Labam zirgam ir nepieciešami labi segli, un tas izmanto progresīvu CNC apstrādes aprīkojumu. Ja tiek izmantoti nepareizi instrumenti, tas būs bezjēdzīgi! Atbilstoša instrumenta materiāla izvēlei ir liela ietekme uz instrumenta kalpošanas laiku, apstrādes efektivitāti, apstrādes kvalitāti un apstrādes izmaksām. Šajā rakstā ir sniegta noderīga informācija par nažu zināšanām, apkopojiet tās un nosūtiet tālāk, mācīsimies kopā.
Instrumentu materiāliem jābūt pamatīpašībām
Instrumentu materiālu izvēlei ir liela ietekme uz instrumenta kalpošanas laiku, apstrādes efektivitāti, apstrādes kvalitāti un apstrādes izmaksām. Instrumentiem griešanas laikā jāiztur augsts spiediens, augsta temperatūra, berze, triecieni un vibrācijas. Tāpēc instrumentu materiāliem jābūt šādām pamatīpašībām:
(1) Cietība un nodilumizturība. Instrumenta materiāla cietībai jābūt augstākai par sagataves materiāla cietību, kurai parasti ir jābūt virs 60 HRC. Jo augstāka ir instrumenta materiāla cietība, jo labāka ir nodilumizturība.
(2) Izturība un stingrība. Instrumentu materiāliem jābūt ar augstu stiprību un stingrību, lai tie izturētu griešanas spēkus, triecienus un vibrācijas, kā arī novērstu instrumenta trauslumu un šķelšanos.
(3) Karstumizturība. Instrumenta materiālam ir laba karstumizturība, tas var izturēt augstu griešanas temperatūru un tam ir laba oksidācijas izturība.
(4) Procesa veiktspēja un ekonomija. Instrumentu materiāliem jābūt ar labu kalšanas veiktspēju, termiskās apstrādes veiktspēju, metināšanas veiktspēju; slīpēšanas veiktspēju utt., un tai būtu jātiecas uz augstu veiktspējas un cenas attiecību.
Instrumentu materiālu veidi, īpašības, raksturlielumi un pielietojumi
1. Dimanta instrumentu materiāli
Dimants ir oglekļa alotrops, un tas ir cietākais dabā sastopamais materiāls. Dimanta griezējinstrumentiem ir augsta cietība, augsta nodilumizturība un augsta siltumvadītspēja, un tos plaši izmanto krāsaino metālu un nemetālisku materiālu apstrādē. Īpaši alumīnija un silīcija-alumīnija sakausējumu ātrgriešanā dimanta instrumenti ir galvenais griezējinstrumentu veids, ko ir grūti nomainīt. Dimanta instrumenti, kas var sasniegt augstu efektivitāti, augstu stabilitāti un ilgu kalpošanas laiku, ir neaizstājami un svarīgi instrumenti mūsdienu CNC apstrādē.
⑴ Dimanta instrumentu veidi
① Dabiskā dimanta instrumenti: Dabiskie dimanti ir izmantoti kā griešanas instrumenti simtiem gadu. Dabiskie viena kristāla dimanta instrumenti ir smalki slīpēti, lai padarītu griezējšķautnes īpaši asas. Griešanas malas rādiuss var sasniegt 0,002 μm, kas var sasniegt īpaši plānu griešanu. Tas var apstrādāt ārkārtīgi augstu sagataves precizitāti un ārkārtīgi zemu virsmas raupjumu. Tas ir atzīts, ideāls un neaizvietojams īpaši precīzs apstrādes instruments.
② PCD dimanta griešanas instrumenti: dabiskie dimanti ir dārgi. Griešanas apstrādē visplašāk izmantotais dimants ir polikristāliskais dimants (PCD). Kopš 1970. gadu sākuma ir izstrādāts polikristāliskais dimants (Polycrystauine dimants, saukts par PCD asmeņiem), kas sagatavots, izmantojot augstas temperatūras un augstspiediena sintēzes tehnoloģiju. Pēc tā panākumiem dabiskā dimanta griezējinstrumenti daudzos gadījumos ir aizstāti ar mākslīgo polikristālisko dimantu. PCD izejmateriāli ir bagāti ar avotiem, un to cena ir tikai dažas līdz viena desmitā daļa no dabiskā dimanta cenas. PCD griezējinstrumentus nevar slīpēt, lai iegūtu īpaši asus griezējinstrumentus. Griešanas malas un apstrādātās sagataves virsmas kvalitāte nav tik laba kā dabiskajam dimantam. Nozarē vēl nav ērti ražot PCD asmeņus ar skaidu lauzējiem. Tāpēc PCD var izmantot tikai krāsaino metālu un nemetālu precīzai griešanai, un ir grūti panākt īpaši augstas precizitātes griešanu. Precīza spoguļa griešana.
③ CVD dimanta griešanas instrumenti: Kopš 1970. gadu beigām līdz 1980. gadu sākumam CVD dimanta tehnoloģija parādījās Japānā. CVD dimants attiecas uz ķīmiskās tvaiku pārklāšanas (CVD) izmantošanu, lai sintezētu dimanta plēvi uz neviendabīgas matricas (piemēram, cementēta karbīda, keramikas utt.). CVD dimantam ir tieši tāda pati struktūra un īpašības kā dabiskajam dimantam. CVD dimanta veiktspēja ir ļoti tuva dabiskā dimanta veiktspējai. Tam ir dabiskā viena kristāla dimanta un polikristāliskā dimanta (PCD) priekšrocības, un tas zināmā mērā novērš to trūkumus.
⑵ Dimanta instrumentu veiktspējas raksturlielumi
① Īpaši augsta cietība un nodilumizturība: Dabīgais dimants ir cietākā dabā sastopamā viela. Dimantam ir ārkārtīgi augsta nodilumizturība. Apstrādājot augstas cietības materiālus, dimanta instrumentu kalpošanas laiks ir 10 līdz 100 reižu ilgāks par karbīda darbarīkiem vai pat simtiem reižu.
