Kombinacija napredne opreme za obradu i CNC alata za rezanje visokih performansi može dati punu ulogu svojim odgovarajućim performansama i postići dobre ekonomske koristi. S brzim razvojem materijala za rezne alate, različiti novi materijali za rezne alate su uvelike poboljšali svoja fizička, mehanička svojstva i performanse rezanja, a njihov raspon primjene se također nastavio širiti.
1. Materijali alata trebaju imati osnovna svojstva
Izbor materijala alata ima veliki utjecaj na vijek trajanja alata, efikasnost obrade, kvalitet obrade i cijenu obrade. Kada alat seče, on mora da podnese uticaj visokog pritiska, visoke temperature, trenja, udara i vibracija. Stoga materijal alata treba imati sljedeća osnovna svojstva:
(1) Tvrdoća i otpornost na habanje. Tvrdoća materijala alata mora biti veća od tvrdoće materijala radnog komada, općenito iznad 60HRC. Što je materijal alata tvrđi, to je bolja otpornost na habanje.
(2) Snaga i žilavost. Materijali za alat treba da imaju visoku čvrstoću i žilavost da izdrže silu rezanja, udare i vibracije i da spriječe krhko lomljenje i lomljenje alata.
(3) Otpornost na toplotu. Otpornost na toplinu materijala alata je bolja, može izdržati visoku temperaturu rezanja i ima dobru otpornost na oksidaciju.
(4) Performanse procesa i ekonomičnost. Materijali za alat treba da imaju dobre performanse kovanja, performanse termičke obrade, performanse zavarivanja, performanse brušenja, itd., i treba da imaju visok odnos performansi i cene.
2. Vrste, svojstva, karakteristike i primjena alatnih materijala
1. Vrste, svojstva i karakteristike dijamantskih alatnih materijala i primjena alata
Dijamant je alotrop ugljika i najtvrđi je materijal koji se nalazi u prirodi. Dijamantski alati imaju visoku tvrdoću, visoku otpornost na habanje i visoku toplotnu provodljivost, te se široko koriste u obradi obojenih metala i nemetalnih materijala. Posebno u brzom rezanju aluminijuma i silicijum-aluminijumskih legura, dijamantski alati su glavne vrste reznih alata koje je teško zameniti. Dijamantski alati koji mogu postići visoku efikasnost, visoku stabilnost i dugotrajnu obradu su nezamjenjivi i važni alati u modernoj CNC obradi.
⑴ Vrste dijamantskih alata
① Prirodni dijamantski alat: Prirodni dijamant se koristi kao alat za rezanje stotinama godina. Prirodni monokristalni dijamantski alat je fino brušen, a rezna ivica se može brusiti izuzetno oštro. Radijus rezne ivice može doseći 0.002μm, što može ostvariti ultra-tanko sečenje i može. To je priznati, idealan i nezamjenjiv ultra-precizan alat za obradu izuzetno visoke preciznosti radnog predmeta i izuzetno niske hrapavosti površine.
② PCD dijamantski alat: Prirodni dijamant je skup, a polikristalni dijamant (PCD) se široko koristi u rezanju. Od ranih 1970-ih godina razvijen je polikristalni dijamant (skraćeno Polycrystauine dijamant, PCD) Nakon uspjeha, alati od prirodnog dijamanta su u mnogim prilikama zamijenjeni umjetnim polikristalnim dijamantom. PCD sirovine su bogate izvorima, a njihova cijena je samo nekoliko desetina do jedne desetine prirodnih dijamanata.
PCD alati ne mogu brusiti izuzetno oštre ivice, a kvalitet površine obrađenih radnih komada nije tako dobar kao kod prirodnog dijamanta. U industriji nije zgodno proizvoditi PCD umetke sa lomačima strugotine. Stoga se PCD može koristiti samo za fino rezanje obojenih metala i nemetala, a teško je postići ultra-precizno rezanje ogledala.
③ CVD dijamantski alati: Od kasnih 1970-ih do ranih 1980-ih, CVD dijamantska tehnologija se pojavila u Japanu. CVD dijamant se odnosi na sintezu dijamantskog filma na heterogenim podlogama (kao što su cementni karbid, keramika, itd.) hemijskim taloženjem iz pare (CVD). CVD dijamant ima potpuno istu strukturu i karakteristike kao prirodni dijamant.
Performanse CVD dijamanta su vrlo bliske onima prirodnog dijamanta, a ima prednosti prirodnog monokristalnog dijamanta i polikristalnog dijamanta (PCD), te u određenoj mjeri prevazilazi njihove nedostatke.
⑵ Karakteristike performansi dijamantskih alata
① Izuzetno visoka tvrdoća i otpornost na habanje: Prirodni dijamant je najtvrđa supstanca koja se nalazi u prirodi. Dijamant ima izuzetno visoku otpornost na habanje. Prilikom obrade materijala visoke tvrdoće, vijek trajanja dijamantskih alata je 10 do 100 puta veći od onih od cementnog karbida, ili čak stotine puta.
