Dobar konj treba dobro sedlo i koristi naprednu CNC strojnu opremu. Ako se koriste krivi alati, bit će beskoristan! Odabir odgovarajućeg materijala alata ima velik utjecaj na vijek trajanja alata, učinkovitost obrade, kvalitetu obrade i cijenu obrade. Ovaj članak pruža korisne informacije o znanju o noževima, prikupite ih i proslijedite, učimo zajedno.
Alatni materijali trebaju imati osnovna svojstva
Odabir materijala alata ima velik utjecaj na vijek trajanja alata, učinkovitost obrade, kvalitetu obrade i cijenu obrade. Alati moraju izdržati visoki pritisak, visoku temperaturu, trenje, udarce i vibracije prilikom rezanja. Stoga alatni materijali trebaju imati sljedeća osnovna svojstva:
(1) Tvrdoća i otpornost na trošenje. Tvrdoća materijala alata mora biti veća od tvrdoće materijala izratka, za koju se općenito zahtijeva da bude iznad 60HRC. Što je veća tvrdoća materijala alata, to je bolja otpornost na habanje.
(2) Čvrstoća i žilavost. Materijali alata trebaju imati visoku čvrstoću i žilavost kako bi izdržali sile rezanja, udarce i vibracije te spriječili krti lom i lomljenje alata.
(3) Otpornost na toplinu. Materijal alata ima dobru otpornost na toplinu, može izdržati visoke temperature rezanja i ima dobru otpornost na oksidaciju.
(4) Performanse i ekonomičnost procesa. Alatni materijali trebaju imati dobre performanse kovanja, toplinske obrade, performanse zavarivanja; performanse mljevenja, itd., i trebaju težiti visokom omjeru performansi i cijene.
Vrste, svojstva, karakteristike i primjena alatnih materijala
1. Materijali za dijamantne alate
Dijamant je alotrop ugljika i najtvrđi je materijal pronađen u prirodi. Dijamantni alati za rezanje imaju visoku tvrdoću, visoku otpornost na habanje i visoku toplinsku vodljivost, te se široko koriste u obradi obojenih metala i nemetalnih materijala. Osobito u brzom rezanju aluminija i silicij-aluminijskih legura, dijamantni alati su glavna vrsta reznih alata koje je teško zamijeniti. Dijamantni alati koji mogu postići visoku učinkovitost, visoku stabilnost i dug životni vijek nezaobilazni su i važni alati u modernoj CNC obradi.
⑴ Vrste dijamantnih alata
① Alati od prirodnog dijamanta: Prirodni dijamanti korišteni su kao alati za rezanje stotinama godina. Prirodni monokristalni dijamantni alati fino su brušeni kako bi oštrica bila izuzetno oštra. Radijus oštrice može doseći 0,002 μm, čime se može postići ultra tanko rezanje. Može obraditi iznimno visoku preciznost obratka i iznimno nisku hrapavost površine. To je priznat, idealan i nezamjenjiv ultraprecizan alat za obradu.
② PCD dijamantni alati za rezanje: prirodni dijamanti su skupi. Najrašireniji dijamant u obradi brušenjem je polikristalni dijamant (PCD). Od ranih 1970-ih, razvijen je polikristalni dijamant (Polycrystauine diamond, poznat kao PCD oštrice) pripremljen pomoću tehnologije sinteze na visokim temperaturama i pod visokim pritiskom. Nakon svog uspjeha, alati za rezanje prirodnih dijamanata u mnogim su prilikama zamijenjeni umjetnim polikristalnim dijamantom. PCD sirovine bogate su izvorima, a njihova je cijena tek nekoliko do jedne desetine cijene prirodnog dijamanta. PCD alati za rezanje ne mogu se brusiti da bi se proizveli izuzetno oštri alati za rezanje. Kvaliteta površine oštrice i obrađenog obratka nije tako dobra kao kod prirodnog dijamanta. U industriji još nije prikladno proizvoditi PCD noževe s lomiteljima strugotine. Stoga se PCD može koristiti samo za precizno rezanje obojenih metala i nemetala, a teško je postići ultra-visoko precizno rezanje. Precizno rezanje ogledalom.
③ CVD dijamantni alati za rezanje: Od kasnih 1970-ih do ranih 1980-ih, CVD dijamantna tehnologija pojavila se u Japanu. CVD dijamant se odnosi na upotrebu kemijskog taloženja iz pare (CVD) za sintetiziranje dijamantnog filma na heterogenoj matrici (kao što je cementni karbid, keramika itd.). CVD dijamant ima potpuno istu strukturu i karakteristike kao prirodni dijamant. Učinak CVD dijamanta vrlo je sličan prirodnom dijamantu. Ima prednosti prirodnog monokristalnog dijamanta i polikristalnog dijamanta (PCD), te u određenoj mjeri nadilazi njihove nedostatke.
⑵ Karakteristike rada dijamantnih alata
① Iznimno visoka tvrdoća i otpornost na habanje: prirodni dijamant je najtvrđa tvar koja se nalazi u prirodi. Dijamant ima izuzetno visoku otpornost na habanje. Pri obradi materijala visoke tvrdoće, vijek trajanja dijamantnih alata je 10 do 100 puta veći od alata od karbida, ili čak stotine puta.