② Tam ir ļoti zems berzes koeficients: berzes koeficients starp dimantu un dažiem krāsainajiem metāliem ir zemāks nekā citiem griezējinstrumentiem. Berzes koeficients ir zems, deformācija apstrādes laikā ir maza, un griešanas spēku var samazināt.
③ Griešanas mala ir ļoti asa: dimanta instrumenta griešanas malu var noslīpēt ļoti asi. Dabiskā monokristāla dimanta instrumenta izmērs var sasniegt 0,002–0,008 μm, kas var veikt īpaši plānu griešanu un īpaši precīzu apstrādi.
④ Augsta siltumvadītspēja: Dimantam ir augsta siltumvadītspēja un siltuma difūzija, tāpēc griešanas siltums tiek viegli izkliedēts un instrumenta griešanas daļas temperatūra ir zema.
⑤ Tam ir zemāks termiskās izplešanās koeficients: dimanta termiskās izplešanās koeficients ir vairākas reizes mazāks nekā cementēta karbīda, un instrumenta izmēra izmaiņas, ko izraisa griešanas karstums, ir ļoti mazas, kas ir īpaši svarīgi precīzai un īpaši precīzai apstrādei. prasa augstu izmēru precizitāti.
⑶ Dimanta instrumentu pielietošana
Dimanta instrumentus galvenokārt izmanto krāsaino metālu un nemetālisku materiālu smalkai griešanai un urbšanai lielā ātrumā. Piemērots dažādu nodilumizturīgu nemetālu apstrādei, piemēram, stikla šķiedras pulvermetalurģijas sagataves, keramikas materiāli utt.; dažādi nodilumizturīgi krāsainie metāli, piemēram, dažādi silīcija-alumīnija sakausējumi; un dažādu krāsaino metālu apdares apstrāde.
Dimanta instrumentu trūkums ir tas, ka tiem ir slikta termiskā stabilitāte. Kad griešanas temperatūra pārsniedz 700 ℃ ~ 800 ℃, tie pilnībā zaudēs savu cietību. Turklāt tie nav piemēroti melno metālu griešanai, jo dimants (ogleklis) augstā temperatūrā viegli reaģē ar dzelzi. Atomu darbība pārvērš oglekļa atomus grafīta struktūrā, un instruments ir viegli sabojājams.
2. Kubiskā bora nitrīda instrumenta materiāls
Kubiskais bora nitrīds (CBN), otrs īpaši cietais materiāls, kas sintezēts, izmantojot dimantu ražošanai līdzīgu metodi, cietības un siltumvadītspējas ziņā ir otrais aiz dimanta. Tam ir lieliska termiskā stabilitāte, un to var sasildīt līdz 10 000 C atmosfērā. Oksidācija nenotiek. CBN ir ārkārtīgi stabilas melno metālu ķīmiskās īpašības, un to var plaši izmantot tērauda izstrādājumu apstrādē.
⑴ Kubiskā bora nitrīda griezējinstrumentu veidi
Kubiskais bora nitrīds (CBN) ir viela, kas dabā neeksistē. Tas ir sadalīts monokristāliskā un polikristāliskā, proti, CBN monokristāla un polikristāliskā kubiskā bora nitrīdā (polikristāliskā kubiskā bornnitrīdā, saīsināti PCBN). CBN ir viens no bora nitrīda (BN) allotropiem, un tā struktūra ir līdzīga dimantam.
PCBN (polikristālisks kubiskais bora nitrīds) ir polikristālisks materiāls, kurā smalki CBN materiāli tiek saķepināti kopā saistīšanas fāzēs (TiC, TiN, Al, Ti utt.) augstā temperatūrā un spiedienā. Šobrīd tas ir otrs cietākais mākslīgi sintezētais materiāls. Dimanta instrumentu materiāls kopā ar dimantu tiek saukts par īpaši cieto instrumentu materiālu. PCBN galvenokārt izmanto nažu vai citu instrumentu izgatavošanai.
PCBN griezējinstrumentus var iedalīt cietos PCBN asmeņos un PCBN kompozītmateriālu asmeņos, kas saķepināti ar karbīdu.
PCBN kompozītmateriālu asmeņi tiek izgatavoti, saķepinot PCBN slāni ar biezumu no 0,5 līdz 1,0 mm uz cementēta karbīda ar labu stiprību un stingrību. Tā veiktspēja apvieno labu stingrību ar augstu cietību un nodilumizturību. Tas atrisina problēmas ar zemu lieces izturību un sarežģītu CBN asmeņu metināšanu.
⑵ Kubiskā bora nitrīda galvenās īpašības un raksturlielumi
Lai gan kubiskā bora nitrīda cietība ir nedaudz zemāka par dimantu, tā ir daudz augstāka nekā citiem augstas cietības materiāliem. CBN izcilā priekšrocība ir tā, ka tā termiskā stabilitāte ir daudz augstāka nekā dimantam, sasniedzot temperatūru virs 1200°C (dimants ir 700-800°C). Vēl viena izcila priekšrocība ir tā, ka tā ir ķīmiski inerta un nereaģē ar dzelzi 1200-1300°C temperatūrā. reakcija. Kubiskā bora nitrīda galvenie darbības raksturlielumi ir šādi.
① Augsta cietība un nodilumizturība: CBN kristāla struktūra ir līdzīga dimantam, un tā cietība un izturība ir līdzīga dimantam. PCBN ir īpaši piemērots augstas cietības materiālu apstrādei, kurus iepriekš varēja tikai slīpēt, un tādējādi var iegūt labāku sagataves virsmas kvalitāti.
② Augsta termiskā stabilitāte: CBN siltuma pretestība var sasniegt 1400 ~ 1500 ℃, kas ir gandrīz 1 reizi augstāka nekā dimanta karstumizturība (700 ~ 800 ℃). PCBN instrumenti var griezt augstas temperatūras sakausējumus un rūdītu tēraudu ar lielu ātrumu, kas 3 līdz 5 reizes pārsniedz karbīda instrumentus.
