Täiustatud töötlemisseadmete ja suure jõudlusega CNC-lõiketööriistade kombinatsioon võib anda täieliku jõudluse ja saavutada head majanduslikku kasu. Lõikeriistade materjalide kiire arenguga on mitmesugused uued lõikeriistamaterjalid oluliselt parandanud nende füüsikalisi, mehaanilisi omadusi ja lõikejõudlust ning nende kasutusala on samuti jätkuvalt laienenud.
1. Tööriistamaterjalidel peaksid olema põhiomadused
Tööriista materjali valikul on suur mõju tööriista elueale, töötlemise efektiivsusele, töötlemise kvaliteedile ja töötlemise maksumusele. Kui tööriist lõikab, peab see taluma kõrge rõhu, kõrge temperatuuri, hõõrdumise, löökide ja vibratsiooni mõju. Seetõttu peaksid tööriista materjalil olema järgmised põhiomadused:
(1) Kõvadus ja kulumiskindlus. Tööriista materjali kõvadus peab olema suurem kui tooriku materjali kõvadus, üldiselt üle 60 HRC. Mida kõvem on tööriista materjal, seda parem on selle kulumiskindlus.
(2) Tugevus ja sitkus. Tööriistamaterjalidel peab olema suur tugevus ja sitkus, et taluda lõikejõude, põrutusi ja vibratsiooni ning vältida tööriistade rabedat murdumist ja lõhenemist.
(3) Kuumakindlus. Tööriista materjali kuumakindlus on parem, see talub kõrget lõiketemperatuuri ja sellel on hea oksüdatsioonikindlus.
(4) Protsessi jõudlus ja ökonoomsus. Tööriistamaterjalidel peaks olema hea sepistamisjõudlus, kuumtöötlemise jõudlus, keevitusomadused, lihvimisomadused jne ning neil peaks olema kõrge jõudluse ja hinna suhe.
2. Tööriistamaterjalide liigid, omadused, omadused ja kasutusalad
1. Teemanttööriistade materjalide tüübid, omadused ja omadused ning tööriistade rakendused
Teemant on süsiniku allotroop ja see on kõige kõvem materjal, mida looduses leidub. Teemanttööriistadel on kõrge kõvadus, kõrge kulumiskindlus ja kõrge soojusjuhtivus ning neid kasutatakse laialdaselt värviliste metallide ja mittemetalliliste materjalide töötlemisel. Eriti alumiiniumi ja räni-alumiiniumisulamite kiirlõikamisel on teemanttööriistad peamised lõikeriistade tüübid, mida on raske asendada. Teemanttööriistad, mis võivad saavutada kõrge efektiivsuse, kõrge stabiilsuse ja pika tööea, on kaasaegses CNC-töötluses asendamatud ja olulised tööriistad.
⑴ Teemanttööriistade tüübid
① Looduslik teemanttööriist: looduslikku teemanti on lõikeriistana kasutatud sadu aastaid. Looduslik monokristallteemanttööriist on peeneks lihvitud ja lõikeserva saab lihvida äärmiselt teravalt. Lõikeserva raadius võib ulatuda 0,002 μm-ni, mis võimaldab teostada üliõhukest lõikamist ja võib See on tunnustatud, ideaalne ja asendamatu ülitäpne töötlustööriist tooriku ülikõrge täpsuse ja äärmiselt madala pinnakareduse töötlemiseks.
② PCD teemanttööriist: looduslik teemant on kallis ja polükristallilist teemanti (PCD) kasutatakse lõikamisel laialdaselt. Alates 1970. aastate algusest töötati välja polükristalliline teemant (lühidalt Polycrystauine teemant, PCD). Pärast edu on looduslikud teemanttööriistad mitmel korral asendatud kunstliku polükristallilise teemandiga. PCD tooraine on allikarohke ja selle hind on vaid mõni kümnendik kuni kümnendik looduslikest teemantidest.
PCD-tööriistad ei suuda lihvida üliteravaid servi ja töödeldud detailide pinnakvaliteet ei ole nii hea kui naturaalsel teemandil. Tööstuses pole mugav toota kiibimurdjatega PCD lisasid. Seetõttu saab PCD-d kasutada ainult värviliste metallide ja mittemetallide peenlõikamiseks ning ülitäpset peeglilõikamist on raske saavutada.
③ CVD teemanttööriistad: 1970. aastate lõpust 1980. aastate alguseni ilmus Jaapanis CVD teemanttehnoloogia. CVD-teemant viitab teemantkile sünteesile heterogeensetel aluspindadel (nagu tsementeeritud karbiid, keraamika jne) keemilise aurustamise-sadestamise (CVD) abil. CVD teemandil on täpselt sama struktuur ja omadused kui looduslikul teemandil.
CVD teemandi jõudlus on väga lähedane loodusliku teemandi omale ning sellel on loodusliku monokristallteemanti ja polükristallilise teemandi (PCD) eelised ning see ületab teatud määral nende puudused.
⑵ Teemanttööriistade jõudlusnäitajad
① Äärmiselt kõrge kõvadus ja kulumiskindlus: looduslik teemant on kõige kõvem aine, mida looduses leidub. Teemant on äärmiselt kõrge kulumiskindlusega. Kõrge kõvadusega materjalide töötlemisel on teemanttööriistade eluiga 10–100 korda pikem kui tsementeeritud karbiidtööriistadel või isegi sadu kordi.
