Kehittyneiden prosessointilaitteiden ja korkean suorituskyvyn CNC-leikkaustyökalujen yhdistelmä voi käyttää täysin tarvittavaa tehokkuutta ja saavuttaa hyviä taloudellisia etuja. Leikkuutyökalumateriaalien nopean kehityksen myötä erilaiset uudentyyppiset leikkaustyökalumateriaalit ovat parantaneet huomattavasti fyysistä, mekaanista ja leikkaussuorituskykyään, ja myös niiden käyttöalue laajenee jatkuvasti.
1. Perusominaisuudet, jotka leikkuutyökalumateriaalien tulee olla
Työkalumateriaalien valinnalla on merkittävä vaikutus työkalun käyttöikään, työstön tehokkuuteen, käsittelyn laatuun ja käsittelykustannuksiin. Leikkaustyökalun on kestettävä suurta painetta, korkeaa lämpötilaa, kitkaa, iskuja ja tärinää leikkauksen aikana. Siksi työkalumateriaaleilla tulee olla seuraavat perusominaisuudet:
(1) Kovuus ja kulutuskestävyys. Työkalumateriaalin kovuuden tulee olla korkeampi kuin työkappaleen materiaalin, mikä edellyttää yleensä yli 60 HRC:n kovuutta. Mitä korkeampi työkalumateriaalin kovuus on, sitä parempi on sen kulutuskestävyys.
(2) Lujuus ja sitkeys. Työkalumateriaalin tulee olla lujaa ja sitkeää, jotta se kestää leikkausvoimia, iskuja ja tärinää ja estää työkalun hauraan murtumisen ja reunan romahtamisen.
(3) Lämmönkestävyys. Työkalumateriaalilla on hyvä lämmönkestävyys, se kestää korkeita leikkauslämpötiloja ja sillä on hyvä hapettumisenkestävyys.
(4) Prosessin suorituskyky ja taloudellisuus. Työkalumateriaalilla tulee olla hyvä taonta-, lämpökäsittely- ja hitsauskyky; Hiontakäsittelyn suorituskyky ja korkean suorituskyvyn ja hintasuhteen tavoittelu.
2. Leikkuutyökalumateriaalien tyypit, ominaisuudet, ominaisuudet ja sovellukset
a. Timanttityökalumateriaalien tyypit, ominaisuudet, ominaisuudet ja työkalusovellukset
Timantti on hiilen allotrooppi, ja se on kovin luonnossa esiintyvä materiaali. Timanttileikkaustyökaluilla on korkea kovuus, kulutuskestävyys ja lämmönjohtavuus, ja niitä käytetään laajasti ei-rautametallien ja ei-metallisten materiaalien käsittelyssä. Erityisesti alumiinin ja piialumiiniseosten nopeassa leikkauksessa timanttityökalut ovat tärkeimmät vaikeasti vaihdettavat leikkaustyökalut. Timanttileikkaustyökalut, joilla voidaan saavuttaa korkea hyötysuhde, korkea vakaus ja pitkäikäinen koneistus, ovat välttämättömiä ja tärkeitä työkaluja nykyaikaisessa CNC-työstössä.
2. Kuution boorinitridityökalumateriaalien tyypit, ominaisuudet, ominaisuudet ja työkalusovellukset
Toinen superkova materiaali, kuutioinen boorinitridi (CBN), joka on syntetisoitu timantin valmistusmenetelmän kaltaisella menetelmällä, on kovuudessa ja lämmönjohtavuudessa toisella sijalla timantin jälkeen. Sillä on erinomainen lämmönkestävyys, eikä se hapetu kuumennettaessa 10 000 asteeseen ilmakehässä. CBN
sillä on erittäin vakaat rautametallien kemialliset ominaisuudet ja sitä voidaan käyttää laajasti terästuotteiden jalostuksessa.