③ Lieliska ķīmiskā stabilitāte: tai nav ķīmiskas mijiedarbības ar materiāliem, kuru pamatā ir dzelzs, līdz 1200-1300°C, un tas nenodilsies tik strauji kā dimants. Šajā laikā tas joprojām var saglabāt cementētā karbīda cietību; PCBN instrumenti ir piemēroti rūdīta tērauda detaļu un atdzesēta čuguna griešanai, tos var plaši izmantot čuguna ātrgaitas griešanai.
④ Laba siltumvadītspēja: lai gan CBN siltumvadītspēja nevar neatpalikt no dimanta, PCBN siltumvadītspēja dažādu instrumentu materiālu vidū ir otrajā vietā aiz dimanta un daudz augstāka nekā ātrgaitas tēraudam un cementētam karbīdam.
⑤ Ir zemāks berzes koeficients: zems berzes koeficients var samazināt griešanas spēku griešanas laikā, samazināt griešanas temperatūru un uzlabot apstrādātās virsmas kvalitāti.
⑶ Kubiskā bora nitrīda griezējinstrumentu pielietošana
Kubiskais bora nitrīds ir piemērots dažādu grūti griežamu materiālu, piemēram, rūdītā tērauda, cietā čuguna, augstas temperatūras sakausējumu, cementēta karbīda un virsmas izsmidzināšanas materiālu apdarei. Apstrādes precizitāte var sasniegt IT5 (caurums ir IT6), un virsmas raupjuma vērtība var būt tikpat maza kā Ra1,25 ~ 0,20 μm.
Kubiskā bora nitrīda instrumentu materiālam ir slikta stingrība un lieces izturība. Tāpēc kubiskā bora nitrīda virpošanas instrumenti nav piemēroti neapstrādātai apstrādei ar mazu ātrumu un lielu trieciena slodzi; tajā pašā laikā tie nav piemēroti materiālu ar augstu plastiskumu griešanai (piemēram, alumīnija sakausējumi, vara sakausējumi, sakausējumi uz niķeļa bāzes, tēraudi ar augstu plastiskumu utt.), jo, griežot šos, darba laikā radīsies nopietnas noslīpētas malas. ar metālu, sabojājot apstrādāto virsmu.
3. keramikas instrumentu materiāli
Keramikas griezējinstrumentiem ir augsta cietība, laba nodilumizturība, lieliska karstumizturība un ķīmiskā stabilitāte, un tos nav viegli savienot ar metālu. Keramikas instrumentiem ir ļoti svarīga loma CNC apstrādē. Keramikas instrumenti ir kļuvuši par vienu no galvenajiem instrumentiem ātrgaitas griešanai un grūti apstrādājamu materiālu apstrādei. Keramikas griezējinstrumenti tiek plaši izmantoti ātrgaitas griešanai, sausai griešanai, cietai griešanai un grūti apstrādājamu materiālu griešanai. Keramikas instrumenti var efektīvi apstrādāt augstas cietības materiālus, kurus tradicionālie instrumenti nemaz nevar apstrādāt, realizējot “virpošanu slīpēšanas vietā”; keramikas instrumentu optimālais griešanas ātrums var būt 2 līdz 10 reizes lielāks nekā karbīda instrumentiem, tādējādi ievērojami uzlabojot griešanas ražošanas efektivitāti. ; Galvenās izejvielas, ko izmanto keramikas instrumentu materiālos, ir visizplatītākie elementi zemes garozā. Tāpēc keramikas instrumentu popularizēšanai un pielietošanai ir liela nozīme produktivitātes uzlabošanā, apstrādes izmaksu samazināšanā un stratēģiski svarīgu dārgmetālu taupīšanā. Tas arī ievērojami veicinās griešanas tehnoloģiju attīstību. progresu.
⑴ Keramikas instrumentu materiālu veidi
Keramikas instrumentu materiālu veidus parasti var iedalīt trīs kategorijās: keramika uz alumīnija oksīda bāzes, keramika uz silīcija nitrīda bāzes un saliktā silīcija nitrīda-alumīnija oksīda keramika. Starp tiem visplašāk tiek izmantoti keramikas instrumentu materiāli uz alumīnija oksīda un silīcija nitrīda bāzes. Keramikas, kuras pamatā ir silīcija nitrīds, veiktspēja ir labāka nekā keramikai uz alumīnija oksīda bāzes.
⑵ Keramikas griezējinstrumentu veiktspēja un īpašības
① Augsta cietība un laba nodilumizturība: lai gan keramikas griezējinstrumentu cietība nav tik augsta kā PCD un PCBN, tā ir daudz augstāka nekā karbīda un ātrgaitas tērauda griezējinstrumentiem, sasniedzot 93-95HRA. Keramikas griezējinstrumenti var apstrādāt augstas cietības materiālus, kurus ir grūti apstrādāt ar tradicionālajiem griezējinstrumentiem, un tie ir piemēroti ātrgriešanai un cietai griešanai.
② Augstas temperatūras izturība un laba karstumizturība: Keramikas griezējinstrumenti joprojām var griezt augstā temperatūrā virs 1200°C. Keramikas griezējinstrumentiem ir labas augstas temperatūras mehāniskās īpašības. A12O3 keramikas griezējinstrumentiem ir īpaši laba oksidācijas izturība. Pat ja griešanas mala ir karstā stāvoklī, to var izmantot nepārtraukti. Tāpēc ar keramikas instrumentiem var panākt sausu griešanu, tādējādi novēršot nepieciešamību pēc griešanas šķidruma.
③ Laba ķīmiskā stabilitāte: Keramikas griezējinstrumentus nav viegli savienot ar metālu, tie ir izturīgi pret koroziju un tiem ir laba ķīmiskā stabilitāte, kas var samazināt griezējinstrumentu saķeres nodilumu.
④ Zems berzes koeficients: afinitāte starp keramikas instrumentiem un metālu ir maza, un berzes koeficients ir zems, kas var samazināt griešanas spēku un griešanas temperatūru.
