Для хорошого коня потрібне хороше сідло та сучасне обладнання з ЧПК. Якщо використовувати неправильні інструменти, це буде марно! Вибір відповідного інструментального матеріалу має великий вплив на термін служби інструменту, ефективність обробки, якість обробки та вартість обробки. Ця стаття містить корисну інформацію про знання про ножі, збирайте її та пересилайте, давайте вчитися разом.
Інструментальні матеріали повинні мати основні властивості
Вибір інструментальних матеріалів має великий вплив на термін служби інструменту, ефективність обробки, якість обробки та вартість обробки. Інструменти повинні витримувати високий тиск, високу температуру, тертя, удари та вібрацію під час різання. Отже, інструментальні матеріали повинні мати такі основні властивості:
(1) Твердість і зносостійкість. Твердість матеріалу інструменту має бути вищою за твердість матеріалу заготовки, яка, як правило, має бути вище 60HRC. Чим вище твердість матеріалу інструменту, тим краще зносостійкість.
(2) Міцність і міцність. Інструментальні матеріали повинні мати високу міцність і ударну в'язкість, щоб витримувати сили різання, удари та вібрацію, а також запобігати крихкому руйнуванню та сколу інструменту.
(3) Термостійкість. Інструментальний матеріал має гарну термостійкість, витримує високі температури різання та має гарну стійкість до окислення.
(4) Продуктивність та економічність процесу. Інструментальні матеріали повинні мати хороші характеристики кування, термообробки, зварювання; продуктивність шліфування тощо, і має прагнути високого співвідношення продуктивності та ціни.
Види, властивості, характеристики та застосування інструментальних матеріалів
1. Алмазні інструментальні матеріали
Алмаз є алотропом вуглецю і є найтвердішим матеріалом, знайденим у природі. Алмазний ріжучий інструмент має високу твердість, високу зносостійкість і високу теплопровідність, і широко використовується в обробці кольорових металів і неметалевих матеріалів. Особливо при високошвидкісному різанні алюмінієвих і кремнієво-алюмінієвих сплавів алмазні інструменти є основним типом ріжучих інструментів, які важко замінити. Алмазні інструменти, які можуть досягти високої ефективності, високої стабільності та тривалого терміну служби, є незамінними та важливими інструментами в сучасній обробці з ЧПК.
⑴ Види алмазного інструменту
① Інструменти з натурального алмазу: природні алмази використовувалися як ріжучі інструменти протягом сотень років. Інструменти з натурального монокристалічного алмазу були тонко відшліфовані, щоб зробити ріжучу кромку надзвичайно гострою. Радіус ріжучої кромки може досягати 0,002 мкм, що дозволяє досягти ультратонкого різання. Він може обробляти деталі з надзвичайно високою точністю та надзвичайно низькою шорсткістю поверхні. Це визнаний, ідеальний і незамінний надточний обробний інструмент.
② Алмазні різальні інструменти PCD: природні алмази дорогі. Найбільш широко використовуваним алмазом в обробці огранюванням є полікристалічний алмаз (PCD). З початку 1970-х років був розроблений полікристалічний алмаз (поликристалічний алмаз, званий PCD-леза), виготовлений за технологією синтезу при високій температурі та високому тиску. Після успіху ріжучі інструменти з природних алмазів неодноразово замінювалися штучними полікристалічними алмазами. Сировина PCD багата на джерела, і її ціна становить лише від кількох до однієї десятої ціни природного алмазу. Ріжучі інструменти PCD не можна шліфувати для отримання надзвичайно гострих ріжучих інструментів. Якість поверхні ріжучої кромки та обробленої заготовки не така висока, як у природного алмазу. У промисловості поки що незручно виготовляти диски PCD зі стружколомами. Тому PCD можна використовувати лише для точного різання кольорових металів і неметалів, і важко досягти надвисокої точності різання. Точна дзеркальна різка.
③ Алмазні ріжучі інструменти CVD: з кінця 1970-х до початку 1980-х років алмазна технологія CVD з’явилася в Японії. CVD алмаз відноситься до використання хімічного осадження з парової фази (CVD) для синтезу алмазної плівки на неоднорідній матриці (такій як цементований карбід, кераміка тощо). Алмаз CVD має точно таку ж структуру та характеристики, що й природний алмаз. Ефективність CVD-алмазу дуже близька до природного алмазу. Він має переваги природного монокристалічного алмазу та полікристалічного алмазу (PCD) і певною мірою усуває їхні недоліки.
⑵ Експлуатаційні характеристики алмазного інструменту
① Надзвичайно висока твердість і зносостійкість: природний алмаз є найтвердішою речовиною в природі. Алмаз має надзвичайно високу зносостійкість. При обробці матеріалів високої твердості ресурс алмазного інструменту в 10-100 разів перевищує термін служби твердосплавного інструменту, а то й у сотні разів.
② Має дуже низький коефіцієнт тертя: коефіцієнт тертя між алмазом і деякими кольоровими металами нижчий, ніж у інших ріжучих інструментів. Коефіцієнт тертя низький, деформація під час обробки невелика, а силу різання можна зменшити.
