De combinatie van geavanceerde verwerkingsapparatuur en hoogwaardige CNC-snijgereedschappen kan de prestaties ten volle benutten en goede economische voordelen opleveren. Met de snelle ontwikkeling van snijgereedschapmaterialen hebben verschillende nieuwe snijgereedschapmaterialen hun fysieke, mechanische eigenschappen en snijprestaties aanzienlijk verbeterd, en hun toepassingsgebied is ook verder uitgebreid.
1. Gereedschapsmaterialen moeten basiseigenschappen hebben
De keuze van het gereedschapsmateriaal heeft een grote invloed op de standtijd, de verwerkingsefficiëntie, de verwerkingskwaliteit en de verwerkingskosten. Wanneer het gereedschap snijdt, moet het de effecten van hoge druk, hoge temperatuur, wrijving, schokken en trillingen dragen. Daarom moet het gereedschapsmateriaal de volgende basiseigenschappen hebben:
(1) Hardheid en slijtvastheid. De hardheid van het gereedschapsmateriaal moet hoger zijn dan die van het werkstukmateriaal, over het algemeen boven 60HRC. Hoe harder het gereedschapsmateriaal, hoe beter de slijtvastheid.
(2) Kracht en taaiheid. Gereedschapsmaterialen moeten een hoge sterkte en taaiheid hebben om snijkrachten, schokken en trillingen te weerstaan en om brosse breuk en afbrokkeling van gereedschappen te voorkomen.
(3) Hittebestendigheid. De hittebestendigheid van het gereedschapsmateriaal is beter, het is bestand tegen hoge snijtemperaturen en het heeft een goede oxidatieweerstand.
(4) Procesprestaties en economie. Gereedschapsmaterialen moeten goede smeedprestaties, warmtebehandelingsprestaties, lasprestaties, slijpprestaties, enz. Hebben en moeten een hoge prijs-prestatieverhouding nastreven.
2. Soorten, eigenschappen, kenmerken en toepassingen van gereedschapsmaterialen
1. Soorten, eigenschappen en kenmerken van diamantgereedschapmaterialen en gereedschapstoepassingen
Diamant is een allotroop van koolstof en het is het hardste materiaal dat in de natuur voorkomt. Diamantgereedschappen hebben een hoge hardheid, hoge slijtvastheid en hoge thermische geleidbaarheid en worden veel gebruikt bij de verwerking van non-ferrometalen en niet-metalen materialen. Vooral bij het op hoge snelheid snijden van aluminium en silicium-aluminiumlegeringen zijn diamantgereedschappen de belangrijkste soorten snijgereedschappen die moeilijk te vervangen zijn. Diamantgereedschappen die een hoge efficiëntie, hoge stabiliteit en langdurige bewerking kunnen bereiken, zijn onmisbare en belangrijke gereedschappen bij moderne CNC-bewerkingen.
⑴ Soorten diamantgereedschappen
① Natuurlijk diamantgereedschap: natuurlijke diamant wordt al honderden jaren als snijgereedschap gebruikt. Het natuurlijke diamantgereedschap met één kristal is fijngeslepen en de snijkant kan extreem scherp worden geslepen. De snijkantradius kan 0.002μm bereiken, wat ultradun snijden mogelijk maakt en kan Het is een erkend, ideaal en onvervangbaar ultraprecisiebewerkingsgereedschap voor het bewerken van extreem hoge werkstukprecisie en extreem lage oppervlakteruwheid.
② PCD-diamantgereedschap: natuurlijke diamant is duur en polykristallijne diamant (PCD) wordt veel gebruikt bij het snijden. Sinds het begin van de jaren 70 werd polykristallijne diamant (afgekort Polycrystauine diamant, PCD) ontwikkeld. Na succes werden natuurlijke diamantgereedschappen in veel gevallen vervangen door kunstmatige polykristallijne diamant. PCD-grondstoffen zijn rijk aan bronnen en de prijs is slechts enkele tienden tot een tiende van natuurlijke diamanten.
PCD-gereedschappen kunnen geen extreem scherpe randen slijpen en de oppervlaktekwaliteit van de bewerkte werkstukken is niet zo goed als die van natuurlijke diamant. Het is niet handig om in de industrie PCD-wisselplaten met spaanbrekers te vervaardigen. Daarom kan PCD alleen worden gebruikt voor het fijn snijden van non-ferrometalen en niet-metalen, en is het moeilijk om uiterst nauwkeurig spiegelsnijden te bereiken.