⑶ Keramikas nažiem ir pielietojums
Keramika ir viens no instrumentu materiāliem, ko galvenokārt izmanto ātrgaitas apdarei un pusapdarei. Keramikas griezējinstrumenti ir piemēroti dažādu čuguna (pelēkā čuguna, kaļamā čuguna, kaļamā čuguna, atdzesētā čuguna, īpaši leģētā nodilumizturīgā čuguna) un tērauda materiālu (oglekļa konstrukcijas tērauda, leģētā konstrukcijas tērauda, augstas stiprības tērauda, tērauds ar augstu mangāna saturu, rūdīts tērauds utt.), var izmantot arī vara sakausējumu, grafīta, inženierplastmasu un kompozītmateriālu griešanai.
Keramikas griezējinstrumentu materiāla īpašībām ir problēmas ar zemu lieces izturību un zemu triecienizturību, kas padara tos nepiemērotus griešanai ar mazu ātrumu un trieciena slodzi.
4. Pārklāti instrumentu materiāli
Griešanas instrumentu pārklāšana ir viens no svarīgiem instrumenta darbības uzlabošanas veidiem. Pārklātu instrumentu parādīšanās ir radījusi lielu izrāvienu griezējinstrumentu griešanas veiktspējā. Pārklāti instrumenti ir pārklāti ar vienu vai vairākiem ugunsizturīgu savienojumu slāņiem ar labu instrumenta korpusa nodilumizturību un labu stingrību. Tas apvieno instrumenta matricu ar cieto pārklājumu, tādējādi ievērojami uzlabojot instrumenta veiktspēju. Pārklāti instrumenti var uzlabot apstrādes efektivitāti, uzlabot apstrādes precizitāti, pagarināt instrumenta kalpošanas laiku un samazināt apstrādes izmaksas.
Apmēram 80% griezējinstrumentu, ko izmanto jaunos CNC darbgaldos, izmanto instrumentus ar pārklājumu. Pārklātie instrumenti nākotnē būs vissvarīgākā instrumentu šķirne CNC apstrādes jomā.
⑴ Pārklāto instrumentu veidi
Saskaņā ar dažādām pārklāšanas metodēm pārklātos instrumentus var iedalīt instrumentos ar pārklājumu ar ķīmisko tvaiku (CVD) un instrumentos, kas pārklāti ar fizisku tvaiku (PVD). Pārklāti karbīda griezējinstrumenti parasti izmanto ķīmisko tvaiku pārklāšanas metodi, un nogulsnēšanas temperatūra ir aptuveni 1000 ° C. Pārklāti ātrgaitas tērauda griezējinstrumenti parasti izmanto fizisko tvaiku pārklāšanas metodi, un nogulsnēšanas temperatūra ir aptuveni 500 ° C;
Saskaņā ar pārklājumu instrumentu dažādajiem substrāta materiāliem, pārklātos instrumentus var iedalīt instrumentos ar karbīda pārklājumu, ātrgaitas tērauda pārklājuma instrumentos un pārklātos instrumentos uz keramikas un īpaši cietiem materiāliem (dimanta un kubiskā bora nitrīda).
Saskaņā ar pārklājuma materiāla īpašībām pārklātos instrumentus var iedalīt divās kategorijās, proti, instrumenti ar cieto pārklājumu un instrumenti ar mīkstu pārklājumu. “Cieto” pārklājumu instrumentu galvenie mērķi ir augsta cietība un nodilumizturība. Tā galvenās priekšrocības ir augsta cietība un laba nodilumizturība, parasti TiC un TiN pārklājumi. “Mīksto” pārklājuma instrumentu mērķis ir zems berzes koeficients, ko sauc arī par pašeļļojošiem instrumentiem, kas berzē ar sagataves materiālu. Koeficients ir ļoti zems, tikai aptuveni 0,1, kas var samazināt saķeri, samazināt berzi un samazināt griešanu. spēks un griešanas temperatūra.
Nesen tika izstrādāti nanopārklājuma (Nanoeoating) griezējinstrumenti. Šādos pārklājuma instrumentos var izmantot dažādas pārklājuma materiālu kombinācijas (piemēram, metāls/metāls, metāls/keramika, keramika/keramika utt.), lai atbilstu dažādām funkcionālajām un veiktspējas prasībām. Pareizi izstrādāti nanopārklājumi var nodrošināt instrumentu materiāliem izcilas berzi samazinošas un pretnodiluma funkcijas un pašeļļošanas īpašības, padarot tos piemērotus ātrgaitas sausai griešanai.
⑵ Pārklāto griezējinstrumentu raksturojums
① Laba mehāniskā un griešanas veiktspēja: Pārklātie instrumenti apvieno pamatmateriāla un pārklājuma materiāla lieliskās īpašības. Tie ne tikai saglabā pamatmateriāla labo stingrību un augstu izturību, bet arī tiem ir augsta cietība, augsta nodilumizturība un zems berzes koeficients. Tāpēc instrumentu ar pārklājumu griešanas ātrumu var palielināt vairāk nekā 2 reizes nekā nepārklātiem instrumentiem, un ir pieļaujami lielāki padeves ātrumi. Tiek uzlabots arī pārklāto instrumentu kalpošanas laiks.
② Spēcīga daudzpusība: pārklātajiem instrumentiem ir plaša daudzpusība un tie ievērojami paplašina apstrādes diapazonu. Viens instruments ar pārklājumu var aizstāt vairākus nepārklātus instrumentus.
③ Pārklājuma biezums: palielinoties pārklājuma biezumam, palielinās arī instrumenta kalpošanas laiks, bet, kad pārklājuma biezums sasniedz piesātinājumu, instrumenta kalpošanas laiks vairs būtiski nepalielināsies. Kad pārklājums ir pārāk biezs, tas viegli izraisīs lobīšanos; ja pārklājums ir pārāk plāns, nodilumizturība būs slikta.
