Pažangios apdirbimo įrangos ir didelio našumo CNC pjovimo įrankių derinys gali visiškai išnaudoti savo našumą ir pasiekti gerą ekonominę naudą. Sparčiai tobulėjant pjovimo įrankių medžiagoms, įvairios naujos pjovimo įrankių medžiagos labai pagerino jų fizines, mechanines savybes ir pjovimo našumą, o jų taikymo sritis taip pat toliau plėtėsi.
1. Įrankių medžiagos turi turėti pagrindines savybes
Įrankio medžiagos pasirinkimas turi didelę įtaką įrankio tarnavimo laikui, apdorojimo efektyvumui, apdorojimo kokybei ir apdirbimo išlaidoms. Pjovimo metu įrankis turi atlaikyti aukšto slėgio, aukštos temperatūros, trinties, smūgio ir vibracijos poveikį. Todėl įrankio medžiaga turi turėti šias pagrindines savybes:
(1) Kietumas ir atsparumas dilimui. Įrankio medžiagos kietumas turi būti didesnis nei ruošinio medžiagos, paprastai didesnis nei 60 HRC. Kuo kietesnė įrankio medžiaga, tuo didesnis atsparumas dilimui.
(2) Stiprumas ir tvirtumas. Įrankių medžiagos turi būti labai tvirtos ir kietos, kad atlaikytų pjovimo jėgas, smūgius ir vibracijas bei apsaugotų nuo trapių lūžimų ir įrankių skiedimo.
(3) Atsparumas karščiui. Įrankio medžiagos atsparumas karščiui yra geresnis, jis gali atlaikyti aukštą pjovimo temperatūrą ir turi gerą atsparumą oksidacijai.
(4) Proceso efektyvumas ir ekonomiškumas. Įrankių medžiagos turi būti gerai kalimo, terminio apdorojimo, suvirinimo, šlifavimo ir tt našumo, turi būti aukšto našumo ir kainos santykio.
2. Įrankių medžiagų rūšys, savybės, charakteristikos ir panaudojimas
1. Deimantinių įrankių medžiagų rūšys, savybės ir charakteristikos bei įrankių panaudojimas
Deimantas yra anglies alotropas ir yra kiečiausia gamtoje randama medžiaga. Deimantiniai įrankiai pasižymi dideliu kietumu, dideliu atsparumu dilimui ir aukštu šilumos laidumu, plačiai naudojami spalvotųjų metalų ir nemetalinių medžiagų apdirbimui. Ypač dideliu greičiu pjaunant aliuminį ir silicio-aliuminio lydinius, deimantiniai įrankiai yra pagrindiniai sunkiai pakeičiami pjovimo įrankiai. Deimantiniai įrankiai, galintys pasiekti aukštą efektyvumą, aukštą stabilumą ir ilgalaikį apdirbimą, yra nepakeičiami ir svarbūs įrankiai šiuolaikiniame CNC apdirbime.
⑴ Deimantinių įrankių tipai
① Natūralaus deimanto įrankis: natūralus deimantas buvo naudojamas kaip pjovimo įrankis šimtus metų. Natūralus vieno kristalo deimantinis įrankis buvo smulkiai šlifuotas, o pjovimo briauna gali būti šlifuota itin aštriai. Pjovimo briaunos spindulys gali siekti 0,002 μm, o tai gali atlikti itin ploną pjovimą ir gali Tai pripažintas, idealus ir nepakeičiamas itin tikslus apdirbimo įrankis, skirtas apdirbti itin dideliu ruošinio tikslumu ir itin mažu paviršiaus šiurkštumu.
② PCD deimantinis įrankis: natūralus deimantas yra brangus, o polikristalinis deimantas (PCD) plačiai naudojamas pjovimui. Nuo aštuntojo dešimtmečio pradžios buvo kuriamas polikristalinis deimantas (sutrumpintai – polikristalinis deimantas, PCD). Po sėkmės natūralūs deimantiniai įrankiai daugeliu atvejų buvo pakeisti dirbtiniu polikristaliniu deimantu. PCD žaliavos yra turtingos šaltinių, o jos kaina yra tik kelios dešimtosios iki dešimtosios natūralių deimantų.
PCD įrankiai negali šlifuoti itin aštrių briaunų, o apdirbamų ruošinių paviršiaus kokybė nėra tokia gera kaip natūralaus deimanto. Pramonėje nėra patogu gaminti PCD įdėklus su lustų laužikliais. Todėl PCD gali būti naudojamas tik smulkiam spalvotųjų metalų ir nemetalų pjovimui, be to, sunku pasiekti itin tikslų veidrodinį pjovimą.
③ CVD deimantiniai įrankiai: nuo aštuntojo dešimtmečio pabaigos iki devintojo dešimtmečio pradžios CVD deimantų technologija pasirodė Japonijoje. CVD deimantas reiškia deimantinės plėvelės sintezę ant nevienalyčių substratų (tokių kaip cementuotas karbidas, keramika ir kt.) cheminio nusodinimo garais (CVD) būdu. CVD deimantas turi lygiai tokią pačią struktūrą ir savybes kaip ir natūralus deimantas.
CVD deimanto našumas labai panašus į natūralų deimantą ir turi natūralaus monokristalinio deimanto ir polikristalinio deimanto (PCD) privalumus ir tam tikru mastu įveikia jų trūkumus.
