1. Grunneiginleikar sem verkfæri ættu að hafa
Val á verkfæraefnum hefur mikil áhrif á endingu verkfæra, vinnslu skilvirkni, vinnslugæði og vinnslukostnað. Við klippingu verða verkfæri að þola háan þrýsting, háan hita, núning, högg og titring. Þess vegna ætti verkfæraefni að hafa eftirfarandi grunneiginleika:
(1) hörku og slitþol. Hörku verkfæraefnisins verður að vera hærri en hörku vinnsluhlutans, almennt þarf að vera yfir 60HRC. Því hærra sem hörku verkfæraefnisins er, því betri slitþol.
(2) Styrkur og hörku. Verkfærisefnið ætti að hafa mikinn styrk og seigju til að standast skurðkraft, högg og titring og koma í veg fyrir brothætt brot og flísar á verkfærinu.
(3) Hitaþol. Verkfæraefnið ætti að hafa góða hitaþol, geta staðist hátt skurðarhitastig og hafa góða andoxunargetu.
(4) Ferli árangur og hagkvæmni. Verkfærisefnið ætti að hafa góða mótunarafköst, hitameðferðarafköst, suðuafköst; malaafköst o.s.frv., og ætti að sækjast eftir háu frammistöðu-verðshlutfalli.
2. Tegundir, afköst, eiginleikar og notkun verkfæraefna
1. Tegundir, eiginleikar og eiginleikar demantaverkfæraefna og verkfæraforrita
Demantur er allotrope úr kolefni og er harðasta efnið sem finnast í náttúrunni. Demantarverkfæri hafa mikla hörku, mikla slitþol og mikla hitaleiðni og eru mikið notaðar við vinnslu á málmum og efnum sem ekki eru úr málmi. Sérstaklega í háhraðaskurði á áli og kísilálblöndu eru demantarverkfæri aðal skurðarverkfæri sem erfitt er að skipta um. Demantaverkfæri sem geta náð mikilli skilvirkni, miklum stöðugleika og langan líftíma vinnslu eru ómissandi og mikilvægt tæki í nútíma CNC vinnslu.
1) Tegundir demantaverkfæra
① Náttúrulegur demanturverkfæri: Náttúrulegur demantur hefur verið notaður sem skurðarverkfæri í hundruð ára. Eftir fínslípun getur náttúrulega einkristalla demantverkfærið verið mjög skörp, með skurðradíus allt að 0.002μm, sem getur náð ofurþunnum skurði og getur unnið mjög mikla nákvæmni vinnustykkisins og mjög lágt yfirborð grófleiki. Það er viðurkennt, tilvalið og óbætanlegt ofurnákvæmt vinnslutæki.
② PCD demantur tól: Náttúrulegur demantur er dýr og mest notaði demantur til að klippa er fjölkristallaður demantur (PCD). Frá því snemma á áttunda áratugnum, eftir árangursríka þróun fjölkristallaðs demants (Polycrystauine demantur, vísað til sem PCD) blaða sem eru unnin með háhita- og háþrýstingsmyndunartækni, hefur náttúrulegum demantarverkfærum verið skipt út fyrir gervi fjölkristallaðan demant í mörgum tilfellum. PCD hráefni eru nóg og verð þess er aðeins nokkrir tíundu til tugi af náttúrulegum demöntum.
PCD verkfæri geta ekki malað mjög skarpar brúnir og yfirborðsgæði unnu vinnustykkisins eru ekki eins góð og náttúrulegur demantur. Í augnablikinu er ekki auðvelt að framleiða PCD blöð með flísbrotum í greininni. Þess vegna er PCD aðeins hægt að nota til að skera nákvæmni á málmlausum og málmlausum málmum og það er erfitt að ná ofurnákvæmri spegilskurði.
③ CVD demantur verkfæri: CVD demantur tækni hefur birst í Japan síðan seint á áttunda áratugnum og snemma á níunda áratugnum. CVD demantur vísar til myndun demantarfilmu á ólíku undirlagi (eins og sementuðu karbíði, keramik osfrv.) með efnagufuútfellingu (CVD). CVD demantur hefur sömu uppbyggingu og eiginleika og náttúrulegur demantur.
Árangur CVD demants er mjög nálægt því sem náttúrulegur demantur. Það hefur kosti náttúrulegs einskristals demants og fjölkristallaðs demants (PCD) og sigrar að vissu marki galla þeirra.
(2) Frammistöðueiginleikar demantsverkfæra
① Mjög mikil hörku og slitþol: Náttúrulegur demantur er harðasta efnið sem finnast í náttúrunni. Demantur hefur mjög mikla slitþol. Við vinnslu á efnum með mikla hörku er endingartími demantsverkfæra 10 til 100 sinnum meiri en sementkarbíðverkfæra, eða jafnvel allt að nokkur hundruð sinnum.
② Mjög lágur núningsstuðull: Núningsstuðullinn milli demants og sumra járnlausra málma er lægri en annarra verkfæra. Lágur núningsstuðull þýðir minni aflögun við vinnslu, sem getur dregið úr skurðarkrafti.