② Ima vrlo nizak koeficijent trenja: koeficijent trenja između dijamanta i nekih obojenih metala manji je od ostalih alata za rezanje. Koeficijent trenja je nizak, deformacija tijekom obrade je mala, a sila rezanja se može smanjiti.
③ Rezni rub je vrlo oštar: Rezni rub dijamantnog alata može se brusiti vrlo oštro. Prirodni monokristalni dijamantni alat može biti visok do 0,002 ~ 0,008 μm, koji može izvesti ultra-tanko rezanje i ultra-preciznu obradu.
④ Visoka toplinska vodljivost: Dijamant ima visoku toplinsku vodljivost i toplinsku difuziju, tako da se toplina rezanja lako raspršuje, a temperatura reznog dijela alata je niska.
⑤ Ima niži koeficijent toplinskog širenja: koeficijent toplinskog širenja dijamanta je nekoliko puta manji od koeficijenta cementnog karbida, a promjena veličine alata uzrokovana toplinom rezanja je vrlo mala, što je osobito važno za preciznu i ultra-preciznu obradu koja zahtijeva visoku točnost dimenzija.
⑶ Primjena dijamantnog alata
Dijamantni alati se uglavnom koriste za fino rezanje i bušenje obojenih metala i nemetalnih materijala pri velikim brzinama. Prikladno za obradu raznih nemetala otpornih na habanje, kao što su metalurški proizvodi od stakloplastike u prahu, keramički materijali itd.; razni obojeni metali otporni na habanje, kao što su razne legure silicij-aluminij; te dovršna obrada raznih obojenih metala.
Nedostatak dijamantnih alata je njihova slaba toplinska stabilnost. Kada temperatura rezanja prijeđe 700 ℃ ~ 800 ℃, oni će potpuno izgubiti svoju tvrdoću. Osim toga, nisu prikladni za rezanje željeznih metala jer dijamant (ugljik) lako reagira sa željezom na visokim temperaturama. Atomsko djelovanje pretvara atome ugljika u strukturu grafita, a alat se lako ošteti.
2. Kubni bor nitrid alatni materijal
Kubični bor nitrid (CBN), drugi supertvrdi materijal sintetiziran korištenjem metode slične proizvodnji dijamanta, drugi je nakon dijamanta u smislu tvrdoće i toplinske vodljivosti. Ima izvrsnu toplinsku stabilnost i može se zagrijati do 10 000C u atmosferi. Ne dolazi do oksidacije. CBN ima izuzetno stabilna kemijska svojstva za željezne metale i može se široko koristiti u obradi proizvoda od čelika.
⑴ Vrste alata za rezanje kubičnog bor nitrida
Kubični bor nitrid (CBN) je tvar koja ne postoji u prirodi. Dijeli se na monokristalne i polikristalne, i to CBN monokristal i polikristalni kubični bor nitrid (Polycrystalline cubic bornnitride, skraćeno PCBN). CBN je jedan od alotropa bor nitrida (BN) i ima strukturu sličnu dijamantu.
PCBN (polycrystalline cubic boron nitride) je polikristalni materijal u kojem se fini CBN materijali zajedno sinteriraju kroz vezne faze (TiC, TiN, Al, Ti, itd.) pod visokom temperaturom i pritiskom. Trenutno je drugi najtvrđi umjetno sintetizirani materijal. Dijamantni alatni materijal, zajedno s dijamantom, zajednički se naziva supertvrdi alatni materijal. PCBN se uglavnom koristi za izradu noževa ili drugih alata.
PCBN alati za rezanje mogu se podijeliti na čvrste PCBN oštrice i PCBN kompozitne oštrice sinterirane s karbidom.
PCBN kompozitne oštrice izrađuju se sinteriranjem sloja PCBN debljine od 0,5 do 1,0 mm na cementnom karbidu dobre čvrstoće i žilavosti. Njegova izvedba kombinira dobru žilavost s visokom tvrdoćom i otpornošću na trošenje. Rješava probleme male čvrstoće na savijanje i teškog zavarivanja CBN oštrica.
⑵ Glavna svojstva i karakteristike kubičnog bor nitrida
Iako je tvrdoća kubičnog bor nitrida nešto niža od tvrdoće dijamanta, mnogo je veća od ostalih materijala visoke tvrdoće. Izvanredna prednost CBN-a je u tome što je njegova toplinska stabilnost mnogo veća nego kod dijamanta, dostižući temperature iznad 1200°C (dijamant je 700-800°C). Još jedna izuzetna prednost je što je kemijski inertan i ne reagira sa željezom na 1200-1300°C. reakcija. Glavne radne karakteristike kubičnog bor nitrida su sljedeće.
① Visoka tvrdoća i otpornost na habanje: CBN kristalna struktura slična je dijamantu i ima sličnu tvrdoću i snagu kao dijamant. PCBN je posebno prikladan za obradu materijala visoke tvrdoće koji su se prije mogli samo brusiti, a može dobiti bolju kvalitetu površine izratka.
② Visoka toplinska stabilnost: toplinska otpornost CBN-a može doseći 1400~1500 ℃, što je gotovo 1 puta više od toplinske otpornosti dijamanta (700~800 ℃). PCBN alati mogu rezati visokotemperaturne legure i kaljeni čelik pri velikim brzinama 3 do 5 puta većim od karbidnih alata.
