Dobrom konju je potrebno dobro sedlo i koristi naprednu CNC opremu za obradu. Ako se koriste pogrešni alati, biće beskorisni! Odabir odgovarajućeg materijala alata ima veliki utjecaj na vijek trajanja alata, efikasnost obrade, kvalitet obrade i cijenu obrade. Ovaj članak pruža korisne informacije o znanju noževa, prikupite ih i proslijedite, učimo zajedno.
Materijali alata treba da imaju osnovna svojstva
Odabir materijala za alat ima veliki utjecaj na vijek trajanja alata, efikasnost obrade, kvalitet obrade i cijenu obrade. Alati moraju izdržati visok pritisak, visoku temperaturu, trenje, udarce i vibracije prilikom rezanja. Prema tome, alatni materijali trebaju imati sljedeća osnovna svojstva:
(1) Tvrdoća i otpornost na habanje. Tvrdoća materijala alata mora biti veća od tvrdoće materijala izratka, za koju se općenito traži da bude iznad 60HRC. Što je veća tvrdoća materijala alata, to je bolja otpornost na habanje.
(2) Snaga i žilavost. Materijali alata treba da imaju visoku čvrstoću i žilavost kako bi izdržali silu rezanja, udarce i vibracije i spriječili krhko lomljenje i lomljenje alata.
(3) Otpornost na toplotu. Materijal alata ima dobru otpornost na toplinu, može izdržati visoke temperature rezanja i ima dobru otpornost na oksidaciju.
(4) Performanse procesa i ekonomičnost. Materijali alata trebaju imati dobre performanse kovanja, performanse toplinske obrade, performanse zavarivanja; performanse brušenja, itd., i treba težiti visokom omjeru performansi i cijene.
Vrste, svojstva, karakteristike i primjena alatnih materijala
1. Materijali dijamantskog alata
Dijamant je alotrop ugljika i najtvrđi je materijal koji se nalazi u prirodi. Dijamantski rezni 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 glavna vrsta reznih alata koje je teško zameniti. Dijamantski alati koji mogu postići visoku efikasnost, visoku stabilnost i dug radni vijek su nezamjenjivi i važni alati u modernoj CNC obradi.
⑴ Vrste dijamantskih alata
① Prirodni dijamantski alati: Prirodni dijamanti se koriste kao alati za rezanje stotinama godina. Prirodni monokristalni dijamantski alati su fino mljeveni kako bi oštrica bila izuzetno oštra. Radijus rezne ivice može doseći 0,002 μm, što može postići ultra-tanko sečenje. Može da obrađuje izuzetno visoku preciznost radnog predmeta i izuzetno nisku hrapavost površine. To je priznat, idealan i nezamjenjiv alat za ultrapreciznu obradu.
② PCD dijamantski alati za rezanje: Prirodni dijamanti su skupi. Najrasprostranjeniji dijamant u obradi rezanja je polikristalni dijamant (PCD). Od ranih 1970-ih godina razvijen je polikristalni dijamant (Polycrystauine dijamant, koji se naziva PCD oštrice) pripremljen upotrebom tehnologije sinteze na visokim temperaturama i visokim pritiskom. Nakon svog uspjeha, prirodni alati za rezanje dijamanata su u mnogim prilikama zamijenjeni umjetnim polikristalnim dijamantom. PCD sirovine su bogate izvorima, a njihova cijena je samo nekoliko do jedne desetine cijene prirodnog dijamanta. PCD rezni alati ne mogu se brusiti da bi se proizveli izuzetno oštri rezni alati. Kvalitet površine rezne ivice i obrađenog obratka nije tako dobar kao kod prirodnog dijamanta. U industriji još nije zgodno proizvoditi PCD noževe sa lomačima strugotine. Stoga se PCD može koristiti samo za precizno rezanje obojenih metala i nemetala, a teško je postići ultravisoku preciznost. Precizno rezanje ogledala.
③ CVD dijamantski alati za rezanje: Od kasnih 1970-ih do ranih 1980-ih, CVD dijamantska tehnologija se pojavila u Japanu. CVD dijamant se odnosi na upotrebu hemijskog taloženja pare (CVD) za sintetizaciju dijamantskog filma na heterogenoj matrici (kao što je cementni karbid, keramika, itd.). CVD dijamant ima potpuno istu strukturu i karakteristike kao prirodni dijamant. Performanse CVD dijamanta su vrlo slične onima prirodnog dijamanta. Ima prednosti prirodnog monokristalnog dijamanta i polikristalnog dijamanta (PCD) i 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 karbidnih alata, ili čak stotine puta.