③ Mjög skörp skurðbrún: Skurðbrún demantarverkfæra er hægt að skerpa mjög skarpt. Náttúruleg eins kristal demantsverkfæri geta verið eins skörp og 0.002-0.008μm, sem getur framkvæmt ofurþunnt skurð og ofurnákvæma vinnslu.
④ Mjög mikil varmaleiðni: Demantur hefur mikla hitaleiðni og hitadreifingu, auðvelt er að dreifa skurðarhita og hitastig skurðarhluta verkfærisins er lágt.
⑤ Lágur varmaþenslustuðull: Varmaþenslustuðull demants er nokkrum sinnum minni en sementaðs karbíðs og breytingin á stærð verkfæra af völdum skurðarhita er mjög lítil, sem er sérstaklega mikilvægt fyrir nákvæmni og ofurnákvæmni vinnslu með mikilli vídd. kröfur um nákvæmni.
(3) Notkun demantarverkfæra
Demantaverkfæri eru aðallega notuð til að fínklippa og leiða málma sem ekki eru úr járni og málmlausum efnum á miklum hraða. Hentar til að vinna úr ýmsum slitþolnum málmlausum, svo sem glertrefjastyrktum plastduftmálmvinnslueyðum, keramikefnum osfrv .; ýmsir slitþolnir málmar sem ekki eru járn, svo sem ýmsar kísil álblöndur; ýmis frágangur úr járnlausum málmi.
Ókosturinn við demantverkfæri er að þau hafa lélegan hitastöðugleika. Þegar skurðarhitastigið fer yfir 700 gráður ~ 800 gráður, munu þeir missa hörku sína algjörlega; auk þess henta þeir ekki til að skera járnmálma, því demantur (kolefni) hvarfast auðveldlega við járnatóm við háan hita, umbreytir kolefnisatómum í grafítbyggingar og verkfærin skemmast auðveldlega.
2. Tegundir, eiginleikar og eiginleikar kúbikbórnítríðs verkfæraefna og verkfæraforrita
Kúbískt bórnítríð (CBN), annað ofurhart efni framleitt með svipaðri aðferð og demantaframleiðsluaðferðin, er næst demant í hörku og hitaleiðni. Það hefur framúrskarandi hitastöðugleika og oxast ekki þegar það er hitað upp í 10,000 gráður í andrúmsloftinu. CBN hefur einstaklega stöðuga efnafræðilega eiginleika fyrir járnmálma og getur verið mikið notað í vinnslu á stálvörum.
(1) Tegundir kúbikbórnítríðverkfæra
Kúbískt bórnítríð (CBN) er efni sem er ekki til í náttúrunni. Það má skipta í einkristalla og fjölkristallaða, nefnilega CBN einkristalla og fjölkristallað kúbikbórnítríð (PCBN í stuttu máli). CBN er ein af allotropes bórnítríðs (BN) og hefur svipaða uppbyggingu og demant.
PCBN (fjölkristallað kubískt bórnítríð) er fjölkristallað efni sem er búið til með því að herða fínt CBN efni saman í gegnum bindifasa (TiC, TiN, Al, Ti o.s.frv.) við háan hita og háan þrýsting. Sem stendur er það verkfæraefnið með hörku sem er næst demant sem er tilbúið tilbúið. Það og demantur eru sameiginlega nefndir ofurharð verkfæri. PCBN er aðallega notað til að búa til verkfæri eða önnur verkfæri.
PCBN verkfæri má skipta í samþætt PCBN blöð og PCBN samsett blöð hert með sementuðu karbíði.
PCBN samsett blöð eru unnin með því að sintra lag af {{0}}.5-1.0mm þykkt PCBN á sementuðu karbít með góðum styrk og seigleika. Frammistaða þess sameinar góða hörku með mikilli hörku og slitþol. Það leysir vandamál með lágan beygjustyrk og erfiða suðu á CBN blaðum.
(2) Helstu eiginleikar og eiginleikar kúbíksbórnítríðs
Þrátt fyrir að hörku kúbísks bórnítríðs sé örlítið lægri en demants, er hún miklu hærri en önnur efni með mikla hörku. Framúrskarandi kostur CBN er að hitastöðugleiki þess er miklu meiri en demants, sem getur náð yfir 1200 gráður (demantur er 700-800 gráður). Annar framúrskarandi kostur er að það er efnafræðilega óvirkt og hvarfast ekki efnafræðilega við járn við 1200-1300 gráðu. Helstu frammistöðueiginleikar kúbísbórnítríðs eru sem hér segir.
① Mikil hörku og slitþol: Kristalbygging CBN er svipuð og demantur og hefur svipaða hörku og styrk og demantur. PCBN er sérstaklega hentugur til að vinna úr hörku efni sem aðeins var hægt að mala áður og getur fengið betri yfirborðsgæði vinnustykkisins.
② Hár hitastöðugleiki: Hitaþol CBN getur náð 1400-1500 gráðu, sem er næstum 1 sinnum hærra en demantur (700-800 gráðu). PCBN verkfæri geta skorið háhita málmblöndur og hert stál á 3-5 sinnum meiri hraða en á karbíðverkfærum.