② Ima vrlo nizak koeficijent trenja: koeficijent trenja između dijamanta i nekih obojenih metala je niži od onog kod drugih reznih alata, koeficijent trenja je nizak, deformacija tokom obrade je mala, a sila rezanja može biti smanjen.
③ Rezna ivica je veoma oštra: rezna ivica dijamantskih alata se može naoštriti, a prirodni monokristalni dijamantski alat može biti visok do 0.002-0.008μm, koji se može koristiti za ultra -tanko sečenje i ultra precizna obrada.
④ Ima visoku toplotnu provodljivost: dijamant ima visoku toplotnu provodljivost i toplotnu difuziju, toplota rezanja se lako raspršuje, a temperatura reznog dela alata je niska.
⑤ Nizak koeficijent termičke ekspanzije: koeficijent termičkog širenja dijamanta je nekoliko puta manji od onog kod cementiranog karbida, a promjena veličine alata uzrokovana toplinom rezanja je vrlo mala, što je posebno važno za preciznu i ultra preciznu mašinsku obradu koja zahtijeva visoke tačnost dimenzija.
⑶ Primjena dijamantskih alata
Dijamantski alati se uglavnom koriste za fino rezanje i bušenje obojenih metala i nemetalnih materijala velikom brzinom. Pogodan je za obradu raznih nemetala otpornih na habanje, kao što su FRP metalurški blankovi, keramički materijali, itd.; razni obojeni metali otporni na habanje, kao što su razne legure silicija i aluminija; razne završne obrade obojenih metala.
Nedostatak dijamantskih alata je loša termička stabilnost. Kada temperatura rezanja pređe 700 do 800 stepeni, potpuno će izgubiti svoju tvrdoću; osim toga, nije pogodan za rezanje crnih metala, jer se dijamant (ugljik) lako spaja sa željezom na visokim temperaturama. Atomsko djelovanje pretvara atome ugljika u grafitnu strukturu, a alat se lako ošteti.
2. Vrste, svojstva i karakteristike alatnih materijala kubnog bor nitrida i primjena alata
Kubni bor nitrid (CBN), drugi supertvrdi materijal sintetiziran metodom sličnom dijamantu, po tvrdoći i toplotnoj provodljivosti je drugi nakon dijamanta. Ima odličnu termičku stabilnost i može se zagrijati do 10,000 stepeni u atmosferi. Ne dolazi do oksidacije. CBN ima izuzetno stabilna hemijska svojstva za crne metale i može se široko koristiti u preradi čeličnih proizvoda.
slika
⑴ Vrste reznih alata sa kubnim bor nitridom
Kubni bor nitrid (CBN) je supstanca koja ne postoji u prirodi. Može se podijeliti na monokristalni i polikristalni, odnosno CBN monokristalni i polikristalni kubni borov nitrid (Polycrystalline cubic bornnitride, koji se naziva PCBN). CBN je jedan od izomera bor nitrida (BN), a njegova struktura je slična dijamantu.
PCBN (polikristalni kubni bor nitrid) je polikristalni materijal koji sinteruje fine CBN materijale kroz fazu vezivanja (TiC, TiN, Al, Ti, itd.) pod visokom temperaturom i visokim pritiskom. Materijal dijamantskog alata, on i dijamant koji se zajedno nazivaju supertvrdim alatnim materijalom. PCBN se uglavnom koristi za izradu noževa ili drugih alata.
PCBN alati se mogu podijeliti na integralne PCBN umetke i PCBN kompozitne umetke sinterirane cementiranim karbidom.
PCBN kompozitni umetci se izrađuju sinterovanjem sloja PCBN-a debljine {{0}}.5 do 1.0mm na cementiranom karbidu dobre čvrstoće i žilavosti. Njegove performanse imaju i dobru žilavost i visoku tvrdoću i otpornost na habanje. Riješeni su problemi niske čvrstoće na savijanje i teškoće zavarivanja CBN umetaka.
⑵ Glavna svojstva i karakteristike kubnog bor nitrida
Iako je tvrdoća kubnog bor nitrida malo inferiorna od dijamanta, mnogo je veća od drugih materijala visoke tvrdoće. Izuzetna prednost CBN-a je da je njegova termička stabilnost mnogo veća od one kod dijamanta, koji može doseći i iznad 1200 stepeni (700-800 stepen za dijamant). reakcija. Glavne karakteristike performansi kubnog bor nitrida su sljedeće.
① Visoka tvrdoća i otpornost na habanje: Kristalna struktura CBN-a je slična onoj kod dijamanta, i ima sličnu tvrdoću i snagu kao i dijamant. PCBN je posebno pogodan za obradu materijala visoke tvrdoće koji su se prije mogli samo brusiti i može postići bolji kvalitet površine radnih komada.