② Sellel on väga madal hõõrdetegur: teemandi ja mõne värvilise metalli hõõrdetegur on madalam kui teistel lõikeriistadel, hõõrdetegur on madal, deformatsioon töötlemise ajal on väike ja lõikejõud võib vähendada.
③ Lõikeserv on väga terav: teemanttööriistade lõikeserva saab teritada ja naturaalse monokristalli teemanttööriista kõrgus võib ulatuda kuni 0.002-0,008 μm, mida saab kasutada ultralõikudel. -õhuke lõikamine ja ülitäpne töötlemine.
④ Kõrge soojusjuhtivusega: teemandil on kõrge soojusjuhtivus ja termiline difusioon, lõikesoojus hajub kergesti ja tööriista lõikeosa temperatuur on madal.
⑤ Madal soojuspaisumise koefitsient: teemandi soojuspaisumise koefitsient on mitu korda väiksem kui tsementeeritud karbiidil ja lõikekuumuse põhjustatud tööriista suuruse muutus on väga väike, mis on eriti oluline täppis- ja ülitäpse töötlemise jaoks, mis nõuab kõrget mõõtmete täpsus.
⑶ Teemanttööriistade kasutamine
Teemanttööriistu kasutatakse enamasti värviliste metallide ja mittemetalliliste materjalide suurel kiirusel peeneks lõikamiseks ja puurimiseks. See sobib erinevate kulumiskindlate mittemetallide töötlemiseks, nagu FRP pulbermetallurgia toorikud, keraamilised materjalid jne; mitmesugused kulumiskindlad värvilised metallid, näiteks mitmesugused räni-alumiiniumi sulamid; mitmesugused värviliste metallide viimistlustööd.
Teemanttööriistade puuduseks on nende halb termiline stabiilsus. Kui lõiketemperatuur ületab 700–800 kraadi, kaotab see täielikult oma kõvaduse; lisaks ei sobi see mustmetallide lõikamiseks, sest teemant (süsinik) on kõrgel temperatuuril kergesti rauaga liimitav. Aatomi toime muudab süsiniku aatomid grafiitstruktuuriks ja tööriist saab kergesti kahjustada.
2. Kuubilise boornitriidi tööriistamaterjalide tüübid, omadused ja omadused ning tööriistade rakendused
Kuubiline boornitriid (CBN), teine ülikõva materjal, mis on sünteesitud teemandiga sarnasel meetodil, on kõvaduse ja soojusjuhtivuse poolest teemandi järel teine. Sellel on suurepärane termiline stabiilsus ja seda saab kuumutada atmosfääris 10,000 kraadini. Oksüdatsiooni ei toimu. CBN-il on mustmetallide jaoks äärmiselt stabiilsed keemilised omadused ja seda saab laialdaselt kasutada terasetoodete töötlemisel.
pilt
⑴ Kuupmeetri boornitriidi lõikeriistade tüübid
Kuubiline boornitriid (CBN) on aine, mida looduses ei eksisteeri. Seda saab jagada monokristalliliseks ja polükristalliliseks, st CBN-i monokristalliks ja polükristalliline kuupboornitriid (polükristalliline kuupbornitriid, edaspidi PCBN). CBN on üks boornitriidi (BN) isomeere ja selle struktuur on sarnane teemandi omaga.
PCBN (polükristalliline kuubikujuline boornitriid) on polükristalliline materjal, mis paagutab peeneid CBN-materjale läbi sidefaasi (TiC, TiN, Al, Ti jne) kõrgel temperatuuril ja kõrgel rõhul. Teemanttööriistamaterjal, seda ja teemanti nimetatakse ühiselt ülikõva tööriistamaterjaliks. PCBN-i kasutatakse peamiselt nugade või muude tööriistade valmistamiseks.
PCBN-tööriistad saab jagada integreeritud PCBN-i sisesteks ja tsementeeritud karbiidiga paagutatud PCBN-liitdetailideks.
PCBN-i komposiitdetailide valmistamiseks paagutatakse PCBN-i kiht paksusega {{0}},5–1,0 mm hea tugevuse ja sitkusega tsementeeritud karbiidile. Selle jõudlusel on nii hea sitkus kui ka kõrge kõvadus ja kulumiskindlus. Lahendatud on CBN-i sisetükkide madala paindetugevuse ja keevitusraskuste probleemid.
⑵ Kuubiku boornitriidi peamised omadused ja omadused
Kuigi kuupmeetrilise boornitriidi kõvadus on teemandi omast veidi madalam, on see palju kõrgem kui teistel kõrge kõvadusega materjalidel. CBN-i silmapaistev eelis on see, et selle termiline stabiilsus on palju kõrgem kui teemandil, mis võib ulatuda üle 1200 kraadi (teemantide puhul 700-800 kraadi). reaktsioon. Kuubilise boornitriidi peamised jõudlusnäitajad on järgmised.
① Kõrge kõvadus ja kulumiskindlus: CBN-i kristallstruktuur on sarnane teemandi omaga ning sellel on teemandiga sarnane kõvadus ja tugevus. PCBN sobib eriti hästi kõrge kõvadusega materjalide töötlemiseks, mida sai enne lihvida ja mille abil saab toorikute pinna kvaliteeti paremaks muuta.
