v ohybu a houževnatost jsou lepší než u W6M05Cr4V2 a má dobrou zpracovatelnost.
⑵ Vysoce výkonné řezné nástroje z rychlořezné oceli
Vysoce výkonná rychlořezná ocel označuje nový typ oceli, který ke složení rychlořezné oceli pro všeobecné použití přidává určitý obsah uhlíku, vanadu a legujících prvků, jako je Co a Al, čímž zlepšuje její tepelnou odolnost a odolnost proti opotřebení. . Jedná se především o tyto kategorie:
① Vysokouhlíková rychlořezná ocel. Vysokouhlíková rychlořezná ocel (jako je 95W18Cr4V) má vysokou tvrdost při pokojové teplotě a vysoké teplotě. Je vhodný pro výrobu a zpracování běžné oceli a litiny, vrtáků, výstružníků, závitníků a fréz s vysokými požadavky na odolnost proti opotřebení nebo nástrojů pro zpracování tvrdších materiálů. Není vhodné odolávat velkým nárazům.
② Vysoce vanadová rychlořezná ocel. Typické třídy, jako je W12Cr4V4Mo, (označované jako EV4), mají obsah V zvýšený na 3 % až 5 %, mají dobrou odolnost proti opotřebení a jsou vhodné pro řezání materiálů, které způsobují velké opotřebení nástrojů, jako jsou vlákna, tvrdá pryž, plasty , atd., a lze je také použít pro zpracování materiálů, jako je nerezová ocel, vysokopevnostní ocel a vysokoteplotní slitiny.
③ Kobaltová rychlořezná ocel. Je to supertvrdá rychlořezná ocel obsahující kobalt. Typické třídy, jako je W2Mo9Cr4VCo8, (označované jako M42), mají velmi vysokou tvrdost. Jeho tvrdost může dosáhnout 69-70HRC. Je vhodný pro zpracování obtížně použitelných vysokopevnostních žáruvzdorných ocelí, vysokoteplotních slitin, titanových slitin atd. Materiály pro zpracování: M42 má dobrou brousitelnost a je vhodný pro výrobu přesných a složitých nástrojů, není však vhodný pro práci v podmínkách rázového řezání.
④ Hliníková rychlořezná ocel. Je to supertvrdá rychlořezná ocel obsahující hliník. Typické jakosti jsou například W6Mo5Cr4V2Al (označované jako 501). Vysokoteplotní tvrdost při 6000C také dosahuje 54HRC. Řezný výkon je ekvivalentní M42. Je vhodný pro výrobu fréz, vrtáků, výstružníků, ozubených fréz a protahovačů. atd., používané pro zpracování materiálů, jako je legovaná ocel, nerezová ocel, vysokopevnostní ocel a vysokoteplotní slitiny.
⑤ Dusíková supertvrdá rychlořezná ocel. Typické třídy, jako je W12M03Cr4V3N, označované jako (V3N), jsou supertvrdé rychlořezné oceli obsahující dusík. Tvrdost, pevnost a houževnatost jsou ekvivalentní M42. Lze je použít jako náhradu rychlořezných ocelí s obsahem kobaltu a používají se pro nízkorychlostní řezání těžkoobrobitelných materiálů a pomalořezných vysoce přesných ocelí. zpracování.
⑶ Tavení rychlořezné oceli a rychlořezné oceli práškové metalurgie
Podle různých výrobních procesů lze rychlořeznou ocel rozdělit na tavnou rychlořeznou ocel a rychlořeznou ocel práškovou metalurgií.
① Tavení rychlořezné oceli: Běžná rychlořezná ocel i vysoce výkonná rychlořezná ocel se vyrábí tavením. Vyrábí se z nich nože pomocí procesů, jako je tavení, lití ingotů a pokovování a válcování. Vážným problémem, který snadno nastává při tavení rychlořezné oceli, je segregace karbidů. Tvrdé a křehké karbidy jsou v rychlořezné oceli rozmístěny nerovnoměrně a zrna jsou hrubá (až desítky mikronů), což ovlivňuje odolnost proti opotřebení a houževnatost nástrojů z rychlořezné oceli. a nepříznivě ovlivňují řezný výkon.