② Visoka termička stabilnost: Otpornost na toplotu CBN-a može dostići 1400-1500 stepen, što je skoro 1 puta veće od otpornosti dijamanta (700-800 stepen). PCBN alati mogu rezati visokotemperaturne legure i kaljene čelike brzinom 3 do 5 puta većom nego kod alata od cementnog karbida.
③Odlična hemijska stabilnost: Nema hemijsku interakciju sa materijalima na bazi gvožđa na 1200-1300 stepenu, i neće se istrošiti kao dijamant, i još uvek može da zadrži tvrdoću cementnog karbida u ovom trenutku; PCBN alati su pogodni za rezanje kaljenih čeličnih delova i rashlađenog livenog gvožđa, mogu se široko koristiti u brzom rezanju livenog gvožđa.
④ Dobra toplotna provodljivost: Iako toplotna provodljivost CBN-a nije tako dobra kao dijamanta, toplotna provodljivost PCBN-a je druga posle dijamanta među raznim materijalima za alat, i mnogo je veća od toplotne provodljivosti brzoreznog čelika i cementnog karbida.
⑤ Nizak koeficijent trenja: Nizak koeficijent trenja može smanjiti silu rezanja tokom rezanja, smanjiti temperaturu rezanja i poboljšati kvalitetu obrađene površine.
⑶ Primjena alata sa kubnim bor nitridom
Kubični bor nitrid je pogodan za završnu obradu različitih teško rezanih materijala kao što su kaljeni čelik, tvrdo liveno gvožđe, legure na visokim temperaturama, tvrde legure i materijali za površinsko prskanje. Preciznost obrade može doseći IT5 (otvor je IT6), a hrapavost površine može biti i do Ra1.25-0.20μm.
Materijal alata od kubnog bor nitrida ima slabu žilavost i čvrstoću na savijanje. Stoga, kubni alati za struganje bor nitrida nisu prikladni za grubu obradu s malom brzinom i velikim udarnim opterećenjem; U slučaju metala će se pojaviti jaka nagomilana ivica, koja će oštetiti obrađenu površinu.
3. Vrste, svojstva i karakteristike keramičkih alatnih materijala i primjena alata
Keramički rezni alati imaju karakteristike visoke tvrdoće, dobre otpornosti na habanje, odlične otpornosti na toplinu i kemijske stabilnosti, te se ne spajaju lako s metalom. Keramički rezni alati zauzimaju veoma važnu poziciju u CNC obradi. Keramički rezni alati postali su jedan od glavnih reznih alata za brzo rezanje i obradu materijala koji se teško obrađuju. Keramički alati za rezanje se široko koriste u brzom rezanju, suhom rezanju, tvrdom rezanju i rezanju materijala koji se teško obrađuju. Keramički noževi mogu efikasno obraditi materijale visoke tvrdoće koje tradicionalni noževi uopšte ne mogu da obrađuju, i realizuju "zamenu brušenja automobilom"; optimalna brzina rezanja keramičkih noževa može biti 2 do 10 puta veća nego kod noževa od cementiranog karbida, čime se značajno poboljšava proizvodna efikasnost obrade rezanja. Glavna sirovina koja se koristi u keramičkim alatnim materijalima je najzastupljeniji element u zemljinoj kori. Stoga je popularizacija i primjena keramičkih alata od velikog značaja za poboljšanje produktivnosti, smanjenje troškova obrade i uštedu strateških plemenitih metala, a uvelike će promovirati i razvoj tehnologije rezanja. napredak.
⑴ Vrste keramičkih alatnih materijala
Tipovi keramičkih alatnih materijala generalno se mogu podijeliti u tri kategorije: keramika na bazi glinice, keramika na bazi silicijum nitrida i kompozitna keramika na bazi silicijum nitrida i glinice. Među njima se najviše koriste keramički alatni materijali na bazi glinice i silicijum nitrida. Performanse keramike na bazi silicijum nitrida su superiorne u odnosu na keramiku na bazi glinice.
⑵ Performanse i karakteristike keramičkih reznih alata
Karakteristike performansi alata za rezanje keramike su sljedeće:
① Visoka tvrdoća i dobra otpornost na habanje: Iako tvrdoća keramičkih alata nije tako visoka kao kod PCD i PCBN, mnogo je veća od tvrdoće alata od cementnog karbida i brzoreznog čelika, dostižući 93-95HRA. Keramički alati mogu obraditi materijale visoke tvrdoće koje je teško obraditi tradicionalnim alatima, a pogodni su za brzo i tvrdo rezanje.
② Otpornost na visoke temperature i dobra otpornost na toplotu: Keramički alati i dalje mogu rezati na visokim temperaturama iznad 1200 stepeni. Keramički noževi imaju dobra mehanička svojstva pri visokim temperaturama, a otpornost na oksidaciju keramičkih noževa A12O3 je posebno dobra. Čak i ako je rezna ivica u usijanom stanju, može se koristiti kontinuirano. Stoga, keramički alati mogu postići suho sečenje, što može uštedjeti tekućinu za rezanje.