④ Pārstrādājamība: Pārklātajiem asmeņiem ir slikta atkārtota slīpējamība, sarežģītas pārklājuma iekārtas, augstas procesa prasības un ilgs pārklāšanas laiks.
⑤ Pārklājuma materiāls: instrumentiem ar dažādiem pārklājuma materiāliem ir atšķirīga griešanas veiktspēja. Piemēram: griežot ar mazu ātrumu, TiC pārklājumam ir priekšrocības; griežot ar lielu ātrumu, TiN ir piemērotāks.
⑶ Pārklātu griezējinstrumentu izmantošana
Pārklātajiem instrumentiem ir liels potenciāls CNC apstrādes jomā, un tie nākotnē būs vissvarīgākā instrumentu šķirne CNC apstrādes jomā. Pārklājuma tehnoloģija ir izmantota gala frēzēm, rīvēm, urbju uzgaļiem, kompozītmateriālu urbumu apstrādes instrumentiem, zobratu plīts virsmām, zobratu formēšanas griezējiem, zobratu skūšanas griezējiem, formēšanas spraugām un dažādiem ar mašīnu nostiprinātiem indeksējamiem ieliktņiem, lai apmierinātu dažādas ātrgaitas griešanas apstrādes prasības. Nepieciešami tādi materiāli kā tērauds un čuguns, karstumizturīgi sakausējumi un krāsainie metāli.
5. Karbīda instrumentu materiāli
Karbīda griezējinstrumenti, īpaši indeksējamie karbīda griezējinstrumenti, ir vadošie CNC apstrādes instrumentu izstrādājumi. Kopš 1980. gadiem dažādu integrālo un indeksējamo karbīda griezējinstrumentu vai ieliktņu šķirnes ir paplašinātas līdz dažādiem veidiem. Dažādi griezējinstrumentu lauki, kuros indeksējamie karbīda instrumenti ir paplašinājušies no vienkāršiem virpošanas instrumentiem un frēzēm līdz dažādiem precīziem, sarežģītiem un formēšanas instrumentu laukiem.
⑴ Karbīda griezējinstrumentu veidi
Saskaņā ar galveno ķīmisko sastāvu cementētu karbīdu var iedalīt cementētajā karbīdā uz volframa karbīda un titāna oglekļa (nitrīda) (TiC(N)) cementētajā karbīdā.
Cementētais karbīds, kura pamatā ir volframa karbīds, ietver trīs veidus: volframa kobaltu (YG), volframa kobalta titānu (YT) un pievienoto reto karbīdu (YW). Katram ir savas priekšrocības un trūkumi. Galvenās sastāvdaļas ir volframa karbīds (WC) un titāna karbīds. (TiC), tantala karbīds (TaC), niobija karbīds (NbC) utt. Parasti izmantotā metāla savienošanas fāze ir Co.
Cementēts karbīds uz titāna oglekļa (nitrīda) bāzes ir cementēts karbīds ar TiC kā galveno sastāvdaļu (daži pievieno citus karbīdus vai nitrīdus). Parasti izmantotās metālu savienošanas fāzes ir Mo un Ni.
ISO (Starptautiskā standartizācijas organizācija) iedala griešanas karbīdu trīs kategorijās:
K klase, ieskaitot Kl0 ~ K40, ir līdzvērtīga manas valsts YG klasei (galvenā sastāvdaļa ir WC.Co).
P kategorija, tostarp P01 ~ P50, ir līdzvērtīga manas valsts YT kategorijai (galvenais komponents ir WC.TiC.Co).
M klase, ieskaitot M10–M40, ir līdzvērtīga manas valsts YW klasei (galvenais komponents ir WC-TiC-TaC(NbC)-Co).
Katra klase ir sakausējumu sērija, sākot no augstas cietības līdz maksimālai stingrībai ar skaitli no 01 līdz 50.
⑵ Karbīda griezējinstrumentu veiktspējas raksturlielumi
① Augsta cietība: karbīda griezējinstrumenti ir izgatavoti no karbīdiem ar augstu cietību un kušanas temperatūru (sauktu par cieto fāzi) un metāla saistvielām (ko sauc par saistīšanas fāzi), izmantojot pulvermetalurģiju, ar cietību no 89 līdz 93 HRA. , daudz augstāks nekā ātrgaitas tērauds. Pie 5400C cietība joprojām var sasniegt 82–87HRA, kas ir tāda pati kā ātrgaitas tērauda cietība istabas temperatūrā (83–86HRA). Cementētā karbīda cietības vērtība mainās atkarībā no karbīdu veida, daudzuma, daļiņu izmēra un metāla saistīšanas fāzes satura, un parasti samazinās, palielinoties savienojošās metāla fāzes saturam. Ja saistvielas fāzes saturs ir vienāds, YT sakausējumu cietība ir augstāka nekā YG sakausējumu cietība, un sakausējumiem, kas pievienoti ar TaC (NbC), ir augstāka cietība augstā temperatūrā.
② Liekšanas izturība un stingrība: parasti izmantotā cementētā karbīda lieces izturība ir diapazonā no 900 līdz 1500 MPa. Jo lielāks ir metāla saistvielas fāzes saturs, jo lielāka ir lieces izturība. Ja saistvielas saturs ir vienāds, YG tipa (WC-Co) sakausējuma stiprība ir augstāka nekā YT tipa (WC-TiC-Co) sakausējuma stiprība, un, palielinoties TiC saturam, stiprība samazinās. Cementētais karbīds ir trausls materiāls, un tā triecienizturība istabas temperatūrā ir tikai 1/30 līdz 1/8 no ātrgaitas tērauda.
⑶ Parasti lietotu karbīda griezējinstrumentu pielietošana
YG sakausējumus galvenokārt izmanto čuguna, krāsaino metālu un nemetālisku materiālu apstrādei. Smalki graudainam cementētam karbīdam (piemēram, YG3X, YG6X) ir augstāka cietība un nodilumizturība nekā vidēji graudainam karbīdam ar tādu pašu kobalta saturu. Tas ir piemērots dažu īpašu cieto čuguna, austenīta nerūsējošā tērauda, karstumizturīga sakausējuma, titāna sakausējuma, cietas bronzas un nodilumizturīgu izolācijas materiālu apstrādei.