③ Ріжуча кромка дуже гостра: ріжучу кромку алмазного інструменту можна заточити дуже гостро. Природний монокристалічний алмазний інструмент може досягати 0,002 ~ 0,008 мкм, який може виконувати надтонку різку та надточну обробку.
④ Висока теплопровідність: алмаз має високу теплопровідність і температуропровідність, тому тепло від різання легко розсіюється, а температура ріжучої частини інструменту низька.
⑤ Має нижчий коефіцієнт теплового розширення: коефіцієнт теплового розширення алмазу в декілька разів менший, ніж у цементованого карбіду, і зміна розміру інструменту, спричинена нагріванням різання, дуже мала, що особливо важливо для точної та надточної обробки, яка вимагає високої точності розмірів.
⑶ Застосування алмазного інструменту
Алмазний інструмент в основному використовується для тонкого різання і розточування кольорових металів і неметалевих матеріалів на високих швидкостях. Підходить для обробки різних зносостійких неметалів, таких як склопластикові заготовки порошкової металургії, керамічні матеріали та ін.; різні зносостійкі кольорові метали, наприклад різні кремнієво-алюмінієві сплави; і чистова обробка різних кольорових металів.
Недоліком алмазного інструменту є погана термічна стійкість. Коли температура різання перевищує 700 ℃ ~ 800 ℃, вони повністю втратять свою твердість. Крім того, вони не підходять для різання чорних металів, тому що алмаз (вуглець) легко вступає в реакцію із залізом при високій температурі. Атомна дія перетворює атоми вуглецю в структуру графіту, і інструмент легко пошкодити.
2. Інструментальний матеріал із кубічного нітриду бору
Кубічний нітрид бору (CBN), другий надтвердий матеріал, синтезований методом, подібним до виробництва алмазу, поступається лише алмазу за твердістю та теплопровідністю. Він має чудову термічну стабільність і може нагріватися до 10 000C в атмосфері. Окислення не відбувається. CBN має надзвичайно стабільні хімічні властивості для чорних металів і може широко використовуватися в обробці сталевих виробів.
⑴ Типи ріжучих інструментів із кубічного нітриду бору
Кубічний нітрид бору (CBN) — речовина, якої не існує в природі. Він поділяється на монокристалічний і полікристалічний, а саме монокристал CBN і полікристалічний кубічний нітрид бору (полікристалічний кубічний нітрид, скорочено PCBN). CBN є одним з алотропів нітриду бору (BN) і має структуру, подібну до алмазу.
PCBN (полікристалічний кубічний нітрид бору) — це полікристалічний матеріал, у якому тонкі CBN матеріали спікаються разом через зв’язуючі фази (TiC, TiN, Al, Ti тощо) під високою температурою та тиском. На даний момент це другий за твердістю штучно синтезований матеріал. Алмазний інструментальний матеріал разом з алмазом разом називають надтвердим інструментальним матеріалом. PCBN в основному використовується для виготовлення ножів та інших інструментів.
Ріжучі інструменти PCBN можна розділити на суцільні леза PCBN і композитні леза PCBN, спечені з твердим сплавом.
Композитні леза PCBN виготовляються шляхом спікання шару PCBN товщиною від 0,5 до 1,0 мм на цементованому карбіді з хорошою міцністю та міцністю. Його продуктивність поєднує в собі хорошу міцність з високою твердістю та зносостійкістю. Це вирішує проблеми низької міцності на вигин і складного зварювання CBN лез.
⑵ Основні властивості та характеристики кубічного нітриду бору
Хоча твердість кубічного нітриду бору трохи нижча, ніж у алмазу, вона набагато вища, ніж у інших високотвердих матеріалів. Визначною перевагою CBN є те, що його термічна стабільність набагато вища, ніж у алмазу, досягаючи температур вище 1200 °C (алмаз 700-800 °C). Ще одна видатна перевага полягає в тому, що він хімічно інертний і не реагує із залізом при 1200-1300°C. реакція. Основні експлуатаційні характеристики кубічного нітриду бору наступні.
① Висока твердість і зносостійкість: кристалічна структура CBN подібна до алмазу, і має подібну твердість і міцність до алмазу. PCBN особливо підходить для обробки матеріалів високої твердості, які раніше можна було лише шліфувати, і може отримати кращу якість поверхні заготовки.
② Висока термічна стабільність: термостійкість CBN може досягати 1400~1500 ℃, що майже в 1 раз вище, ніж термостійкість алмазу (700~800 ℃). Інструменти PCBN можуть різати високотемпературні сплави та загартовану сталь на високих швидкостях, у 3-5 разів вищих, ніж твердосплавні інструменти.
③ Відмінна хімічна стабільність: він не має хімічної взаємодії з матеріалами на основі заліза до 1200-1300 °C і не зношується так різко, як алмаз. У цей час він все ще може підтримувати твердість цементованого карбіду; Інструменти PCBN підходять для різання загартованих сталевих деталей і охолодженого чавуну, можуть широко використовуватися при високошвидкісному різанні чавуну.