③ Dobra hemijska stabilnost: keramičke alate za rezanje nije lako spojiti sa metalom, otporni su na koroziju i hemijski stabilni, što može smanjiti habanje alata za rezanje vezivanja.
④ Nizak koeficijent trenja: Afinitet između keramičkih alata za rezanje i metala je mali, a koeficijent trenja je nizak, što može smanjiti silu rezanja i temperaturu rezanja.
⑶ Primjena keramičkih noževa
Keramika je jedan od alatnih materijala koji se uglavnom koristi za brzu završnu i poluzavršnu obradu. Keramički alati za rezanje su pogodni za rezanje svih vrsta livenog gvožđa (sivi liv, nodularno gvožđe, kovano gvožđe, rashlađeno liveno gvožđe, visoko legirano liveno gvožđe otporno na habanje) i čelika (ugljenični konstrukcioni čelik, legirani konstrukcioni čelik, čelik visoke čvrstoće , čelik s visokim sadržajem mangana, kaljeni čelik itd.), također se može koristiti za rezanje legura bakra, grafita, inženjerske plastike i kompozitnih materijala.
Postoje problemi niske čvrstoće na savijanje i slabe udarne žilavosti u performansama keramičkih alatnih materijala, koji nisu pogodni za rezanje pri maloj brzini i udarnom opterećenju.
4. Svojstva i karakteristike presvučenih materijala reznog alata i primjena reznih alata
Premazivanje alata jedan je od važnih načina za poboljšanje performansi alata. Pojava obloženih reznih alata napravila je veliki napredak u performansama rezanja reznih alata. Obloženi alat je premazan jednim ili više slojeva vatrostalne mase sa dobrom otpornošću na habanje na čvršćem tijelu alata, koji kombinuje podlogu alata sa tvrdim premazom, tako da su performanse alata znatno poboljšane. Obloženi rezni alati mogu poboljšati efikasnost obrade, poboljšati tačnost obrade, produžiti vijek trajanja alata i smanjiti troškove obrade.
Oko 80 posto alata za sečenje koji se koriste u novim CNC alatnim mašinama koristi alate sa premazom. Obloženi rezni alati će u budućnosti biti najvažniji alati u oblasti CNC obrade.
⑴ Vrste obloženih alata
Prema različitim metodama premaza, obloženi alati se mogu podijeliti na alate presvučene kemijskim taloženjem (CVD) i alate s fizičkim taloženjem parom (PVD). Obloženi karbidni alati uglavnom koriste hemijsko taloženje parom, a temperatura taloženja je oko 1000 stepeni. Obloženi alati od brzoreznog čelika uglavnom koriste fizičko taloženje parom, a temperatura taloženja je oko 500 stepeni;
Prema različitim materijalima podloge obloženih alata, obloženi alati se mogu podijeliti na alate presvučene karbidom, alate obložene brzoreznim čelikom i obložene alate na keramici i supertvrdim materijalima (dijamant i kubni bor nitrid).
Prema prirodi materijala za premazivanje, obloženi alati se mogu podijeliti u dvije kategorije, i to "tvrdo" obloženi alati i "meki" obloženi alati. Glavni ciljevi kojima se teži "tvrdo" obloženim alatima su visoka tvrdoća i otpornost na habanje. Njegove glavne prednosti su visoka tvrdoća i dobra otpornost na habanje, tipično TiC i TiN premazi. Cilj koji imaju "meki" alati za premazivanje je nizak koeficijent trenja, poznat i kao samopodmazujući alat, i njegovo trenje sa materijalom radnog predmeta. Koeficijent je vrlo nizak, samo oko 0.1, što može smanjiti vezivanje, smanjenje trenja, smanjenje sile rezanja i temperature rezanja.
Nedavno je razvijen alat za nano-premazivanje (Nanoeoating). Ovaj obloženi alat može koristiti različite kombinacije različitih materijala za premazivanje (kao što su metal/metal, metal/keramika, keramika/keramika, itd.) kako bi zadovoljio različite funkcionalne zahtjeve i zahtjeve performansi. Pravilno dizajniran nano-premaz može učiniti da materijal alata ima odlične funkcije protiv trenja i habanja i svojstva samopodmazivanja, što je pogodno za suvo rezanje velikom brzinom.
⑵ Karakteristike obloženih alata
Karakteristike performansi obloženih alata su sljedeće:
① Dobra mehanička svojstva i svojstva rezanja: obloženi alati kombinuju odlična svojstva osnovnog materijala i materijala za oblaganje
Ne samo da održava dobru žilavost i visoku čvrstoću matrice, već ima i visoku tvrdoću, visoku otpornost na habanje i nizak koeficijent trenja premaza. Stoga se brzina rezanja obloženog alata može povećati za više od 2 puta nego kod neobloženog alata, a dozvoljena je veća brzina posmaka. Obloženi vijek trajanja alata je također produžen.