② Ima vrlo nizak koeficijent trenja: koeficijent trenja između dijamanta i nekih obojenih metala je niži od ostalih alata za rezanje. Koeficijent trenja je nizak, deformacija tokom obrade je mala, a sila rezanja se može smanjiti.
③ Rezna ivica je vrlo oštra: rezna ivica dijamantskog alata može biti vrlo oštra. Prirodni monokristalni dijamantski alat može biti visok i do 0,002~0,008 μm, koji može izvršiti ultra-tanko rezanje i ultra-preciznu obradu.
④ Visoka toplotna provodljivost: Dijamant ima visoku toplotnu provodljivost i toplotnu difuziju, tako da se toplota rezanja lako rasipa, a temperatura reznog dela alata je niska.
⑤ Ima niži koeficijent termičke ekspanzije: koeficijent termičke ekspanzije 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 obradu koja zahtijeva visoku dimenzijsku preciznost.
⑶ Primjena dijamantskih alata
Dijamantski alati se uglavnom koriste za fino rezanje i bušenje obojenih metala i nemetalnih materijala pri velikim brzinama. Pogodno za obradu raznih nemetala otpornih na habanje, kao što su stakloplastični materijali za prah metalurgije, keramički materijali, itd.; razni obojeni metali otporni na habanje, kao što su razne legure silicija i aluminija; i završna obrada raznih obojenih metala.
Nedostatak dijamantskih alata je loša termička stabilnost. Kada temperatura rezanja pređe 700℃~800℃, oni će potpuno izgubiti svoju tvrdoću. Osim toga, nisu pogodni za rezanje crnih metala jer dijamant (ugljik) lako reagira sa željezom na visokim temperaturama. Atomsko djelovanje pretvara atome ugljika u grafitnu strukturu, a alat se lako ošteti.
2. Kubični materijal od bor nitrida
Kubni bor nitrid (CBN), drugi supertvrdi materijal sintetiziran metodom sličnom proizvodnji dijamanata, drugi je nakon dijamanta u pogledu tvrdoće i toplinske provodljivosti. Ima odličnu termičku stabilnost i može se zagrijati do 10.000C u atmosferi. Ne dolazi do oksidacije. CBN ima izuzetno stabilna hemijska svojstva za crne metale i može se široko koristiti u preradi čeličnih proizvoda.
⑴ Vrste reznih alata sa kubnim bor nitridom
Kubni bor nitrid (CBN) je supstanca koja ne postoji u prirodi. Dijeli se na monokristalni i polikristalni, odnosno CBN monokristalni i polikristalni kubni borov nitrid (Polycrystalline cubic bornnitride, skraćeno PCBN). CBN je jedan od alotropa borovog nitrida (BN) i ima strukturu sličnu dijamantu.
PCBN (polikristalni kubni bor nitrid) je polikristalni materijal u kojem se fini CBN materijali sinteruju zajedno kroz vezne faze (TiC, TiN, Al, Ti, itd.) pod visokom temperaturom i pritiskom. Trenutno je to drugi najtvrđi umjetno sintetizirani materijal. Materijal dijamantskog alata, zajedno s dijamantom, zajednički se naziva supertvrdi alatni materijal. PCBN se uglavnom koristi za izradu noževa ili drugih alata.
PCBN rezni alati se mogu podijeliti na pune PCBN oštrice i PCBN kompozitne oštrice sinterirane sa karbidom.
PCBN kompozitne oštrice se izrađuju sinterovanjem sloja PCBN-a debljine od 0,5 do 1,0 mm na cementiranom karbidu dobre čvrstoće i žilavosti. Njegove performanse kombinuju dobru žilavost sa visokom tvrdoćom i otpornošću na habanje. Rješava probleme niske čvrstoće na savijanje i teškog zavarivanja CBN noževa.
⑵ Glavna svojstva i karakteristike kubnog bor nitrida
Iako je tvrdoća kubnog bor nitrida nešto niža od dijamanta, mnogo je veća od drugih materijala visoke tvrdoće. Izvanredna prednost CBN-a je da je njegova termička stabilnost mnogo veća od one kod dijamanta, dostižući temperature iznad 1200°C (dijamant je 700-800°C). Još jedna izuzetna prednost je da je hemijski inertan i ne reaguje sa gvožđem na 1200-1300°C. reakcija. Glavne karakteristike performansi kubnog bor nitrida su sljedeće.