③ CVD-diamantgereedschappen: vanaf eind jaren 70 tot begin jaren 80 verscheen de CVD-diamanttechnologie in Japan. CVD-diamant verwijst naar de synthese van diamantfilm op heterogene substraten (zoals gecementeerd carbide, keramiek, enz.) door chemische dampafzetting (CVD). CVD-diamant heeft precies dezelfde structuur en kenmerken als natuurlijke diamant.
De prestaties van CVD-diamant liggen zeer dicht bij die van natuurlijke diamant, en het heeft de voordelen van natuurlijke monokristallijne diamant en polykristallijne diamant (PCD), en overwint hun tekortkomingen tot op zekere hoogte.
⑵ Prestatiekenmerken van diamantgereedschappen
① Extreem hoge hardheid en slijtvastheid: natuurlijke diamant is de hardste stof die in de natuur voorkomt. Diamant heeft een extreem hoge slijtvastheid. Bij het bewerken van materialen met een hoge hardheid is de levensduur van diamantgereedschappen 10 tot 100 keer zo lang als die van gecementeerde hardmetalen gereedschappen, of zelfs honderden keren.
② Het heeft een zeer lage wrijvingscoëfficiënt: de wrijvingscoëfficiënt tussen diamant en sommige non-ferrometalen is lager dan die van andere snijgereedschappen, de wrijvingscoëfficiënt is laag, de vervorming tijdens verwerking is klein en de snijkracht kan verminderd worden.
③ De snijkant is erg scherp: de snijkant van diamantgereedschappen kan worden geslepen en het natuurlijke diamantgereedschap met één kristal kan zo hoog zijn als 0.002-0.008μm, wat kan worden gebruikt voor ultra - dun snijden en ultraprecieze bewerkingen.
④ Heeft een hoge thermische geleidbaarheid: diamant heeft een hoge thermische geleidbaarheid en thermische diffusie, snijwarmte wordt gemakkelijk afgevoerd en de temperatuur van het snijgedeelte van het gereedschap is laag.
⑤ Lage thermische uitzettingscoëfficiënt: de thermische uitzettingscoëfficiënt van diamant is meerdere malen kleiner dan die van gecementeerd hardmetaal, en de verandering in gereedschapsgrootte veroorzaakt door snijwarmte is erg klein, wat vooral belangrijk is voor precisie- en ultraprecieze bewerkingen waarvoor hoge Dimensionale nauwkeurigheid.
⑶ Toepassing van diamantgereedschappen
Diamantgereedschappen worden meestal gebruikt voor het fijnslijpen en kotteren van non-ferrometalen en niet-metalen materialen met hoge snelheid. Het is geschikt voor het verwerken van verschillende slijtvaste niet-metalen, zoals FRP-poedermetallurgiespaties, keramische materialen, enz .; verschillende slijtvaste non-ferrometalen, zoals verschillende silicium-aluminiumlegeringen; diverse afwerkingen van non-ferrometalen.
Het nadeel van diamantgereedschappen is dat ze een slechte thermische stabiliteit hebben. Wanneer de snijtemperatuur hoger is dan 700 graden tot 800 graden, verliest het zijn hardheid volledig; daarnaast is het niet geschikt voor het snijden van ferrometalen, omdat diamant (koolstof) zich bij hoge temperaturen gemakkelijk laat binden met ijzer. De atomaire actie zet de koolstofatomen om in een grafietstructuur en het gereedschap raakt gemakkelijk beschadigd.
2. Typen, eigenschappen en kenmerken van kubisch boornitride gereedschapsmaterialen en gereedschapstoepassingen
Kubisch boornitride (CBN), het tweede superharde materiaal dat wordt gesynthetiseerd door een methode die vergelijkbaar is met die van diamant, komt op de tweede plaats na diamant in termen van hardheid en thermische geleidbaarheid. Het heeft een uitstekende thermische stabiliteit en kan worden verwarmd tot 10,000 graden in de atmosfeer. Oxidatie treedt niet op. CBN heeft uiterst stabiele chemische eigenschappen voor ferrometalen en kan breed worden toegepast bij de verwerking van staalproducten.
afbeelding
⑴ Soorten snijgereedschappen voor kubisch boornitride
Kubisch boornitride (CBN) is een stof die niet in de natuur voorkomt. Het kan worden onderverdeeld in monokristallijn en polykristallijn, dat wil zeggen CBN monokristallijn en polykristallijn kubisch boornitride (polykristallijn kubisch bornnitride, ook wel PCBN genoemd). CBN is een van de isomeren van boornitride (BN) en de structuur is vergelijkbaar met die van diamant.