④ Хороша теплопровідність: хоча теплопровідність CBN не встигає за алмазом, теплопровідність PCBN серед різних інструментальних матеріалів є другою після алмазу та набагато вищою, ніж швидкорізальна сталь і твердий сплав.
⑤ Має нижчий коефіцієнт тертя: низький коефіцієнт тертя може призвести до зменшення сили різання під час різання, зниження температури різання та покращення якості обробленої поверхні.
⑶ Застосування ріжучих інструментів з кубічного нітриду бору
Кубічний нітрид бору підходить для фінішної обробки різних матеріалів, які важко різати, таких як загартована сталь, твердий чавун, жароміцні сплави, цементований карбід і матеріали для напилення поверхні. Точність обробки може досягати IT5 (отвір IT6), а значення шорсткості поверхні може становити лише Ra1,25~0,20 мкм.
Інструментальний матеріал з кубічного нітриду бору має низьку міцність і міцність на вигин. Тому токарні інструменти з кубічного нітриду бору непридатні для грубої обробки при низьких швидкостях і високих ударних навантаженнях; в той же час вони не підходять для різання матеріалів з високою пластичністю (таких як алюмінієві сплави, сплави міді, сплави на основі нікелю, сталі з високою пластичністю тощо), тому що під час роботи з’являться серйозні нарощені кромки. з металом, погіршуючи оброблену поверхню.
3. керамічні інструментальні матеріали
Керамічні ріжучі інструменти мають такі характеристики, як висока твердість, хороша зносостійкість, чудова термостійкість і хімічна стабільність, і їх непросто склеїти з металом. Керамічні інструменти відіграють дуже важливу роль в обробці з ЧПУ. Керамічний інструмент став одним з основних інструментів для високошвидкісного різання та обробки важкооброблюваних матеріалів. Керамічні ріжучі інструменти широко використовуються для високошвидкісного різання, сухого різання, жорсткого різання та різання важкооброблюваних матеріалів. Керамічні інструменти можуть ефективно обробляти високотверді матеріали, які традиційні інструменти взагалі не можуть обробляти, реалізуючи «точіння замість шліфування»; оптимальна швидкість різання керамічних інструментів може бути в 2-10 разів вищою, ніж у твердосплавних інструментів, що значно підвищує ефективність виробництва різання. ; Основна сировина, яка використовується для керамічних інструментальних матеріалів, є найпоширенішими елементами в земній корі. Тому просування та застосування керамічних інструментів має велике значення для підвищення продуктивності, зниження витрат на обробку та збереження стратегічних дорогоцінних металів. Це також значно сприятиме розвитку технології різання. прогрес.
⑴ Види керамічних інструментальних матеріалів
Типи керамічних інструментальних матеріалів загалом можна розділити на три категорії: кераміка на основі оксиду алюмінію, кераміка на основі нітриду кремнію та композитна кераміка на основі нітриду кремнію та оксиду алюмінію. Серед них найбільш широко використовуються інструментальні керамічні матеріали на основі оксиду алюмінію та нітриду кремнію. Ефективність кераміки на основі нітриду кремнію краща, ніж у кераміки на основі оксиду алюмінію.
⑵ Продуктивність і характеристики керамічних ріжучих інструментів
① Висока твердість і хороша зносостійкість: хоча твердість керамічних ріжучих інструментів не така висока, як PCD і PCBN, вона набагато вища, ніж у твердосплавних і швидкорізальних сталевих інструментів, досягаючи 93-95HRA. Керамічні ріжучі інструменти можуть обробляти високотверді матеріали, які важко обробляти традиційними ріжучими інструментами, і підходять для високошвидкісного та жорсткого різання.
② Стійкість до високих температур і хороша термостійкість: керамічні ріжучі інструменти все ще можуть різати при високих температурах понад 1200 °C. Керамічні ріжучі інструменти мають хороші високотемпературні механічні властивості. Керамічні ріжучі інструменти A12O3 мають особливо гарну стійкість до окислення. Навіть якщо ріжуча кромка знаходиться в розпеченому стані, її можна використовувати постійно. Таким чином, керамічні інструменти можуть досягати сухого різання, таким чином усуваючи потребу в рідині для різання.
③ Хороша хімічна стабільність: Керамічні ріжучі інструменти важко з’єднати з металом, вони стійкі до корозії та мають добру хімічну стабільність, що може зменшити зношування ріжучих інструментів.
④ Низький коефіцієнт тертя: спорідненість між керамічними інструментами та металом невелика, а коефіцієнт тертя низький, що може зменшити силу різання та температуру різання.