⑵ Deimantinių įrankių veikimo charakteristikos
① Itin didelis kietumas ir atsparumas dilimui: natūralus deimantas yra kiečiausia gamtoje randama medžiaga. Deimantas pasižymi itin dideliu atsparumu dilimui. Apdorojant didelio kietumo medžiagas, deimantinių įrankių tarnavimo laikas yra 10–100 kartų didesnis nei cementinio karbido įrankių ar net šimtus kartų.
② Jis turi labai mažą trinties koeficientą: trinties koeficientas tarp deimantų ir kai kurių spalvotųjų metalų yra mažesnis nei kitų pjovimo įrankių, trinties koeficientas yra mažas, deformacija apdirbant yra maža, o pjovimo jėga gali būti sumažintas.
③ Pjovimo briauna labai aštri: deimantinių įrankių pjovimo briauna gali būti pagaląsta, o natūralaus vieno kristalo deimantinio įrankio aukštis gali siekti 0.002-0.008 μm, kuris gali būti naudojamas ypač - plonas pjovimas ir itin tikslus apdirbimas.
④ Turi aukštą šilumos laidumą: deimantas turi didelį šilumos laidumą ir šilumos difuziją, pjovimo šiluma lengvai išsisklaido, o įrankio pjovimo dalies temperatūra yra žema.
⑤ Mažas šiluminio plėtimosi koeficientas: deimantų šiluminio plėtimosi koeficientas yra kelis kartus mažesnis nei cementuoto karbido, o įrankio dydžio pokytis dėl pjovimo karščio yra labai mažas, o tai ypač svarbu atliekant tikslią ir itin tikslią apdirbimą, kuriam reikalingas didelis matmenų tikslumas.
⑶ Deimantinių įrankių taikymas
Deimantiniai įrankiai dažniausiai naudojami smulkiam spalvotųjų metalų ir nemetalinių medžiagų pjovimui ir gręžimui dideliu greičiu. Tinka apdirbti įvairius dilimui atsparius nemetalus, tokius kaip FRP miltelinės metalurgijos ruošiniai, keraminės medžiagos ir kt.; įvairūs dilimui atsparūs spalvotieji metalai, pavyzdžiui, įvairūs silicio-aliuminio lydiniai; įvairus spalvotųjų metalų apdailos apdirbimas.
Deimantinių įrankių trūkumas yra tas, kad jie turi prastą terminį stabilumą. Kai pjovimo temperatūra viršija 700–800 laipsnių, jis visiškai praras savo kietumą; be to, netinka juodiesiems metalams pjauti, nes deimantą (anglį) lengva surišti su geležimi esant aukštai temperatūrai. Atominis veiksmas paverčia anglies atomus į grafito struktūrą, todėl įrankis lengvai pažeidžiamas.
2. Kubinių boro nitrido įrankių medžiagos rūšys, savybės ir charakteristikos bei įrankių panaudojimas
Kubinis boro nitridas (CBN), antra itin kieta medžiaga, susintetinta panašiu į deimantą metodu, pagal kietumą ir šilumos laidumą nusileidžia tik deimantui. Jis pasižymi puikiu šiluminiu stabilumu ir gali būti įkaitintas iki 10,000 laipsnių atmosferoje. Oksidacija nevyksta. CBN pasižymi itin stabiliomis juodųjų metalų cheminėmis savybėmis ir gali būti plačiai naudojamas plieno gaminių apdirbimui.
paveikslėlį
⑴ Kubinių boro nitrido pjovimo įrankių tipai
Kubinis boro nitridas (CBN) yra gamtoje neegzistuojanti medžiaga. Jį galima suskirstyti į monokristalinį ir polikristalinį, tai yra, CBN monokristalinį ir polikristalinį kubinį boro nitridą (polikristalinis kubinis bornnitridas, vadinamas PCBN). CBN yra vienas iš boro nitrido (BN) izomerų, o jo struktūra panaši į deimanto.
PCBN (polikristalinis kubinis boro nitridas) yra polikristalinė medžiaga, kuri aukštoje temperatūroje ir aukštame slėgyje sukepina smulkias CBN medžiagas per surišimo fazę (TiC, TiN, Al, Ti ir kt.). Deimantinė įrankių medžiaga, ji ir deimantas bendrai vadinamos itin kietų įrankių medžiaga. PCBN daugiausia naudojamas peiliams ar kitiems įrankiams gaminti.
PCBN įrankius galima suskirstyti į vientisus PCBN įdėklus ir PCBN kompozitinius įdėklus, sukepintus cementiniu karbidu.
PCBN kompozitiniai įdėklai gaminami sukepinant PCBN sluoksnį, kurio storis nuo {{0}},5 iki 1,0 mm ant cementinio karbido, kurio tvirtumas ir kietumas yra geras. Jo eksploatacinės savybės pasižymi geru kietumu ir dideliu kietumu bei atsparumu dilimui. Išspręstos CBN įdėklų mažo atsparumo lenkimui ir suvirinimo sunkumų problemos.
⑵ Pagrindinės kubinio boro nitrido savybės ir charakteristikos
Nors kubinio boro nitrido kietumas yra šiek tiek prastesnis už deimantą, jis yra daug didesnis nei kitų didelio kietumo medžiagų. Išskirtinis CBN pranašumas yra tas, kad jo terminis stabilumas yra daug didesnis nei deimantų, kuris gali siekti daugiau nei 1200 laipsnių (700-800 laipsnis deimantams). reakcija. Pagrindinės kubinio boro nitrido veikimo charakteristikos yra šios.