PCBN (polykristallijn kubisch boornitride) is een polykristallijn materiaal dat fijne CBN-materialen sintert door een bindingsfase (TiC, TiN, Al, Ti, enz.) onder hoge temperatuur en hoge druk. Diamant gereedschapsmateriaal, it en diamant gezamenlijk aangeduid als superhard gereedschapsmateriaal. PCBN wordt voornamelijk gebruikt om messen of ander gereedschap van te maken.
PCBN-gereedschappen kunnen worden onderverdeeld in integrale PCBN-inzetstukken en PCBN-composietinzetstukken gesinterd met hardmetaal.
PCBN-composietinzetstukken worden gemaakt door een laag PCBN met een dikte van {{0}},5 tot 1,0 mm te sinteren op een hardmetaal met goede sterkte en taaiheid. Zijn prestaties hebben zowel een goede taaiheid als een hoge hardheid en slijtvastheid. De problemen van lage buigsterkte en lasproblemen van CBN-wisselplaten zijn opgelost.
⑵ Belangrijkste eigenschappen en kenmerken van kubisch boornitride
Hoewel de hardheid van kubisch boornitride iets minder is dan die van diamant, is het veel hoger dan andere materialen met een hoge hardheid. Het opmerkelijke voordeel van CBN is dat de thermische stabiliteit veel hoger is dan die van diamant, die meer dan 1200 graden kan bereiken (700-800 graden voor diamant). reactie. De belangrijkste prestatiekenmerken van kubisch boornitride zijn als volgt.
① Hoge hardheid en slijtvastheid: de kristalstructuur van CBN is vergelijkbaar met die van diamant en heeft een vergelijkbare hardheid en sterkte als diamant. PCBN is met name geschikt voor het verwerken van materialen met een hoge hardheid die alleen eerder konden worden gemalen, en kan een betere oppervlaktekwaliteit van werkstukken verkrijgen.
② Hoge thermische stabiliteit: de hittebestendigheid van CBN kan 1400-1500 graden bereiken, wat bijna 1 keer hoger is dan die van diamant (700-800 graden). PCBN-gereedschappen kunnen legeringen op hoge temperatuur en gehard staal snijden met een snelheid die 3 tot 5 keer hoger is dan die van hardmetalen gereedschappen.
③Uitstekende chemische stabiliteit: het heeft geen chemische interactie met op ijzer gebaseerde materialen op 1200-1300 graad, en het zal niet zo scherp verslijten als diamant, en het kan op dit moment nog steeds de hardheid van gecementeerd carbide behouden; PCBN-gereedschappen zijn geschikt voor het snijden van onderdelen van gehard staal en gekoeld gietijzer, kunnen op grote schaal worden gebruikt bij het snel snijden van gietijzer.
④ Goede thermische geleidbaarheid: hoewel de thermische geleidbaarheid van CBN niet zo goed is als die van diamant, is de thermische geleidbaarheid van PCBN de tweede na diamant onder verschillende gereedschapsmaterialen, en is veel hoger dan die van snelstaal en hardmetaal.
⑤ Lage wrijvingscoëfficiënt: een lage wrijvingscoëfficiënt kan de snijkracht tijdens het snijden verminderen, de snijtemperatuur verlagen en de kwaliteit van het bewerkte oppervlak verbeteren.
⑶ Applicatie van kubisch boornitride-gereedschap
Kubisch boornitride is geschikt voor het afwerken van verschillende moeilijk te snijden materialen zoals gehard staal, hard gietijzer, hoge-temperatuurlegeringen, harde legeringen en oppervlaktespuitmaterialen. De bewerkingsnauwkeurigheid kan IT5 bereiken (het gat is IT6) en de oppervlakteruwheid kan zo klein zijn als Ra1.25-0.20μm.
Kubisch boornitride gereedschapsmateriaal heeft een slechte taaiheid en buigsterkte. Daarom zijn draaigereedschappen met kubisch boornitride niet geschikt voor voorbewerken met lage snelheid en hoge impactbelasting; Er zal ernstige snijkantsopbouw optreden in het geval van metaal, waardoor het bewerkte oppervlak zal verslechteren.