⑶ Керамічні ножі мають застосування
Кераміка є одним із інструментальних матеріалів, які в основному використовуються для високошвидкісної обробки та напівобробки. Керамічні ріжучі інструменти підходять для різання різних чавунів (сірого чавуну, ковкого чавуну, ковкого чавуну, охолодженого чавуну, високолегованого зносостійкого чавуну) і сталевих матеріалів (вуглецевої конструкційної сталі, легованої конструкційної сталі, високоміцної сталі, сталь з високим вмістом марганцю, загартована сталь тощо), також можна використовувати для різання мідних сплавів, графіту, конструкційних пластмас і композитних матеріалів.
Властивості матеріалу керамічних ріжучих інструментів мають проблеми низької міцності на вигин і слабкої ударної в'язкості, що робить їх непридатними для різання на низьких швидкостях і під ударними навантаженнями.
4. Інструментальні матеріали з покриттям
Покриття ріжучих інструментів є одним із важливих способів покращення продуктивності інструменту. Поява покритих інструментів привела до значного прориву в продуктивності ріжучих інструментів. Інструменти з покриттям покриті одним або декількома шарами вогнетривкої суміші з хорошою зносостійкістю на корпусі інструменту з хорошою міцністю. Він поєднує в собі матрицю інструменту з твердим покриттям, завдяки чому значно покращується продуктивність інструменту. Інструменти з покриттям можуть підвищити ефективність обробки, підвищити точність обробки, подовжити термін служби інструменту та зменшити витрати на обробку.
Близько 80% ріжучих інструментів, які використовуються в нових верстатах з ЧПК, використовують інструменти з покриттям. Інструменти з покриттям у майбутньому стануть найважливішою різноманітністю інструментів у сфері обробки з ЧПК.
⑴ Типи інструментів з покриттям
Відповідно до різних методів покриття інструменти з покриттям можна розділити на інструменти з покриттям хімічним осадженням з парової фази (CVD) та інструменти з покриттям фізичного осадження з парової фази (PVD). Різальні інструменти з твердосплавним покриттям зазвичай використовують метод хімічного осадження з парової фази, а температура осадження становить близько 1000 °C. Ріжучі інструменти з високошвидкісної сталі з покриттям зазвичай використовують метод фізичного осадження з парової фази, а температура осадження становить близько 500 °C;
Відповідно до різних матеріалів підкладки інструментів з покриттям, інструменти з покриттям можна розділити на інструменти з твердосплавним покриттям, інструменти з покриттям зі швидкорізальної сталі та інструменти з покриттям на кераміці та надтвердих матеріалах (алмаз і кубічний нітрид бору).
Відповідно до властивостей матеріалу покриття інструменти з покриттям можна розділити на дві категорії, а саме інструменти з «твердим» покриттям та інструменти з «м’яким» покриттям. Основними цілями, які переслідують інструменти з «твердим» покриттям, є висока твердість і зносостійкість. Його головними перевагами є висока твердість і хороша зносостійкість, як правило, покриття TiC і TiN. Метою, яку переслідують інструменти з «м’яким» покриттям, є низький коефіцієнт тертя, також відомий як самозмащувальні інструменти, який має тертя об матеріал заготовки. Коефіцієнт дуже низький, лише близько 0,1, що може зменшити адгезію, зменшити тертя та зменшити різання сила і температура різання.
Нещодавно були розроблені ріжучі інструменти з нанопокриттям (Nanoeoating). Такі інструменти з покриттям можуть використовувати різні комбінації матеріалів покриття (таких як метал/метал, метал/кераміка, кераміка/кераміка тощо), щоб відповідати різним функціональним вимогам і вимогам до продуктивності. Правильно сконструйовані нанопокриття можуть зробити інструментальні матеріали чудовими функціями зменшення тертя та протизносу, а також самозмащувальними властивостями, що робить їх придатними для високошвидкісного сухого різання.
⑵ Характеристики ріжучих інструментів з покриттям
① Хороші механічні та ріжучі властивості: інструменти з покриттям поєднують чудові властивості основного матеріалу та матеріалу покриття. Вони не тільки зберігають хорошу в'язкість і високу міцність основного матеріалу, але також мають високу твердість, високу зносостійкість і низький коефіцієнт тертя. Таким чином, швидкість різання інструментів з покриттям може бути збільшена більш ніж у 2 рази, ніж у інструментів без покриття, і допускаються більш високі швидкості подачі. Термін служби інструментів з покриттям також покращується.
② Висока універсальність: інструменти з покриттям мають широку універсальність і значно розширюють діапазон обробки. Один інструмент із покриттям може замінити декілька інструментів без покриття.
③ Товщина покриття: зі збільшенням товщини покриття ресурс інструменту також збільшиться, але коли товщина покриття досягне насичення, термін служби інструменту значно не збільшиться. Якщо покриття занадто товсте, воно легко спричинить відшарування; коли покриття занадто тонке, зносостійкість буде поганою.
④ Можливість повторного шліфування: леза з покриттям погано піддаються повторному шліфуванню, мають складне обладнання для нанесення покриття, високі вимоги до процесу та тривалий час нанесення покриття.