③ Frábær efnafræðilegur stöðugleiki: Það hvarfast ekki efnafræðilega við járnefni við 1200-1300 gráðu og slitnar ekki eins mikið og demantur. Á þessum tíma getur það enn viðhaldið hörku karbíðs; PCBN verkfæri eru hentug til að klippa herta stálhluta og kælt steypujárn og geta verið mikið notaðar í háhraða klippingu á steypujárni.
④ Góð hitaleiðni: Þrátt fyrir að hitaleiðni CBN geti ekki náð demantum, meðal alls kyns verkfæraefna, er hitaleiðni PCBN næst á eftir demanti og er miklu hærri en háhraðastál og karbíð.
⑤ Lágur núningsstuðull: Lítill núningsstuðull getur leitt til minnkaðs skurðarkrafts, lægra skurðarhitastigs og bættra yfirborðsgæða meðan á skurði stendur.
(3) Notkun kúbikbórnítríðverkfæra
Kúbískt bórnítríð er hentugur til að klára ýmis efni sem erfitt er að skera eins og hert stál, hart steypujárn, háhita álfelgur, sementað karbíð, yfirborðsúðunarefni o.s.frv. Vinnslunákvæmni getur náð IT5 (IT6 fyrir holur), og yfirborðsgrófleiki getur verið allt að Ra1.25~0.20μm.
Kúbísk bórnítríð verkfæraefni hafa lélega hörku og beygjustyrk. Þess vegna eru kúbískur bórnítríð beygjuverkfæri ekki hentugur fyrir grófa vinnslu á lágum hraða og með miklu höggálagi; á sama tíma eru þau ekki hentug til að skera efni með mikla mýkt (svo sem ál, koparblendi, nikkel-undirstaða málmblöndur, stál með mikilli mýkt osfrv.), vegna þess að þegar klippt er á þessa málma mun alvarleg uppbyggð brún myndast, sem mun rýra vinnslu yfirborðið.
3. Tegundir, eiginleikar og eiginleikar keramikverkfæra og verkfæraforrita
Keramikverkfæri hafa einkennin mikla hörku, góða slitþol, framúrskarandi hitaþol og efnafræðilegan stöðugleika og eru ekki auðvelt að tengja við málma. Keramikverkfæri skipa mjög mikilvæga stöðu í CNC vinnslu. Keramikverkfæri eru orðin eitt helsta verkfæri fyrir háhraðaskurð og efni sem erfitt er að vinna úr. Keramikverkfæri eru mikið notuð í háhraðaskurði, þurrskurði, harðri klippingu og klippingu á efnum sem erfitt er að véla. Keramikverkfæri geta á skilvirkan hátt unnið mjög hörð efni sem hefðbundin verkfæri geta alls ekki unnið og áttað sig á "beygja í stað þess að mala"; ákjósanlegur skurðarhraði keramikverkfæra getur verið 2 til 10 sinnum hærri en sementaðs karbíðverkfæra og þar með bætt skilvirkni skurðarframleiðslunnar til muna; helstu hráefnin sem notuð eru í keramikverkfæri eru algengustu frumefnin í jarðskorpunni. Þess vegna hefur kynning og notkun keramikverkfæra mikla þýðingu til að bæta framleiðni, draga úr vinnslukostnaði og spara stefnumótandi góðmálma og mun einnig stuðla að framförum skurðartækni.
(1) Tegundir keramikverkfæra
Almennt má skipta efni úr keramikverkfærum í þrjá flokka: keramik sem byggir á súráli, keramik sem byggir á kísilnítríði og samsett keramik sem byggir á kísilnítríði og súráli. Meðal þeirra eru súrál-undirstaða og sílikonnítríð-undirstaða keramikverkfæri mest notuð. Frammistaða keramik sem byggir á sílikonnítríði er betri en súráls keramik.
(2) Afköst og eiginleikar keramikverkfæra
Frammistöðueiginleikar keramikverkfæra eru sem hér segir:
① Mikil hörku og góð slitþol: Þó að hörku keramikverkfæra sé ekki eins mikil og PCD og PCBN, þá er hún miklu hærri en sementkarbíð og háhraða stálverkfæri og nær 93 ~ 95HRA. Keramikverkfæri geta unnið úr hörku efni sem erfitt er að vinna með hefðbundnum verkfærum og henta vel fyrir háhraðaskurð og harðskurð.
② Háhitaþol og góð hitaþol: Keramikverkfæri geta samt skorið við háan hita yfir 1200 gráður. Keramikverkfæri hafa framúrskarandi vélrænni eiginleika við háan hita. Al2O3 keramikverkfæri hafa sérstaklega góða oxunarþol. Hægt er að nota skurðbrúnina stöðugt, jafnvel í rauðheitu ástandi. Þess vegna geta keramikverkfæri náð þurrskurði og þar með útilokað þörfina fyrir skurðvökva.
③ Góður efnafræðilegur stöðugleiki: Keramikverkfæri eru ekki auðvelt að tengja við málma og eru tæringarþolin og efnafræðilega stöðug, sem getur dregið úr sliti verkfæra.