③ Izvrsna kemijska stabilnost: nema kemijske interakcije s materijalima na bazi željeza do 1200-1300°C i neće se trošiti tako oštro kao dijamant. U ovom trenutku još uvijek može zadržati tvrdoću cementnog karbida; PCBN alati prikladni su za rezanje kaljenih čeličnih dijelova i ohlađenog lijevanog željeza, mogu se široko koristiti u brzom rezanju lijevanog željeza.
④ Dobra toplinska vodljivost: Iako toplinska vodljivost CBN-a ne može držati korak s dijamantom, toplinska vodljivost PCBN-a među različitim materijalima alata je druga iza dijamanta, a mnogo je viša od brzoreznog čelika i cementnog karbida.
⑤ Ima niži koeficijent trenja: nizak koeficijent trenja može dovesti do smanjenja sile rezanja tijekom rezanja, smanjenja temperature rezanja i poboljšanja kvalitete obrađene površine.
⑶ Primjena alata za rezanje kubičnog bor nitrida
Kubični borov nitrid prikladan je za završnu obradu različitih materijala koji se teško režu kao što su kaljeni čelik, tvrdo lijevano željezo, visokotemperaturne legure, cementni karbid i materijali za prskanje površina. Točnost obrade može doseći IT5 (rupa je IT6), a vrijednost hrapavosti površine može biti mala kao Ra1,25~0,20μm.
Kubični bor nitrid alatni materijal ima slabu žilavost i čvrstoću na savijanje. Stoga alati za tokarenje kubičnog bor nitrida nisu prikladni za grubu obradu pri malim brzinama i velikim udarnim opterećenjima; u isto vrijeme, nisu prikladni za rezanje materijala s visokom plastičnošću (kao što su aluminijske legure, legure bakra, legure na bazi nikla, čelici s visokom plastičnošću, itd.), jer će tijekom rada doći do rezanja ovih oštrih rubova s metalom, pogoršavajući obrađenu površinu.
3. keramički alatni materijali
Keramički alati za rezanje imaju značajke visoke tvrdoće, dobre otpornosti na habanje, izvrsne toplinske otpornosti i kemijske stabilnosti te ih nije lako spojiti s metalom. Keramički alati imaju vrlo važnu ulogu u CNC obradi. Keramički alati postali su jedan od glavnih alata za brzo rezanje i obradu teško obradivih materijala. Keramički alati za rezanje imaju široku primjenu u brzom rezanju, suhom rezanju, tvrdom rezanju i rezanju materijala koji se teško obrađuju. Keramički alati mogu učinkovito obraditi materijale visoke tvrdoće koje tradicionalni alati uopće ne mogu obraditi, ostvarujući "okretanje umjesto brušenja"; optimalna brzina rezanja keramičkih alata može biti 2 do 10 puta veća od brzine rezanja alata od tvrdog metala, čime se znatno poboljšava učinkovitost proizvodnje rezanja. ; Glavne sirovine koje se koriste u materijalima za keramičke alate su najzastupljeniji elementi u zemljinoj kori. Stoga su promocija i primjena keramičkih alata od velike važnosti za poboljšanje produktivnosti, smanjenje troškova obrade i štednju strateških plemenitih metala. Također će uvelike promicati razvoj tehnologije rezanja. napredak.
⑴ Vrste materijala za keramičke alate
Vrste materijala za keramičke alate općenito se mogu podijeliti u tri kategorije: keramika na bazi aluminijevog oksida, keramika na bazi silicijevog nitrida i kompozitna keramika na bazi silicijevog nitrida i aluminijevog oksida. Među njima se najviše koriste alatni keramički materijali na bazi aluminijevog oksida i silicijevog nitrida. Performanse keramike na bazi silicijevog nitrida su superiornije od keramike na bazi aluminijevog oksida.
⑵ Izvedba i karakteristike keramičkih alata za rezanje
① Visoka tvrdoća i dobra otpornost na habanje: Iako tvrdoća keramičkih alata za rezanje nije visoka kao PCD i PCBN, mnogo je veća od tvrdoće alata za rezanje od karbida i brzoreznog čelika, dosežući 93-95HRA. Keramički alati za rezanje mogu obrađivati materijale visoke tvrdoće koje je teško obraditi tradicionalnim alatima za rezanje i prikladni su za rezanje velikom brzinom i tvrdo rezanje.
② Otpornost na visoke temperature i dobra otpornost na toplinu: Keramički alati za rezanje i dalje mogu rezati na visokim temperaturama iznad 1200°C. Keramički alati za rezanje imaju dobra mehanička svojstva pri visokim temperaturama. A12O3 keramički alati za rezanje imaju posebno dobru otpornost na oksidaciju. Čak i ako je oštrica u užarenom stanju, može se koristiti kontinuirano. Stoga keramički alati mogu postići suho rezanje, čime se eliminira potreba za tekućinom za rezanje.
③ Dobra kemijska stabilnost: Keramički alati za rezanje se ne lijepe lako za metal, otporni su na koroziju i imaju dobru kemijsku stabilnost, što može smanjiti trošenje alata za spajanje.