② Kõrge termiline stabiilsus: CBN-i kuumakindlus võib ulatuda 1400-1500 kraadini, mis on peaaegu 1 kord kõrgem kui teemandil (700-800 kraadi). PCBN-tööriistad suudavad lõigata kõrge temperatuuriga sulameid ja karastatud terasid kiirusega, mis on 3–5 korda suurem kui tsementeeritud karbiidtööriistad.
③Suurepärane keemiline stabiilsus: sellel ei ole keemilist koostoimet rauapõhiste materjalidega 1200-1300 kraadi juures ja see ei kulu nii järsult kui teemant ning see suudab säilitada tsementkarbiidi kõvaduse ka praegu; PCBN-tööriistad sobivad karastatud terasest osade ja jahutatud malmi lõikamiseks, neid saab laialdaselt kasutada malmi kiirel lõikamisel.
④ Hea soojusjuhtivus: kuigi CBN-i soojusjuhtivus ei ole nii hea kui teemandil, on PCBN-i soojusjuhtivus erinevate tööriistamaterjalide hulgas teemandi järel teisel kohal ja palju kõrgem kui kiirterasel ja tsementeeritud karbiidil.
⑤ Madal hõõrdetegur: madal hõõrdetegur võib lõikamise ajal vähendada lõikejõudu, vähendada lõiketemperatuuri ja parandada töödeldud pinna kvaliteeti.
⑶ Kuubiku boornitriidi tööriista rakendus
Kuubikujuline boornitriid sobib erinevate raskesti lõigatavate materjalide viimistlemiseks, nagu karastatud teras, kõva malm, kõrgtemperatuuriline sulam, kõvasulam ja pinnapihustusmaterjalid. Töötlemise täpsus võib ulatuda IT5-ni (auk on IT6) ja pinna karedus võib olla nii väike kui Ra1.25-0.20 μm.
Kuubikujulise boornitriidi tööriistamaterjalil on halb sitkus ja paindetugevus. Seetõttu ei sobi kuupmeetri boornitriidi treitööriistad töötlemata töötlemiseks väikese kiiruse ja suure löögikoormusega; Metalli puhul tekib tugev serv, mis kahjustab töödeldud pinda.
3. Keraamiliste tööriistamaterjalide tüübid, omadused ja omadused ning tööriistade rakendused
Keraamilistel lõikeriistadel on kõrge kõvadus, hea kulumiskindlus, suurepärane kuumakindlus ja keemiline stabiilsus ning neid ei ole lihtne metalliga siduda. Keraamilised lõiketööriistad on CNC-töötluses väga olulisel kohal. Keraamilistest lõikeriistadest on saanud üks peamisi lõiketööriistu raskesti töödeldavate materjalide kiireks lõikamiseks ja töötlemiseks. Keraamilisi lõiketööriistu kasutatakse laialdaselt kiirlõikamisel, kuivlõikamisel, kõvalõikamisel ja raskesti töödeldavate materjalide lõikamisel. Keraamilised noad suudavad tõhusalt töödelda kõrge kõvadusega materjale, mida traditsioonilised noad üldse töödelda ei saa, ja realiseerida "lihvimise asendamine autoga"; keraamiliste nugade optimaalne lõikekiirus võib olla 2 kuni 10 korda suurem kui tsementeeritud karbiidnugadel, parandades seega oluliselt lõikamistöötlemise tootmisefektiivsust Keraamiliste tööriistamaterjalide peamine tooraine on maapõues kõige enam esinev element. Seetõttu on keraamiliste tööriistade populariseerimine ja rakendamine väga oluline tootlikkuse parandamiseks, töötlemiskulude vähendamiseks ja strateegiliste väärismetallide säästmiseks ning see soodustab ka lõikamistehnoloogia arengut. edusamme.
⑴ Keraamiliste tööriistamaterjalide tüübid
Keraamiliste tööriistamaterjalide tüübid võib üldiselt jagada kolme kategooriasse: alumiiniumoksiidil põhinev keraamika, räninitriidil põhinev keraamika ja räni-nitriidi-alumiiniumoksiidil põhinev komposiitkeraamika. Nende hulgas on enim kasutatud alumiiniumoksiidil ja räninitriidil põhinevaid keraamilisi tööriistamaterjale. Räninitriidil põhineva keraamika jõudlus on parem kui alumiiniumoksiidil põhineva keraamika oma.
⑵ Keraamiliste lõikeriistade jõudlus ja omadused
Keraamiliste lõikeriistade jõudlusnäitajad on järgmised:
① Kõrge kõvadus ja hea kulumiskindlus: kuigi keraamiliste tööriistade kõvadus ei ole nii kõrge kui PCD-l ja PCBN-il, on see palju kõrgem kui tsementeeritud karbiidist ja kiirterasest tööriistadel, ulatudes 93-95HRA-ni. Keraamiliste tööriistadega saab töödelda suure kõvadusega materjale, mida on raske traditsiooniliste tööriistadega töödelda ning mis sobivad kiireks ja kõvaks lõikamiseks.
② Kõrge temperatuuritaluvus ja hea kuumakindlus: keraamilisi tööriistu saab siiski lõigata kõrgel temperatuuril üle 1200 kraadi. Keraamilistel nugadel on head mehaanilised omadused kõrgel temperatuuril ning A12O3 keraamiliste nugade oksüdatsioonikindlus on eriti hea. Isegi kui lõikeserv on kuumas olekus, saab seda pidevalt kasutada. Seetõttu on keraamiliste tööriistadega võimalik saavutada kuivlõikamine, mis võib säästa lõikevedelikku.