④ Lágur núningsstuðull: Keramikverkfæri hafa litla sækni við málma og lágan núningsstuðul, sem getur dregið úr skurðarkrafti og skurðarhitastigi.
(3) Notkun keramikverkfæra
Keramik er eitt af verkfærunum sem aðallega eru notuð til háhraða frágangs og hálffrágangs. Keramikverkfæri henta til að skera ýmis steypujárn (grátt steypujárn, sveigjanlegt járn, sveigjanlegt steypujárn, kælt steypujárn, slitþolið steypujárn) og stál (kolefnisbyggingarstál, álburðarstál, hástyrkt stál, hár-mangan stál, slökkt stál, osfrv.), og einnig hægt að nota til að skera kopar málmblöndur, grafít, verkfræði plast og samsett efni.
Keramikverkfæri hafa vandamál með lágan beygjustyrk og lélega höggseigju og henta ekki til að klippa undir litlum hraða og höggálagi.
4. Afköst og eiginleikar húðaðra verkfæraefna og notkun verkfæra
Húðunarverkfæri eru ein af mikilvægustu leiðunum til að bæta árangur verkfæra. Tilkoma húðaðra verkfæra hefur gert mikil bylting í frammistöðu verkfæraskurðar. Húðuð verkfæri eru unnin með því að húða eitt eða fleiri lög af eldföstum efnasamböndum með góðri slitþol á sterkum verkfærum. Þeir sameina undirlag verkfæra með harðri húð og bæta þar með afköst verkfæra til muna. Húðuð verkfæri geta bætt vinnslu skilvirkni, bætt vinnslu nákvæmni, lengt endingu verkfæra og dregið úr vinnslukostnaði.
Um 80% af skurðarverkfærum sem notuð eru í nýjum CNC vélum nota húðuð verkfæri. Húðuð verkfæri verða mikilvægasta verkfæraafbrigðið á sviði CNC vinnslu í framtíðinni.
(1) Tegundir húðaðra verkfæra
Það fer eftir húðunaraðferðinni, hægt er að skipta húðuðum verkfærum í efnafræðilega gufuútfellingu (CVD) húðuð verkfæri og líkamlega gufuútfellingu (PVD) húðuð verkfæri. Húðuð karbíðverkfæri nota venjulega efnagufuútfellingu og útfellingarhitastigið er um það bil 1000 gráður. Húðuð háhraða stálverkfæri nota venjulega líkamlega gufuútfellingu og útfellingarhitastigið er um 500 gráður.
Samkvæmt mismunandi grunnefnum húðaðra verkfæra er hægt að skipta húðuðum verkfærum í karbíðhúðuð verkfæri, háhraða stálhúðuð verkfæri og húðuð verkfæri á keramik og ofurharð efni (demantur og teningur bórnítríð).
Samkvæmt eiginleikum húðunarefna má skipta húðuðum verkfærum í tvo flokka, nefnilega "harðhúðuð verkfæri" og "mjúk" húðuð verkfæri. Meginmarkmið "harðs" húðaðra verkfæra er mikil hörku og slitþol. Helstu kostir þess eru mikil hörku og góð slitþol. Dæmigert eru TiC og TiN húðun. Markmiðið með "mjúkum" húðuðum verkfærum er lágur núningsstuðull, einnig þekktur sem sjálfsmurandi verkfæri. Núningsstuðull þess við efnið í vinnustykkinu er mjög lágur, aðeins um 0.1, sem getur dregið úr viðloðun, dregið úr núningi og dregið úr skurðkrafti og skurðarhitastigi.
Nýlega hafa nanóhúðuð verkfæri verið þróuð. Þessi tegund af húðuðu verkfærum getur notað mismunandi samsetningar af ýmsum húðunarefnum (svo sem málmi / málmi, málmi / keramik, keramik / keramik osfrv.) Til að uppfylla mismunandi kröfur um virkni og frammistöðu. Sanngjarnt hönnuð nanóhúðun getur gert verkfæraefni með framúrskarandi núnings- og slitvörn og sjálfsmurandi eiginleika, sem henta fyrir háhraða þurrskurð.
(2) Eiginleikar húðaðra verkfæra
Frammistöðueiginleikar húðaðra verkfæra eru sem hér segir:
① Góð vélræn og skurðarafköst: Húðuð verkfæri sameina framúrskarandi eiginleika grunnefnisins og húðunarefnisins, viðhalda góðri hörku og miklum styrk grunnefnisins á sama tíma og hún hefur mikla hörku, mikla slitþol og lágan núningsstuðul húðarinnar. . Þess vegna er hægt að auka skurðarhraða húðaðra verkfæra um meira en 2 sinnum samanborið við óhúðuð verkfæri og hærra fóðurhraði er leyfilegt. Ending húðaðra verkfæra er einnig bætt.
② Sterk fjölhæfni: Húðuð verkfæri hafa mikla fjölhæfni og auka vinnslusviðið verulega. Eitt húðað verkfæri getur komið í stað nokkurra óhúðaðra verkfæra.
③ Húðunarþykkt: Líftími verkfæra eykst með aukningu á húðþykkt, en þegar húðþykktin nær mettun mun endingartími verkfæra ekki lengur aukast verulega. Þegar húðunin er of þykk er auðvelt að valda flögnun; þegar húðunin er of þunn er slitþolið lélegt.