① Didelis kietumas ir atsparumas dilimui: CBN kristalinė struktūra yra panaši į deimantų struktūrą ir yra panaši į deimanto kietumą ir stiprumą. PCBN ypač tinka didelio kietumo medžiagoms, kurias buvo galima tik prieš tai šlifuoti, apdirbti ir gali gauti geresnę ruošinių paviršiaus kokybę.
② Didelis terminis stabilumas: CBN atsparumas karščiui gali siekti 1400-1500 laipsnį, o tai yra beveik 1 kartą didesnis nei deimanto (700-800 laipsnis). PCBN įrankiai gali pjauti aukštos temperatūros lydinius ir grūdintą plieną 3–5 kartus didesniu greičiu nei naudojant cementinio karbido įrankius.
③ Puikus cheminis stabilumas: jis neturi cheminės sąveikos su geležies pagrindu pagamintomis medžiagomis 1200-1300 laipsniu ir nenusidėvės taip smarkiai, kaip deimantas, ir šiuo metu gali išlaikyti cementuoto karbido kietumą; PCBN įrankiai tinka grūdinto plieno dalims ir atšaldytam ketui pjaustyti, gali būti plačiai naudojami greitam ketaus pjovimui.
④ Geras šilumos laidumas: nors CBN šilumos laidumas nėra toks geras kaip deimantų, PCBN šilumos laidumas yra antras po deimantų tarp įvairių įrankių medžiagų ir yra daug didesnis nei greitaeigio plieno ir cementuoto karbido.
⑤ Mažas trinties koeficientas: mažas trinties koeficientas gali sumažinti pjovimo jėgą pjovimo metu, sumažinti pjovimo temperatūrą ir pagerinti apdirbamo paviršiaus kokybę.
⑶ Kubinio boro nitrido įrankio taikymas
Kubinis boro nitridas tinka įvairioms sunkiai pjaustomoms medžiagoms, tokioms kaip grūdintas plienas, kietas ketus, aukštos temperatūros lydinys, kietasis lydinys ir paviršių purškiamos medžiagos, apdailai. Apdirbimo tikslumas gali siekti IT5 (skylė yra IT6), o paviršiaus šiurkštumas gali būti toks mažas kaip Ra1.{6}}.20 μm.
Kubinė boro nitrido įrankių medžiaga turi prastą kietumą ir atsparumą lenkimui. Todėl kubiniai boro nitrido tekinimo įrankiai netinka grubiam apdirbimui mažu greičiu ir didele smūgio apkrova; Metalo atveju atsiras stiprus užstatymas, dėl kurio pablogės apdirbtas paviršius.
3. Keraminių įrankių medžiagų rūšys, savybės ir charakteristikos bei įrankių panaudojimas
Keraminiai pjovimo įrankiai pasižymi dideliu kietumu, dideliu atsparumu dilimui, puikiu atsparumu karščiui ir cheminiu stabilumu, todėl juos nelengva sujungti su metalu. Keraminiai pjovimo įrankiai CNC apdirbime užima labai svarbią vietą. Keraminiai pjovimo įrankiai tapo vienu iš pagrindinių pjovimo įrankių, skirtų dideliu greičiu pjauti ir sunkiai apdirbamoms medžiagoms apdoroti. Keraminiai pjovimo įrankiai plačiai naudojami greitam pjovimui, sausam pjovimui, kietam pjovimui ir sunkiai apdirbamų medžiagų pjovimui. Keraminiai peiliai gali efektyviai apdirbti labai kietas medžiagas, kurių tradiciniai peiliai apskritai negali apdoroti, ir realizuoti „šlifavimo pakeitimą automobiliu“; optimalus keraminių peilių pjovimo greitis gali būti nuo 2 iki 10 kartų didesnis nei cementinio karbido peilių, todėl labai pagerėja pjovimo apdirbimo gamybos efektyvumas Pagrindinė keraminių įrankių medžiagose naudojama žaliava yra gausiausias elementas žemės plutoje. Todėl keraminių įrankių populiarinimas ir pritaikymas turi didelę reikšmę gerinant našumą, mažinant apdirbimo kaštus, taupant strateginius tauriuosius metalus, taip pat labai skatins pjovimo technologijų plėtrą. progresas.
⑴ Keraminių įrankių medžiagų rūšys
Keraminių įrankių medžiagų tipus paprastai galima suskirstyti į tris kategorijas: keramiką aliuminio oksido pagrindu, keramiką silicio nitrido pagrindu ir sudėtinę silicio nitrido ir aliuminio oksido keramiką. Tarp jų plačiausiai naudojamos aliuminio oksido ir silicio nitrido keraminės įrankių medžiagos. Silicio nitrido pagrindu pagamintos keramikos savybės yra pranašesnės nei keramikos aliuminio oksido pagrindu.
⑵ Keraminių pjovimo įrankių veikimas ir charakteristikos
Keraminių pjovimo įrankių veikimo charakteristikos yra šios:
① Didelis kietumas ir geras atsparumas dilimui: nors keraminių įrankių kietumas nėra toks didelis kaip PCD ir PCBN, jis yra daug didesnis nei cementuoto karbido ir greitaeigių plieno įrankių ir pasiekia 93-95HRA. Keraminiais įrankiais galima apdoroti didelio kietumo medžiagas, kurias sunku apdirbti tradiciniais įrankiais, tinka pjovimui dideliu greičiu ir kietam pjovimui.
② Atsparumas aukštai temperatūrai ir geras atsparumas karščiui: Keraminiai įrankiai vis tiek gali pjauti aukštesnėje nei 1200 laipsnių temperatūroje. Keraminiai peiliai pasižymi geromis aukštos temperatūros mechaninėmis savybėmis, o A12O3 keraminių peilių atsparumas oksidacijai yra ypač geras. Net jei pjovimo briauna yra labai įkaitusi, ją galima naudoti nuolat. Todėl keraminiais įrankiais galima pasiekti sauso pjovimo, o tai gali sutaupyti pjovimo skysčio.