② Snažna svestranost: Alati sa premazom imaju široku svestranost, a opseg obrade je značajno proširen. Jedan obloženi alat može zamijeniti nekoliko neobloženih alata.
③ Debljina premaza: Sa povećanjem debljine premaza, vijek trajanja alata će se također povećati, ali kada debljina premaza dostigne zasićenje, vijek trajanja alata se više neće značajno povećati. Kada je premaz predebeo, lako je izazvati ljuštenje; kada je premaz pretanak, otpornost na habanje je slaba.
④ Mogućnost ponovnog brušenja: Obložene oštrice imaju lošu mogućnost ponovnog brušenja, složenu opremu za premazivanje, visoke zahtjeve procesa i dugo vrijeme nanošenja premaza.
⑤ Materijal za premazivanje: Alati sa različitim materijalima za premazivanje imaju različite performanse rezanja. Na primjer: kod rezanja pri maloj brzini, TiC premaz ima prednost; pri rezanju velikom brzinom, TiN je prikladniji.
⑶ Primjena obloženih alata
Obloženi rezni alati imaju veliki potencijal u oblasti CNC obrade, te će u budućnosti biti najvažnija sorta alata u oblasti CNC obrade. Tehnologija premaza je primijenjena na krajnje glodalice, razvrtače, bušilice, složene alate za obradu rupa, ploče za kuhanje zupčanika, glodalice za oblikovanje zupčanika, glodalice za brijanje zupčanika, provlačenje za oblikovanje i razne umetke koji se mogu zategnuti na mašini kako bi se zadovoljili zahtjevi brzog rezanja čelika i lijevanog željeza , legure otporne na toplinu i obojene metale i druge materijale.
5. Vrste, svojstva, karakteristike i primjena cementnih karbidnih alatnih materijala
Alati za rezanje od tvrdog metala, posebno alati za rezanje od tvrdog metala, vodeći su proizvodi CNC alata za obradu. Od 1980-ih, razni integralni i indeksirajući alati za rezanje ili oštrice od tvrdog metala prošireni su na različite. U polju različitih reznih alata, alati od tvrdog metala koji se mogu indeksirati proširili su se od jednostavnih alata za struganje i čeonih glodalica na različita precizna, složena i polja alata za oblikovanje.
⑴ Vrste alata od cementnog karbida
Prema glavnom hemijskom sastavu, cementni karbid se može podijeliti na cementni karbid na bazi volframovog karbida i cementni karbid na bazi titanovog ugljenika (nitrid) (TiC(N)).
Cementirani karbid na bazi volfram karbida uključuje tri vrste: volfram-kobalt (YG), volfram-kobalt-titan (YT) i rijetke karbide (YW), od kojih svaki ima svoje prednosti i nedostatke. Glavne komponente su volfram karbid (WC), titanijum karbid (TiC), tantal karbid (TaC), niobijum karbid (NbC), itd., a najčešće korišćena metalna vezivna faza je Co.
Cementirani karbid na bazi ugljika (nitrida) je cementirani karbid s TiC kao glavnom komponentom (dodati su neki drugi karbidi ili nitridi), a najčešće korištene metalne vezivne faze su Mo i Ni.
ISO (Međunarodna organizacija za standardizaciju) dijeli cementni karbid za rezanje u tri kategorije:
K kategorija, uključujući Kl0~K40, je ekvivalentna YG kategoriji moje zemlje (glavna komponenta je WC.Co).
P kategorija, uključujući P01~P50, je ekvivalentna YT kategoriji moje zemlje (uglavnom se sastoji od WC.TiC.Co).
M kategorija, uključujući M10~M40, je ekvivalentna kategoriji YW moje zemlje (glavna komponenta je WC-TiC-TaC(NbC)-Co).
Svaki razred predstavlja seriju legura od visoke tvrdoće do maksimalne žilavosti sa brojevima između 01 i 50.
⑵ Karakteristike performansi alata za rezanje od cementnog karbida
Karakteristike performansi alata za rezanje od cementnog karbida su sljedeće:
① Visoka tvrdoća: Alati za rezanje od cementnog karbida napravljeni su od karbida visoke tvrdoće i tačke topljenja (tzv. tvrda faza) i metalnog veziva (naziva se faza vezivanja) metodom metalurgije praha, a njegova tvrdoća dostiže 89-93HRA , mnogo veću od brzorezni čelik, na 5400C, tvrdoća još uvijek može dostići 82-87HRA, što je isto kao i brzorezni čelik na sobnoj temperaturi (83-86HRA). Vrijednost tvrdoće cementnog karbida varira s prirodom, količinom, veličinom čestica i sadržajem metalne vezne faze karbida, i općenito opada s povećanjem sadržaja vezne metalne faze. Kada je sadržaj vezivne faze isti, tvrdoća YT legura je veća od tvrdoće YG legura, a legure sa dodanim TaC (NbC) imaju veću tvrdoću pri visokim temperaturama.