③ Hea keemiline stabiilsus: keraamilisi lõiketööriistu ei ole lihtne metalliga siduda ning need on korrosioonikindlad ja keemiliselt stabiilsed, mis võib vähendada lõikeriistade liimimise kulumist.
④ Madal hõõrdetegur: keraamiliste lõikeriistade ja metalli vaheline afiinsus on väike ning hõõrdetegur on madal, mis võib vähendada lõikejõudu ja lõiketemperatuuri.
⑶ Keraamiliste nugade kasutamine
Keraamika on üks tööriistamaterjale, mida kasutatakse peamiselt kiireks viimistlemiseks ja poolviimistluseks. Keraamilised lõiketööriistad sobivad igat liiki malmi (hallmalm, kõrgtugev malm, tempermalm, jahutatud malm, kõrge legeeritud kulumiskindel malm) ja terase (süsinikkonstruktsiooniteras, legeeritud konstruktsiooniteras, kõrgtugev teras) lõikamiseks , kõrge mangaanisisaldusega teras, karastatud teras jne), saab kasutada ka vasesulamite, grafiidi, tehniliste plastide ja komposiitmaterjalide lõikamiseks.
Keraamiliste tööriistamaterjalide töös on probleeme madala paindetugevuse ja halva löögikindlusega, mis ei sobi lõikamiseks väikese kiiruse ja löögikoormuse korral.
4. Kaetud lõikeriistade materjalide omadused ja omadused ning lõikeriistade kasutamine
Tööriista katmine on üks olulisi viise tööriista jõudluse parandamiseks. Kaetud lõikeriistade ilmumine on teinud suure läbimurde lõiketööriistade lõikevõimes. Kaetud tööriist on kaetud ühe või mitme kihiga tulekindla seguga, millel on hea kulumiskindlus tugevamal tööriista korpusel, mis ühendab tööriista põhimiku kõva kattega, nii et tööriista jõudlus paraneb oluliselt. Kaetud lõiketööriistad võivad parandada töötlemise efektiivsust, parandada töötlemise täpsust, pikendada tööriista eluiga ja vähendada töötlemiskulusid.
Umbes 80 protsenti uutes CNC-tööpinkides kasutatavatest lõiketööriistadest kasutavad kaetud tööriistu. Kaetud lõiketööriistad on tulevikus CNC-töötluse valdkonnas kõige olulisemad tööriistatüübid.
⑴ Kaetud tööriistade tüübid
Erinevate katmismeetodite järgi võib kaetud tööriistad jagada keemilise aurustamise-sadestamise (CVD) kaetud tööriistadeks ja füüsikalise aurustamise-sadestamise (PVD) kaetud tööriistadeks. Kaetud karbiidtööriistad kasutavad tavaliselt keemilist aurustamist ja sadestamise temperatuur on umbes 1000 kraadi. Kaetud kiirterasest tööriistad kasutavad tavaliselt füüsilist aurustamist ja sadestamise temperatuur on umbes 500 kraadi;
Vastavalt kaetud tööriistade erinevatele alusmaterjalidele võib kaetud tööriistad jagada karbiidkattega tööriistadeks, kiirterasest kaetud tööriistadeks ning keraamika ja ülikõvade materjalide (teemant- ja kuupboornitriid) kaetud tööriistadeks.
Kattematerjali olemuse järgi võib kaetud tööriistad jagada kahte kategooriasse, nimelt "kõva" kattega tööriistad ja "pehme" kattega tööriistad. "Kõva" kattega tööriistade peamised eesmärgid on kõrge kõvadus ja kulumiskindlus. Selle peamised eelised on kõrge kõvadus ja hea kulumiskindlus, tavaliselt TiC- ja TiN-katted. "Pehmete" kattetööriistade eesmärk on madal hõõrdetegur, mida tuntakse ka isemäärivate tööriistadena, ja selle hõõrdumine töödeldava detaili materjaliga Koefitsient on väga madal, ainult umbes 0,1, mis võib vähendada hõõrdetegurit. sidumine, hõõrdumise vähendamine, lõikejõu ja lõiketemperatuuri vähendamine.
Hiljuti töötati välja nano-katte (nanoeoating) tööriist. See kaetud tööriist võib kasutada erinevate kattematerjalide (nt metall/metall, metall/keraamika, keraamika/keraamika jne) erinevaid kombinatsioone, et vastata erinevatele funktsionaalsetele ja jõudlusnõuetele. Õigesti kujundatud nanokate võib muuta tööriista materjalil suurepärased hõõrde- ja kulumisvastased funktsioonid ning isemäärduvad omadused, mis sobib kiireks kuivlõikamiseks.
⑵ Kaetud tööriistade omadused
Kaetud tööriistade tööomadused on järgmised:
① Head mehaanilised ja lõikeomadused: kaetud tööriistad ühendavad põhimaterjali ja kattematerjali suurepärased omadused
See mitte ainult ei säilita maatriksi head sitkust ja suurt tugevust, vaid sellel on ka katte kõrge kõvadus, kõrge kulumiskindlus ja madal hõõrdetegur. Seetõttu saab kaetud tööriista lõikekiirust suurendada rohkem kui 2 korda kui katmata tööriistal ja lubatud on suurem ettenihe. Samuti pikeneb kaetud tööriista eluiga.