③ Geras cheminis stabilumas: keraminius pjovimo įrankius nėra lengva sujungti su metalu, jie yra atsparūs korozijai ir chemiškai stabilūs, o tai gali sumažinti pjovimo įrankių susidėvėjimą.
④ Mažas trinties koeficientas: Keraminių pjovimo įrankių ir metalo giminingumas yra mažas, o trinties koeficientas yra mažas, todėl gali sumažėti pjovimo jėga ir pjovimo temperatūra.
⑶ Keraminių peilių naudojimas
Keramika yra viena iš įrankių medžiagų, daugiausia naudojamų greitajai apdailai ir pusapdailavimui. Keraminiai pjovimo įrankiai tinka visų rūšių ketui (pilkui ketui, kaliajam ketui, kaliajam ketui, atšaldytam ketui, labai legiruotam dilimui atspariam ketui) ir plienui (anglies konstrukcinis plienas, legiruotasis konstrukcinis plienas, didelio stiprumo plienas) pjauti. , daug mangano turintis plienas, grūdintas plienas ir kt.), taip pat gali būti naudojamas vario lydiniams, grafitui, inžineriniam plastikui ir kompozicinėms medžiagoms pjaustyti.
Keraminių įrankių medžiagų, kurios netinkamos pjauti esant mažam greičiui ir smūgio apkrovai, veikimo problemų kyla dėl mažo stiprumo lenkimo ir prasto atsparumo smūgiams.
4. Dengtų pjovimo įrankių medžiagų savybės ir charakteristikos bei pjovimo įrankių panaudojimas
Įrankio dengimas yra vienas iš svarbių būdų pagerinti įrankio veikimą. Dengtų pjovimo įrankių atsiradimas padarė didelį proveržį pjovimo įrankių pjovimo našumo srityje. Padengtas įrankis yra padengtas vienu ar keliais ugniai atsparaus junginio sluoksniais, turinčiais gerą atsparumą dilimui ant kietesnio įrankio korpuso, kuris sujungia įrankio pagrindą su kieta danga, todėl įrankio veikimas labai pagerėja. Dengti pjovimo įrankiai gali pagerinti apdorojimo efektyvumą, pagerinti apdorojimo tikslumą, pailginti įrankio tarnavimo laiką ir sumažinti apdorojimo išlaidas.
Apie 80 procentų pjovimo įrankių, naudojamų naujose CNC staklėse, naudojami dengti įrankiai. Dengti pjovimo įrankiai ateityje bus svarbiausios įrankių rūšys CNC apdirbimo srityje.
⑴ Dengtų įrankių tipai
Pagal skirtingus dengimo būdus padengtus įrankius galima suskirstyti į cheminio nusodinimo garais (CVD) dengtus įrankius ir fizinio nusodinimo garais (PVD) padengtus įrankius. Dengtuose karbido įrankiuose paprastai naudojamas cheminis nusodinimas garais, o nusodinimo temperatūra yra apie 1000 laipsnių. Dengti greitaeigiai plieniniai įrankiai paprastai naudoja fizinį nusodinimą garais, o nusodinimo temperatūra yra apie 500 laipsnių;
Pagal skirtingas padengtų įrankių pagrindo medžiagas, padengtus įrankius galima suskirstyti į karbidu dengtus įrankius, greitaeigius plienu dengtus įrankius ir keramikos bei itin kietų medžiagų (deimantų ir kubinio boro nitrido) dengtus įrankius.
Pagal dangos medžiagos pobūdį dengtus įrankius galima suskirstyti į dvi kategorijas: „kietai“ padengtus įrankius ir „minkštus“ padengtus įrankius. Pagrindiniai „kietai“ padengtų įrankių tikslai yra didelis kietumas ir atsparumas dilimui. Pagrindiniai jo privalumai yra didelis kietumas ir geras atsparumas dilimui, dažniausiai TiC ir TiN dangos. „Minkštos“ dangos įrankių tikslas – mažas trinties koeficientas, dar vadinamas savaime sutepančiais įrankiais, ir jo trintis su ruošinio medžiaga Koeficientas yra labai mažas, tik apie 0,1, o tai gali sumažinti. klijuoti, sumažinti trintį, sumažinti pjovimo jėgą ir pjovimo temperatūrą.
Neseniai sukurtas nano dangos (Nanoeoating) įrankis. Šiame padengtame įrankyje galima naudoti skirtingus įvairių dangos medžiagų derinius (pvz., metalą/metalą, metalą/keramiką, keramiką/keramiką ir kt.), kad atitiktų skirtingus funkcinius ir veikimo reikalavimus. Dėl tinkamai suprojektuotos nanodangos įrankio medžiaga gali turėti puikias antitrinties ir nusidėvėjimo funkcijas bei savaiminio tepimo savybes, todėl tinka greitam sausam pjovimui.
⑵ Padengtų įrankių charakteristikos
Dengtų įrankių eksploatacinės charakteristikos yra šios:
① Geros mechaninės ir pjovimo savybės: padengti įrankiai sujungia puikias pagrindo ir dangos medžiagos savybes
Jis ne tik išlaiko gerą matricos kietumą ir aukštą stiprumą, bet ir pasižymi dideliu kietumu, dideliu atsparumu dilimui ir mažu dangos trinties koeficientu. Todėl padengto įrankio pjovimo greitis gali būti padidintas daugiau nei 2 kartus nei nepadengto įrankio ir leidžiamas didesnis pastūmos greitis. Taip pat pailgėja padengto įrankio tarnavimo laikas.