① Visoka tvrdoća i otpornost na habanje: CBN kristalna struktura je slična dijamantu, i ima sličnu tvrdoću i čvrstoću kao dijamant. PCBN je posebno pogodan za obradu materijala visoke tvrdoće koji su se prije mogli samo brusiti i može postići bolji kvalitet površine radnog komada.
② Visoka termička stabilnost: Otpornost na toplinu CBN može doseći 1400 ~ 1500 ℃, što je skoro 1 puta više od toplotne otpornosti dijamanta (700 ~ 800 ℃). PCBN alati mogu rezati visokotemperaturne legure i kaljeni čelik pri velikim brzinama 3 do 5 puta većim od karbidnih alata.
③ Odlična hemijska stabilnost: Nema hemijsku interakciju sa materijalima na bazi gvožđa do 1200-1300°C, i neće se habati tako oštro kao dijamant. U ovom trenutku još uvijek može održavati tvrdoću cementiranog karbida; 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 ne može da prati dijamant, toplotna provodljivost PCBN-a među različitim materijalima alata je druga posle dijamanta, i mnogo veća od brzoreznog čelika i cementnog karbida.
⑤ Ima niži koeficijent trenja: Nizak koeficijent trenja može dovesti do smanjenja sile rezanja tokom rezanja, smanjenja temperature rezanja i poboljšanja kvaliteta obrađene površine.
⑶ Primjena reznih alata sa kubnim bor nitridom
Kubični bor nitrid je pogodan za završnu obradu različitih materijala koji se teško seče kao što su kaljeni čelik, tvrdo liveno gvožđe, visokotemperaturne legure, cementni karbid i površinski materijali za prskanje. Preciznost obrade može doseći IT5 (otvor je IT6), a vrijednost hrapavosti 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 od bor nitrida nisu prikladni za grubu obradu pri malim brzinama i velikim udarnim opterećenjima; istovremeno nisu pogodni za rezanje materijala visoke plastičnosti (kao što su legure aluminijuma, legure bakra, legure na bazi nikla, čelici visoke plastičnosti, itd.), jer će se pri radu pojaviti sečenje ovih ozbiljnih nagomilanih ivica. metalom, pogoršavajući obrađenu površinu.
3. keramički alatni materijali
Keramički alati za rezanje imaju karakteristike visoke tvrdoće, dobre otpornosti na habanje, odlične otpornosti na toplinu i kemijske stabilnosti, te se ne spajaju lako s metalom. Keramički alati igraju veoma važnu ulogu u CNC obradi. Keramički alati postali su jedan od glavnih 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 alati mogu efikasno da obrađuju materijale visoke tvrdoće koje tradicionalni alati uopšte ne mogu da obrađuju, ostvarujući „okretanje umesto brušenja“; optimalna brzina rezanja keramičkih alata može biti 2 do 10 puta veća nego kod karbidnih alata, čime se značajno poboljšava efikasnost rezanja. ; Glavne sirovine koje se koriste u keramičkim alatnim materijalima su najzastupljeniji elementi u zemljinoj kori. Stoga je promocija i primjena keramičkih alata od velikog značaja za poboljšanje produktivnosti, smanjenje troškova obrade i uštedu strateških plemenitih metala. To će također u velikoj mjeri promovirati 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
① Visoka tvrdoća i dobra otpornost na habanje: Iako tvrdoća keramičkih alata za rezanje nije tako visoka kao PCD i PCBN, mnogo je veća od tvrdoće reznih alata od karbida i brzog čelika, dostižući 93-95HRA. Keramički alati za rezanje mogu obraditi materijale visoke tvrdoće koje je teško obraditi tradicionalnim alatima za rezanje i pogodni su za brzo i tvrdo rezanje.
② Otpornost na visoke temperature i dobra otpornost na toplotu: Keramički alati za rezanje i dalje mogu rezati na visokim temperaturama iznad 1200°C. Keramički alati za rezanje imaju dobra mehanička svojstva pri visokim temperaturama. A12O3 keramički rezni alati imaju posebno dobru otpornost na oksidaciju. Čak i ako je rezna ivica u usijanom stanju, može se koristiti kontinuirano. Stoga, keramički alati mogu postići suho sečenje, čime se eliminira potreba za tekućinom za rezanje.
③ Dobra hemijska stabilnost: Keramičke alate za rezanje nije lako zalepiti za metal, otporni su na koroziju i imaju dobru hemijsku stabilnost, što može smanjiti habanje vezivanja reznih alata.