② Rychlořezná ocel práškové metalurgie (PM HSS): Rychlořezná ocel práškové metalurgie (PM HSS) je tekutá ocel tavená ve vysokofrekvenční indukční peci, atomizovaná vysokotlakým argonem nebo čistým dusíkem a poté ochlazena, aby se získala jemné a jednotné krystaly. Strukturujte (prášek z rychlořezné oceli) a poté výsledný prášek za vysoké teploty a vysokého tlaku vtlačte do polotovaru nože, nebo nejprve vytvořte ocelový předvalek a poté jej vykujte a vyválejte do tvaru nože. Ve srovnání s rychlořeznou ocelí vyráběnou metodou tavení má PM HSS tu výhodu, že karbidová zrna jsou jemná a stejnoměrná a pevnost, houževnatost a odolnost proti opotřebení jsou mnohem lepší ve srovnání s roztavenou rychlořeznou ocelí. V oblasti komplexních CNC nástrojů se budou PM HSS nástroje dále rozvíjet a zaujímat významné postavení. Typické třídy, jako jsou F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN atd., lze použít k výrobě velkých, vysoce zatížených a vysoce rázových řezných nástrojů, stejně jako přesných řezných nástrojů.
Zásady pro výběr CNC nástrojových materiálů
V současnosti mezi široce používané nástroje CNC nástrojů patří především diamantové nástroje, nástroje z kubického nitridu bóru, keramické nástroje, nástroje s povlakem, nástroje z tvrdokovu, nástroje z rychlořezné oceli atd. Nástrojových materiálů je mnoho druhů a jejich vlastnosti se velmi liší. V následující tabulce jsou uvedeny hlavní ukazatele výkonnosti různých nástrojových materiálů.
Nástrojové materiály pro CNC obrábění je nutné volit podle zpracovávaného obrobku a charakteru zpracování. Výběr materiálů nástrojů by měl být přiměřeně sladěn s předmětem zpracování. Přizpůsobení materiálů řezných nástrojů a objektů zpracování se týká především přizpůsobení mechanických vlastností, fyzikálních vlastností a chemických vlastností obou, aby se dosáhlo nejdelší životnosti nástroje a maximální produktivity řezání.
1. Přizpůsobení mechanických vlastností materiálů řezných nástrojů a předmětů zpracování
Problém sladění mechanických vlastností řezného nástroje a zpracovávaného předmětu se týká především sladění parametrů mechanických vlastností, jako je pevnost, houževnatost a tvrdost nástroje a materiálu obrobku. Nástrojové materiály s různými mechanickými vlastnostmi jsou vhodné pro zpracování různých materiálů obrobků.
① Pořadí tvrdosti materiálu nástroje je: diamantový nástroj>nástroj z kubického nitridu bóru>keramický nástroj>karbid wolframu>rychlořezná ocel.
② Pořadí pevnosti v ohybu nástrojových materiálů je: rychlořezná ocel > slinutý karbid > keramické nástroje > diamantové nástroje a nástroje z kubického nitridu boru.
③ Pořadí houževnatosti nástrojových materiálů je: rychlořezná ocel>karbid wolframu>kubický nitrid boru, diamantové a keramické nástroje.
Materiály obrobků s vysokou tvrdostí musí být zpracovány nástroji s vyšší tvrdostí. Tvrdost materiálu nástroje musí být vyšší než tvrdost materiálu obrobku, která je obecně požadována nad 60 HRC. Čím vyšší je tvrdost materiálu nástroje, tím lepší je jeho odolnost proti opotřebení. Když se například zvýší obsah kobaltu ve slinutém karbidu, zvýší se jeho pevnost a houževnatost a sníží se jeho tvrdost, takže je vhodný pro hrubé obrábění; při poklesu obsahu kobaltu se zvyšuje jeho tvrdost a odolnost proti opotřebení, takže je vhodný pro konečnou úpravu.
Nástroje s vynikajícími vysokoteplotními mechanickými vlastnostmi jsou vhodné zejména pro vysokorychlostní řezání. Vynikající výkon keramických řezných nástrojů při vysokých teplotách jim umožňuje řezat vysokou rychlostí a povolená řezná rychlost může být 2 až 10krát vyšší než u slinutého karbidu.
