Kombinationen av avancerad bearbetningsutrustning och högpresterande CNC-skärverktyg kan utöva sin effektivitet fullt ut och uppnå goda ekonomiska fördelar. Med den snabba utvecklingen av skärverktygsmaterial har olika nya typer av skärverktygsmaterial avsevärt förbättrat deras fysiska, mekaniska och skärande prestanda, och deras tillämpningsområde utökas också ständigt.
1. Grundläggande egenskaper som skärverktygsmaterial bör ha
Valet av verktygsmaterial har en betydande inverkan på verktygets livslängd, bearbetningseffektivitet, bearbetningskvalitet och bearbetningskostnader. Skärverktyget måste tåla högt tryck, hög temperatur, friktion, stötar och vibrationer under skärning. Därför bör verktygsmaterial ha följande grundläggande egenskaper:
(1) Hårdhet och slitstyrka. Hårdheten hos verktygsmaterialet måste vara högre än arbetsstyckets material, vilket vanligtvis kräver en hårdhet på över 60HRC. Ju högre hårdhet verktygsmaterialet har, desto bättre slitstyrka.
(2) Styrka och seghet. Verktygsmaterialet bör ha hög hållfasthet och seghet för att motstå skärkrafter, stötar och vibrationer och för att förhindra spröda brott och kantkollaps av verktyget.
(3) Värmebeständighet. Verktygsmaterialet har bra värmebeständighet, tål höga skärtemperaturer och har bra oxidationsbeständighet.
(4) Processprestanda och ekonomi. Verktygsmaterialet bör ha bra smidesprestanda, värmebehandlingsprestanda och svetsprestanda; Slipning bearbetning prestanda, och strävan efter hög prestanda till prisförhållande.
2. Typer, egenskaper, egenskaper och tillämpningar av skärverktygsmaterial
a. Typer, egenskaper, egenskaper och verktygstillämpningar för diamantverktygsmaterial
Diamant är en allotrop av kol, och det är det hårdaste materialet som finns i naturen. Diamantskärverktyg har hög hårdhet, slitstyrka och värmeledningsförmåga och används ofta vid bearbetning av icke-järnhaltiga och icke-metalliska material. Särskilt vid höghastighetsskärning av aluminium och kiselaluminiumlegeringar är diamantverktyg de främsta skärverktygsvarianterna som är svåra att ersätta. Diamantskärande verktyg som kan uppnå hög effektivitet, hög stabilitet och bearbetning med lång livslängd är oumbärliga och viktiga verktyg i modern CNC-bearbetning.
2. Typer, egenskaper, egenskaper och verktygstillämpningar för verktygsmaterial för kubisk bornitrid
Den andra typen av superhårt material, kubisk bornitrid (CBN), syntetiserat med en metod som liknar diamanttillverkningsmetoden, är näst efter diamant i hårdhet och värmeledningsförmåga. Den har utmärkt termisk stabilitet och oxiderar inte när den värms upp till 10 000 grader i atmosfären. CBN
har extremt stabila kemiska egenskaper för järnmetaller och kan användas i stor utsträckning vid bearbetning av stålprodukter.
3. Typ, prestanda och egenskaper hos keramiska verktygsmaterial och verktygsapplikation
Keramiska skärverktyg kännetecknas av hög hårdhet, god slitstyrka, utmärkt värmebeständighet och kemisk stabilitet och är inte lätta att binda med metall. Keramiska verktyg spelar en mycket viktig roll vid NC-bearbetning. Keramiska verktyg har blivit ett av huvudverktygen för höghastighetsskärning och bearbetning av svåra material. Keramiska verktyg används ofta i höghastighetsskärning, torrskärning, hård skärning och svåra att skära material. Keramiska verktyg kan effektivt bearbeta höghårda material som inte kan bearbetas med traditionella verktyg, och inse "svarvning istället för slipning"; Den optimala skärhastigheten för keramiska verktyg kan vara 2 ~ 10 gånger högre än den för hårdmetallverktyg, vilket avsevärt förbättrar produktionseffektiviteten för skärning; De huvudsakliga råvarorna som används för keramiska verktygsmaterial är de vanligaste elementen i skorpan. Därför är främjandet och tillämpningen av keramiska verktyg av stor betydelse för att förbättra produktiviteten, minska bearbetningskostnaderna och spara strategiska ädelmetaller, och kommer också att i hög grad främja framstegen inom skärteknik.
4. Prestanda och egenskaper för belagda verktygsmaterial och applicering av verktyg
Att belägga verktyget är ett av de viktiga sätten att förbättra dess prestanda. Framväxten av belagda skärverktyg har gjort ett betydande genombrott i deras skärprestanda. Belagda skärverktyg är belagda med ett eller flera lager av eldfasta föreningar med god slitstyrka på verktygskroppen med god seghet. De kombinerar verktygsmatrisen med en hård beläggning och förbättrar därigenom verktygets prestanda avsevärt. Belagda skärverktyg kan förbättra bearbetningseffektiviteten, förbättra bearbetningsnoggrannheten, förlänga verktygets livslängd och minska bearbetningskostnaderna.