② Tugev mitmekülgsus: kaetud tööriistad on mitmekülgsed ja töötlemisvahemikku on oluliselt laiendatud. Üks kaetud tööriist võib asendada mitut katmata tööriista.
③ Katte paksus: Katte paksuse suurenemisega pikeneb ka tööriista eluiga, kuid kui katte paksus jõuab küllastumiseni, ei pikene tööriista eluiga enam oluliselt. Kui kate on liiga paks, on kerge koorumist põhjustada; liiga õhukese katte korral on kulumiskindlus halb.
④ Korduv lihvitavus: kaetud teradel on halb korduv lihvitavus, keerukad katmisseadmed, kõrged protsessinõuded ja pikk katmisaeg.
⑤ Kattematerjal: erinevate kattematerjalidega tööriistadel on erinev lõikejõudlus. Näiteks: madalal kiirusel lõikamisel on TiC kattel eelis; suurel kiirusel lõikamisel on sobivam TiN.
⑶ Kaetud tööriistade kasutamine
Kaetud lõiketööriistadel on suur potentsiaal CNC-töötlemise valdkonnas ja see on tulevikus kõige olulisem tööriistade valik CNC-töötluse valdkonnas. Kattetehnoloogiat on rakendatud otsafreesidele, hõõritsatele, puuridele, liitaukude töötlemise tööriistadele, hammasrataste plaatidele, hammasrataste vormimislõikuritele, hammasrataste lõikelõikuritele, vormimisavadele ja mitmesugustele masinaga kinnitatavatele indekseeritavatele sisestustele, et täita kiire lõikamise nõudeid. Teras ja malm , kuumakindlad sulamid ja värvilised metallid ja muud materjalid.
5. Tsementeeritud karbiidist tööriistamaterjalide tüübid, omadused, omadused ja rakendused
Karbiidist lõikeriistad, eriti indekseeritavad karbiidist lõikeriistad, on CNC-töötlemistööriistade juhtivad tooted. Alates 1980. aastatest on mitmesugused integreeritud ja indekseeritavad karbiidist lõikeriistad või terad laienenud erinevatele Erinevate lõikeriistade valdkonnas on indekseeritavad kõvametallist tööriistad laienenud lihtsatest treiriistadest ja pindfreeslõikuritest kuni erinevate täppis-, keeruliste ja vormimistööriistade valdkondadeni.
⑴ Tsementeeritud karbiidist tööriistade tüübid
Põhilise keemilise koostise järgi võib tsementeeritud karbiidi jagada volframkarbiidil põhinevaks tsementkarbiidiks ja titaansüsi (nitriid) (TiC(N)) põhinevaks tsementkarbiidiks.
Volframkarbiidil põhinev tsementkarbiid sisaldab kolme tüüpi: volfram-koobalt (YG), volfram-koobalt-titaan (YT) ja haruldased karbiidid (YW), millest igaühel on oma eelised ja puudused. Peamised komponendid on volframkarbiid (WC), titaankarbiid (TiC), tantaalkarbiid (TaC), nioobiumkarbiid (NbC) jne ning tavaliselt kasutatav metalli sideaine faas on Co.
Süsinik (nitriid) titaani baasil tsementeeritud karbiid on tsementeeritud karbiid, mille põhikomponendiks on TiC (lisatud on mõned teised karbiidid või nitriidid) ja tavaliselt kasutatavad metalli sideaine faasid on Mo ja Ni.
ISO (Rahvusvaheline Standardiorganisatsioon) jagab lõikamiseks mõeldud tsementeeritud karbiidi kolme kategooriasse:
K-kategooria, sealhulgas Kl0~K40, on samaväärne minu riigi YG-kategooriaga (peamine komponent on WC.Co).
P-kategooria, sealhulgas P01–P50, on samaväärne minu riigi YT-kategooriaga (koosneb peamiselt WC.TiC.Co-st).
M-kategooria, sealhulgas M10-M40, on samaväärne minu riigi YW-kategooriaga (peamine komponent on WC-TiC-TaC(NbC)-Co).
Iga klass esindab sulamite seeriat suurest kõvadusest kuni maksimaalse sitkuseni numbritega 01 kuni 50.
⑵ Tsementeeritud karbiidist lõikeriistade jõudlusnäitajad
Tsementeeritud karbiidist lõikeriistade tööomadused on järgmised:
① Kõrge kõvadus: tsementkarbiidist lõikeriistad on valmistatud pulbermetallurgia meetodil kõrge kõvaduse ja sulamistemperatuuriga karbiidist (nimetatakse kõvafaasiks) ja metalli sideainest (nimetatakse sidumisfaasiks) ning selle kõvadus ulatub 89-93HRA-ni, mis on palju suurem kui kiirterasest 5400C juures võib kõvadus siiski ulatuda 82-87HRA-ni, mis on sama, mis toatemperatuuril kiirterasel (83-86HRA). Tsementeeritud karbiidi kõvadus varieerub sõltuvalt karbiidi metalli sidumisfaasi olemusest, kogusest, osakeste suurusest ja sisaldusest ning üldiselt väheneb sidememetalli faasi sisalduse suurenemisega. Kui sideaine faasisisaldus on sama, on YT-sulamite kõvadus kõrgem kui YG-sulamitel ja TaC-ga (NbC) lisatud sulamitel on kõrgem kõrgtemperatuuriline kõvadus.