④ Nizak koeficijent trenja: Afinitet između keramičkih alata i metala je mali, a koeficijent trenja je nizak, što može smanjiti silu rezanja i temperaturu rezanja.
⑶ Keramički noževi imaju primjenu
Keramika je jedan od alatnih materijala koji se uglavnom koristi za brzu završnu i poluzavršnu obradu. Keramički rezni alati su pogodni za rezanje različitih livenih gvožđa (sivi liv, nodularno gvožđe, kovno gvožđe, rashlađeno liveno gvožđe, liveno gvožđe visoke legure otporno na habanje) i čeličnih materijala (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.
Svojstva materijala keramičkih reznih alata imaju problem niske čvrstoće na savijanje i slabe udarne žilavosti, što ih čini neprikladnim za rezanje pri malim brzinama i pod udarnim opterećenjima.
4. Obloženi alatni materijali
Premazivanje reznih alata jedan je od važnih načina za poboljšanje performansi alata. Pojava obloženih alata dovela je do velikog napretka u performansama rezanja reznih alata. Alati sa premazom su premazani jednim ili više slojeva vatrostalnih jedinjenja sa dobrom otpornošću na habanje na telu alata sa dobrom žilavošću. Kombinira matricu alata sa tvrdim premazom, čime se značajno poboljšava performanse alata. Alati sa premazom mogu poboljšati efikasnost obrade, poboljšati tačnost obrade, produžiti vijek trajanja alata i smanjiti troškove obrade.
Oko 80% alata za sečenje koji se koriste u novim CNC mašinama koriste alate sa premazom. Obloženi alati će u budućnosti biti najvažnija sorta alata 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 (PVD) premazane. Obloženi karbidni alati za rezanje uglavnom koriste metodu hemijskog taloženja parom, a temperatura taloženja je oko 1000°C. Obloženi alati za rezanje brzog čelika uglavnom koriste metodu fizičkog taloženja parom, a temperatura taloženja je oko 500°C;
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 svojstvima materijala za premazivanje, obloženi alati se mogu podijeliti u dvije kategorije, i to „tvrdo“ obloženi alati i „meki“ obloženi alati. Glavni ciljevi kojima se postižu alati sa "tvrdim" premazima 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, čije trenje sa materijalom radnog komada. Koeficijent je vrlo nizak, samo oko 0,1, što može smanjiti prianjanje, smanjiti trenje i smanjiti rezanje sila i temperatura rezanja.
Nedavno su razvijeni alati za rezanje nanopremazivanja (Nanoeoating). Takvi obloženi alati mogu koristiti različite kombinacije materijala za premazivanje (kao što su metal/metal, metal/keramika, keramika/keramika, itd.) kako bi ispunili različite funkcionalne zahtjeve i zahtjeve performansi. Pravilno dizajnirani nano premazi mogu učiniti da materijali alata imaju odlične funkcije za smanjenje trenja i protiv habanja i svojstva samopodmazivanja, što ih čini pogodnim za brzo suvo rezanje.
⑵ Karakteristike obloženih reznih alata
① Dobre mehaničke i rezne performanse: Obloženi alati kombinuju odlična svojstva osnovnog materijala i materijala za premazivanje. Oni ne samo da održavaju dobru žilavost i visoku čvrstoću osnovnog materijala, već imaju i visoku tvrdoću, visoku otpornost na habanje i nizak koeficijent trenja. Stoga se brzina rezanja obloženih alata može povećati za više od 2 puta nego kod neobloženih alata, a dozvoljene su veće brzine posmaka. Produžen je i vijek trajanja obloženih alata.
② Snažna svestranost: Alati sa premazom imaju široku svestranost i značajno proširuju opseg obrade. Jedan obloženi alat može zamijeniti nekoliko neobloženih alata.
③ Debljina premaza: Kako se debljina premaza povećava, vijek trajanja alata će se također povećati, ali kada debljina premaza dostigne zasićenje, vijek trajanja alata se više neće značajno povećavati. Kada je premaz predebeo, lako će uzrokovati ljuštenje; kada je premaz pretanak, otpornost na habanje će biti 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 prednosti; pri rezanju velikom brzinom, TiN je prikladniji.