⑤ Матеріал покриття: інструменти з різними матеріалами покриття мають різну ефективність різання. Наприклад: при різанні на низькій швидкості покриття TiC має переваги; при різанні на високій швидкості більше підходить TiN.
⑶Застосування ріжучих інструментів з покриттям
Інструменти з покриттям мають великий потенціал у сфері обробки з ЧПК і в майбутньому стануть найважливішим різновидом інструментів у сфері обробки з ЧПК. Технологія покриття була застосована до торцевих фрез, розгорток, свердл, інструментів для обробки композитних отворів, зубчастих наконечників, зуборізних фрез, зубчастих фрез, формувальних протяжок і різноманітних змінних вставок, що затискаються машиною, щоб відповідати різноманітним вимогам високошвидкісної обробки різанням. Потреби в таких матеріалах, як сталь і чавун, жароміцні сплави і кольорові метали.
5. Твердосплавні інструментальні матеріали
Твердосплавні ріжучі інструменти, особливо змінні твердосплавні ріжучі інструменти, є провідними продуктами інструментів для обробки з ЧПК. Починаючи з 1980-х років різновид різноманітних інтегральних і змінних твердосплавних ріжучих інструментів або пластин було розширено до різних типів. Різноманітність областей ріжучих інструментів, у яких змінні твердосплавні інструменти розширилися від простих токарних інструментів і торцевих фрез до різноманітних точних, складних і формувальних інструментів.
⑴ Типи твердосплавних різальних інструментів
За основним хімічним складом цементований карбід можна розділити на цементований карбід на основі карбіду вольфраму та цементований карбід на основі вуглецю (нітриду) титану (TiC(N)).
Цементований карбід на основі карбіду вольфраму включає три види: вольфрам-кобальт (YG), вольфрам-кобальт-титан (YT) і рідкісний карбід з додаванням (YW). Кожен має свої переваги та недоліки. Основними компонентами є карбід вольфраму (WC) і карбід титану. (TiC), карбід танталу (TaC), карбід ніобію (NbC) тощо. Зазвичай використовуваною металевою зв’язуючою фазою є Co.
Цементований карбід на основі вуглецю (нітриду) титану — це цементований карбід з TiC як основний компонент (деякі додають інші карбіди або нітриди). Зазвичай використовуваними металевими зв’язуючими фазами є Mo і Ni.
ISO (Міжнародна організація стандартизації) ділить різання твердого сплаву на три категорії:
Клас K, включаючи Kl0 ~ K40, еквівалентний класу YG у моїй країні (основним компонентом є WC.Co).
Категорія P, включаючи P01 ~ P50, еквівалентна категорії YT моєї країни (основний компонент — WC.TiC.Co).
Клас M, включаючи M10~M40, еквівалентний класу YW моєї країни (основний компонент WC-TiC-TaC(NbC)-Co).
Кожна марка представляє серію сплавів від високої твердості до максимальної в'язкості з числом від 01 до 50.
⑵ Експлуатаційні характеристики твердосплавних різальних інструментів
① Висока твердість: твердосплавні ріжучі інструменти виготовляються з твердих сплавів з високою твердістю та температурою плавлення (так звана тверда фаза) і металевих зв’язуючих (так звана фаза зв’язування) методом порошкової металургії з твердістю від 89 до 93HRA. , значно вище, ніж швидкорізальна сталь. При 5400C твердість все ще може досягати 82~87HRA, що дорівнює твердості швидкорізальної сталі при кімнатній температурі (83~86HRA). Значення твердості цементованого карбіду змінюється залежно від природи, кількості, розміру частинок карбідів і вмісту металевої зв’язувальної фази і, як правило, зменшується зі збільшенням вмісту зв’язувальної металевої фази. Коли вміст сполучної фази однаковий, твердість сплавів YT вища, ніж у сплавів YG, а сплави, додані TaC (NbC), мають вищу високотемпературну твердість.
② Міцність на вигин і в'язкість: міцність на згин широко використовуваного цементованого карбіду знаходиться в діапазоні від 900 до 1500 МПа. Чим вищий вміст металевої зв'язуючої фази, тим вище міцність на вигин. Коли вміст сполучного є однаковим, міцність сплаву типу YG (WC-Co) вища, ніж у сплаву типу YT (WC-TiC-Co), і зі збільшенням вмісту TiC міцність зменшується. Цементований карбід є крихким матеріалом, і його ударна в’язкість за кімнатної температури становить лише 1/30–1/8 ударної в’язкості швидкорізальної сталі.
⑶ Застосування широко використовуваних твердосплавних різальних інструментів
Сплави YG в основному використовуються для обробки чавуну, кольорових металів і неметалевих матеріалів. Дрібнозернистий твердий сплав (такий як YG3X, YG6X) має вищу твердість і зносостійкість, ніж середньозернистий твердий сплав з однаковим вмістом кобальту. Він підходить для обробки деяких спеціальних твердих чавунів, аустенітної нержавіючої сталі, жароміцних сплавів, титанових сплавів, твердої бронзи та зносостійких ізоляційних матеріалів тощо.