② Paindetugevus ja sitkus: tavaliselt kasutatava tsementkarbiidi paindetugevus jääb vahemikku 900-1500MPa. Mida suurem on metalli sideaine faasisisaldus, seda suurem on paindetugevus. Kui sideaine sisaldus on sama, on YG tüüpi (WC-Co) sulami tugevus suurem kui YT tüüpi (WC-TiC-Co) sulamil ja tugevus väheneb TiC sisalduse suurenemisega. Tsementkarbiid on habras materjal ja selle löögikindlus toatemperatuuril on vaid 1/30 kuni 1/8 kiirterasest.
⑶ Tavaliselt kasutatavate karbiidist lõikeriistade kasutamine
YG sulameid kasutatakse peamiselt malmi, värviliste metallide ja mittemetalliliste materjalide töötlemiseks. Peeneteralistel kõvasulamitel (nt YG3X, YG6X) on suurem kõvadus ja kulumiskindlus kui keskmise teraga kõvasulamitel, kui koobaltisisaldus on sama, ning need sobivad mõne spetsiaalse kõvamalmi, austeniitse roostevaba terase, kuumakindlate materjalide töötlemiseks. sulamid, titaanisulam, kõva pronks ja kulumiskindlad isoleermaterjalid jne.
YT tsementkarbiidi silmapaistvad eelised on kõrge kõvadus, hea kuumakindlus, kõrgem kõvadus ja survetugevus kõrgel temperatuuril kui YG tsementkarbiidil ning hea oksüdatsioonikindlus. Seega, kui noal peab olema kõrgem kuumus- ja kulumiskindlus, tuleks valida kõrgema TiC-sisaldusega mark. YT sulamid sobivad plastmaterjalide, näiteks terase, töötlemiseks, kuid ei sobi titaanisulamite ja räni-alumiiniumisulamite töötlemiseks.
YW-sulamil on YG- ja YT-sulamite omadused ning sellel on hea terviklik jõudlus. Seda saab kasutada mitte ainult terasmaterjalide töötlemiseks, vaid ka malmi ja värviliste metallide töötlemiseks. Kui koobaltisisaldust suurendada, võib seda tüüpi sulami tugevus olla väga kõrge ja seda saab kasutada erinevate raskesti töödeldavate materjalide töötlemata töötlemiseks ja katkendlikuks lõikamiseks.
6. Terasest kiirlõiketööriistade tüübid, omadused ja rakendused
High Speed Steel (lühidalt HSS) on kõrglegeeritud tööriistateras, millele on lisatud rohkem legeerivaid elemente, nagu W, Mo, Cr ja V. Kiiretel terasest lõikeriistadel on suurepärane terviklik jõudlus tugevuse, sitkuse ja valmistatavuse osas. Keerulistes lõikeriistades, eriti aukude töötlemise tööriistade, freeside, keermestustööriistade, avade, hammasrataste lõikeriistade ja muude keerukate lõikeriistade valmistamisel, on kiirteras endiselt domineerival positsioonil. Terasest kiirnugadega on lihtne lõikeservi teritada.
Vastavalt erinevatele kasutusaladele võib kiirterase jagada üldotstarbeliseks kiirteraseks ja suure jõudlusega kiirteraseks.
⑴ Üldotstarbelised kiirterasest lõikeriistad
Üldotstarbeline kiirteras. Üldiselt võib selle jagada kahte tüüpi: volframteras ja volframmolübdeenteras. Seda tüüpi kiirteras sisaldab lisandit (C) vahemikus 0,7 kuni 0,9 protsenti. Vastavalt terase erinevale volframisisaldusele võib selle jagada volframteraseks, mille W sisaldus on 12 protsenti või 18 protsenti, volfram-molübdeenteraseks 6 või 8 protsenti W ja molübdeenteraseks, mille W on 2 protsenti või mitte. Üldotstarbelisel kiirterasel on teatav kõvadus (63-66HRC) ja kulumiskindlus, kõrge tugevus ja sitkus, hea plastilisus ja töötlemistehnoloogia, mistõttu kasutatakse seda laialdaselt erinevate keerukate tööriistade valmistamisel.
① Volframteras: tüüpiline üldotstarbelise kiirterasest volframterase klass on W18Cr4V (lühidalt W18), millel on hea terviklik jõudlus. Kõrgtemperatuuriline kõvadus 6000 C juures on 48,5 HRC ja seda saab kasutada mitmesuguste keerukate tööriistade valmistamiseks. Selle eeliseks on hea jahvatusvõime ja madal dekarburiseerimistundlikkus, kuid suure karbiidide sisalduse tõttu on jaotus suhteliselt ebaühtlane, osakesed on suured ning tugevus ja sitkus ei ole kõrged.
② Volfram-molübdeenteras: viitab kiirterasele, mis on saadud, asendades osa volframi terases olevast volframist molübdeeniga. Volfram-molübdeenterase tüüpiline mark on W6Mo5Cr4V2 (lühidalt M2). M2 karbiidiosakesed on peened ja ühtlased ning selle tugevus, sitkus ja plastilisus kõrgel temperatuuril on paremad kui W18Cr4V omadel. Teine volfram-molübdeenteras on W9Mo3Cr4V (lühidalt W9), selle termiline stabiilsus on veidi kõrgem kui M2 terasel, selle paindetugevus ja sitkus on paremad kui W6M05Cr4V2 ning sellel on hea töödeldavus.