⑶Primjena obloženih reznih alata
Alati sa premazom imaju veliki potencijal u oblasti CNC obrade i biće najvažnija sorta alata u oblasti CNC obrade u budućnosti. Tehnologija premazivanja primijenjena je na krajnje glodalice, razvrtače, burgije, kompozitne alate za obradu rupa, ploče za kuhanje zupčanika, glodalice za oblikovanje zupčanika, glodalice za brijanje zupčanika, protege za oblikovanje i razne mašinski stegnute indeksne umetke kako bi se zadovoljili različiti zahtjevi obrade velike brzine rezanja. Potrebe za materijalima kao što su čelik i liveno gvožđe, legure otporne na toplotu i obojeni metali.
5. Karbidni alatni materijali
Alati za rezanje od tvrdog metala, posebno alati za rezanje od tvrdog metala, vodeći su proizvodi CNC alata za obradu. Od 1980-ih, varijeteti raznih integralnih i indeksnih reznih alata ili umetaka od tvrdog metala prošireni su na različite tipove. Razna polja reznih alata, u kojima su se alati od tvrdog metala proširili od jednostavnih alata za struganje i čeonih glodalica do raznih preciznih, složenih i alatnih polja za oblikovanje.
⑴ Vrste reznih alata od tvrdog metala
Prema glavnom hemijskom sastavu, cementni karbid se može podeliti na cementni karbid na bazi volframovog karbida i cementni karbid na bazi titanijumovog ugljenika (nitrid) (TiC(N)).
Cementirani karbid na bazi volfram karbida uključuje tri vrste: volfram kobalt (YG), volfram kobalt titanijum (YT) i dodan rijetki karbid (YW). Svaki od njih ima svoje prednosti i nedostatke. Glavne komponente su volfram karbid (WC) i titanijum karbid. (TiC), tantal karbid (TaC), niobijum karbid (NbC), itd. Najčešće korišćena faza vezivanja metala je Co.
Cementirani karbid na bazi titanijumovog ugljenika (nitrida) je cementni karbid sa TiC kao glavnom komponentom (neki dodaju druge karbide ili nitride). Najčešće korišćene metalne vezne faze su Mo i Ni.
ISO (Međunarodna organizacija za standardizaciju) dijeli karbid za rezanje u tri kategorije:
Klasa K, uključujući Kl0 ~ K40, je ekvivalentna YG klasi moje zemlje (glavna komponenta je WC.Co).
P kategorija, uključujući P01 ~ P50, je ekvivalentna YT kategoriji moje zemlje (glavna komponenta je WC.TiC.Co).
Klasa M, uključujući M10~M40, je ekvivalentna YW klasi moje zemlje (glavna komponenta je WC-TiC-TaC(NbC)-Co).
Svaki razred predstavlja seriju legura u rasponu od visoke tvrdoće do maksimalne žilavosti s brojem između 01 i 50.
⑵ Karakteristike performansi karbidnih reznih alata
① Visoka tvrdoća: Alati za rezanje od tvrdog metala izrađeni su od karbida visoke tvrdoće i tačke topljenja (tzv. tvrda faza) i metalnih veziva (nazvanih faza vezivanja) putem metalurgije praha, sa tvrdoćom od 89 do 93HRA. , mnogo veći od brzoreznog čelika. Na 5400C, tvrdoća još uvijek može doseći 82~87HRA, što je isto kao tvrdoća brzoreznog čelika na sobnoj temperaturi (83~86HRA). Vrijednost tvrdoće cementnog karbida mijenja se s prirodom, količinom, veličinom čestica karbida i sadržajem metalne vezne faze, a općenito opada s povećanjem sadržaja vezivne 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 do 1500 MPa. 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 kako se sadržaj TiC povećava, čvrstoća se smanjuje. 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 alata za rezanje od tvrdog metala
YG legure se uglavnom koriste za obradu livenog gvožđa, obojenih metala i nemetalnih materijala. Fino zrni cementni karbid (kao što je YG3X, YG6X) ima veću tvrdoću i otpornost na habanje od srednjezrnog karbida sa istim sadržajem kobalta. Pogodan je za obradu nekih specijalnih tvrdih livenih gvožđa, austenitnog nerđajućeg čelika, legura otpornih na toplotu, legura titana, tvrde bronce i izolacionih materijala otpornih na habanje, itd.
Izvanredne prednosti cementnog karbida tipa YT su visoka tvrdoća, dobra otpornost na toplinu, veća tvrdoća i čvrstoća na pritisak na visokim temperaturama od tipa YG 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 dobra sveobuhvatna svojstva. Može se koristiti za obradu čelika, livenog gvožđa i obojenih metala. Ako se sadržaj kobalta u ovoj vrsti legure na odgovarajući način poveća, čvrstoća može biti vrlo visoka i može se koristiti za grubu obradu i prekidno rezanje različitih teško obradivih materijala.