Видатними перевагами цементованого карбіду типу YT є висока твердість, хороша термостійкість, більш висока твердість і міцність на стиск при високих температурах, ніж тип YG, і хороша стійкість до окислення. Тому, коли від ножа вимагається висока термостійкість і зносостійкість, слід вибирати марку з більш високим вмістом TiC. Сплави YT підходять для обробки пластикових матеріалів, таких як сталь, але не підходять для обробки титанових сплавів і сплавів кремній-алюміній.
Сплав YW має властивості сплавів YG і YT і має хороші комплексні властивості. Його можна використовувати для обробки сталі, чавуну та кольорових металів. Якщо відповідним чином збільшити вміст кобальту в цьому типі сплаву, міцність може бути дуже високою, і її можна використовувати для грубої обробки та переривчастого різання різних матеріалів, які важко обробляти.
6． Різальні інструменти зі швидкорізальної сталі
Швидкорізальна сталь (HSS) — це високолегована інструментальна сталь, яка додає більше легуючих елементів, таких як W, Mo, Cr і V. Інструменти для різання швидкорізальної сталі мають чудові комплексні характеристики з точки зору міцності, міцності та технологічності. У складних різальних інструментах, особливо в інструментах зі складною формою леза, таких як інструменти для обробки отворів, фрези, інструменти для нарізання різьби, інструменти для протяжки, інструменти для нарізання зубів тощо, все ще використовується швидкорізальна сталь. займають панівне становище. Ножі зі швидкорізальної сталі легко заточувати для отримання гострих ріжучих країв.
Відповідно до різних застосувань, швидкорізальну сталь можна розділити на швидкорізальну сталь загального призначення та високоефективну швидкорізальну сталь.
⑴ Інструмент для різання швидкорізальної сталі загального призначення
Швидкорізальна сталь загального призначення. Загалом її можна розділити на дві категорії: вольфрамова сталь і вольфрамомолібденова сталь. Цей тип швидкорізальної сталі містить від 0,7% до 0,9% (C). Відповідно до різного вмісту вольфраму в сталі, її можна розділити на вольфрамову сталь із вмістом W 12% або 18%, вольфрамомолібденову сталь із вмістом W 6% або 8% і молібденову сталь із вмістом W 2% або без W. . Швидкорізальна сталь загального призначення має певну твердість (63-66HRC) і зносостійкість, високу міцність і ударну в'язкість, добру пластичність і технологію обробки, тому широко використовується при виготовленні різного складного інструменту.
① Вольфрамова сталь. Типовою маркою вольфрамової сталі загального призначення є W18Cr4V (іменується W18). Має гарну загальну продуктивність. Високотемпературна твердість при 6000C становить 48,5HRC і може використовуватися для виготовлення різноманітних складних інструментів. Він має такі переваги, як хороша здатність до подрібнення та низька чутливість до зневуглецювання, але завдяки високому вмісту карбіду, нерівномірному розподілу, великим частинкам, а також низькій міцності та в’язкості.
② Вольфрамомолібденова сталь: відноситься до швидкорізальної сталі, отриманої шляхом заміни частини вольфраму у вольфрамовій сталі молібденом. Типовою маркою вольфрам-молібденової сталі є W6Mo5Cr4V2 (позначається як M2). Частинки карбіду M2 дрібні та однорідні, а його міцність, міцність і високотемпературна пластичність кращі, ніж у W18Cr4V. Інший тип вольфрамомолібденової сталі - W9Mo3Cr4V (скорочено W9). Його термічна стабільність трохи вища, ніж у сталі M2, його міцність на вигин і в'язкість кращі, ніж W6M05Cr4V2, і він має хорошу технологічність.
⑵ Високопродуктивні інструменти для різання швидкорізальної сталі
Високоефективна швидкорізальна сталь відноситься до нового типу сталі, яка додає деякий вміст вуглецю, вміст ванадію та легуючі елементи, такі як Co та Al до складу швидкорізальної сталі загального призначення, тим самим покращуючи її термостійкість і зносостійкість . В основному є такі категорії:
① Високовуглецева швидкорізальна сталь. Високовуглецева швидкорізальна сталь (така як 95W18Cr4V) має високу твердість при кімнатній і високій температурі. Він підходить для виготовлення та обробки звичайної сталі та чавуну, свердл, розгорток, мітчиків і фрез з високими вимогами до зносостійкості, або інструментів для обробки більш твердих матеріалів. Він не підходить для того, щоб витримувати сильні удари.
② Швидкорізальна сталь з високим вмістом ванадію. Типові марки, такі як W12Cr4V4Mo (відомі як EV4), мають вміст V, збільшений до 3%-5%, мають гарну зносостійкість і підходять для різання матеріалів, які спричиняють значний знос інструменту, таких як волокна, тверда гума, пластмаси тощо, а також може використовуватися для обробки таких матеріалів, як нержавіюча сталь, високоміцна сталь і високотемпературні сплави.