2. Přizpůsobení fyzikálních vlastností materiálu řezného nástroje obráběnému předmětu
Nástroje s různými fyzikálními vlastnostmi, jako jsou nástroje z rychlořezné oceli s vysokou tepelnou vodivostí a nízkou teplotou tavení, keramické nástroje s vysokou teplotou tavení a nízkou tepelnou roztažností, diamantové nástroje s vysokou tepelnou vodivostí a nízkou tepelnou roztažností atd. zpracování různých materiálů obrobků. Při obrábění obrobků se špatnou tepelnou vodivostí by se měly používat nástrojové materiály s lepší tepelnou vodivostí, aby se řezné teplo rychle odvádělo ven a řezná teplota se mohla snížit. Díky své vysoké tepelné vodivosti a tepelné difuzi může diamant snadno odvádět řezné teplo, aniž by způsobil velkou tepelnou deformaci, což je zvláště důležité pro přesné obráběcí nástroje, které vyžadují vysokou rozměrovou přesnost.
① Teplota tepelné odolnosti různých materiálů nástrojů: diamantové nástroje jsou 700~8000C, PCBN nástroje jsou 13000~15000C, keramické nástroje jsou 1100~12000C, slinutý karbid na bázi TiC(N) je 900~11000C, ultrajemný na bázi WC zrna Karbid je 800~9000C, HSS je 600~7000C.
② Pořadí tepelné vodivosti různých nástrojových materiálů: PCD>PCBN>slinutý karbid na bázi WC>slinutý karbid na bázi TiC(N)>HSS>keramika na bázi Si3N4>keramika na bázi A1203.
③ Pořadí koeficientů tepelné roztažnosti různých nástrojových materiálů je: HSS>slinutý karbid na bázi WC>TiC(N)>keramika na bázi A1203>PCBN>keramika na bázi Si3N4>PCD.
④ Pořadí odolnosti různých nástrojových materiálů proti tepelnému šoku je: HSS>slinutý karbid na bázi WC>keramika na bázi Si3N4>PCBN>PCD>slinutý karbid na bázi TiC(N)>keramika na bázi A1203.
3. Přizpůsobení chemických vlastností materiálu řezného nástroje obráběnému předmětu
Problém sladění chemických vlastností materiálů řezných nástrojů a zpracovávaných předmětů se týká především sladění parametrů chemické výkonnosti, jako je chemická afinita, chemická reakce, difúze a rozpouštění materiálů nástrojů a materiálů obrobků. Nástroje z různých materiálů jsou vhodné pro zpracování různých materiálů obrobků.
① Teplotní odolnost různých nástrojových materiálů (s ocelí) je: PCBN>keramika>karbid wolframu>HSS.
② Teplota oxidační odolnosti různých materiálů nástrojů je: keramika>PCBN>karbid wolframu>diamant>HSS.
③ Difúzní pevnost nástrojových materiálů (pro ocel) je: diamant>keramika na bázi Si3N4>PCBN>keramika na bázi A1203. Intenzita difuze (pro titan) je: Keramika na bázi A1203>PCBN>SiC>Si3N4>diamant.
4. Rozumný výběr materiálů CNC nástrojů
Obecně lze říci, že PCBN, keramické nástroje, karbid s povlakem a nástroje z karbidu na bázi TiCN jsou vhodné pro CNC zpracování železných kovů, jako je ocel; zatímco PCD nástroje jsou vhodné pro neželezné kovové materiály jako Al, Mg, Cu a jejich slitiny a Zpracování nekovových materiálů. Níže uvedená tabulka uvádí některé materiály obrobků, které jsou vhodné pro zpracování výše uvedenými nástrojovými materiály.
CNC nástroje Xinfa se vyznačují dobrou kvalitou a nízkou cenou. Podrobnosti naleznete na adrese:
Výrobci CNC nástrojů – Čína továrna a dodavatelé CNC nástrojů (xinfatools.com)
Čas odeslání: List-01-2023