6． Alati za rezanje brzog čelika
Brzorezni čelik (HSS) je visokolegirani alatni čelik koji dodaje više legirajućih elemenata kao što su W, Mo, Cr i V. Alati za rezanje čelika velike brzine imaju odlične sveobuhvatne performanse u smislu čvrstoće, žilavosti i obradivosti. U složenim reznim alatima, posebno onima sa složenim oblicima oštrice, kao što su alati za obradu rupa, glodala, alati za narezivanje navoja, alati za provlačenje, alati za rezanje zupčanika, itd., i dalje se koristi brzorezni čelik. zauzimaju dominantnu poziciju. Noževi od brzog čelika se lako naoštravaju kako bi se dobile oštre rezne ivice.
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 opće namjene. Generalno, može se podijeliti u dvije kategorije: volfram čelik i volfram-molibden čelik. Ova vrsta brzoreznog čelika sadrži 0,7% do 0,9% (C). Prema različitom sadržaju volframa u čeliku, može se podijeliti na volfram čelik sa W udjelom od 12% ili 18%, volfram-molibden čelik sa sadržajem W od 6% ili 8% i molibden čelik sa W sadržajem od 2% 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: Tipični razred opštenamenskog brzoreznog čelika od volframa je W18Cr4V (koji se naziva W18). Ima dobre ukupne performanse. Tvrdoća na visokim temperaturama na 6000C je 48,5HRC i može se koristiti za proizvodnju različitih složenih alata. Ima prednosti dobrog mljevenja i niske osjetljivosti na dekarbonizaciju, ali zbog visokog sadržaja karbida, neravnomjerne raspodjele, velikih čestica i niske čvrstoće i žilavosti.
② Volfram-molibden čelik: odnosi se na brzorezni čelik dobijen zamjenom dijela volframa u volfram čeliku molibdenom. Tipični razred volfram-molibdenskog čelika je W6Mo5Cr4V2 (koji se naziva M2). Čestice karbida M2 su fine i ujednačene, a njegova čvrstoća, žilavost i plastičnost pri visokim temperaturama su bolji od onih kod W18Cr4V. Druga vrsta volfram-molibdenskog čelika je W9Mo3Cr4V (skraćeno W9). Njegova termička stabilnost je nešto veća od čelika M2, njegova čvrstoća na savijanje i žilavost su bolja od W6M05Cr4V2 i ima dobru obradivost.
⑵ Alati za rezanje čelika visokih performansi
Brzorezni čelik visokih performansi odnosi se na novi tip čelika koji dodaje nešto sadržaja ugljika, vanadija i legirajućih elemenata kao što su Co i Al u sastav brzoreznog čelika opće namjene, čime se poboljšava njegova otpornost na toplinu i otpornost na habanje . Uglavnom postoje sljedeće kategorije:
① Visokougljični brzorezni čelik. Brzougljenični čelik (kao što je 95W18Cr4V) ima visoku tvrdoću na sobnoj temperaturi i visokoj temperaturi. Pogodan je za proizvodnju i obradu običnog čelika i livenog gvožđa, svrdla, razvrtača, slavina i glodala sa visokim zahtevima otpornosti na habanje ili alata za obradu tvrđih materijala. Nije pogodan da izdrži velike udare.
② Visokorezni čelik sa visokim vanadijem. Tipični tipovi, kao što je W12Cr4V4Mo, (koji se naziva EV4), imaju sadržaj V povećan na 3% do 5%, imaju dobru otpornost na habanje i pogodni su za rezanje materijala koji uzrokuju veliko trošenje alata, kao što su vlakna, tvrda guma, plastika , itd., a može se koristiti i za obradu materijala kao što su nerđajući čelik, čelik visoke čvrstoće i legure na visokim temperaturama.
③ Kobalt brzorezni čelik. To je super-tvrdi brzorezni čelik koji sadrži kobalt. Tipični razredi, kao što je W2Mo9Cr4VCo8, (koji se nazivaju M42), imaju vrlo visoku tvrdoću. Njegova tvrdoća može doseći 69-70HRC. Pogodan je za obradu teško upotrebljivih čelika visoke čvrstoće otpornih na toplotu, legura na visoke temperature, legura titanijuma itd. Materijali za obradu: M42 ima dobru brusnost i pogodan je za izradu preciznih i složenih alata, ali nije prikladan za rad u uslovima udarnog rezanja.