YT tipa cementētā karbīda izcilās priekšrocības ir augsta cietība, laba karstumizturība, augstāka cietība un spiedes izturība augstās temperatūrās nekā YG tipa, kā arī laba oksidācijas izturība. Tāpēc, ja nazim ir nepieciešama augstāka karstumizturība un nodilumizturība, jāizvēlas kategorija ar augstāku TiC saturu. YT sakausējumi ir piemēroti plastmasas materiālu, piemēram, tērauda, apstrādei, bet nav piemēroti titāna sakausējumu un silīcija-alumīnija sakausējumu apstrādei.
YW sakausējumam ir YG un YT sakausējumu īpašības, un tam ir labas visaptverošas īpašības. To var izmantot tērauda, čuguna un krāsaino metālu apstrādei. Ja kobalta saturs šāda veida sakausējumos tiek atbilstoši palielināts, stiprība var būt ļoti augsta, un to var izmantot dažādu grūti apstrādājamu materiālu neapstrādātai apstrādei un pārtrauktai griešanai.
6. Ātrgaitas tērauda griezējinstrumenti
Ātrgaitas tērauds (HSS) ir ļoti leģēts instrumentu tērauds, kas pievieno vairāk leģējošu elementu, piemēram, W, Mo, Cr un V. Ātrgaitas tērauda griezējinstrumentiem ir izcila visaptveroša veiktspēja stiprības, stingrības un apstrādājamības ziņā. Sarežģītos griezējinstrumentos, īpaši tajos ar sarežģītu asmeņu formu, piemēram, caurumu apstrādes instrumentiem, frēzēm, vītņu griešanas instrumentiem, caururbšanas instrumentiem, zobratu griešanas instrumentiem utt., joprojām tiek izmantots ātrgaitas tērauds. ieņemt dominējošu stāvokli. Ātrgaitas tērauda nažus ir viegli uzasināt, lai iegūtu asas griešanas malas.
Atbilstoši dažādiem lietojumiem ātrgaitas tēraudu var iedalīt vispārēja pielietojuma ātrgaitas tēraudā un augstas veiktspējas ātrgaitas tēraudā.
⑴ Universālie ātrgaitas tērauda griezējinstrumenti
Vispārēja pielietojuma ātrgaitas tērauds. Parasti to var iedalīt divās kategorijās: volframa tērauds un volframa-molibdēna tērauds. Šāda veida ātrgaitas tērauds satur no 0,7% līdz 0,9% (C). Atbilstoši dažādajam volframa saturam tēraudā to var iedalīt volframa tēraudā ar W saturu 12% vai 18%, volframa-molibdēna tēraudā ar W saturu 6% vai 8% un molibdēna tēraudā ar W saturu. 2% vai nav W. . Universālajam ātrgaitas tēraudam ir noteikta cietība (63-66HRC) un nodilumizturība, augsta izturība un stingrība, laba plastika un apstrādes tehnoloģija, tāpēc to plaši izmanto dažādu sarežģītu instrumentu ražošanā.
① Volframa tērauds: tipiskā universālā ātrgaitas tērauda volframa tērauda marka ir W18Cr4V (saukta par W18). Tam ir laba vispārējā veiktspēja. Augstas temperatūras cietība pie 6000C ir 48,5 HRC, un to var izmantot dažādu sarežģītu instrumentu ražošanai. Tā priekšrocības ir laba slīpējamība un zema dekarburizācijas jutība, taču tā ir augsta karbīda satura, nevienmērīga sadalījuma, lielu daļiņu un zemas izturības un stingrības dēļ.
② Volframa-molibdēna tērauds: attiecas uz ātrgaitas tēraudu, ko iegūst, daļu volframa volframa tēraudā aizstājot ar molibdēnu. Tipiskā volframa-molibdēna tērauda marka ir W6Mo5Cr4V2 (saukta par M2). M2 karbīda daļiņas ir smalkas un viendabīgas, un tās izturība, stingrība un plastiskums augstā temperatūrā ir labākas nekā W18Cr4V. Cits volframa-molibdēna tērauda veids ir W9Mo3Cr4V (īsumā W9). Tā termiskā stabilitāte ir nedaudz augstāka nekā M2 tēraudam, tā lieces izturība un stingrība ir labāka nekā W6M05Cr4V2, un tai ir laba apstrādājamība.
⑵ Augstas veiktspējas ātrgaitas tērauda griezējinstrumenti
Augstas veiktspējas ātrgaitas tērauds attiecas uz jaunu tērauda veidu, kas vispārēja pielietojuma ātrtērauda sastāvam pievieno nelielu oglekļa saturu, vanādija saturu un leģējošus elementus, piemēram, Co un Al, tādējādi uzlabojot tā karstumizturību un nodilumizturību. . Galvenokārt ir šādas kategorijas:
① Augsta oglekļa ātrgaitas tērauds. Augsta oglekļa ātrgaitas tēraudam (piemēram, 95W18Cr4V) ir augsta cietība istabas temperatūrā un augstā temperatūrā. Tas ir piemērots parastā tērauda un čuguna, urbju, urbju, krānu un frēžu ražošanai un apstrādei ar augstām nodilumizturības prasībām vai instrumentiem cietāku materiālu apstrādei. Tas nav piemērots lielu triecienu izturēšanai.
② Augsta vanādija ātrgaitas tērauds. Tipiskām šķirnēm, piemēram, W12Cr4V4Mo (sauktas par EV4), V saturs ir palielināts līdz 3% līdz 5%, tām ir laba nodilumizturība, un tās ir piemērotas tādu materiālu griešanai, kas izraisa lielu instrumentu nodilumu, piemēram, šķiedras, cietā gumija, plastmasa. uc, un to var izmantot arī tādu materiālu kā nerūsējošais tērauds, augstas stiprības tērauds un augstas temperatūras sakausējumi apstrādei.