② Čvrstoća i žilavost na savijanje: Čvrstoća na savijanje obično korištenog cementnog karbida je u rasponu od 900-1500MPa. Što je veći sadržaj faze metalnog veziva, veća je čvrstoća na savijanje. Kada je sadržaj veziva isti, čvrstoća legure tipa YG (WC-Co) je veća od legure tipa YT (WC-TiC-Co), a čvrstoća opada sa povećanjem sadržaja TiC. Cementirani karbid je krhak materijal, a njegova udarna žilavost na sobnoj temperaturi je samo 1/30 do 1/8 od brzoreznog čelika.
⑶ Primjena uobičajenih karbidnih reznih alata
YG legure se uglavnom koriste za obradu livenog gvožđa, obojenih metala i nemetalnih materijala. Fino zrnate tvrde legure (kao što su YG3X, YG6X) imaju veću tvrdoću i otpornost na habanje od srednje zrnastih tvrdih legura kada je sadržaj kobalta isti, a pogodne su za obradu nekog specijalnog tvrdog lijevanog željeza, austenitnog nehrđajućeg čelika, otpornog na toplinu legure, legura titana, tvrda bronca i izolacioni materijali otporni na habanje, itd.
Izvanredne prednosti YT cementiranog karbida su visoka tvrdoća, dobra otpornost na toplinu, veća tvrdoća i čvrstoća na pritisak na visokim temperaturama od YG cementnog karbida i dobra otpornost na oksidaciju. Stoga, kada se traži da nož ima veću otpornost na toplinu i otpornost na habanje, treba odabrati razred s većim sadržajem TiC. YT legure su pogodne za obradu plastičnih materijala kao što je čelik, ali nisu pogodne za obradu legura titana i silicijum-aluminijum legura.
YW legura ima svojstva YG i YT legura i ima dobre sveobuhvatne performanse. Može se koristiti ne samo za obradu čeličnih materijala, već i za obradu lijevanog željeza i obojenih metala. Ako se sadržaj kobalta na odgovarajući način poveća, čvrstoća ove vrste legure može biti vrlo visoka, a može se koristiti za grubu obradu i povremeno sečenje različitih teško obradivih materijala.
6. Vrste, karakteristike i primjena alata za rezanje brzoreznog čelika
Brzi čelik (skraćeno HSS) je visokolegirani alatni čelik sa više legirajućih elemenata kao što su W, Mo, Cr i V. Alati za rezanje od brzog čelika imaju odlične sveobuhvatne performanse u smislu čvrstoće, žilavosti i obradivosti. U složenim reznim alatima, posebno u proizvodnji alata za obradu rupa, glodala, alata za narezivanje navoja, provlačenja, alata za rezanje zupčanika i drugih složenih reznih alata, brzorezni čelik i dalje zauzima dominantnu poziciju. Noževi od brzog čelika se lako oštre.
Prema različitim namjenama, brzorezni čelik se može podijeliti na brzorezni čelik opće namjene i brzorezni čelik visokih performansi.
⑴ Alati za rezanje brzog čelika opće namjene
Brzorezni čelik opšte namjene. Generalno, može se podijeliti u dvije vrste: volfram čelik i volfram molibden čelik. Ova vrsta brzoreznog čelika sadrži aditiv (C) od 0,7 posto do 0,9 posto. Prema različitom sadržaju volframa u čeliku, može se podijeliti na volfram čelik sa 12 posto ili 18 posto W, volfram-molibden čelik sa 6 posto ili 8 posto W i molibden čelik sa 2 posto ili bez W. . Brzorezni čelik opće namjene ima određenu tvrdoću (63-66HRC) i otpornost na habanje, visoku čvrstoću i žilavost, dobru plastičnost i tehnologiju obrade, pa se široko koristi u proizvodnji raznih složenih alata.
① Volfram čelik: Tipičan razred opštenamenskog čelika od volframa je W18Cr4V, (skraćeno W18), koji ima dobre sveobuhvatne performanse. Tvrdoća na visokim temperaturama na 6000C je 48,5HRC i može se koristiti za proizvodnju različitih složenih alata. Ima prednosti dobre mljevenosti i niske osjetljivosti na razugljičenje, ali zbog visokog sadržaja karbida, raspodjela je relativno neravnomjerna, čestice su velike, a čvrstoća i žilavost nisu visoke.
② Volfram-molibden čelik: odnosi se na brzorezni čelik dobijen zamjenom dijela volframa u volfram čeliku molibdenom. Tipični razred volfram-molibdenskog čelika je W6Mo5Cr4V2, (skraćeno M2). Čestice karbida M2 su fine i ujednačene, a njegova čvrstoća, žilavost i plastičnost na visokim temperaturama su bolji od onih kod W18Cr4V. Drugi volfram-molibden čelik je W9Mo3Cr4V (skraćeno W9), njegova termička stabilnost je nešto veća od one kod čelika M2, njegova čvrstoća i žilavost su bolja od W6M05Cr4V2 i ima dobru obradivost.