Cirka 80 procent av de skärverktyg som används i nya CNC-verktygsmaskiner använder belagda verktyg. Belagda verktyg kommer att vara den viktigaste verktygsvarianten inom området CNC-bearbetning i framtiden.
5. Typer, egenskaper, egenskaper och tillämpningar av hårdlegerade skärverktygsmaterial
Hårdlegerade skärverktyg, särskilt indexerbara skärverktyg av hårdlegering, är de ledande produkterna av CNC-bearbetningsverktyg. Sedan 1980-talet har olika typer av integrerade och indexerbara skärverktyg eller knivar av hårdlegering expanderat till olika skärverktygsområden. Bland dem har indexerbara skärverktyg av hårdlegering expanderat från enkla svarv- och ytfräsverktyg till olika precisions-, komplexa och formade verktygsfält.
Typer av hårdlegerade skärverktyg
Enligt den huvudsakliga kemiska sammansättningen kan hårda legeringar delas in i volframkarbidbaserade hårda legeringar och titankarbid (TiC (N)-baserade hårda legeringar.
Volframkarbidbaserade hårdmetaller inkluderar volframkobolt (YG), volframkobolttitan (YT) och sällsynt karbid tillsatt (YW). De har sina egna fördelar och nackdelar. Huvudkomponenterna är volframkarbid (WC), titankarbid (TiC), tantalkarbid (TaC), niobkarbid (NbC), etc. Den vanliga metallbindningsfasen är Co.
Kol (kväve) titanbaserade hårda legeringar är hårda legeringar med TiC som huvudkomponent (vissa med andra karbider eller nitrider tillsatta), och de vanligaste metallbindningsfaserna är Mo och Ni.
ISO (International Organization for Standardization) delar in skärning av hårda legeringar i tre kategorier:
Klass K, inklusive Kl0-K40, motsvarar YG-klassen i Kina (består huvudsakligen av WC Co).
Klass P, inklusive P01 till P50, motsvarar YT-klassen i Kina (huvudsakligen sammansatt av WC TiC Co).
Klass M, inklusive M10 till M40, motsvarar YW-klassen i Kina (huvudsakligen sammansatt av WC TiC TaC (NbC) Co).
Varje märke representerar en serie legeringar som sträcker sig från hög hårdhet till maximal seghet med siffror mellan 01 och 50.
6. Typer, egenskaper och tillämpningar av skärverktyg i höghastighetstål
High Speed Steel (HSS) är en typ av höglegerat verktygsstål som innehåller en stor mängd legeringselement som W, Mo, Cr och V. Höghastighetstål skärverktyg har utmärkta omfattande prestanda när det gäller hållfasthet, seghet och bearbetbarhet. I komplexa skärverktyg, speciellt för tillverkning av hålbearbetningsverktyg, fräsverktyg, gängskärverktyg, broscher, kugghjulsskärverktyg och andra komplexa eggformade skärverktyg, intar fortfarande höghastighetsstål huvudpositionen. Höghastighetstålverktyg är lätta att slipa vassa skäreggar.
Enligt olika syften kan höghastighetsstål delas in i höghastighetsstål för allmänt ändamål och högpresterande höghastighetsstål.
(1) Universal höghastighetstål skärverktyg
Universal höghastighetstål. Generellt kan det delas in i två kategorier: volframstål och volframmolybdenstål. Den här typen av höghastighetsstål innehåller (C) från 0,7 procent till 0,9 procent. Beroende på de olika volframhalterna i stål kan det delas in i volframstål som innehåller 12 procent eller 18 procent W, volframmolybdenstål som innehåller 6 procent eller 8 procent W, och molybdenstål som innehåller 2 procent eller ingen W. Universal höghastighetsstål har en viss grad av hårdhet (63-66HRC) och slitstyrka, hög hållfasthet och seghet, god plasticitet och bearbetningsförmåga och används i stor utsträckning vid tillverkning av olika komplexa skärverktyg.
① Volframstål: Den typiska kvaliteten för universellt höghastighetsstål av volframstål är W18Cr4V, (kallad W18), som har goda omfattande egenskaper och en högtemperaturhårdhet på 48,5 HRC vid 6000 grader. Den kan användas för att tillverka olika komplexa skärverktyg. Den har fördelar som god slipbarhet och låg avkolningskänslighet, men på grund av det höga innehållet av karbider, ojämn fördelning, större partiklar samt låg hållfasthet och seghet.
② Volframmolybdenstål: hänvisar till ett höghastighetsstål som erhålls genom att ersätta en del av volfram i volframstål med molybden. Den typiska kvaliteten på volframmolybdenstål är W6Mo5Cr4V2, eller M2 förkortat. Karbidpartiklarna i M2 är fina och enhetliga, med bättre hållfasthet, seghet och hög temperatur plasticitet än W18Cr4V. En annan typ av volframmolybdenstål är W9Mo3Cr4V (förkortat W9), som har något högre termisk stabilitet än M2-stål, bättre böjhållfasthet och seghet än W6M05Cr4V2, och har god bearbetbarhet.