③ Кобальтова швидкорізальна сталь. Це кобальтовмісна надтверда швидкорізальна сталь. Типові марки, такі як W2Mo9Cr4VCo8, (відомі як M42), мають дуже високу твердість. Його твердість може досягати 69-70HRC. Підходить для обробки важких у використанні високоміцних жаростійких сталей, жароміцних сплавів, титанових сплавів тощо. Обробні матеріали: M42 має хорошу шліфувальність і підходить для виготовлення точних і складних інструментів, але не підходить для роботи в умовах ударного різання.
④ Алюмінієва швидкорізальна сталь. Це надтверда швидкорізальна сталь, що містить алюміній. Типовими марками є, наприклад, W6Mo5Cr4V2Al (позначається як 501). Високотемпературна твердість при 6000C також досягає 54HRC. Продуктивність різання еквівалентна M42. Підходить для виготовлення фрез, свердел, розверток, зуборізів, протяжок. тощо, які використовуються для обробки таких матеріалів, як легована сталь, нержавіюча сталь, високоміцна сталь і високотемпературні сплави.
⑤ Азотна надтверда швидкорізальна сталь. Типові марки, такі як W12M03Cr4V3N, відомі як (V3N), є азотовмісними надтвердими швидкорізальними сталями. Твердість, міцність і в'язкість еквівалентні М42. Вони можуть бути використані як замінник кобальтовмісних швидкорізальних сталей і використовуються для низькошвидкісного різання важкооброблюваних матеріалів і швидкорізальних високоточних сталей. обробки.
⑶ Виплавка швидкорізальної сталі та порошкової металургії швидкорізальної сталі
Відповідно до різних виробничих процесів, швидкорізальну сталь можна розділити на виплавку швидкорізальної сталі та швидкорізальну сталь порошкової металургії.
① Виплавка швидкорізальної сталі: як звичайна швидкорізальна сталь, так і високоефективна швидкорізальна сталь виготовляються методом плавлення. З них виготовляють ножі за допомогою таких процесів, як плавка, лиття в зливки, покриття та прокатка. Серйозна проблема, яка легко виникає при виплавці швидкорізальної сталі, - сегрегація карбіду. Тверді і крихкі карбіди розподілені в швидкорізальній сталі нерівномірно, а зерна мають грубий розмір (до десятків мікрон), що позначається на зносостійкості і в'язкості інструментів зі швидкорізальної сталі. і негативно впливають на продуктивність різання.
② Швидкорізальна сталь порошкової металургії (PM HSS): Швидкорізальна сталь порошкової металургії (PM HSS) — це рідка сталь, виплавлена у високочастотній індукційній печі, розпилена аргоном під високим тиском або чистим азотом, а потім загартована для отримання дрібні однорідні кристали. Структуруйте (порошок швидкорізальної сталі), а потім пресуйте отриманий порошок у заготовку ножа під високою температурою та високим тиском, або спочатку виготовте сталеву заготовку, а потім викуйте та розкачайте її у формі ножа. Порівняно зі швидкорізальною сталлю, виготовленою методом плавлення, PM HSS має переваги в тому, що карбідні зерна є дрібними та однорідними, а міцність, ударна в’язкість і зносостійкість значно покращені порівняно з розплавленою швидкорізальною сталлю. У сфері складних інструментів з ЧПК інструменти PM HSS будуть розвиватися і займати важливе місце. Типові марки, такі як F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN і т.д., можуть бути використані для виготовлення великогабаритних, важконавантажених, ударостійких, а також прецизійних різальних інструментів.
Принципи вибору матеріалів для інструментів ЧПК
В даний час широко використовувані матеріали для інструментів з ЧПК включають в основному алмазні інструменти, інструменти з кубічного нітриду бору, керамічні інструменти, інструменти з покриттям, інструменти з твердого сплаву, інструменти зі швидкорізальної сталі тощо. Існує багато сортів інструментальних матеріалів, і їхні властивості сильно відрізняються. У наступній таблиці наведені основні експлуатаційні показники різних інструментальних матеріалів.
Інструментальні матеріали для обробки з ЧПК необхідно вибирати відповідно до заготовки, що обробляється, і характеру обробки. Вибір інструментальних матеріалів слід розумно узгоджувати з об'єктом обробки. Відповідність матеріалів ріжучого інструменту та об’єктів обробки в основному стосується узгодження механічних властивостей, фізичних властивостей і хімічних властивостей двох для отримання найдовшого терміну служби інструменту та максимальної продуктивності різання.
1. Узгодження механічних властивостей матеріалів ріжучого інструменту та об’єктів обробки
Проблема узгодження механічних властивостей ріжучого інструменту та об’єкта обробки в основному стосується узгодження параметрів механічних властивостей, таких як міцність, в’язкість і твердість інструменту та матеріалу заготовки. Інструментальні матеріали з різними механічними властивостями придатні для обробки різних матеріалів заготовок.
① Порядок твердості матеріалу інструменту такий: алмазний інструмент>інструмент з кубічним нітридом бору>керамічний інструмент>карбід вольфраму>швидкорізальна сталь.