⑵ Alati za rezanje čelika visokih performansi
Brzorezni čelik visokih performansi odnosi se na novu vrstu čelika koji dodaje nešto sadržaja ugljika, vanadija i legirajućih elemenata kao što su Co i Al u sastav brzoreznog čelika opće namjene, kako bi poboljšao njegovu otpornost na toplinu i otpornost na habanje. Uglavnom postoje sljedeće kategorije:
① Visokougljenični brzorezni čelik. Visokougljenični brzorezni čelik (kao što je 95W18Cr4V), visoke tvrdoće na sobnoj temperaturi i visokoj temperaturi, pogodan je za proizvodnju i obradu običnog čelika i livenog gvožđa, bušilica, razvrtača, slavina i glodala sa visokim zahtevima za otpornost na habanje ili alati za obradu tvrđih materijala. Nije pogodan da izdrži velike udare.
② Visokorezni čelik sa visokim vanadijem. Tipični razredi, kao što je W12Cr4V4Mo, (koji se naziva EV4), koji sadrže V povećan na 3 do 5 posto, dobru otpornost na habanje, pogodan za rezanje materijala sa velikim trošenjem alata, kao što su vlakna, tvrda guma, plastika, itd., mogu također se koristi za obradu materijala kao što su nehrđajući čelik, čelik visoke čvrstoće i legure na visokim temperaturama.
③ Kobalt brzorezni čelik. To je supertvrdi brzorezni čelik koji sadrži kobalt, tipične klase, kao što je W2Mo9Cr4VCo8, (skraćeno M42), ima visoku tvrdoću, a njegova tvrdoća može doseći 69-70HRC. Pogodan je za obradu čelika visoke čvrstoće otpornog na toplotu, legura na visoke temperature, legura titanijuma itd. Obradni materijal, M42 ima dobru brusnost i pogodan je za izradu preciznih i složenih alata, ali nije pogodan za rad pod udarnim rezanjem uslovima.
④ Aluminijski brzorezni čelik. Pripada supertvrdom brzoreznom čeliku koji sadrži aluminijum, tipičnih razreda, kao što je W6Mo5Cr4V2Al, (skraćeno kao 501), tvrdoća na visokim temperaturama dostiže 54HRC na 6000C, a učinak rezanja je ekvivalentan M42. Pogodan je za proizvodnju glodala, bušilica, razvrtača, zupčastih glodala i provlačenja. itd., koji se koriste za obradu materijala kao što su legirani čelik, nehrđajući čelik, čelik visoke čvrstoće i superlegure.
⑤ Dušik supertvrdi brzorezni čelik. Tipične klase, kao što je W12M03Cr4V3N, koji se nazivaju (V3N), su supertvrdi brzorezni čelici koji sadrže dušik. Tvrdoća, snaga i žilavost su ekvivalentni M42. obrada.
(3) Topljenje brzoreznog čelika i brzoreznog čelika iz metalurgije praha
Prema različitim proizvodnim procesima, brzorezni čelik se može podijeliti na brzorezni čelik za topljenje i brzorezni čelik za metalurgiju praha.
① Topljenje brzoreznog čelika: I obični brzorezni čelik i brzorezni čelik visokih performansi se proizvode taljenjem. Od njih se prave noževi kroz procese kao što su topljenje, livenje ingota i oblaganje i valjanje. Ozbiljan problem koji će se vjerovatno pojaviti kod topljenja brzoreznog čelika je segregacija karbida. Tvrdi i lomljivi karbidi su neravnomjerno raspoređeni u brzoreznom čeliku, a zrna su krupna (do desetina mikrona). i štetni efekti na performanse rezanja.
② Brzi čelik iz metalurgije praha (PM HSS): Brzi čelik iz metalurgije praha (PM HSS) je rastopljeni čelik topljen u visokofrekventnoj indukcijskoj peći, atomiziran argonom pod visokim pritiskom ili čistim dušikom, a zatim kaljen da bi se dobio fino i ujednačenih kristala Microstructure (brzorezni čelik u prahu), a zatim dobijeni prah utisnuti u zatvor noža pod visokom temperaturom i visokim pritiskom, ili prvo napraviti čeličnu gredicu, a zatim iskovati i uvaljati u oblik noža. U poređenju sa brzoreznim čelikom proizvedenim metodom taljenja, PM HSS ima sledeće prednosti: zrna karbida su fina i ujednačena, a čvrstoća, žilavost i otpornost na habanje su znatno poboljšani u poređenju sa brzoreznim čelikom proizvedenim topljenjem. Na polju složenih CNC alata, PM HSS alati će se dalje razvijati i igrati važnu ulogu. Tipične klase, kao što su F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN, itd., mogu se koristiti za proizvodnju noževa velikih dimenzija, teških opterećenja i udarnih noževa, a mogu se koristiti i za proizvodnju preciznih noževa.