② Didelis universalumas: padengti įrankiai yra labai universalūs, o apdorojimo diapazonas buvo žymiai išplėstas. Vienas padengtas įrankis gali pakeisti kelis nepadengtus įrankius.
③ Dangos storis: padidėjus dangos storiui, įrankio tarnavimo laikas taip pat padidės, tačiau kai dangos storis pasieks prisotintą, įrankio tarnavimo laikas žymiai nepadidės. Kai danga per stora, nesunku sukelti lupimąsi; kai danga per plona, atsparumas dilimui yra prastas.
④ Perdirbamumas: padengti peiliukai yra prastai šlifuojami, sudėtinga dengimo įranga, aukšti proceso reikalavimai ir ilgas dengimo laikas.
⑤ Dangos medžiaga: Įrankiai su skirtingomis dangos medžiagomis turi skirtingą pjovimo našumą. Pavyzdžiui: pjaunant mažu greičiu, TiC danga turi pranašumą; pjaunant dideliu greičiu labiau tinka TiN.
⑶ Dengtų įrankių naudojimas
Dengti pjovimo įrankiai turi didelį potencialą CNC apdirbimo srityje ir ateityje bus svarbiausia įrankių įvairovė CNC apdirbimo srityje. Dengimo technologija buvo pritaikyta galinėms frezoms, sraigtams, grąžtams, sudėtiniams skylių apdirbimo įrankiams, krumpliaračių viryklėms, krumpliaračių formavimo pjaustytuvams, krumpliaračių skutimo pjaustytuvams, formavimo įpjovoms ir įvairiems mašinų prispaudimo indeksuojamiesiems įdėklams, kad atitiktų greitojo pjovimo Plieno ir ketaus reikalavimus. , karščiui atsparūs lydiniai ir spalvotieji metalai bei kitos medžiagos.
5. Cementuoto karbido įrankių medžiagų rūšys, savybės, charakteristikos ir panaudojimas
Karbido pjovimo įrankiai, ypač indeksuojami karbido pjovimo įrankiai, yra pirmaujantys CNC apdirbimo įrankių gaminiai. Nuo devintojo dešimtmečio įvairūs vientisieji ir indeksuojami karbido pjovimo įrankiai ar peiliukai buvo išplėsti iki įvairių Įvairių pjovimo įrankių srityje indeksuojami karbidiniai įrankiai išsiplėtė nuo paprastų tekinimo įrankių ir paviršių frezavimo pjaustytuvų iki įvairių tikslių, sudėtingų ir formavimo įrankių laukų.
⑴ Cementuoto karbido įrankių tipai
Pagal pagrindinę cheminę sudėtį cementuotas karbidas gali būti skirstomas į volframo karbido pagrindu pagamintą cementinį karbidą ir titano anglies (nitrido) (TiC(N)) cementuotą karbidą.
Volframo karbido pagrindu pagamintas cementinis karbidas yra trijų tipų: volframo-kobalto (YG), volframo-kobalto-titano (YT) ir retųjų karbidų (YW), kurių kiekvienas turi savo privalumų ir trūkumų. Pagrindiniai komponentai yra volframo karbidas (WC), titano karbidas (TiC), tantalo karbidas (TaC), niobio karbidas (NbC) ir kt., o dažniausiai naudojama metalo rišiklio fazė yra Co.
Anglies (nitrido) titano pagrindu pagamintas cementuotas karbidas yra cementuotas karbidas, kurio pagrindinis komponentas yra TiC (dedama kai kurių kitų karbidų ar nitridų), o dažniausiai naudojamos metalo rišiklio fazės yra Mo ir Ni.
ISO (Tarptautinė standartizacijos organizacija) cementuotą karbidą, skirtą pjaustyti, skirsto į tris kategorijas:
K kategorija, įskaitant Kl0~K40, atitinka mano šalies YG kategoriją (pagrindinis komponentas yra WC.Co).
P kategorija, įskaitant P01–P50, atitinka mano šalies YT kategoriją (daugiausia sudaryta iš WC.TiC.Co).
M kategorija, įskaitant M10–M40, atitinka mano šalies YW kategoriją (pagrindinis komponentas yra WC-TiC-TaC(NbC)-Co).
Kiekviena klasė reiškia lydinių seriją nuo didelio kietumo iki didžiausio atsparumo, kurių skaičiai yra nuo 01 iki 50.
⑵ Cementinio karbido pjovimo įrankių eksploatacinės charakteristikos
Cementinio karbido pjovimo įrankių eksploatacinės charakteristikos yra šios:
① Didelis kietumas: Cementinio karbido pjovimo įrankiai miltelių metalurgijos metodu pagaminti iš didelio kietumo ir lydymosi temperatūros karbido (vadinamo kietąja faze) ir metalo rišiklio (vadinamo surišimo faze), o jo kietumas pasiekia 89-93HRA, daug didesnį nei greitaeigio plieno, esant 5400C, kietumas vis tiek gali siekti 82-87HRA, kuris yra toks pat kaip greitapjovio plieno kambario temperatūroje (83-86HRA). Cementuoto karbido kietumo vertė kinta priklausomai nuo karbido metalo surišimo fazės pobūdžio, kiekio, dalelių dydžio ir kiekio ir paprastai mažėja didėjant rišamosios metalo fazės kiekiui. Kai rišiklio fazės kiekis yra vienodas, YT lydinių kietumas yra didesnis nei YG lydinių, o lydinių, pridėtų su TaC (NbC), kietumas aukštoje temperatūroje yra didesnis.