④ Niski koeficijent trenja: afinitet između keramičkih alata i metala je mali, a koeficijent trenja je nizak, što može smanjiti silu rezanja i temperaturu rezanja.
⑶ Keramički noževi imaju primjenu
Keramika je jedan od alatnih materijala koji se uglavnom koristi za brzu završnu i poluzavršnu obradu. Keramički alati za rezanje prikladni su za rezanje različitih lijevanih željeza (sivi lijev, nodularni lijev, temprani lijev, rashlađeni lijev, visokolegirani lijevano željezo otporan na habanje) i čeličnih materijala (ugljični konstrukcijski čelik, legirani konstrukcijski čelik, čelik visoke čvrstoće, čelik s visokim sadržajem mangana, kaljeni čelik itd.), također se može koristiti za rezanje bakrenih legura, grafita, inženjerske plastike i kompozitnih materijala.
Svojstva materijala keramičkih alata za rezanje imaju probleme male čvrstoće na savijanje i niske udarne žilavosti, što ih čini neprikladnima za rezanje pri malim brzinama i pod udarnim opterećenjima.
4. Obloženi alatni materijali
Premazivanje alata za rezanje jedan je od važnih načina poboljšanja performansi alata. Pojava alata s premazom donijela je veliki napredak u reznim performansama alata za rezanje. Alati s premazom obloženi su s jednim ili više slojeva vatrostalnih spojeva s dobrom otpornošću na habanje na tijelu alata s dobrom žilavošću. Kombinira matricu alata s tvrdim premazom, čime se uvelike poboljšava izvedba alata. Alati s premazom mogu poboljšati učinkovitost obrade, poboljšati točnost obrade, produžiti radni vijek alata i smanjiti troškove obrade.
Otprilike 80% alata za rezanje koji se koriste u novim CNC alatnim strojevima koriste presvučene alate. Alati s premazom će u budućnosti biti najvažnija vrsta alata u području CNC obrade.
⑴ Vrste premazanih alata
Prema različitim metodama premazivanja, alati s premazom mogu se podijeliti na alate s premazom kemijskim taloženjem (CVD) i alate s premazom fizičkim taloženjem (PVD). Alati za rezanje s premazom od karbida općenito koriste metodu kemijskog taloženja, a temperatura taloženja je oko 1000°C. Alati za rezanje obloženog brzoreznog čelika općenito koriste metodu fizičkog taloženja parom, a temperatura taloženja je oko 500°C;
Prema različitim materijalima podloge alata s premazom, alati s premazom mogu se podijeliti na alate s premazom od karbida, alate s premazom od brzoreznog čelika i alate s premazom na keramici i supertvrdim materijalima (dijamant i kubični borov nitrid).
Prema svojstvima materijala premaza, alati s premazom mogu se podijeliti u dvije kategorije, naime alati s "tvrdim" premazom i alati s "mekim" premazom. Glavni ciljevi alata s "tvrdim" premazom su visoka tvrdoća i otpornost na habanje. Njegove glavne prednosti su visoka tvrdoća i dobra otpornost na habanje, tipično TiC i TiN prevlake. Cilj alata za "meko" oblaganje je nizak koeficijent trenja, također poznat kao samopodmazujući alati, koji ima trenje s materijalom obratka. Koeficijent je vrlo nizak, samo oko 0,1, što može smanjiti prianjanje, smanjiti trenje i smanjiti rezanje sila i temperatura rezanja.
Nedavno su razvijeni rezni alati za nanopremaz (Nanoeoating). Takvi obloženi alati mogu koristiti različite kombinacije materijala za oblaganje (kao što su metal/metal, metal/keramika, keramika/keramika, itd.) kako bi zadovoljili različite funkcionalne i radne zahtjeve. Pravilno dizajnirani nano-premazi mogu učiniti da materijali alata imaju izvrsne funkcije smanjenja trenja i protiv habanja te svojstva samopodmazivanja, što ih čini prikladnima za suho rezanje velikom brzinom.
⑵ Karakteristike presvučenih alata za rezanje
① Dobra mehanička i rezna izvedba: alati s premazom kombiniraju izvrsna svojstva osnovnog materijala i materijala za premaz. Oni ne samo da održavaju dobru žilavost i visoku čvrstoću osnovnog materijala, već imaju i visoku tvrdoću, visoku otpornost na trošenje i nizak koeficijent trenja. Stoga se brzina rezanja alata s premazom može povećati više od 2 puta nego kod alata bez premaza, a dopuštene su veće brzine posmaka. Također je poboljšan vijek trajanja premazanih alata.
② Velika svestranost: Alati s premazom imaju široku svestranost i značajno proširuju raspon obrade. Jedan alat s premazom može zamijeniti nekoliko alata bez premaza.
③ Debljina premaza: Kako se debljina premaza povećava, trajanje alata će se također povećati, ali kada debljina premaza dosegne zasićenje, vijek trajanja alata se više neće značajno povećati. Kada je premaz predebeo, lako će izazvati ljuštenje; kada je premaz pretanak, otpornost na trošenje bit će loša.