3. Keraamisten työkalumateriaalien tyyppi, suorituskyky ja ominaisuudet sekä työkalun käyttötarkoitus
Keraamisille leikkaustyökaluille on ominaista korkea kovuus, hyvä kulutuskestävyys, erinomainen lämmönkestävyys ja kemiallinen stabiilisuus, eikä niitä ole helppo liittää metalliin. Keraamisilla työkaluilla on erittäin tärkeä rooli NC-koneistuksessa. Keraamisista työkaluista on tullut yksi tärkeimmistä työkaluista nopeaan leikkaamiseen ja vaikeiden materiaalien koneistukseen. Keraamisia työkaluja käytetään laajalti nopeassa leikkauksessa, kuivaleikkauksessa, kovassa leikkauksessa ja vaikeasti leikattavissa materiaaleissa. Keraamiset työkalut voivat työstää tehokkaasti erittäin kovia materiaaleja, joita ei voida käsitellä perinteisillä työkaluilla, jolloin "sorvataan hionnan sijaan"; Keraamisten työkalujen optimaalinen leikkausnopeus voi olla 2–10 kertaa suurempi kuin kovametallityökalujen, mikä parantaa huomattavasti leikkauksen tuotantotehokkuutta; Keraamisten työkalumateriaalien pääraaka-aineet ovat kuoren runsaimmat alkuaineet. Siksi keraamisten työkalujen edistäminen ja soveltaminen on erittäin tärkeää tuottavuuden parantamiseksi, käsittelykustannusten vähentämiseksi ja strategisten jalometallien säästämiseksi, ja se edistää myös suuresti leikkaustekniikan kehitystä.
4. Pinnoitettujen työkalumateriaalien suorituskyky ja ominaisuudet sekä työkalujen käyttö
Työkalun päällystäminen on yksi tärkeimmistä tavoista parantaa sen suorituskykyä. Pinnoitettujen leikkaustyökalujen ilmestyminen on tehnyt merkittävän läpimurron niiden leikkaussuorituskyvyssä. Pinnoitetut leikkuutyökalut on päällystetty yhdellä tai useammalla tulenkestävällä yhdistekerroksella, jolla on hyvä kulutuskestävyys työkalun rungossa ja hyvä sitkeys. Ne yhdistävät työkalumatriisin kovaan pinnoitteeseen, mikä parantaa merkittävästi työkalun suorituskykyä. Päällystetyt leikkuutyökalut voivat parantaa koneistuksen tehokkuutta, parantaa koneistustarkkuutta, pidentää työkalun käyttöikää ja vähentää koneistuskustannuksia.
Noin 80 prosenttia uusissa CNC-työstökoneissa käytetyistä leikkaustyökaluista käyttää pinnoitettuja työkaluja. Päällystetyt työkalut ovat jatkossa tärkein työkaluvalikoima CNC-koneistuksen alalla.
5. Kovaseosten leikkaustyökalumateriaalien tyypit, ominaisuudet, ominaisuudet ja sovellukset
Kovasta metallista valmistetut leikkaustyökalut, erityisesti indeksoitavat kovametallileikkaustyökalut, ovat CNC-työstötyökalujen johtavia tuotteita. 1980-luvulta lähtien erilaiset integroidut ja käännettävät kovaseosleikkaustyökalut tai -terit ovat laajentuneet erilaisille leikkaustyökalualueille. Niiden joukossa indeksoitavat kovametallileikkaustyökalut ovat laajentuneet yksinkertaisista sorvaus- ja pintajyrsintätyökaluista erilaisiin tarkkoihin, monimutkaisiin ja muotoiltuihin työkalukenttiin.
Kovasta metalliseosleikkaustyökalujen tyypit
Pääkemiallisen koostumuksen mukaan kovametalliseokset voidaan jakaa volframikarbidipohjaisiin koviin seoksiin ja titaanikarbidiin (TiC (N) -pohjaisiin koviin seoksiin).
Volframikarbidipohjaisia sementoituja karbideja ovat volframikoboltti (YG), volframikobolttititaani (YT) ja lisätty harvinainen karbidi (YW). Niissä on omat etunsa ja haittansa. Pääkomponentit ovat volframikarbidi (WC), titaanikarbidi (TiC), tantaalikarbidi (TaC), niobiumkarbidi (NbC) jne. Tavallinen metallin sidosvaihe on Co.
Hiili- (typpi-) titaanipohjaiset kovametalliseokset ovat kovia seoksia, joiden pääkomponenttina on TiC (joihinkin on lisätty muita karbideja tai nitridejä), ja yleisesti käytetyt metallisidosfaasit ovat Mo ja Ni.
ISO (International Organisation for Standardization) jakaa kovien metalliseosten leikkaamisen kolmeen luokkaan:
Luokka K, mukaan lukien Kl{0}}K40, vastaa Kiinan YG-luokkaa (joka koostuu pääasiassa WC Co:sta).
Luokka P, mukaan lukien P01–P50, vastaa YT-luokkaa Kiinassa (koostuu pääasiassa WC TiC Co:sta).
Luokka M, mukaan lukien M10–M40, vastaa YW-luokkaa Kiinassa (koostuu pääasiassa WC TiC TaC (NbC) Co:sta).
Jokainen merkki edustaa sarjaa metalliseoksia, jotka vaihtelevat korkeasta kovuudesta maksimisitkeyteen numeroiden 01 ja 50 välillä.