(2) Högpresterande höghastighetstål skärverktyg
Högpresterande höghastighetsstål hänvisar till en ny typ av stål som lägger till visst kolinnehåll, vanadininnehåll och legeringselement som Co och Al till sammansättningen av allmänt höghastighetsstål, och därigenom förbättrar dess värmebeständighet och slitstyrka. . Det finns främst följande kategorier:
① Höghastighetstål med hög kolhalt. Höghastighetsstål med hög kolhalt (som 95W18Cr4V) har hög hårdhet vid rumstemperatur och höga temperaturer, vilket gör det lämpligt för tillverkning och bearbetning av vanligt stål och gjutjärn, borrkronor, brotschar, kranar och fräsar med höga krav på slitstyrka, eller skärverktyg för bearbetning av hårdare material. Det är inte lämpligt att motstå stora stötar.
② Höghastighetstål av vanadin. Typiska kvaliteter, såsom W12Cr4V4Mo, (förkortat EV4), med V-innehållet ökat till 3 procent ~5 procent, har god slitstyrka och är lämpliga för att skära material med stort verktygsslitage, såsom fiber, hårdgummi, plast, etc., och kan också användas för bearbetning av rostfritt stål, höghållfast stål, högtemperaturlegering och andra material.
③ Kobolt höghastighetstål. Det är ett koboltinnehållande superhårt höghastighetsstål med en typisk kvalitet, såsom W2Mo9Cr4VCo8 (kallad M42), som har en hög hårdhet på upp till 69~70HRC. Den lämpar sig för bearbetning av svårbearbetade material som höghållfast värmebeständigt stål, högtemperaturlegeringar, titanlegeringar etc. M42 har god slipbarhet och lämpar sig för tillverkning av precisions- och komplexa skärverktyg, men den är inte lämplig för arbetar under stötskärningsförhållanden.
④ Höghastighetstål i aluminium. Det är ett aluminiuminnehållande superhårt snabbstål med en typisk kvalitet, såsom W6Mo5Cr4V2Al (förkortat 501). Högtemperaturhårdheten vid 6000 grader når också 54HRC, och skärprestandan är likvärdig med M42. Den är lämplig för tillverkning av fräsar, borr, brotschar, kugghjulsfräsar, broscher, etc., och används för bearbetning av material som legerat stål, rostfritt stål, höghållfast stål och högtemperaturlegeringar.
⑤ Kväve superhårt snabbstål. En typisk kvalitet, såsom W12M03Cr4V3N, förkortat (V3N), är ett kväveinnehållande superhårt höghastighetsstål med en hårdhet, styrka och seghet som är jämförbar med M42. Den kan användas som ett substitut för kobolthaltigt höghastighetstål för låghastighetsskärning av svårbearbetade material och låghastighetsbearbetning med hög precision.
(3) Smältande höghastighetsstål och pulvermetallurgiskt höghastighetsstål
Enligt olika tillverkningsprocesser kan höghastighetsstål delas in i smält höghastighetsstål och pulvermetallurgiskt höghastighetsstål.
① Smältande höghastighetsstål: Både vanligt höghastighetsstål och högpresterande höghastighetsstål tillverkas med smältmetoden. De görs till skärande verktyg genom processer som smältning, götgjutning och plätering och valsning. Det allvarliga problemet som är benäget att uppstå vid smältning av höghastighetsstål är hårdmetallsegregering. Hårda och spröda karbider är ojämnt fördelade i höghastighetsstål, och kornstorleken är grov (upp till tiotals mikrometer), vilket har negativa effekter på slitstyrkan, segheten och skärprestandan hos höghastighetsstålverktyg.
② Powder Metallurgy High Speed Steel (PM HSS): Powder Metallurgy High Speed Steel (PM HSS) är en stålvätska som smälts i en högfrekvent induktionsugn. Det finfördelas med högtrycksargon eller ren kvävgas och kyls sedan för att erhålla en fin och enhetlig kristallin struktur (höghastighetsstålpulver). Det resulterande pulvret pressas sedan till ett verktygsämne vid hög temperatur och tryck, eller görs först till ett stålämne och smids sedan och rullas till en verktygsform. Jämfört med höghastighetsstål tillverkat med smältmetod har PM HSS fördelarna med fina och enhetliga hårdmetallkorn, avsevärt förbättrad hållfasthet, seghet och slitstyrka jämfört med smält höghastighetsstål. PM HSS-verktyg kommer att vidareutveckla och inta en viktig position inom området komplexa CNC-verktyg. Typiska kvaliteter, såsom F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN, etc., kan användas för att tillverka stora, kraftiga och slagtåliga skärverktyg, såväl som precisionsskärverktyg.