④ Mogućnost ponovnog brušenja: Obložene oštrice imaju slabu mogućnost ponovnog brušenja, složenu opremu za premazivanje, visoke zahtjeve procesa i dugo vrijeme premazivanja.
⑤ Materijal premaza: Alati s različitim materijalima premaza imaju različit učinak rezanja. Na primjer: kod rezanja pri maloj brzini, TiC premaz ima prednosti; pri rezanju velikom brzinom prikladniji je TiN.
⑶Primjena presvučenih alata za rezanje
Alati s premazom imaju veliki potencijal u području CNC obrade i bit će najvažnija vrsta alata u području CNC obrade u budućnosti. Tehnologija premazivanja primijenjena je na glodala, razvrtala, svrdla, kompozitne alate za obradu rupa, ploče za kuhanje zupčanika, rezače za oblikovanje zupčanika, rezače za oštrenje zupčanika, plohe za oblikovanje i razne izmjenjive pločice učvršćene strojem kako bi se zadovoljili različiti zahtjevi obrade rezanjem velike brzine. Potrebe za materijalima kao što su čelik i lijevano željezo, legure otporne na toplinu i obojeni metali.
5. Alatni materijali od tvrdog metala
Rezni alati od tvrdog metala, posebno rezni alati od tvrdog metala, vodeći su proizvodi CNC alata za obradu. Od 1980-ih, varijante raznih integralnih i izmjenjivih reznih alata ili pločica od tvrdog metala proširene su na različite vrste. Različita polja alata za rezanje, u kojima su se alati od tvrdog metala koji se mogu mijenjati proširili od jednostavnih alata za tokarenje i čeonih glodala do raznih preciznih, složenih polja alata za oblikovanje.
⑴ Vrste reznih alata od tvrdog metala
Prema glavnom kemijskom sastavu, cementni karbid se može podijeliti na cementni karbid na bazi volframovog karbida i cementni karbid na bazi titanijevog ugljika (nitrida) (TiC(N)).
Cementirani karbid na bazi volfram karbida uključuje tri vrste: volfram kobalt (YG), volfram kobalt titan (YT) i dodani rijetki karbid (YW). Svaki ima svoje prednosti i nedostatke. Glavne komponente su volframov karbid (WC) i titanov karbid. (TiC), tantalov karbid (TaC), niobijev karbid (NbC), itd. Najčešće korištena metalna faza vezivanja je Co.
Cementirani karbid na bazi titanijevog ugljika (nitrida) je cementni karbid s TiC kao glavnom komponentom (neki dodaju druge karbide ili nitride). Najčešće korištene faze metalnog veziva su Mo i Ni.
ISO (Međunarodna organizacija za standardizaciju) dijeli karbid za rezanje u tri kategorije:
Klasa K, uključujući Kl0 ~ K40, ekvivalentna je klasi YG moje zemlje (glavna komponenta je WC.Co).
P kategorija, uključujući P01 ~ P50, ekvivalentna je YT kategoriji moje zemlje (glavna komponenta je WC.TiC.Co).
Klasa M, uključujući M10~M40, ekvivalentna je klasi YW moje zemlje (glavna komponenta je WC-TiC-TaC(NbC)-Co).
Svaki stupanj predstavlja niz legura u rasponu od visoke tvrdoće do maksimalne žilavosti s brojem između 01 i 50.
⑵ Karakteristike rada alata za rezanje od tvrdog metala
① Visoka tvrdoća: Rezni alati od karbida izrađeni su od karbida visoke tvrdoće i tališta (koji se nazivaju tvrda faza) i metalnih veziva (koji se nazivaju vezna faza) kroz metalurgiju praha, s tvrdoćom od 89 do 93HRA. , mnogo veći od brzoreznog čelika. Na 5400C, tvrdoća još uvijek može doseći 82~87HRA, što je isto kao tvrdoća brzoreznog čelika na sobnoj temperaturi (83~86HRA). Vrijednost tvrdoće cementiranog karbida mijenja se s prirodom, količinom, veličinom čestica karbida i sadržajem metalne vezivne faze, a općenito opada s povećanjem sadržaja vezivne metalne faze. Kada je udio vezivne faze isti, tvrdoća YT legura je veća od one YG legura, a legure s dodatkom TaC (NbC) imaju veću tvrdoću na visokim temperaturama.
② Čvrstoća na savijanje i žilavost: Čvrstoća na savijanje obično korištenog cementnog karbida je u rasponu od 900 do 1500 MPa. Što je veći sadržaj metalne vezivne faze, to je veća čvrstoća na savijanje. Kada je sadržaj veziva isti, čvrstoća legure tipa YG (WC-Co) veća je od legure tipa YT (WC-TiC-Co), a kako se sadržaj TiC povećava, čvrstoća opada. Cementirani karbid je krhki materijal, a njegova udarna žilavost na sobnoj temperaturi je samo 1/30 do 1/8 žilavosti brzoreznog čelika.
⑶ Primjena uobičajenih reznih alata od tvrdog metala
YG legure se uglavnom koriste za obradu lijevanog željeza, obojenih metala i nemetalnih materijala. Fino zrnati cementni karbid (kao što je YG3X, YG6X) ima veću tvrdoću i otpornost na trošenje od srednje zrnatog karbida s istim sadržajem kobalta. Pogodan je za obradu nekog specijalnog tvrdog lijevanog željeza, austenitnog nehrđajućeg čelika, legura otpornih na toplinu, legura titana, tvrde bronce i izolacijskih materijala otpornih na habanje itd.