④ Endurslípun: Endurslípun húðuðra blaða er léleg, húðunarbúnaðurinn er flókinn, vinnslukröfur eru miklar og húðunartíminn er langur.
⑤ Húðunarefni: Verkfæri með mismunandi húðunarefni hafa mismunandi skurðafköst. Til dæmis: TiC húðun hefur yfirburði í lághraða klippingu; TiN hentar betur fyrir háhraða klippingu.
(3) Notkun á húðuðum verkfærum
Húðuð verkfæri hafa mikla möguleika á sviði CNC vinnslu og munu verða mikilvægasta verkfæragerðin á sviði CNC vinnslu í framtíðinni. Húðunartækni hefur verið beitt á endafresur, ræmar, bora, samsett holuvinnsluverkfæri, gírhellur, gírmótunarskera, gírrakstursskera, myndbrot og ýmsar vélfestar vísitöluinnlegg til að mæta þörfum háhraðaskurðar á ýmsum stálum. og steypujárni, hitaþolnum málmblöndur og járnlausum málmum.
5. Tegundir, eiginleikar, eiginleikar og notkun sementuðu karbítverkfæraefna
Sementkarbíðverkfæri, sérstaklega vísitöluhæft karbíðverkfæri, eru leiðandi vörur CNC vinnsluverkfæra. Síðan 1980 hafa ýmsar gerðir af samþættum og vísitöluhæfum sementuðu karbíðverkfærum eða blöðum verið stækkuð til ýmissa skurðarverkfæra. Meðal þeirra hafa vísitöluhæf sementuð karbíðverkfæri stækkað úr einföldum beygjuverkfærum og sléttfræsum til ýmissa nákvæmni, flókinna og mótandi verkfærasviða.
(1) Tegundir af sementuðu karbítverkfærum
Samkvæmt helstu efnasamsetningu má skipta sementkarbíði í sementkarbíð sem byggir á wolframkarbíði og títankarbíð (nítríði) (TiC (N)) byggt sementkarbíð.
Volframkarbíð byggt sementkarbíð inniheldur þrjár gerðir: wolfram kóbalt gerð (YG), wolfram kóbalt títan gerð (YT) og sjaldgæf karbíð bætt gerð (YW). Þeir hafa hver sína kosti og galla. Helstu þættirnir eru wolframkarbíð (WC), títankarbíð (TiC), tantalkarbíð (TaC), níóbímkarbíð (NbC), o.fl.. Algengt er að nota málmbindingarfasinn er Co.
Títankarbíð (nítríð) byggt sementkarbíð er sementkarbíð með TiC sem aðalþáttinn (sumir eru með öðrum karbíðum eða nítríðum bætt við), og algengustu málmbindingarfasarnir eru Mo og Ni.
ISO (International Organization for Standardization) skiptir skurði sementuðu karbíði í þrjá flokka:
K flokkur, þar á meðal Kl0~K40, jafngildir YG flokki lands míns (aðalhlutinn er WC-Co).
P flokkur, þar á meðal P01~P50, jafngildir YT flokki lands míns (aðalhlutinn er WC-TiC-Co).
M flokkur, þar á meðal M10~M40, jafngildir YW flokki lands míns (aðalhlutinn er WC-TiC-TaC(NbC)-Co).
Hvert vörumerki er táknað með tölu á milli 01 og 50 til að tákna röð málmblöndur frá mikilli hörku til hámarks hörku.
(2) Frammistöðueiginleikar sementaðs karbíðverkfæra
Frammistöðueiginleikar sementaðs karbíðverkfæra eru sem hér segir:
① Há hörku: Sementað karbíð verkfæri eru úr karbíðum (kallast harður fasi) með hár hörku og bræðslumark og málmbindiefni (kallað bindifasa) í gegnum duftmálmvinnslu. Harka þeirra nær 89-93HRA, sem er mun hærra en háhraðastál. Við 5400 gráður getur hörkan enn náð 82-87HRA, sem er sú sama og hörku háhraða stáls við stofuhita (83-86HRA). Hörkugildi sementaðs karbíðs er breytilegt eftir eðli, magni, kornastærð og innihaldi málmbindingarfasa karbíða, og lækkar almennt með aukningu á bindimálmfasainnihaldi. Þegar bindifasainnihaldið er það sama er hörku YT málmblöndunnar hærri en YG málmblöndunnar og málmblöndun með TaC (NbC) bætt við hefur hærri hörku við háan hita.
② Beygjustyrkur og hörku: Beygjustyrkur almenns notaðs sementaðs karbíðs er á bilinu 900-1500MPa. Því hærra sem innihald málmbindingarfasa er, því meiri sveigjustyrkur. Þegar bindiefnisinnihaldið er það sama, er styrkur YG gerð (WC-Co) málmblöndur hærri en YT gerð (WC-TiC-Co) málmblöndur, og styrkurinn minnkar með aukningu TiC innihalds. Sementkarbíð er brothætt efni og höggþol þess við stofuhita er aðeins 1/30 til 1/8 af háhraðastáli.