⑵ Suure jõudlusega kiirest terasest lõikeriistad
Suure jõudlusega kiirteras viitab uut tüüpi terasele, mis lisab üldotstarbelisele kiirterase koostisele veidi süsinikusisaldust, vanaadiumisisaldust ja legeerivaid elemente, nagu Co ja Al, et parandada selle kuumakindlust ja kulumiskindlus. Seal on peamiselt järgmised kategooriad:
① Suure süsinikusisaldusega kiirteras. Kõrge süsinikusisaldusega kiirteras (nt 95W18Cr4V), suure kõvadusega toatemperatuuril ja kõrgel temperatuuril, sobib tavalise terase ja malmi, puuride, hõõritsade, kraanide ja freeside tootmiseks ja töötlemiseks kõrge kulumiskindluse nõudega või tööriistad kõvemate materjalide töötlemiseks. See ei sobi taluma suuri lööke.
② Kõrge vanaadiumiga kiirteras. Tüüpilised klassid, nagu W12Cr4V4Mo (edaspidi EV4), mille V sisaldus on suurenenud 3–5 protsendini, hea kulumiskindlus, sobib suure tööriistakuluga materjalide lõikamiseks, nagu kiud, kõvakumm, plast jne. kasutada ka selliste materjalide töötlemiseks nagu roostevaba teras, ülitugev teras ja kõrge temperatuuriga sulamid.
③ Koobaltkiirteras. See on koobaltit sisaldav ülikõva kiirteras, tüüpiline mark, nagu W2Mo9Cr4VCo8 (lühidalt M42), on kõrge kõvadusega ja selle kõvadus võib ulatuda 69-70HRC-ni. See sobib kõrgtugeva kuumakindla terase, kõrge temperatuuriga sulamite, titaanisulamite jms töötlemiseks. Töötlemismaterjal, M42, on hea lihvitavusega ning sobib täppis- ja keerukate tööriistade valmistamiseks, kuid see ei sobi töötamiseks lööklõikamisel. tingimused.
④ Alumiiniumist kiirteras. See kuulub alumiiniumi sisaldavale ülikõvale kiirterasele, tüüpilistele klassidele, nagu W6Mo5Cr4V2Al, (lühendatult 501), kõvadus kõrgtemperatuuril ulatub 6000 C juures 54 HRC-ni ja lõikejõudlus on samaväärne M42-ga. See sobib freeside, puuride, hõõritsate, hammasrataste ja avade tootmiseks. jne, mida kasutatakse selliste materjalide töötlemiseks nagu legeerteras, roostevaba teras, ülitugev teras ja supersulam.
⑤ Lämmastiku ülikõva kiirteras. Tüüpilised klassid, nagu W12M03Cr4V3N, millele viidatakse kui (V3N), on lämmastikku sisaldavad ülikõvad kiirterased. Kõvadus, tugevus ja sitkus on samaväärsed M42-ga. töötlemine.
(3) Kiirterase ja pulbermetallurgia kiirterase sulatamine
Erinevate tootmisprotsesside järgi võib kiirterase jagada sulava kiirteraseks ja pulbermetallurgia kiirteraseks.
① Kiirterase sulatamine: nii tavalist kiirterast kui ka suure jõudlusega kiirterast toodetakse sulatamise teel. Nendest valmistatakse noad selliste protsesside abil nagu sulatamine, valuploki valamine ning plaadistamine ja valtsimine. Tõsine probleem, mis kiirterase sulatamisel tõenäoliselt ilmneb, on karbiidi eraldamine. Kõvad ja rabedad karbiidid on kiirterasest jaotunud ebaühtlaselt ning terad on jämedad (kuni kümned mikronid). ja kahjulik mõju lõiketulemuslikkusele.
② Pulbermetallurgia kiirteras (PM HSS): pulbermetallurgia kiirteras (PM HSS) on sulateras, mis sulatatakse kõrgsagedusliku induktsioonahjus, pihustatakse kõrgsurve argooni või puhta lämmastikuga ja seejärel kustutatakse, et saada peent terast. ja ühtlased kristallid Mikrostruktuur (kiirterase pulber) ning seejärel suruge saadud pulber kõrgel temperatuuril ja kõrgel rõhul noatoorikuks või tehke esmalt terasest toorik ning seejärel sepistage ja rullige see noakujuliseks. Võrreldes sulatusmeetodil toodetud kiirterasega, on PM HSS-il järgmised eelised: karbiiditerad on peened ja ühtlased ning tugevus, sitkus ja kulumiskindlus on palju paremad võrreldes sulatamisel toodetud kiirterasega. Keeruliste CNC-tööriistade valdkonnas arenevad edasi ja mängivad olulist rolli PM HSS-tööriistad. Tüüpilisi marke, nagu F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN jne, saab kasutada suuremõõtmeliste, vastupidavate ja suure löögijõuga nugade valmistamiseks ning neid saab kasutada ka täppisnugade valmistamiseks.