③ Kobalta ātrgaitas tērauds. Tas ir kobaltu saturošs īpaši ciets ātrtērauds. Tipiskām šķirnēm, piemēram, W2Mo9Cr4VCo8 (sauktas par M42), ir ļoti augsta cietība. Tās cietība var sasniegt 69-70 HRC. Tas ir piemērots grūti lietojamu augstas stiprības karstumizturīgu tēraudu, augstas temperatūras sakausējumu, titāna sakausējumu uc apstrādei. Apstrādes materiāli: M42 ir laba slīpējamība, un tas ir piemērots precīzu un sarežģītu instrumentu izgatavošanai, taču tas nav piemērots. darbam trieciengriešanas apstākļos.
④ Alumīnija ātrgaitas tērauds. Tas ir alumīniju saturošs īpaši ciets ātrgaitas tērauds. Tipiskas kategorijas ir, piemēram, W6Mo5Cr4V2Al (saukta par 501). Augstas temperatūras cietība 6000C sasniedz arī 54HRC. Griešanas veiktspēja ir līdzvērtīga M42. Tas ir piemērots frēžu, urbju, rīvgriezēju, zobratu griezēju un cauruļu ražošanai. utt., ko izmanto tādu materiālu kā leģētā tērauda, nerūsējošā tērauda, augstas stiprības tērauda un augstas temperatūras sakausējumu apstrādei.
⑤ Slāpekļa īpaši ciets ātrgaitas tērauds. Tipiskas kategorijas, piemēram, W12M03Cr4V3N, sauktas par (V3N), ir slāpekli saturoši īpaši cieti ātrgaitas tēraudi. Cietība, izturība un stingrība ir līdzvērtīga M42. Tos var izmantot kā kobaltu saturošu ātrtēraudu aizstājēju, un tos izmanto grūti apstrādājamu materiālu un zema ātruma augstas precizitātes tēraudu griešanai zemā ātrumā. apstrāde.
⑶ Ātrgaitas tērauda un pulvermetalurģijas ātrgaitas tērauda kausēšana
Saskaņā ar dažādiem ražošanas procesiem ātrgaitas tēraudu var iedalīt kausēšanas ātrgaitas tēraudā un pulvermetalurģijas ātrgaitas tēraudā.
① Ātrgaitas tērauda kausēšana: gan parasto ātrgaitas tēraudu, gan augstas veiktspējas ātrgaitas tēraudu izgatavo ar kausēšanas metodēm. No tiem tiek izgatavoti naži, izmantojot tādus procesus kā kausēšana, lietņu liešana un apšuvums un velmēšana. Nopietna problēma, kas viegli rodas, kausējot ātrgaitas tēraudu, ir karbīda segregācija. Cietie un trauslie karbīdi ir nevienmērīgi sadalīti ātrgaitas tēraudā, un graudi ir rupji (līdz pat desmitiem mikronu), kas ietekmē ātrgaitas tērauda instrumentu nodilumizturību un stingrību. un negatīvi ietekmēt griešanas veiktspēju.
② Pulvermetalurģijas ātrgaitas tērauds (PM HSS): pulvermetalurģijas ātrgaitas tērauds (PM HSS) ir šķidrs tērauds, kas izkausēts augstfrekvences indukcijas krāsnī, atomizēts ar augstspiediena argonu vai tīru slāpekli un pēc tam rūdīts, lai iegūtu smalki un viendabīgi kristāli. Struktūra (ātrgaitas tērauda pulveris) un pēc tam augstā temperatūrā un augstā spiedienā iespiediet iegūto pulveri naža sagatavē vai vispirms izveidojiet tērauda sagatavi un pēc tam izkaliet un izrullējiet to naža formā. Salīdzinājumā ar ātrgaitas tēraudu, kas ražots ar kausēšanas metodi, PM HSS priekšrocības ir tādas, ka karbīda graudi ir smalki un viendabīgi, un izturība, stingrība un nodilumizturība ir daudz uzlabota salīdzinājumā ar kausētu ātrgaitas tēraudu. Sarežģīto CNC instrumentu jomā PM HSS instrumenti attīstīsies tālāk un ieņems nozīmīgu vietu. Tipiskas markas, piemēram, F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN u.c., var izmantot, lai ražotu liela izmēra, smagi noslogotus, augstas trieciena griezējinstrumentus, kā arī precīzijas griezējinstrumentus.
CNC instrumentu materiālu izvēles principi
Pašlaik plaši izmantotie CNC instrumentu materiāli galvenokārt ir dimanta instrumenti, kubiskā bora nitrīda instrumenti, keramikas instrumenti, pārklāti instrumenti, karbīda instrumenti, ātrgaitas tērauda instrumenti utt. Ir daudz instrumentu materiālu, un to īpašības ir ļoti atšķirīgas. Nākamajā tabulā parādīti dažādu instrumentu materiālu galvenie darbības rādītāji.
Instrumentu materiāli CNC apstrādei jāizvēlas atbilstoši apstrādājamajai detaļai un apstrādes veidam. Instrumentu materiālu izvēlei jābūt saprātīgi saskaņotai ar apstrādes objektu. Griezējinstrumentu materiālu un apstrādes objektu saskaņošana galvenokārt attiecas uz abu mehānisko īpašību, fizikālo īpašību un ķīmisko īpašību saskaņošanu, lai iegūtu garāko instrumenta kalpošanas laiku un maksimālu griešanas produktivitāti.
1. Griezējinstrumentu materiālu un apstrādes priekšmetu mehānisko īpašību saskaņošana
Griešanas instrumenta un apstrādes objekta mehānisko īpašību saskaņošanas problēma galvenokārt attiecas uz mehānisko īpašību parametru, piemēram, instrumenta un sagataves materiāla stiprības, stingrības un cietības, saskaņošanu. Instrumentu materiāli ar dažādām mehāniskām īpašībām ir piemēroti dažādu sagatavju materiālu apstrādei.