④ Aluminijski brzorezni čelik. To je super-tvrdi brzorezni čelik koji sadrži aluminijum. Tipične klase su, na primjer, W6Mo5Cr4V2Al, (koji se naziva 501). Tvrdoća na visokim temperaturama na 6000C takođe dostiže 54HRC. Performanse rezanja su ekvivalentne M42. Pogodan je za proizvodnju glodala, burgija, razvrtača, zupčanika i provlačenja. itd., koji se koriste za obradu materijala kao što su legirani čelik, nehrđajući čelik, čelik visoke čvrstoće i legure na visokim temperaturama.
⑤ Dušik super-tvrdi brzorezni čelik. Tipične klase, kao što je W12M03Cr4V3N, koji se nazivaju (V3N), su super-tvrdi brzorezni čelici koji sadrže dušik. Tvrdoća, snaga i žilavost su ekvivalentni M42. Mogu se koristiti kao zamjena za brzorezne čelike koji sadrže kobalt i koriste se za rezanje pri maloj brzini teško obradivih materijala i brzoreznih čelika visoke preciznosti. obrada.
⑶ 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 izrađuju se metodama topljenja. Od njih se prave noževi kroz procese kao što su topljenje, livenje ingota, prevlačenje i valjanje. Ozbiljan problem koji se lako javlja pri topljenju brzoreznog čelika je segregacija karbida. Tvrdi i lomljivi karbidi su neravnomjerno raspoređeni u brzoreznom čeliku, a zrna su gruba (do desetina mikrona), što utiče na otpornost na habanje i žilavost alata od brzoreznog čelika. i negativno utiču na performanse rezanja.
② Brzi čelik iz metalurgije praha (PM HSS): Brzi čelik iz metalurgije praha (PM HSS) je tečni čelik topljen u visokofrekventnoj indukcijskoj peći, atomiziran argonom pod visokim pritiskom ili čistim dušikom, a zatim kaljen da se dobije finih i ujednačenih kristala. Strukturu (prašak od brzoreznog čelika), a zatim dobijeni prah utisnuti u zatvor noža pod visokom temperaturom i visokim pritiskom, ili prvo napraviti čeličnu gredicu, a zatim je iskovati i uvaljati u oblik noža. U poređenju sa brzoreznim čelikom proizvedenim metodom topljenja, PM HSS ima prednosti u tome što su zrna karbida fina i ujednačena, a čvrstoća, žilavost i otpornost na habanje su znatno poboljšani u odnosu na rastopljeni brzorezni čelik. U području složenih CNC alata, PM HSS alati će se dalje razvijati i zauzimati važnu poziciju. Tipične klase, kao što su F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN, itd., mogu se koristiti za proizvodnju velikih, teško opterećenih reznih alata sa velikim udarom, kao i preciznih reznih alata.
Principi odabira materijala za CNC alate
Trenutno, široko korišteni CNC alatni materijali uglavnom uključuju dijamantske alate, alate s kubnim bor nitridom, keramičke alate, obložene alate, karbidne alate, alate od brzog čelika, itd. Postoji mnogo vrsta alatnih materijala i njihova svojstva se uvelike razlikuju. Sljedeća tabela prikazuje glavne pokazatelje učinka različitih materijala alata.
Materijali alata za CNC obradu moraju biti odabrani prema radnom komadu koji se obrađuje i prirodi obrade. Izbor materijala alata treba razumno uskladiti sa objektom obrade. Usklađivanje materijala reznog alata i objekata 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. Usklađivanje mehaničkih svojstava materijala reznog alata i predmeta obrade
Problem usklađivanja mehaničkih svojstava reznog alata i predmeta obrade uglavnom se odnosi na usklađivanje parametara mehaničkih svojstava kao što su čvrstoća, žilavost i tvrdoća alata i materijala radnog predmeta. Alati sa različitim mehaničkim svojstvima pogodni su za obradu različitih materijala izradaka.
① Redoslijed tvrdoće materijala alata je: dijamantski alat>kubični alat od bor nitrida>keramički alat>volfram karbid>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 alata je: brzorezni čelik>volfram karbid>kubni bor nitrid, dijamantski i keramički alati.