② Lenkimo stipris ir kietumas: dažniausiai naudojamo cementinio karbido stipris lenkti yra 900-1500MPa. Kuo didesnis metalo rišiklio fazės kiekis, tuo didesnis stiprumas lenkimui. Kai rišiklio kiekis yra vienodas, YG tipo (WC-Co) lydinio stiprumas yra didesnis nei YT tipo (WC-TiC-Co) lydinio, o stiprumas mažėja didėjant TiC kiekiui. Cementuotas karbidas yra trapi medžiaga, o jo atsparumas smūgiams kambario temperatūroje yra tik 1/30–1/8 greitaeigio plieno.
⑶ Dažniausiai naudojamų karbido pjovimo įrankių naudojimas
YG lydiniai daugiausia naudojami ketaus, spalvotųjų metalų ir nemetalinių medžiagų apdirbimui. Smulkiagrūdžiai kietieji lydiniai (pvz., YG3X, YG6X) turi didesnį kietumą ir atsparumą dilimui nei vidutinio grūdėtumo kietieji lydiniai, kai kobalto kiekis yra toks pat, ir yra tinkamas apdirbti specialų kietąjį ketų, austenitinį nerūdijantį plieną, atsparus karščiui. lydiniai, titano lydinys, kieta bronza ir dilimui atsparios izoliacinės medžiagos ir kt.
Ypatingi YT cementuoto karbido pranašumai yra didelis kietumas, geras atsparumas karščiui, didesnis kietumas ir atsparumas gniuždymui aukštoje temperatūroje nei YG cementuoto karbido ir geras atsparumas oksidacijai. Todėl, kai reikalaujama, kad peilis būtų atsparesnis karščiui ir dilimui, reikėtų pasirinkti rūšį su didesniu TiC kiekiu. YT lydiniai tinka plastikinėms medžiagoms, tokioms kaip plienas, apdoroti, bet netinka titano lydiniams ir silicio-aliuminio lydiniams.
YW lydinys turi YG ir YT lydinių savybes ir pasižymi geromis visapusiškomis savybėmis. Jis gali būti naudojamas ne tik plieno medžiagų apdirbimui, bet ir ketaus bei spalvotųjų metalų apdirbimui. Tinkamai padidinus kobalto kiekį, šio tipo lydinio stiprumas gali būti labai didelis, todėl jį galima naudoti grubiam apdirbimui ir pertraukiamam įvairių sunkiai apdirbamų medžiagų pjovimui.
6. Greitaeigių plieno pjovimo įrankių tipai, charakteristikos ir panaudojimas
Greitaeigis plienas (sutrumpintai HSS) yra labai legiruotas įrankių plienas su daugiau legiruojančių elementų, tokių kaip W, Mo, Cr ir V. Greitaeigiai plieniniai pjovimo įrankiai pasižymi puikiomis visapusiškomis stiprumo, tvirtumo ir gamybos savybėmis. Sudėtinguose pjovimo įrankiuose, ypač gaminant skylių apdirbimo įrankius, frezavimo stakles, sriegimo įrankius, įpjovas, krumpliaračių pjovimo įrankius ir kitus sudėtingus pjovimo įrankius, greitaeigis plienas vis dar užima dominuojančią padėtį. Greitaeigiais plieniniais peiliais lengva pagaląsti pjovimo briaunas.
Pagal skirtingą paskirtį greitaeigį plieną galima suskirstyti į bendrosios paskirties greitaeigį plieną ir didelio našumo greitaeigį plieną.
⑴ Bendrosios paskirties greitaeigiai plieno pjovimo įrankiai
Bendrosios paskirties greitaeigis plienas. Paprastai jį galima suskirstyti į du tipus: volframo plieną ir volframo molibdeno plieną. Šio tipo greitaeigiame pliene yra priedo (C) nuo 0,7 iki 0,9 proc. Pagal skirtingą volframo kiekį pliene jį galima suskirstyti į volframo plieną, kurio W yra 12 procentų arba 18 procentų, volframo-molibdeno plieną su 6 procentais arba 8 procentais W ir molibdeno plieną su 2 procentais arba be jo. Bendrosios paskirties greitaeigis plienas turi tam tikrą kietumą (63-66HRC) ir atsparumą dilimui, didelį stiprumą ir kietumą, gerą plastiškumą ir apdirbimo technologiją, todėl plačiai naudojamas įvairių sudėtingų įrankių gamyboje.
① Volframo plienas: tipiškas bendrosios paskirties greitaeigio plieno volframo plienas yra W18Cr4V (trumpiau W18), kuris pasižymi geromis visapusiškomis savybėmis. Aukštos temperatūros kietumas 6000 C temperatūroje yra 48,5 HRC ir gali būti naudojamas įvairiems sudėtingiems įrankiams gaminti. Jo pranašumai yra geras šlifavimas ir mažas dekarbonizavimo jautrumas, tačiau dėl didelio karbidų kiekio pasiskirstymas yra gana netolygus, dalelės yra didelės, o stiprumas ir kietumas nėra dideli.