6. Nopeiden terästen leikkaustyökalujen tyypit, ominaisuudet ja sovellukset
High Speed Steel (HSS) on runsasseosteisen työkaluteräksen tyyppi, joka sisältää suuren määrän seosaineita, kuten W, Mo, Cr ja V. Pikaterästyökaluilla on erinomainen kokonaisvaltainen suorituskyky lujuuden, sitkeyden ja prosessoitavuus. Monimutkaisissa leikkaustyökaluissa, erityisesti reiäntyöstötyökalujen, jyrsintätyökalujen, kierretyökalujen, avennusten, hammaspyörän leikkaustyökalujen ja muiden monimutkaisten reunamuotoisten leikkaustyökalujen valmistukseen, nopea teräs on edelleen pääasemassa. Pikaterästyökaluilla on helppo hioa teräviä leikkaussärmiä.
Eri käyttötarkoitusten mukaan pikateräs voidaan jakaa yleiskäyttöiseen pikateräkseen ja korkean suorituskyvyn nopeaan teräkseen.
(1) Yleiskäyttöiset nopeat teräsleikkaustyökalut
Yleiskäyttöinen pikateräs. Yleensä se voidaan jakaa kahteen luokkaan: volframiteräs ja volframi-molybdeeniteräs. Tämäntyyppinen pikateräs sisältää (C):tä 0,7 prosentista 0,9 prosenttiin . Teräksen erilaisen volframipitoisuuden mukaan se voidaan jakaa volframiteräkseen, joka sisältää 12 prosenttia tai 18 prosenttia W, volframi-molybdeeniteräkseen, joka sisältää 6 prosenttia tai 8 prosenttia W, ja molybdeeniteräkseen, joka sisältää 2 prosenttia tai ei lainkaan W. Yleiskäyttöinen pikateräs sillä on tietty kovuus (63-66HRC) ja kulutuskestävyys, korkea lujuus ja sitkeys, hyvä plastisuus ja prosessointikyky, ja sitä käytetään laajasti erilaisten monimutkaisten leikkaustyökalujen valmistuksessa.
① Volframiteräs: Tyypillinen yleiskäyttöisen nopean teräksen volframiteräslaji on W18Cr4V, (viitataan nimellä W18), jolla on hyvät kattavat ominaisuudet ja korkea lämpötilakovuus 48,5 HRC 6000 asteessa. Sitä voidaan käyttää erilaisten monimutkaisten leikkaustyökalujen valmistukseen. Sillä on etuja, kuten hyvä jauhattavuus ja alhainen hiilenpoistoherkkyys, mutta johtuen korkeasta karbidien pitoisuudesta, epätasaisesta jakautumisesta, suuremmista hiukkasista sekä alhaisesta lujuudesta ja sitkeydestä.
② Volframi-molybdeeniteräs: viittaa nopeaan teräkseen, joka saadaan korvaamalla volframiteräksessä oleva volframi molybdeenillä. Tyypillinen volframimolybdeeniteräslaatu on W6Mo5Cr4V2 tai lyhennettynä M2. M2:n karbidihiukkaset ovat hienoja ja tasalaatuisia, ja niillä on parempi lujuus, sitkeys ja plastisuus korkeissa lämpötiloissa kuin W18Cr4V. Toinen volframi-molybdeeniterästyyppi on W9Mo3Cr4V (lyhennetty W9), jolla on hieman korkeampi lämpöstabiilisuus kuin M2-teräksellä, parempi taivutuslujuus ja sitkeys kuin W6M05Cr4V2, ja sillä on hyvä työstettävyys.
(2) Tehokkaat nopeat teräsleikkaustyökalut
Suorituskykyinen pikateräs viittaa uudentyyppiseen teräkseen, joka lisää hiilipitoisuutta, vanadiinipitoisuutta ja seosaineita, kuten Co ja Al, yleiskäyttöisen pikateräksen koostumukseen, mikä parantaa sen lämmönkestävyyttä ja kulutuskestävyyttä. . Siellä on pääasiassa seuraavat luokat:
① Korkeahiilinen nopea teräs. Korkeahiilisellä nopealla teräksellä (kuten 95W18Cr4V) on korkea kovuus huoneessa ja korkeissa lämpötiloissa, joten se soveltuu tavallisen teräksen ja valuraudan, poranterien, kalvinten, tappien ja jyrsimien valmistukseen ja käsittelyyn, joilla on korkeat kulutuskestävyysvaatimukset, tai leikkaustyökalut kovempien materiaalien käsittelyyn. Se ei sovellu kestämään suuria iskuja.