Izvanredne prednosti YT tipa cementnog karbida su visoka tvrdoća, dobra otpornost na toplinu, veća tvrdoća i tlačna čvrstoća na visokim temperaturama od YG tipa i dobra otpornost na oksidaciju. Stoga, kada se od noža zahtijeva veća otpornost na toplinu i habanje, treba odabrati kvalitetu s višim sadržajem TiC. YT legure prikladne su za obradu plastičnih materijala kao što je čelik, ali nisu prikladne za obradu legura titana i legura silicij-aluminij.
YW legura ima svojstva YG i YT legura i ima dobra opsežna svojstva. Može se koristiti za obradu čelika, lijevanog željeza i obojenih metala. Ako se sadržaj kobalta u ovoj vrsti legure odgovarajuće poveća, čvrstoća može biti vrlo visoka i može se koristiti za grubu obradu i isprekidano rezanje raznih materijala koji se teško obrade.
6． Alati za rezanje brzoreznog čelika
Brzorezni čelik (HSS) visoko je legirani alatni čelik koji dodaje više legirajućih elemenata kao što su W, Mo, Cr i V. Alati za rezanje brzoreznog čelika imaju izvrsnu sveobuhvatnu izvedbu u smislu čvrstoće, žilavosti i mogućnosti obrade. U složenim alatima za rezanje, posebno onima sa složenim oblicima oštrica, kao što su alati za obradu rupa, glodala, alati za narezivanje navoja, alati za provlačenje, alati za rezanje zupčanika itd., još uvijek se koristi brzorezni čelik. zauzimaju dominantan položaj. Noževi od brzoreznog čelika lako se oštre kako bi se dobili oštri rezni rubovi.
Prema različitim namjenama, brzorezni čelik može se podijeliti na općenamjenski brzorezni čelik i visokoučinkoviti brzorezni čelik.
⑴ Alati za rezanje brzoreznog čelika opće namjene
Brzorezni čelik opće namjene. Općenito, može se podijeliti u dvije kategorije: volfram čelik i volfram-molibden čelik. Ova vrsta brzoreznog čelika sadrži 0,7% do 0,9% (C). Prema različitom sadržaju volframa u čeliku, može se podijeliti na čelik od volframa s udjelom W od 12% ili 18%, čelik od volframa i molibdena s udjelom W od 6% ili 8% i čelik od molibdena s udjelom W od 2% ili bez W. . Brzorezni čelik opće namjene ima određenu tvrdoću (63-66HRC) i otpornost na trošenje, visoku čvrstoću i žilavost, dobru plastičnost i tehnologiju obrade, pa se široko koristi u proizvodnji raznih složenih alata.
① Volfram čelik: Tipična klasa volframovog čelika za velike brzine opće namjene je W18Cr4V, (u daljem tekstu W18). Ima dobre ukupne performanse. Visokotemperaturna tvrdoća na 6000C je 48,5HRC, a može se koristiti za izradu raznih složenih alata. Prednosti su mu dobra sposobnost mljevenja i niska osjetljivost na dekarburizaciju, ali zbog visokog sadržaja karbida, neravnomjerne raspodjele, velikih čestica te niske čvrstoće i žilavosti.
② Volfram-molibden čelik: odnosi se na brzorezni čelik dobiven zamjenom dijela volframa u volfram čeliku molibdenom. Tipična klasa volfram-molibden čelika je W6Mo5Cr4V2, (navodi se kao M2). Čestice karbida M2 su fine i ujednačene, a njegova čvrstoća, žilavost i plastičnost pri visokim temperaturama bolji su od onih kod W18Cr4V. Druga vrsta volfram-molibden čelika je W9Mo3Cr4V (skraćeno W9). Njegova toplinska stabilnost je nešto veća od čelika M2, njegova čvrstoća na savijanje i žilavost su bolji od W6M05Cr4V2 i ima dobru sposobnost obrade.
⑵ Visokoučinkoviti alati za rezanje brzoreznog čelika
Visokoučinkoviti brzorezni čelik odnosi se na novu vrstu čelika koja dodaje nešto sadržaja ugljika, sadržaja vanadija i legirajućih elemenata kao što su Co i Al u sastav brzoreznog čelika opće namjene, čime se poboljšava njegova otpornost na toplinu i otpornost na trošenje . Uglavnom postoje sljedeće kategorije:
① Brzorezni čelik s visokim udjelom ugljika. Visokougljični brzorezni čelik (kao što je 95W18Cr4V) ima visoku tvrdoću na sobnoj i visokoj temperaturi. Pogodan je za proizvodnju i obradu običnog čelika i lijevanog željeza, svrdla, razvrtala, nareznica i glodala s visokim zahtjevima otpornosti na habanje ili alata za obradu tvrđih materijala. Nije prikladno izdržati velike udarce.