② Volframo-molibdeno plienas: tai greitaeigis plienas, gaunamas dalį volframo plieno volframo pakeitus molibdenu. Tipinė volframo-molibdeno plieno klasė yra W6Mo5Cr4V2 (trumpiau M2). M2 karbido dalelės yra smulkios ir vienodos, o stiprumas, kietumas ir plastiškumas aukštoje temperatūroje yra geresni nei W18Cr4V. Kitas volframo-molibdeno plienas yra W9Mo3Cr4V (trumpiau W9), jo šiluminis stabilumas yra šiek tiek didesnis nei M2 plieno, jo stiprumas lenkimui ir kietumas yra geresni nei W6M05Cr4V2, be to, jis gerai apdirbamas.
⑵ Didelio našumo greitaeigiai plieno pjovimo įrankiai
Didelio našumo greitaeigis plienas reiškia naujo tipo plieną, kuris prideda šiek tiek anglies, vanadžio ir legiruojančių elementų, tokių kaip Co ir Al, į bendrosios paskirties greitaeigį plieną, kad pagerintų jo atsparumą karščiui ir atsparumas dilimui. Iš esmės yra šios kategorijos:
① Didelės anglies greitaeigis plienas. Didelės anglies greitaeigis plienas (pvz., 95W18Cr4V), kurio kietumas kambario temperatūroje ir aukštoje temperatūroje yra aukštas, tinka gaminti ir apdirbti įprastą plieną ir ketų, grąžtus, grąžtus, sriegius ir frezus, kuriems keliami dideli atsparumo dilimui reikalavimai, arba įrankiai kietesnėms medžiagoms apdirbti. Netinka atlaikyti didelius smūgius.
② Didelio vanadžio greitaeigis plienas. Įprastos markės, tokios kaip W12Cr4V4Mo (vadinamos EV4), kurių V kiekis padidintas iki 3–5 procentų, geras atsparumas dilimui, tinkamas pjauti medžiagas, kurių įrankiai labai nusidėvėję, pvz., pluoštą, kietą kaučiuką, plastiką ir kt. taip pat gali būti naudojamas apdirbant tokias medžiagas kaip nerūdijantis plienas, didelio stiprumo plienas ir aukštos temperatūros lydiniai.
③ Kobalto greitaeigis plienas. Tai kobalto turintis itin kietas greitaeigis plienas, kurio tipinė markė, pvz., W2Mo9Cr4VCo8, (trumpai M42), turi didelį kietumą, o jo kietumas gali siekti 69-70HRC. Jis tinka didelio stiprumo karščiui atsparaus plieno, aukštų temperatūrų lydinių, titano lydinių ir kt. apdirbimui. Medžiaga, M42, gerai šlifuojama ir tinka tiksliam ir sudėtingam įrankiui gaminti, tačiau netinka darbui pjovimo metu. sąlygos.
④ Aliuminio greitaeigis plienas. Jis priklauso aliuminio turinčiam itin kietam greitaeigiam plienui, tipiškoms rūšims, pvz., W6Mo5Cr4V2Al, (sutrumpintai kaip 501), kietumas aukštoje temperatūroje siekia 54HRC esant 6000C, o pjovimo našumas atitinka M42. Jis tinka frezų, grąžtų, grąžtų, krumpliaračių pjaustytuvų ir įpjovų gamybai. tt, naudojami tokioms medžiagoms kaip legiruotasis plienas, nerūdijantis plienas, didelio stiprumo plienas ir superlydinys apdoroti.
⑤ Itin kietas azoto greitaeigis plienas. Tipiškos rūšys, pvz., W12M03Cr4V3N, vadinamos (V3N), yra azoto turintys itin kieti greitaeigiai plienai. Kietumas, stiprumas ir kietumas atitinka M42. apdorojimas.
(3) Greitaeigio plieno ir miltelinės metalurgijos greitaeigio plieno lydymas
Pagal skirtingus gamybos procesus greitaeigį plieną galima suskirstyti į lydantį greitaeigį plieną ir miltelinės metalurgijos greitaeigį plieną.
① Greitaeigio plieno lydymas: tiek paprastas greitaeigis plienas, tiek didelio našumo greitaeigis plienas gaminami lydant. Iš jų gaminami peiliai atliekant tokius procesus kaip lydymas, liejimas iš luitų, padengimas ir valcavimas. Rimta problema, kuri gali kilti lydant greitaeigį plieną, yra karbido atskyrimas. Greitajame pliene kieti ir trapūs karbidai pasiskirsto netolygiai, o grūdeliai stambūs (iki dešimčių mikronų). ir neigiamą poveikį pjovimo našumui.
② Miltelinės metalurgijos greitaeigis plienas (PM HSS): Miltelinės metalurgijos greitaeigis plienas (PM HSS) yra išlydytas plienas, išlydytas aukšto dažnio indukcinėje krosnyje, išpurškiamas aukšto slėgio argonu arba grynu azotu, o po to gesinamas, kad gautų smulkų. ir vienodi kristalai Mikrostruktūra (greitai plieniniai milteliai), o po to gautus miltelius aukštai temperatūrai ir aukštam slėgiui suspausti į peilio ruošinį arba iš pradžių padaryti plieno ruošinį, o po to kalti ir susukti į peilio formą. Lyginant su greitaeigiu plienu, pagamintu lydymo būdu, PM HSS turi šiuos privalumus: karbido grūdeliai yra smulkūs ir vienodi, o stiprumas, kietumas ir atsparumas dilimui yra daug geresni, palyginti su greitaeigiu plienu, pagamintu lydant. Sudėtingų CNC įrankių srityje PM HSS įrankiai bus toliau tobulinami ir vaidins svarbų vaidmenį. Įprastos markės, tokios kaip F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVM ir kt., gali būti naudojamos didelių gabaritų, patvariems, didelio smūgio peiliams gaminti, taip pat gali būti naudojami tiksliams peiliams gaminti.