(3) Notkun á algengum sementuðu karbítverkfærum
YG málmblöndur eru aðallega notaðar til að vinna úr steypujárni, málmlausum og málmlausum efnum. Fínkornað sementkarbíð (eins og YG3X, YG6X) hefur meiri hörku og slitþol en meðalkornið þegar kóbaltinnihaldið er það sama. Það er hentugur til að vinna sérstakt harðsteypujárn, austenítískt ryðfríu stáli, hitaþolnu álfelgur, títan álfelgur, hörðu brons og slitþolin einangrunarefni.
Framúrskarandi kostir YT gerð sementaðs karbíðs eru mikil hörku, góð hitaþol, meiri hörku og þrýstistyrkur við háan hita en YG gerð og góð oxunarþol. Þess vegna, þegar tólið þarf að hafa meiri hitaþol og slitþol, ætti að velja einkunn með hærra TiC innihald. YT málmblöndur henta til vinnslu úr plastefnum eins og stáli, en ekki til vinnslu títan málmblöndur og kísil álblöndur.
YW málmblöndur hafa eiginleika bæði YG og YT málmblöndur og hafa góða alhliða eiginleika. Þeir geta verið notaðir til að vinna úr stáli, steypujárni og járnlausum málmum. Ef kóbaltinnihald þessarar tegundar málmblöndur er aukið á viðeigandi hátt getur styrkurinn verið mjög hár og hægt að nota hann til grófvinnslu og hlésskurðar á ýmsum efnum sem erfitt er að vinna úr.
6. Tegundir, eiginleikar og notkun háhraða stálverkfæra
High Speed Steel (HSS) er háblendit verkfærastál með miklu magni af álhlutum eins og W, Mo, Cr og V. Háhraða stálverkfæri hafa framúrskarandi alhliða frammistöðu hvað varðar styrk, hörku og vinnsluhæfni . Háhraðastál hefur enn stóran sess í flóknum verkfærum, sérstaklega við framleiðslu á holuvinnsluverkfærum, fræsurum, þræðiverkfærum, broaches, gírskurðarverkfærum og öðrum verkfærum með flóknum blaðformum. Háhraða stálverkfæri eru auðvelt að skerpa brúnina.
Samkvæmt mismunandi notkun er hægt að skipta háhraðastáli í almennt háhraðastál og háhraðastál.
(1) Almennt háhraða stálverkfæri
Almennt háhraðastál. Almennt má skipta því í tvo flokka: wolframstál og wolfram-mólýbdenstál. Þessi tegund af háhraðastáli inniheldur 0,7% til 0,9% wolfram. Samkvæmt mismunandi wolframinnihaldi stálsins má skipta því í wolframstál sem inniheldur 12% eða 18% W, wolfram-mólýbdenstál sem inniheldur 6% eða 8% W og mólýbdenstál sem inniheldur 2% eða ekkert W. Almennt notað Háhraðastál hefur ákveðna hörku (63-66HRC) og slitþol, mikinn styrk og seigleika, góða mýkt og vinnslutækni, svo það er mikið notað við framleiðslu á ýmsum flóknum verkfærum.
① Volframstál: Dæmigerð einkunn fyrir almennt háhraða stál wolframstál er W18Cr4V (skammstafað sem W18), sem hefur góða alhliða frammistöðu. Háhita hörku við 6000 gráður er 48,5HRC, sem hægt er að nota til að framleiða ýmis flókin verkfæri. Það hefur kosti þess að mala vel og lágt afkolunarnæmi, en vegna mikils karbíðinnihalds, ójafnrar dreifingar, stórra agna, lítillar styrks og seigju.
② Volfram-mólýbden stál: vísar til háhraða stáls sem fæst með því að skipta út hluta af wolfram í wolframstáli fyrir mólýbden. Dæmigerð einkunn af wolfram-mólýbden stáli er W6Mo5Cr4V2 (skammstafað sem M2). Karbíðagnirnar í M2 eru fínar og einsleitar og styrkur þess, seigja og mýkt við háhita eru betri en W18Cr4V. Annað wolfram-mólýbden stál er W9Mo3Cr4V (skammstafað sem W9), sem hefur aðeins meiri hitastöðugleika en M2 stál, betri beygjustyrk og seigju en W6M05Cr4V2, og hefur góða vélhæfni.
(2) Hágæða háhraða stálverkfæri
Afkastamikið háhraðastál vísar til nýrrar tegundar stáls sem bætir einhverju kolefnisinnihaldi, vanadíuminnihaldi og málmblöndur eins og Co og Al við almenna háhraða stálsamsetningu og bætir þar með hitaþol þess og slitþol. Það eru aðallega eftirfarandi flokkar:
① Hákolefnis háhraðastál. Hákolefnisháhraðastál (eins og 95W18Cr4V) hefur mikla hörku við stofuhita og háan hita. Það er hentugur til að framleiða verkfæri til vinnslu á venjulegu stáli og steypujárni, bora, rýma, krana og fræsara með mikla slitþolskröfur, eða vinna erfiðara efni. Það er ekki hentugur fyrir stór áhrif.