3. Soorten, eigenschappen en kenmerken van keramische gereedschapsmaterialen en gereedschapstoepassingen
Keramische snijgereedschappen hebben de kenmerken van hoge hardheid, goede slijtvastheid, uitstekende hittebestendigheid en chemische stabiliteit, en zijn niet gemakkelijk te hechten aan metaal. Keramische snijgereedschappen nemen een zeer belangrijke positie in bij CNC-bewerkingen. Keramische snijgereedschappen zijn een van de belangrijkste snijgereedschappen geworden voor het snel snijden en verwerken van moeilijk te bewerken materialen. Keramische snijgereedschappen worden veel gebruikt bij snel snijden, droog zagen, hard zagen en snijden van moeilijk te bewerken materialen. Keramische messen kunnen op efficiënte wijze zeer harde materialen verwerken die traditionele messen helemaal niet kunnen verwerken, en realiseren "slijpen vervangen door een auto"; de optimale snijsnelheid van keramische messen kan 2 tot 10 keer hoger zijn dan die van gecementeerde hardmetalen messen, waardoor de productie-efficiëntie van het snijproces aanzienlijk wordt verbeterd. De belangrijkste grondstof die wordt gebruikt in keramische gereedschapsmaterialen is het meest voorkomende element in de aardkorst. Daarom is de popularisering en toepassing van keramische gereedschappen van groot belang om de productiviteit te verbeteren, verwerkingskosten te verlagen en strategische edelmetalen te besparen, en zal ook de ontwikkeling van snijtechnologie enorm worden bevorderd. voortgang.
⑴ Soorten keramische gereedschapsmaterialen
De soorten keramische gereedschapsmaterialen kunnen over het algemeen worden onderverdeeld in drie categorieën: keramiek op basis van aluminiumoxide, keramiek op basis van siliciumnitride en keramiek op basis van siliciumnitride en aluminiumoxide. Onder hen worden keramische gereedschapsmaterialen op basis van aluminiumoxide en siliciumnitride het meest gebruikt. De prestaties van keramiek op basis van siliciumnitride zijn superieur aan die van keramiek op basis van aluminiumoxide.
⑵ Prestaties en kenmerken van keramische snijgereedschappen
De prestatiekenmerken van keramische snijgereedschappen zijn als volgt:
① Hoge hardheid en goede slijtvastheid: hoewel de hardheid van keramische gereedschappen niet zo hoog is als die van PCD en PCBN, is deze veel hoger dan die van gecementeerde hardmetalen en snelstalen gereedschappen, en bereikt 93-95HRA. Keramische gereedschappen kunnen materialen met een hoge hardheid verwerken die moeilijk te verwerken zijn met traditionele gereedschappen, en zijn geschikt voor snel en hard snijden.
② Hoge temperatuurbestendigheid en goede hittebestendigheid: keramische gereedschappen kunnen nog steeds snijden bij hoge temperaturen boven 1200 graden. Keramische messen hebben goede mechanische eigenschappen bij hoge temperaturen en de oxidatieweerstand van A12O3 keramische messen is bijzonder goed. Zelfs als de snijkant gloeiend heet is, kan deze continu worden gebruikt. Daarom kunnen keramische gereedschappen droog snijden bereiken, wat snijvloeistof kan besparen.
③ Goede chemische stabiliteit: keramische snijgereedschappen zijn niet gemakkelijk te hechten aan metaal en zijn corrosiebestendig en chemisch stabiel, wat de bindingsslijtage van snijgereedschappen kan verminderen.
④ Lage wrijvingscoëfficiënt: de affiniteit tussen keramische snijgereedschappen en metaal is klein en de wrijvingscoëfficiënt is laag, wat de snijkracht en de snijtemperatuur kan verminderen.
⑶ Toepassing van keramische messen
Keramiek is een van de gereedschapsmaterialen die voornamelijk worden gebruikt voor snelle afwerking en semi-nabewerking. Keramische snijgereedschappen zijn geschikt voor het snijden van alle soorten gietijzer (grijs gietijzer, nodulair gietijzer, smeedbaar gietijzer, gekoeld gietijzer, hooggelegeerd slijtvast gietijzer) en staal (koolstofconstructiestaal, gelegeerd constructiestaal, hoogwaardig staal , hoog mangaanstaal, gehard staal enz.), kan ook worden gebruikt voor het snijden van koperlegeringen, grafiet, technische kunststoffen en composietmaterialen.
Er zijn problemen van lage buigsterkte en slechte slagtaaiheid bij de prestaties van keramische gereedschapsmaterialen, die niet geschikt zijn voor snijden bij lage snelheid en schokbelasting.
4. Eigenschappen en kenmerken van gecoate snijgereedschapmaterialen en toepassing van snijgereedschappen
Het coaten van het gereedschap is een van de belangrijke manieren om de prestaties van het gereedschap te verbeteren. De opkomst van gecoate snijgereedschappen heeft voor een grote doorbraak gezorgd in de snijprestaties van snijgereedschappen. Het gecoate gereedschap is gecoat met een of meer lagen vuurvaste verbinding met een goede slijtvastheid op het hardere gereedschapslichaam, dat het gereedschapssubstraat combineert met de harde coating, zodat de prestaties van het gereedschap aanzienlijk worden verbeterd. Gecoate snijgereedschappen kunnen de verwerkingsefficiëntie verbeteren, de verwerkingsnauwkeurigheid verbeteren, de standtijd verlengen en de verwerkingskosten verlagen.