3. CNC pjovimo įrankių medžiagų parinkimo principai
į
Šiuo metu plačiai naudojamos CNC įrankių medžiagos daugiausia apima deimantinius įrankius, kubinius boro nitrido įrankius, keraminius įrankius, padengtus įrankius, karbido įrankius ir greitaeigius plieno įrankius. Yra daug pjovimo įrankių medžiagų, o jų našumas labai skiriasi. Pagrindiniai įvairių įrankių medžiagų eksploataciniai rodikliai pateikti šioje lentelėje.
paveikslėlį
Įrankio medžiaga NC apdirbimui turi būti parinkta atsižvelgiant į apdirbamą ruošinį ir apdirbimo pobūdį. Įrankio medžiagos pasirinkimas turi būti pagrįstai suderintas su apdirbamuoju objektu. Pjovimo įrankio medžiagos ir apdirbimo objekto suderinimas daugiausia susijęs su abiejų mechaninių, fizinių ir cheminių savybių suderinimu, kad būtų pasiektas ilgiausias įrankio tarnavimo laikas ir didžiausias pjovimo našumas.
1. Pjovimo įrankio medžiaga atitinka apdirbamo objekto mechanines savybes
Pjovimo įrankio ir apdirbimo objekto mechaninių savybių atitikimas daugiausia susijęs su mechaninių savybių parametrų, tokių kaip pjovimo įrankio ir ruošinio medžiagos stiprumas, kietumas ir kietumas, atitikimas. Įrankių medžiagos, turinčios skirtingas mechanines savybes, tinka skirtingoms ruošinio medžiagoms.
① The order of tool material hardness is: diamond tool>cubic boron nitride tool>ceramic tool>tungsten carbide>greitaeigis plienas.
② Įrankių medžiagų stiprumo lenkimo tvarka yra tokia: greitaeigis plienas > cementuotas karbidas > keraminiai įrankiai > deimantiniai ir kubiniai boro nitrido įrankiai.
③ Pjovimo įrankių medžiagų tvirtumo tvarka yra tokia: greitaeigis plienas > cementuotas karbidas > kubinis boro nitridas, deimantiniai ir keraminiai pjovimo įrankiai.
Didelio kietumo ruošinio medžiaga turi būti apdorojama didesnio kietumo įrankiu. Įrankio medžiagos kietumas turi būti didesnis nei ruošinio medžiagos kietumas, kuris paprastai turi būti didesnis nei 60 HRC. Kuo kietesnė įrankio medžiaga, tuo didesnis jo atsparumas dilimui. Pavyzdžiui, padidėjus kobalto kiekiui cementuotame karbide, didėja jo stiprumas ir kietumas, mažėja kietumas, o tai tinka grubiam apdirbimui; sumažėjus kobalto kiekiui, didėja jo kietumas ir atsparumas dilimui, kas tinka apdailai.
Įrankiai, pasižymintys puikiomis mechaninėmis savybėmis aukštoje temperatūroje, ypač tinka pjovimui dideliu greičiu. Puikus keraminių įrankių veikimas aukštoje temperatūroje leidžia pjauti dideliu greičiu, o leistiną pjovimo greitį galima padidinti 2–10 kartų, palyginti su cementiniu karbidu.
2. Pjovimo įrankio medžiagos derinimas su apdirbamo objekto fizinėmis savybėmis
Skirtingų fizinių savybių įrankiai, pvz., greitaeigiai plieniniai įrankiai su dideliu šilumos laidumu ir žema lydymosi temperatūra, keraminiai įrankiai su aukšta lydymosi temperatūra ir mažu šiluminio plėtimosi, deimantiniai įrankiai su dideliu šilumos laidumu ir mažu šilumos plėtimu ir kt. skirtingos ruošinio medžiagos. Apdorojant silpno šilumos laidumo ruošinius, reikia naudoti geresnio šilumos laidumo įrankių medžiagas, kad būtų galima greitai perduoti pjovimo šilumą ir sumažinti pjovimo temperatūrą. Dėl didelio deimanto šilumos laidumo ir šiluminės difuzijos pjovimo šiluma lengvai išsisklaido ir nesukels didelių šiluminių deformacijų, o tai ypač svarbu tiksliojo apdirbimo įrankiams, kuriems reikalingas didelis matmenų tikslumas.
① Įvairių įrankių medžiagų karščiui atspari temperatūra: 700-8000C deimantiniams įrankiams, 13000-15000C PCBN įrankiams, 1100-12000C keraminiams įrankiams, 900-11000C TiC(N) ) pagrindu pagamintas cementinis karbidas, o 900-11000C – itin smulkiems grūdams klozetuose. Cementuotas karbidas yra 800–9000C, HSS – 600–7000C.
② The order of thermal conductivity of various tool materials: PCD>PCBN>WC-based cemented carbide>TiC(N)-based cemented carbide>HSS>Si3N4-based ceramics>A1203-pagrindo keramika.
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>A1203-pagrindo keramika.
3. Pjovimo įrankio medžiagos derinimas su apdirbamo objekto cheminėmis savybėmis
Pjovimo įrankių medžiagų ir apdirbamų objektų cheminių savybių suderinimas daugiausia reiškia cheminių savybių parametrų, tokių kaip cheminis giminingumas, cheminė reakcija, difuzija ir tirpimas tarp įrankių ir ruošinio medžiagų, atitikimą. įvairių medžiagų peiliai