② Brzorezni čelik s visokim udjelom vanadija. Tipične kvalitete, kao što je W12Cr4V4Mo (naziva se EV4), imaju sadržaj V povećan na 3% do 5%, imaju dobru otpornost na trošenje i prikladne su za rezanje materijala koji uzrokuju veliko trošenje alata, kao što su vlakna, tvrda guma, plastika , itd., a također se može koristiti za obradu materijala kao što su nehrđajući čelik, čelik visoke čvrstoće i legure za visoke temperature.
③ Brzorezni čelik od kobalta. To je supertvrdi brzorezni čelik koji sadrži kobalt. Tipični stupnjevi, kao što je W2Mo9Cr4VCo8 (naziva se M42), imaju vrlo visoku tvrdoću. Njegova tvrdoća može doseći 69-70HRC. Pogodan je za obradu čelika visoke čvrstoće otpornih na toplinu, legura za visoke temperature, legura titana itd. Materijali za obradu: M42 ima dobru sposobnost brušenja i prikladan je za izradu preciznih i složenih alata, ali nije prikladan za rad u uvjetima udarnog rezanja.
④ Aluminijski brzorezni čelik. To je supertvrdi brzorezni čelik koji sadrži aluminij. Tipične kvalitete su, na primjer, W6Mo5Cr4V2Al, (naziva se 501). Tvrdoća na visokim temperaturama na 6000C također doseže 54HRC. Učinak rezanja je ekvivalentan M42. Pogodan je za proizvodnju glodala, svrdla, razvrtala, glodala i rezača. itd., koji se koristi za obradu materijala kao što su legirani čelik, nehrđajući čelik, čelik visoke čvrstoće i legure za visoke temperature.
⑤ Dušikov supertvrdi brzorezni čelik. Tipične kvalitete, poput W12M03Cr4V3N, koje se nazivaju (V3N), su supertvrdi brzorezni čelici koji sadrže dušik. Tvrdoća, snaga i žilavost su ekvivalentni M42. Mogu se koristiti kao zamjena za brzorezne čelike koji sadrže kobalt i koriste se za sporo rezanje teško obradivih materijala i spororeznih, visokopreciznih čelika. obrada.
⑶ Taljenje brzoreznog čelika i metalurgije praha brzoreznog čelika
Prema različitim procesima proizvodnje, brzorezni čelik može se podijeliti na brzorezni čelik za taljenje i brzorezni čelik za metalurgiju praha.
① Taljenje brzoreznog čelika: I obični brzorezni čelik i visokoučinkoviti brzorezni čelik izrađuju se metodama taljenja. Od njih se izrađuju noževi procesima kao što su taljenje, lijevanje ingota te oplata i valjanje. Ozbiljan problem koji se lako javlja kod taljenja brzoreznog čelika je segregacija karbida. Tvrdi i lomljivi karbidi neravnomjerno su raspoređeni u brzoreznom čeliku, a zrna su gruba (do desetaka mikrona), što utječe na otpornost na trošenje i žilavost alata od brzoreznog čelika. i negativno utjecati na učinak rezanja.
② Brzorezni čelik iz metalurgije praha (PM HSS): Brzorezni čelik iz metalurgije praha (PM HSS) tekući je čelik taljen u visokofrekventnoj indukcijskoj peći, atomiziran argonom pod visokim tlakom ili čistim dušikom, a zatim kaljen da se dobije fini i jednolični kristali. Strukturirajte (brzorezni čelik u prahu), a zatim dobiveni prah pod visokom temperaturom i visokim tlakom utisnite u kalup za noževe ili prvo napravite čeličnu gredicu, a zatim je kovajte i valjajte u oblik noža. U usporedbi s brzoreznim čelikom proizvedenim metodom taljenja, PM HSS ima prednosti jer su karbidna zrna fina i ujednačena, a čvrstoća, žilavost i otpornost na habanje znatno su poboljšani u usporedbi s rastaljenim brzoreznim čelikom. U području složenih CNC alata, PM HSS alati će se dalje razvijati i zauzeti značajno mjesto. Tipični stupnjevi, kao što su F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN, itd., mogu se koristiti za proizvodnju alata za rezanje velikih dimenzija, teško opterećenih, visoko udarnih, kao i alata za precizno rezanje.
Načela za izbor materijala CNC alata
Trenutno naširoko korišteni materijali za CNC alate uglavnom uključuju dijamantne alate, alate od kubičnog borovog nitrida, keramičke alate, alate s premazom, alate od tvrdog metala, alate od brzoreznog čelika itd. Postoje mnoge vrste alatnih materijala, a njihova se svojstva uvelike razlikuju. Sljedeća tablica prikazuje glavne pokazatelje učinkovitosti različitih materijala alata.
Materijali alata za CNC obradu moraju se odabrati u skladu s obratkom koji se obrađuje i prirodom obrade. Izbor materijala alata treba razumno uskladiti s predmetom obrade. Usklađivanje materijala alata za rezanje i predmeta obrade uglavnom se odnosi na usklađivanje mehaničkih svojstava, fizikalnih svojstava i kemijskih svojstava ta dva kako bi se dobio najdulji vijek trajanja alata i maksimalna produktivnost rezanja.