① Instrumenta materiāla cietības secība ir šāda: dimanta instruments> kubiskā bora nitrīda instruments> keramikas instruments> volframa karbīds> ātrgaitas tērauds.
② Instrumentu materiālu lieces stiprības secība ir šāda: ātrgaitas tērauds > cementēts karbīds > keramikas instrumenti > dimanta un kubiskā bora nitrīda instrumenti.
③ Instrumentu materiālu izturības secība ir šāda: ātrgaitas tērauds> volframa karbīds> kubiskais bora nitrīds, dimanta un keramikas instrumenti.
Augstas cietības sagataves materiāli jāapstrādā ar augstākas cietības instrumentiem. Instrumenta materiāla cietībai jābūt augstākai par sagataves materiāla cietību, kurai parasti ir jābūt virs 60 HRC. Jo augstāka ir instrumenta materiāla cietība, jo labāka ir tā nodilumizturība. Piemēram, ja kobalta saturs cementētajā karbīdā palielinās, palielinās tā izturība un stingrība un samazinās cietība, padarot to piemērotu neapstrādātai apstrādei; kad kobalta saturs samazinās, tā cietība un nodilumizturība palielinās, padarot to piemērotu apdarei.
Instrumenti ar izcilām augstas temperatūras mehāniskajām īpašībām ir īpaši piemēroti liela ātruma griešanai. Keramikas griezējinstrumentu lieliskā veiktspēja augstā temperatūrā ļauj tiem griezt lielā ātrumā, un atļautais griešanas ātrums var būt 2 līdz 10 reizes lielāks nekā cementēta karbīda ātrums.
2. Griezējinstrumenta materiāla fizikālo īpašību saskaņošana ar apstrādāto objektu
Instrumenti ar dažādām fizikālajām īpašībām, piemēram, ātrgaitas tērauda instrumenti ar augstu siltumvadītspēju un zemu kušanas temperatūru, keramikas instrumenti ar augstu kušanas temperatūru un zemu termisko izplešanos, dimanta instrumenti ar augstu siltumvadītspēju un zemu siltuma izplešanos utt. dažādu sagatavju materiālu apstrāde. Apstrādājot sagataves ar sliktu siltumvadītspēju, jāizmanto instrumentu materiāli ar labāku siltumvadītspēju, lai griešanas siltumu varētu ātri izvadīt un samazinātu griešanas temperatūru. Pateicoties augstajai siltumvadītspējai un siltuma difūzijai, dimants var viegli izkliedēt griešanas siltumu, neizraisot lielu termisko deformāciju, kas ir īpaši svarīgi precīzās apstrādes instrumentiem, kuriem nepieciešama augsta izmēru precizitāte.
① Dažādu instrumentu materiālu karstumizturības temperatūra: dimanta instrumenti ir 700 ~ 8000 C, PCBN instrumenti ir 13 000 ~ 15 000 C, keramikas instrumenti ir 1100 ~ 12 000 C, cementētais karbīds uz TiC (N) ir 900 ~ 11 000 C, īpaši smalks uz tualetes bāzes. graudu karbīda temperatūra ir 800-9000C, HSS ir 600-7000C.
② Dažādu instrumentu materiālu siltumvadītspējas secība: PCD>PCBN>WC bāzes cementēts karbīds>TiC(N) bāzes cementēts karbīds>HSS>Si3N4 bāzes keramika>A1203 bāzes keramika.
③ Dažādu instrumentu materiālu termiskās izplešanās koeficientu secība ir šāda: HSS>WC bāzes cementēts karbīds>TiC(N)>A1203 bāzes keramika>PCBN>Si3N4 bāzes keramika>PCD.
④ Dažādu instrumentu materiālu termiskās triecienizturības secība ir šāda: HSS>Cementēts karbīds uz tualetes bāzes> Keramika uz Si3N4 bāzes>PCBN>PCD>Cementēts karbīds uz TiC(N)> Keramika uz A1203 bāzes.
3. Griezējinstrumenta materiāla ķīmisko īpašību saskaņošana ar apstrādāto objektu
Griešanas instrumentu materiālu un apstrādes objektu ķīmisko īpašību saskaņošanas problēma galvenokārt attiecas uz ķīmisko veiktspējas parametru, piemēram, ķīmiskās afinitātes, ķīmiskās reakcijas, instrumenta materiālu un sagataves materiālu difūzijas un šķīšanas, saskaņošanu. Instrumenti ar dažādiem materiāliem ir piemēroti dažādu sagatavju materiālu apstrādei.
① Dažādu instrumentu materiālu (ar tēraudu) līmēšanas temperatūras izturība ir: PCBN> keramika> volframa karbīds> HSS.
② Dažādu instrumentu materiālu oksidācijas pretestības temperatūra ir: keramika> PCBN> volframa karbīds> dimants> HSS.
③ Instrumentu materiālu difūzijas stiprums (tēraudam) ir: dimants>Si3N4 bāzes keramika>PCBN>A1203 bāzes keramika. Difūzijas intensitāte (titānam) ir: A1203 bāzes keramika>PCBN>SiC>Si3N4>dimants.
4. Saprātīga CNC instrumentu materiālu izvēle
Vispārīgi runājot, PCBN, keramikas instrumenti, pārklāts karbīds un TiCN bāzes karbīda instrumenti ir piemēroti melno metālu, piemēram, tērauda, CNC apstrādei; savukārt PCD instrumenti ir piemēroti krāsaino metālu materiāliem, piemēram, Al, Mg, Cu un to sakausējumiem, un nemetālisku materiālu apstrādei. Tālāk esošajā tabulā ir uzskaitīti daži no sagataves materiāliem, kuru apstrādei ir piemēroti iepriekš minētie instrumentu materiāli.
Xinfa CNC instrumentiem ir labas kvalitātes un zemas cenas īpašības. Lai iegūtu sīkāku informāciju, lūdzu, apmeklējiet:
CNC instrumentu ražotāji – Ķīnas CNC rīku rūpnīca un piegādātāji (xinfatools.com)
Izlikšanas laiks: Nov-01-2023