3. CNC lõikeriistade materjalide valiku põhimõtted
a
Praegu hõlmavad laialdaselt kasutatavad CNC-tööriistade materjalid peamiselt teemanttööriistu, kuupboornitriidtööriistu, keraamilisi tööriistu, kaetud tööriistu, karbiidtööriistu ja kiirterasest tööriistu. Lõiketööriistade materjale on palju ja nende jõudlus on väga erinev. Erinevate tööriistamaterjalide peamised jõudlusnäitajad on toodud järgmises tabelis.
pilt
Tööriista materjal NC-töötlemiseks tuleb valida vastavalt töödeldavale detailile ja töötlemise iseloomule. Tööriista materjali valik peaks olema mõistlikult sobitatud töötlemisobjektiga. Lõikeriista materjali ja töötlemisobjekti sobitamine viitab peamiselt nende kahe mehaaniliste, füüsikaliste ja keemiliste omaduste sobitamisele, et saavutada pikim tööriista kasutusiga ja maksimaalne lõiketootlikkus.
1. Lõikeriista materjal vastab töödeldava objekti mehaanilistele omadustele
Lõikeriista ja töötlemisobjekti mehaaniliste omaduste sobitamine viitab peamiselt mehaaniliste omaduste parameetrite, nagu lõikeriista ja tooriku materjali tugevus, sitkus ja kõvadus, vastavusele. Erinevate mehaaniliste omadustega tööriistamaterjalid sobivad erinevatele tooriku materjalidele.
① The order of tool material hardness is: diamond tool>cubic boron nitride tool>ceramic tool>tungsten carbide>kiirteras.
② Tööriistamaterjalide paindetugevuse järjekord on järgmine: kiirteras > tsementeeritud karbiid > keraamilised tööriistad > teemant- ja kuupboornitriidi tööriistad.
③ Lõikeriistade materjalide sitkuse järjekord on järgmine: kiirteras > tsementeeritud karbiid > kuubikboornitriid, teemant- ja keraamilised lõiketööriistad.
Kõrge kõvadusega tooriku materjali tuleb töödelda kõrgema kõvadusega tööriistaga. Tööriista materjali kõvadus peab olema kõrgem kui tooriku materjali kõvadus, mis üldjuhul peab olema üle 60 HRC. Mida kõvem on tööriista materjal, seda parem on selle kulumiskindlus. Näiteks kui tsementeeritud karbiidis koobalti hulk suureneb, suureneb selle tugevus ja sitkus ning väheneb kõvadus, mis sobib töötlemata töötlemiseks; koobalti koguse vähenemisel suureneb selle kõvadus ja kulumiskindlus, mis sobib viimistlemiseks.
Suurepäraste kõrgtemperatuuriliste mehaaniliste omadustega tööriistad sobivad eriti hästi kiireks lõikamiseks. Keraamiliste tööriistade suurepärane jõudlus kõrgel temperatuuril võimaldab neil lõigata suurel kiirusel ja lubatud lõikekiirust saab tsementeeritud karbiidiga võrreldes suurendada 2–10 korda.
2. Lõikeriista materjali sobitamine töödeldava objekti füüsikaliste omadustega
Erinevate füüsikaliste omadustega tööriistad, nagu kõrge soojusjuhtivuse ja madala sulamistemperatuuriga kiirterasest tööriistad, kõrge sulamistemperatuuri ja madala soojuspaisumisega keraamilised tööriistad, kõrge soojusjuhtivuse ja madala soojuspaisumisega teemanttööriistad jne, sobivad erinevad tooriku materjalid. Halva soojusjuhtivusega detailide töötlemisel tuleks kasutada parema soojusjuhtivusega tööriistamaterjale, et lõikesoojus saaks kiiresti edasi kanduda ja lõiketemperatuuri saaks alandada. Teemandi kõrge soojusjuhtivuse ja termilise difusiooni tõttu on lõikesoojust lihtne hajutada ja see ei põhjusta suuri termilisi deformatsioone, mis on eriti oluline täppistöötlustööriistade puhul, mis nõuavad suurt mõõtmete täpsust.
① Erinevate tööriistamaterjalide kuumuskindel temperatuur: 700-8000C teemanttööriistade jaoks, 13000-15000C PCBN-tööriistade jaoks, 1100-12000C keraamiliste tööriistade jaoks, 900-11000C TiC(N) jaoks )-põhine tsementeeritud karbiid ja 900-11000C WC-põhiste ülipeente terade jaoks Tsementeeritud karbiid on 800–9000C, HSS on 600–7000C.
② The order of thermal conductivity of various tool materials: PCD>PCBN>WC-based cemented carbide>TiC(N)-based cemented carbide>HSS>Si3N4-based ceramics>A1203-põhine keraamika.
③ The order of thermal expansion coefficient of various tool materials is: HSS>WC-based cemented carbide>TiC(N)>A1203-based ceramics>PCBN>Si3N4-based ceramics>Poliitikavaldkondade arengusidusus.
④ The order of thermal shock resistance of various tool materials is: HSS>WC-based cemented carbide>Si3N4-based ceramics>PCBN>PCD>TiC(N)-based cemented carbide>A1203-põhine keraamika.
3. Lõikeriista materjali sobitamine töödeldava objekti keemiliste omadustega
Lõikeriistade materjalide ja töötlemisobjektide keemiliste omaduste sobitamine viitab peamiselt keemiliste toimivusparameetrite, nagu keemiline afiinsus, keemiline reaktsioon, difusioon ja lahustumine tööriista materjalide ja tooriku materjalide vahel, sobitamisele. erinevatest materjalidest noad