② Korkeavanadiinipitoinen pikateräs. Tyypilliset laatulajit, kuten W12Cr4V4Mo, (lyhyesti EV4), joiden V-pitoisuus on nostettu 3 prosenttiin ~ 5 prosenttiin, niillä on hyvä kulutuskestävyys ja ne sopivat materiaalien leikkaamiseen, joissa työkalut ovat hyvin kuluneet, kuten kuitu, kova kumi, muovi, jne., ja sitä voidaan käyttää myös ruostumattoman teräksen, korkean lujan teräksen, korkean lämpötilan metalliseosten ja muiden materiaalien käsittelyyn.
③ Koboltti nopea teräs. Se on kobolttia sisältävää superkovaa nopeaa terästä, jolla on tyypillinen laatu, kuten W2Mo9Cr4VCo8 (viitataan nimellä M42), jonka korkea kovuus on jopa 69 ~ 70 HRC. Se soveltuu vaikeasti työstettävien materiaalien, kuten lujan lämmönkestävän teräksen, korkean lämpötilan metalliseosten, titaaniseosten jne. käsittelyyn. M42:lla on hyvä hiovuus ja se soveltuu tarkkuus- ja monimutkaisten leikkaustyökalujen valmistukseen, mutta se ei sovellu työskentely iskuleikkausolosuhteissa.
④ Alumiininen nopea teräs. Se on alumiinia sisältävää superkovaa nopeaa terästä, jolla on tyypillinen laatu, kuten W6Mo5Cr4V2Al (lyhennettynä 501). Korkean lämpötilan kovuus 6000 asteessa saavuttaa myös 54 HRC:n, ja leikkausteho vastaa M42:ta. Se soveltuu jyrsimien, poranterien, kalvinten, hammaspyörien jyrsimien, avennusten jne. valmistukseen, ja sitä käytetään materiaalien, kuten seosteräksen, ruostumattoman teräksen, lujan teräksen ja korkean lämpötilan seosten käsittelyyn.
⑤ Typen superkova nopea teräs. Tyypillinen laatu, kuten W12M03Cr4V3N, lyhennettynä (V3N), on typpeä sisältävä superkova pikateräs, jonka kovuus, lujuus ja sitkeys ovat verrattavissa M42:een. Sitä voidaan käyttää kobolttipitoisen pikateräksen korvikkeena vaikeasti työstettävien materiaalien hidasleikkaukseen ja hitaisiin tarkkuuskoneistuksiin.
(3) Pikateräksen sulatus ja jauhemetallurginen pikateräs
Eri valmistusprosessien mukaan pikateräs voidaan jakaa sulatettuun pikateräkseen ja jauhemetallurgian nopeaan teräkseen.
① Sulattava pikateräs: Sekä tavallinen pikateräs että korkean suorituskyvyn nopea teräs valmistetaan sulatusmenetelmällä. Niistä valmistetaan leikkuutyökaluja prosesseilla, kuten sulatuksella, harkkovalulla sekä pinnoituksella ja valssauksella. Vakava ongelma, joka on herkkä pikateräksen sulatuksessa, on karbidin erottelu. Kovat ja hauraat karbidit ovat jakautuneet epätasaisesti pikateräksessä, ja raekoko on karkea (jopa kymmeniä mikrometrejä), mikä vaikuttaa haitallisesti pikaterästyökalujen kulutuskestävyyteen, sitkeyteen ja leikkaussuorituskykyyn.
② Powder Metallurgy High Speed Steel (PM HSS): Powder Metallurgy High Speed Steel (PM HSS) on teräsneste, joka sulatetaan korkeataajuisessa induktiouunissa. Se sumutetaan korkeapaineisella argonilla tai puhtaalla typpikaasulla ja sammutetaan sitten hienon ja tasaisen kiteisen rakenteen saamiseksi (nopea teräsjauhe). Tuloksena oleva jauhe puristetaan sitten työkaluaihioksi korkeassa lämpötilassa ja paineessa tai tehdään ensin teräsaihio ja sitten taotaan ja valssataan työkalun muotoon. Verrattuna sulatusmenetelmällä valmistettuun pikateräkseen, PM HSS:n etuna on hienot ja tasaiset kovametallirakeet, huomattavasti parempi lujuus, sitkeys ja kulutuskestävyys verrattuna sulatettuun pikateräkseen. PM HSS -työkalut kehittyvät edelleen ja niillä on tärkeä asema monimutkaisten CNC-työkalujen alalla. Tyypillisiä laatuja, kuten F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN jne., voidaan käyttää suurikokoisten, raskaiden ja iskunkestävien leikkaustyökalujen sekä tarkkuusleikkaustyökalujen valmistukseen.