3. Principi izbora materijala za CNC rezne alate
the
Trenutno, široko korišteni CNC alatni materijali uglavnom uključuju dijamantske alate, kubne alate od bor nitrida, keramičke alate, obložene alate, karbidne alate i alate od brzog čelika. Postoji mnogo vrsta materijala za rezne alate, a njihove performanse uvelike variraju. Glavni pokazatelji učinka različitih materijala alata prikazani su u sljedećoj tabeli.
slika
Materijal alata za NC obradu mora se odabrati prema radnom komadu koji se obrađuje i prirodi obrade. Izbor materijala alata treba razumno uskladiti sa objektom obrade. Usklađivanje materijala reznog alata i predmeta obrade uglavnom se odnosi na usklađivanje mehaničkih svojstava, fizičkih svojstava i hemijskih svojstava oba da bi se postigao najduži vijek trajanja alata i maksimalna produktivnost rezanja.
1. Materijal reznog alata odgovara mehaničkim svojstvima obrađenog objekta
Usklađivanje mehaničkih svojstava reznog alata i predmeta obrade uglavnom se odnosi na usklađivanje parametara mehaničkih svojstava kao što su čvrstoća, žilavost i tvrdoća reznog alata i materijala radnog predmeta. Materijali alata sa različitim mehaničkim svojstvima pogodni su za različite materijale obratka.
① The order of tool material hardness is: diamond tool>cubic boron nitride tool>ceramic tool>tungsten carbide>brzorezni čelik.
② Redoslijed čvrstoće savijanja alatnih materijala je: brzorezni čelik > cementni karbid > keramički alati > dijamantski i kubni alati od bor nitrida.
③ Redoslijed žilavosti materijala reznog alata je: brzorezni čelik > cementirani karbid > kubni bor nitrid, dijamantski i keramički rezni alati.
Materijal radnog predmeta velike tvrdoće mora se obraditi alatom veće tvrdoće. Tvrdoća materijala alata mora biti veća od tvrdoće materijala radnog komada, za koji se općenito zahtijeva da bude iznad 60HRC. Što je materijal alata tvrđi, to je njegova otpornost na habanje bolja. Na primjer, kada se poveća količina kobalta u cementiranom karbidu, njegova čvrstoća i žilavost se povećavaju, a tvrdoća se smanjuje, što je pogodno za grubu obradu; kada se količina kobalta smanji, povećava se njegova tvrdoća i otpornost na habanje, što je pogodno za završnu obradu.
Alati sa odličnim mehaničkim svojstvima pri visokim temperaturama posebno su pogodni za brzo sečenje. Odlične performanse na visokim temperaturama keramičkih alata omogućavaju im rezanje pri velikim brzinama, a dozvoljena brzina rezanja može se povećati za 2 do 10 puta u odnosu na cementni karbid.
2. Usklađivanje materijala reznog alata sa fizičkim svojstvima obrađenog objekta
Alati sa različitim fizičkim svojstvima, kao što su brzorezni čelični alati sa visokom toplotnom provodljivošću i niskom tačkom taljenja, keramički alati sa visokim talištem i niskim toplotnim širenjem, dijamantski alati sa visokom toplotnom provodljivošću i niskim toplotnim širenjem, itd. različiti materijali radnog komada. Prilikom obrade radnih predmeta sa slabom toplotnom provodljivošću treba koristiti alatne materijale sa boljom toplotnom provodljivošću kako bi se toplota rezanja mogla brzo preneti i temperatura rezanja smanjila. Zbog visoke toplotne provodljivosti i toplotne difuzije dijamanta, toplota rezanja se lako raspršuje i neće izazvati velike termičke deformacije, što je posebno važno za precizne alate za mašinsku obradu koji zahtevaju veliku preciznost dimenzija.
① Temperatura otporna na toplinu različitih materijala alata: 700-8000C za dijamantske alate, 13000-15000C za PCBN alate, 1100-12000C za keramičke alate, 900-11000C za TiC(N Cementirani karbid na bazi ) i 900-11000C za ultrafina zrna na bazi WC Cementirani karbid je 800~9000C, HSS je 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>Keramika na bazi A1203-a.
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>PCD.
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>Keramika na bazi A1203-a.
3. Usklađivanje materijala reznog alata sa hemijskim svojstvima obrađenog predmeta
Usklađivanje hemijskih svojstava između materijala alata za rezanje i predmeta obrade uglavnom se odnosi na podudaranje parametara hemijskih performansi kao što su hemijski afinitet, hemijska reakcija, difuzija i otapanje između materijala alata i materijala radnog predmeta. noževi od različitih materijala