Materijali obradaka visoke tvrdoće moraju se obraditi alatima veće tvrdoće. Tvrdoća materijala alata mora biti veća od tvrdoće materijala izratka, za koju se općenito traži da bude iznad 60HRC. Što je veća tvrdoća materijala alata, to je bolja njegova otpornost na habanje. Na primjer, kada se sadržaj kobalta u cementiranom karbidu poveća, njegova snaga i žilavost se povećavaju, a tvrdoća se smanjuje, što ga čini pogodnim za grubu obradu; kada se sadržaj kobalta smanji, povećava se njegova tvrdoća i otpornost na habanje, što ga čini pogodnim za završnu obradu.
Alati sa odličnim mehaničkim svojstvima pri visokim temperaturama posebno su pogodni za brzo sečenje. Odlične performanse na visokim temperaturama keramičkih reznih alata omogućavaju im da režu pri velikim brzinama, a dozvoljena brzina rezanja može biti 2 do 10 puta veća od one kod cementnog karbida.
2. Usklađivanje fizičkih svojstava materijala reznog alata sa obrađenim objektom
Alati sa različitim fizičkim svojstvima, kao što su brzorezni čelični alati sa visokom toplotnom provodljivošću i niskom tačkom tališta, keramički alati sa visokom tačkom topljenja i niskim termičkim širenjem, dijamantski alati sa visokom toplotnom provodljivošću i niskim toplotnim širenjem, itd. obrada različitih materijala izradaka. 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 svoje visoke toplotne provodljivosti i toplotne difuzije, dijamant može lako da odvoji toplotu rezanja bez izazivanja velikih termičkih deformacija, što je posebno važno za precizne alate za mašinsku obradu koji zahtevaju visoku točnost dimenzija.
① Temperatura otpornosti na toplinu različitih materijala alata: dijamantski alati su 700~8000C, PCBN alati su 13000~15000C, keramički alati su 1100~12000C, cementirani karbid na bazi TiC(N) je 900~11000C, ultra-fine baziran na WC-u zrna Karbid je 800~9000C, HSS je 600~7000C.
② Redoslijed toplinske provodljivosti različitih materijala alata: PCD>PCBN>cementirani karbid na bazi WC>cementirani karbid na bazi TiC(N)>HSS>keramika na bazi Si3N4>keramika na bazi A1203.
③ Redoslijed koeficijenata toplinske ekspanzije različitih materijala alata je: HSS>Cementirani karbid na bazi WC>TiC(N)>keramika na bazi A1203>PCBN>keramika na bazi Si3N4>PCD.
④ Redoslijed otpornosti na toplinske udare različitih materijala alata je: HSS>Cementirani karbid na bazi WC-a>Keramika na bazi Si3N4>PCBN>PCD>Cementirani karbid na bazi TiC(N)>Keramika na bazi A1203.
3. Usklađivanje hemijskih svojstava materijala reznog alata sa obrađenim objektom
Problem usklađivanja hemijskih svojstava materijala reznog alata i predmeta obrade uglavnom se odnosi na usklađivanje parametara hemijskih performansi kao što su hemijski afinitet, hemijska reakcija, difuzija i otapanje materijala alata i materijala izradaka. Alati sa različitim materijalima pogodni su za obradu različitih materijala izradaka.
① Otpornost na temperaturu vezivanja različitih materijala alata (sa čelikom) je: PCBN>keramika>volfram karbid>HSS.
② Temperatura otpornosti na oksidaciju različitih materijala alata je: keramika>PCBN>volfram karbid>dijamant>HSS.
③ Difuzijska čvrstoća materijala alata (za čelik) je: dijamant>keramika na bazi Si3N4>PCBN>keramika na bazi A1203. Intenzitet difuzije (za titanijum) je: keramika na bazi A1203>PCBN>SiC>Si3N4>dijamant.
4. Razuman izbor materijala za CNC alate
Općenito govoreći, PCBN, keramički alati, obloženi karbidni i karbidni alati na bazi TiCN-a su pogodni za CNC obradu crnih metala kao što je čelik; dok su PCD alati pogodni za materijale od obojenih metala kao što su Al, Mg, Cu i njihove legure i Obrada nemetalnih materijala. Donja tabela navodi neke od materijala za obradu za koje su gornji materijali alata pogodni za obradu.
Xinfa CNC alati imaju karakteristike dobrog kvaliteta i niske cijene. Za detalje posjetite:
Proizvođači CNC alata – Kina tvornica i dobavljači CNC alata (xinfatools.com)
Vrijeme objave: 01.11.2023