② Hár vanadíum háhraða stál. Dæmigerð einkunnir, eins og W12Cr4V4Mo (skammstafað sem EV4), innihalda 3% ~ 5% V, hafa góða slitþol og henta til að klippa efni sem eru mjög slitþolin fyrir verkfæri, svo sem trefjar, harðgúmmí, plast o.s.frv. Það er einnig hægt að nota til að vinna úr ryðfríu stáli, hástyrktu stáli og háhita málmblöndur.
③ Kóbalt háhraða stál. Það er ofurhart háhraðastál sem inniheldur kóbalt. Dæmigert einkunnir, eins og W2Mo9Cr4VCo8 (skammstafað sem M42), hafa mikla hörku og hörku þess getur náð 69 ~ 70HRC. Það er hentugur til að vinna erfið efni eins og hástyrkt hitaþolið stál, háhita málmblöndur, títan málmblöndur o.fl. M42 hefur góða slípunleika og hentar vel til að búa til nákvæmni og flókin verkfæri en hentar ekki. til að vinna við höggskurðaraðstæður.
④ Háhraðastál úr áli. Það er ofurhart háhraðastál sem inniheldur ál. Dæmigert einkunnir eru W6Mo5Cr4V2Al (skammstafað sem 501). Háhita hörku þess við 6000 gráður nær einnig 54HRC. Skurðarafköst hennar jafngilda M42. Það er hentugur til að framleiða fræsur, bora, reamers, gírskera, broaches o.fl. Það er notað til að vinna ál stál, ryðfrítt stál, hástyrkt stál og háhita málmblöndur.
⑤ Nitur ofurhart háhraðastál. Dæmigerðar einkunnir eru W12M03Cr4V3N (skammstafað sem (V3N). Þetta er ofurhart háhraðastál sem inniheldur nitur. Harka þess, styrkur og seigja jafngilda M42. Það er hægt að nota í staðinn fyrir háhraða sem inniheldur kóbalt stál og er notað til lághraða skurðar á erfiðum efnum og lághraða hárnákvæmni vinnslu.
(3) Bráðnun háhraðastáls og duftmálmvinnslu háhraðastáls
Samkvæmt mismunandi framleiðsluferlum er hægt að skipta háhraða stáli í bráðnandi háhraða stál og duftmálmvinnslu háhraðastál.
① Bráðnun háhraðastáls: Venjulegt háhraðastál og afkastamikið háhraðastál eru bæði framleidd með bræðsluaðferðum. Þeir eru gerðir að skurðarverkfærum í gegnum ferla eins og bræðslu, hleifasteypu og málun og valsingu. Alvarlegt vandamál sem auðveldlega kemur upp við bráðnun háhraðastáls er aðskilnaður karbíðs. Hörð og brothætt karbíð dreifast ójafnt í háhraða stáli og kornin eru gróf (allt að tugum míkrona), sem hefur slæm áhrif á slitþol, seigleika og skurðargetu háhraða stálverkfæra.
② Powder Metalurgy High Speed Stál (PM HSS): Powder Metalurgy High Speed Stál (PM HSS) er stálvökvi brætt í hátíðni innleiðsluofni, sem er úðað með háþrýstiargoni eða hreinu köfnunarefni og síðan hratt kælt til að fá fína og einsleita kristalla uppbyggingu (háhraða stálduft). Duftinu sem myndast er síðan pressað í hnífaeyðublað við háan hita og háan þrýsting, eða fyrst gert að stáleyðu og síðan smíðað og rúllað í verkfæri. Í samanburði við háhraða stál framleitt með bræðsluaðferðinni, hefur PM HSS kosti þess að vera fínt og einsleitt karbíðkorn og mun meiri styrk, seigju og slitþol en bræðsla á háhraða stáli. Á sviði flókinna CNC verkfæra munu PM HSS verkfæri þróast frekar og gegna mikilvægri stöðu. Dæmigert einkunnir, eins og F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN, osfrv., er hægt að nota til að framleiða stór, þungt hlaðin og áhrifamikil skurðarverkfæri og einnig hægt að nota til að framleiða nákvæmni skurðarverkfæri.
Meginreglur um val á CNC verkfæraefni
Eins og er, eru mikið notaðar CNC verkfæri aðallega demantur verkfæri, kúbísk bórnítríð verkfæri, keramik verkfæri, húðuð verkfæri, karbíð verkfæri og háhraða stál verkfæri. Það eru margar tegundir af verkfæraefnum og afköst þeirra eru mjög mismunandi. Helstu frammistöðuvísar ýmissa verkfæraefna eru sýndir í eftirfarandi töflu.
Verkfæraefni fyrir CNC vinnslu verður að velja í samræmi við vinnustykkið sem unnið er og eðli vinnslunnar. Val á verkfærum ætti að vera í góðu samræmi við vinnsluhlutinn. Samsvörun skurðarverkfæra og vinnsluhluta vísar aðallega til samsvörunar á vélrænni eiginleikum, eðliseiginleikum og efnafræðilegum eiginleikum þeirra tveggja til að fá lengsta líftíma verkfæra og hámarks skurðarframleiðni.