② Порядок міцності на вигин інструментальних матеріалів такий: швидкорізальна сталь > цементований твердий сплав > керамічні інструменти > інструменти з алмазу та кубічного нітриду бору.
③ Порядок ударної в'язкості інструментальних матеріалів: швидкорізальна сталь>карбід вольфраму>кубічний нітрид бору, алмазні та керамічні інструменти.
Високотверді матеріали необхідно обробляти інструментами підвищеної твердості. Твердість матеріалу інструменту має бути вищою за твердість матеріалу заготовки, яка, як правило, має бути вище 60HRC. Чим вище твердість матеріалу інструменту, тим краще його зносостійкість. Наприклад, коли вміст кобальту в твердому сплаві збільшується, його міцність і в'язкість зростає, а його твердість знижується, що робить його придатним для грубої обробки; при зниженні вмісту кобальту підвищується його твердість і зносостійкість, що робить його придатним для обробки.
Інструменти з чудовими високотемпературними механічними властивостями особливо підходять для високошвидкісного різання. Відмінні високотемпературні характеристики керамічних ріжучих інструментів дозволяють їм різати на високих швидкостях, і дозволена швидкість різання може бути в 2-10 разів вищою, ніж у цементованого твердого сплаву.
2. Відповідність фізичних властивостей матеріалу ріжучого інструменту оброблюваному об’єкту
Інструменти з різними фізичними властивостями, такі як інструменти зі швидкорізальної сталі з високою теплопровідністю та низькою температурою плавлення, керамічні інструменти з високою температурою плавлення та низьким тепловим розширенням, алмазні інструменти з високою теплопровідністю та низьким тепловим розширенням тощо, підходять для обробка різних матеріалів заготовок. При обробці заготовок з поганою теплопровідністю слід використовувати інструментальні матеріали з кращою теплопровідністю, щоб тепло від різання могло швидко виводитися назовні та знижувати температуру різання. Завдяки високій теплопровідності та температуропровідності алмаз може легко розсіювати тепло різання, не викликаючи великої термічної деформації, що особливо важливо для інструментів для точної обробки, які вимагають високої точності розмірів.
① Температура термостійкості різних інструментальних матеріалів: алмазні інструменти 700~8000C, PCBN інструменти 13000~15000C, керамічні інструменти 1100~12000C, TiC(N) на основі цементованого карбіду 900~11000C, WC на основі ультратонкого зерна Карбід становить 800~9000C, HSS становить 600~7000C.
② Порядок теплопровідності різних інструментальних матеріалів: PCD>PCBN>цементований карбід на основі WC>цементований карбід на основі TiC(N)>HSS>кераміка на основі Si3N4>кераміка на основі A1203.
③ Порядок коефіцієнтів теплового розширення різних інструментальних матеріалів: HSS>цементований карбід на основі WC>TiC(N)>кераміка на основі A1203>PCBN>кераміка на основі Si3N4>PCD.
④ Порядок стійкості до термічного удару різних інструментальних матеріалів: HSS>цементований карбід на основі WC>кераміка на основі Si3N4>PCBN>PCD>цементований карбід на основі TiC(N)>кераміка на основі A1203.
3. Відповідність хімічних властивостей матеріалу ріжучого інструменту об’єкту, що оброблюється
Проблема узгодження хімічних властивостей матеріалів ріжучого інструменту та об’єктів обробки в основному стосується узгодження параметрів хімічних характеристик, таких як хімічна спорідненість, хімічна реакція, дифузія та розчинення матеріалів інструменту та матеріалів заготовки. Інструменти з різних матеріалів підходять для обробки різних матеріалів заготовок.
① Стійкість до температури склеювання різних інструментальних матеріалів (зі сталлю): PCBN>кераміка>карбід вольфраму>HSS.
② Температура стійкості до окислення різних інструментальних матеріалів: кераміка>PCBN>карбід вольфраму>алмаз>HSS.
③ Міцність дифузії інструментальних матеріалів (для сталі): алмаз>кераміка на основі Si3N4>кераміка на основі PCBN>кераміка на основі A1203. Інтенсивність дифузії (для титану): кераміка на основі A1203>PCBN>SiC>Si3N4>алмаз.
4. Розумний вибір матеріалів інструменту ЧПК
Загалом, PCBN, керамічні інструменти, твердосплавні інструменти з покриттям і твердосплавні інструменти на основі TiCN підходять для обробки з ЧПК чорних металів, таких як сталь; у той час як інструменти PCD підходять для кольорових металів, таких як Al, Mg, Cu та їх сплавів, а також для обробки неметалічних матеріалів. У наведеній нижче таблиці перераховані деякі матеріали заготовок, для обробки яких придатні вищезазначені інструментальні матеріали.
Інструменти з ЧПК Xinfa мають характеристики хорошої якості та низької ціни. Для отримання додаткової інформації відвідайте:
Час публікації: 01 листопада 2023 р