1. Usklađivanje mehaničkih svojstava materijala reznog alata i predmeta obrade
Problem usklađivanja mehaničkih svojstava reznog alata i predmeta obrade uglavnom se odnosi na usklađivanje parametara mehaničkih svojstava kao što su čvrstoća, žilavost i tvrdoća alata i materijala izratka. Alatni materijali s različitim mehaničkim svojstvima prikladni su za obradu različitih materijala izradaka.
① Redoslijed tvrdoće materijala alata je: dijamantni alat>alat od kubičnog bor nitrida>keramički alat>volfram karbid>brzorezni čelik.
② Redoslijed čvrstoće na savijanje alatnih materijala je: brzorezni čelik > cementni karbid > keramički alati > dijamantni alati i alati od kubičnog bor nitrida.
③ Redoslijed žilavosti materijala alata je: brzorezni čelik>volframov karbid>kubični bor nitrid, dijamantni i keramički alati.
Materijali izradaka visoke tvrdoće moraju se obrađivati alatima veće tvrdoće. Tvrdoća materijala alata mora biti veća od tvrdoće materijala izratka, za koju se općenito zahtijeva da bude iznad 60HRC. Što je veća tvrdoća materijala alata, to je njegova otpornost na habanje bolja. Na primjer, kada se sadržaj kobalta u cementnom karbidu poveća, njegova čvrstoća i žilavost se povećavaju, a tvrdoća smanjuje, što ga čini pogodnim za grubu obradu; kada se sadržaj kobalta smanji, njegova tvrdoća i otpornost na trošenje se povećavaju, što ga čini pogodnim za završnu obradu.
Alati s izvrsnim mehaničkim svojstvima pri visokim temperaturama posebno su prikladni za rezanje velikom brzinom. Izvrsna visokotemperaturna izvedba keramičkih reznih alata omogućuje im rezanje velikim brzinama, a dopuštena brzina rezanja može biti 2 do 10 puta veća od brzine rezanja od cementnog karbida.
2. Usklađivanje fizičkih svojstava materijala reznog alata s obrađenim predmetom
Za obrada različitih materijala izradaka. Kod obrade izradaka sa slabom toplinskom vodljivošću treba koristiti alatne materijale s boljom toplinskom vodljivošću kako bi se toplina rezanja mogla brzo odvesti van i smanjiti temperatura rezanja. Zbog svoje visoke toplinske vodljivosti i toplinske difuzije, dijamant može lako odvoditi toplinu rezanja bez izazivanja velikih toplinskih deformacija, što je osobito važno za alate za preciznu obradu koji zahtijevaju visoku točnost dimenzija.
① Temperatura otpornosti na toplinu različitih materijala alata: dijamantni alati su 700~8000C, PCBN alati su 13000~15000C, keramički alati su 1100~12000C, cementni karbid na bazi TiC(N) je 900~11000C, ultrafini na bazi WC-a zrna Karbid je 800~9000C, HSS je 600~7000C.
② Redoslijed toplinske vodljivosti različitih materijala alata: PCD>PCBN>cementirani karbid na bazi WC>cementirani karbid na bazi TiC(N)>HSS>keramika na bazi Si3N4>keramika na bazi A1203.
③ Redoslijed koeficijenata toplinske ekspanzije različitih materijala alata je: HSS>cementirani karbid na bazi WC>TiC(N)>keramika na bazi A1203>PCBN>keramika na bazi Si3N4>PCD.
④ Redoslijed otpornosti na toplinske udare različitih materijala alata je: HSS>Cementirani karbid na bazi WC>Keramika na bazi Si3N4>PCBN>PCD>Cementirani karbid na bazi TiC(N)>Keramika na bazi A1203.
3. Usklađivanje kemijskih svojstava materijala reznog alata s obrađenim predmetom
Problem usklađivanja kemijskih svojstava materijala alata za rezanje i predmeta obrade uglavnom se odnosi na usklađivanje parametara kemijske izvedbe kao što su kemijski afinitet, kemijska reakcija, difuzija i otapanje materijala alata i materijala obratka. Alati s različitim materijalima prikladni su za obradu različitih materijala obratka.
① Otpornost na temperaturu lijepljenja različitih materijala alata (s čelikom) je: PCBN>keramika>volframov karbid>HSS.
② Temperatura otpornosti na oksidaciju raznih materijala alata je: keramika>PCBN>volframov karbid>dijamant>HSS.
③ Difuzijska čvrstoća materijala alata (za čelik) je: dijamant>keramika na bazi Si3N4>PCBN>keramika na bazi A1203. Intenzitet difuzije (za titan) je: keramika na bazi A1203>PCBN>SiC>Si3N4>dijamant.
4. Razuman izbor materijala CNC alata
Općenito govoreći, PCBN, keramički alati, alati od tvrdog metala s premazom i karbida na bazi TiCN-a prikladni su za CNC obradu željeznih metala kao što je čelik; dok su PCD alati prikladni za materijale od obojenih metala kao što su Al, Mg, Cu i njihove legure te za obradu nemetalnih materijala. Donja tablica navodi neke od materijala izradaka za koje su gore navedeni alatni materijali prikladni za obradu.
Xinfa CNC alati imaju karakteristike dobre kvalitete i niske cijene. Za detalje posjetite:
Proizvođači CNC alata – kineska tvornica i dobavljači CNC alata (xinfatools.com)
Vrijeme objave: 1. studenog 2023