1. Samsvörun vélrænna eiginleika skurðarverkfæra og vinnsluhluta
Vandamálið við að passa vélræna eiginleika skurðarverkfæra og vinnsluhluta vísar aðallega til samsvörunar á vélrænni eiginleikum eins og styrkleika, seigleika og hörku verkfæra- og vinnustykkisefna. Verkfæraefni með mismunandi vélrænni eiginleika henta til vinnslu á mismunandi vinnustykki.
① The order of tool material hardness is: diamond tool> cubic boron nitride tool> ceramic tool> cemented carbide>háhraða stál.
② The order of bending strength of tool materials is: high-speed steel> cemented carbide> ceramic tool>demantur og kúbikbórnítríð verkfæri.
③ The order of toughness of tool materials is: high-speed steel> cemented carbide>kúbikbórnítríð, demant og keramik verkfæri.
Vinnsluefni úr vinnustykki með mikilli hörku verður að vinna með verkfærum með meiri hörku. Hörku verkfæraefnisins verður að vera hærri en vinnustykkisins, almennt þarf að vera yfir 60HRC. Því meiri hörku sem verkfæraefnið er, því betra slitþol þess. Til dæmis, þegar kóbaltinnihaldið í sementuðu karbíði eykst, eykst styrkur þess og seigja og hörku þess minnkar, sem er hentugur fyrir grófa vinnslu; þegar kóbaltinnihaldið minnkar eykst hörku þess og slitþol, sem hentar vel til fínvinnslu.
Verkfæri með framúrskarandi háhita vélrænni eiginleika henta sérstaklega vel fyrir háhraða klippingu. Framúrskarandi háhitaframmistaða keramikverkfæra gerir þeim kleift að skera á miklum hraða og hægt er að auka leyfilegan skurðhraða um 2 til 10 sinnum samanborið við sementað karbíð.
2. Samsvörun eðliseiginleika skurðarefna við vinnsluhluti
Verkfæri með mismunandi eðliseiginleika, svo sem háhraða stálverkfæri með mikla hitaleiðni og lágt bræðslumark, keramikverkfæri með hátt bræðslumark og lágt varmaþenslu, demantverkfæri með mikla hitaleiðni og litla varmaþenslu osfrv. vinnsla mismunandi efna í vinnustykki. Þegar unnið er úr vinnuhlutum með lélega hitaleiðni ætti að nota verkfæri með betri hitaleiðni til að leyfa skurðarhitanum að flytja hratt og draga úr skurðarhitanum. Demantur hefur mikla hitaleiðni og hitadreifingu, þannig að auðvelt er að dreifa skurðarhitanum án þess að valda mikilli varma aflögun, sem er sérstaklega mikilvægt fyrir nákvæmni vinnsluverkfæri með mikla víddarnákvæmni kröfur.
① Hitaþol ýmissa verkfæraefna: 700-8000 gráðu fyrir demantverkfæri, 13000-15000 gráðu fyrir PCBN verkfæri, 1100-12000 gráðu fyrir keramikverkfæri, 900-11000 gráðu fyrir TiC(N) -undirstaða sementað karbíð, 800-9000 gráðu fyrir WC-undirstaða ofurfínkornað karbíð, og 600-7000 gráðu fyrir HSS.
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>Al2O3-keramik.
③The thermal expansion coefficients of various tool materials are in the following order: HSS>WC-based carbide>TiC(N)>Al2O3-based ceramics>PCBN>Si3N4-based ceramics>PCD.
④The thermal shock resistance of various tool materials is in the following order: HSS>WC-based carbide>Si3N4-based ceramics>PCBN>PCD>TiC(N)-based carbide>Al2O3-keramik.
3. Efnafræðileg frammistöðusamsvörun skurðarverkfæra og vinnsluhluta
Samsvörunarvandamál efnafræðilegrar frammistöðu við að klippa verkfæraefni og vinnsluhluti vísar aðallega til efnafræðilegra frammistöðuþátta eins og efnasækni, efnahvarf, dreifingu og upplausn verkfæraefna og vinnustykkisefna. Verkfæri úr mismunandi efnum eru hentugur til að vinna úr mismunandi vinnustykki.
①The anti-adhesion temperature of various tool materials (with steel) is: PCBN>ceramics>carbide>HSS.
②The anti-oxidation temperature of various tool materials is: ceramics>PCBN>carbide>diamond>HSS.
③ The diffusion strength of various tool materials (for steel) is: diamond>Si3N4-based ceramics>PCBN>Al2O3-based ceramics. The diffusion strength (for titanium) is: Al2O3-based ceramics>PCBN>SiC>Si3N4>demantur.
4. Sanngjarnt úrval af CNC verkfæraefnum
Almennt séð eru PCBN, keramikverkfæri, húðuð karbíð og TiCN-undirstaða karbíðverkfæri hentugur fyrir CNC vinnslu á járnmálmum eins og stáli; en PCD verkfæri eru hentug til að vinna málmefni sem ekki eru úr járni eins og Al, Mg, Cu og málmblöndur þeirra og málmlaus efni. Eftirfarandi tafla sýnir nokkur efni sem henta til vinnslu með ýmsum verkfærum.