Ongeveer 80 procent van de snijgereedschappen die in nieuwe CNC-bewerkingsmachines worden gebruikt, gebruiken gecoate gereedschappen. Gecoate snijgereedschappen zullen in de toekomst de belangrijkste gereedschapsvarianten op het gebied van CNC-bewerking zijn.
⑴ Soorten gecoat gereedschap
Volgens verschillende coatingmethoden kunnen gecoate gereedschappen worden onderverdeeld in met chemical vapour deposition (CVD) gecoate tools en physical vapour deposition (PVD) gecoate gereedschappen. Gecoate hardmetalen gereedschappen gebruiken over het algemeen chemische dampafzetting en de afzettingstemperatuur is ongeveer 1000 graden. Gecoate gereedschappen van snelstaal maken over het algemeen gebruik van fysieke dampafzetting en de afzettingstemperatuur is ongeveer 500 graden;
Volgens de verschillende substraatmaterialen van gecoate gereedschappen, kunnen gecoate gereedschappen worden onderverdeeld in met hardmetaal gecoate gereedschappen, snelstaal gecoate gereedschappen en gecoate gereedschappen op keramiek en superharde materialen (diamant en kubisch boornitride).
Afhankelijk van de aard van het coatingmateriaal kunnen gecoate gereedschappen worden onderverdeeld in twee categorieën, namelijk "hard" gecoate gereedschappen en "zacht" gecoate gereedschappen. De belangrijkste doelen die worden nagestreefd door "hard" gecoate gereedschappen zijn hoge hardheid en slijtvastheid. De belangrijkste voordelen zijn hoge hardheid en goede slijtvastheid, typisch TiC- en TiN-coatings. Het doel van "zachte" coatinggereedschappen is een lage wrijvingscoëfficiënt, ook wel bekend als zelfsmerende gereedschappen, en de wrijving met het werkstukmateriaal. De coëfficiënt is erg laag, slechts ongeveer 0.1, wat kan verminderen lijmen, wrijving verminderen, snijkracht en snijtemperatuur verminderen.
Onlangs een nano-coating (Nanoeoating) tool ontwikkeld. Dit gecoate gereedschap kan verschillende combinaties van verschillende coatingmaterialen gebruiken (zoals metaal/metaal, metaal/keramiek, keramiek/keramiek, enz.) om aan verschillende functionele en prestatie-eisen te voldoen. Een goed ontworpen nanocoating kan ervoor zorgen dat het gereedschapsmateriaal uitstekende antiwrijvings- en antislijtagefuncties en zelfsmerende eigenschappen heeft, wat geschikt is voor droog zagen op hoge snelheid.
⑵ Kenmerken van gecoat gereedschap
De prestatiekenmerken van gecoate gereedschappen zijn als volgt:
① Goede mechanische en snij-eigenschappen: gecoate gereedschappen combineren de uitstekende eigenschappen van het basismateriaal en het coatingmateriaal
Het behoudt niet alleen de goede taaiheid en hoge sterkte van de matrix, maar heeft ook de hoge hardheid, hoge slijtvastheid en lage wrijvingscoëfficiënt van de coating. Daarom kan de snijsnelheid van het gecoate gereedschap meer dan 2 keer worden verhoogd dan die van het niet-gecoate gereedschap en is een hogere voedingssnelheid toegestaan. Ook de standtijd van gecoate gereedschappen wordt verlengd.
② Sterke veelzijdigheid: gecoate gereedschappen hebben een grote veelzijdigheid en het verwerkingsbereik is aanzienlijk uitgebreid. Eén gecoat gereedschap kan meerdere niet-gecoate gereedschappen vervangen.
③ Laagdikte: met de toename van de laagdikte zal ook de standtijd toenemen, maar wanneer de laagdikte verzadiging bereikt, zal de standtijd niet langer significant toenemen. Als de coating te dik is, is het gemakkelijk om afbladderen te veroorzaken; wanneer de coating te dun is, is de slijtvastheid slecht.
④ Herslijpbaarheid: gecoate messen zijn slecht herslijpbaar, complexe coatingapparatuur, hoge procesvereisten en een lange coatingtijd.
⑤ Coatingmateriaal: gereedschappen met verschillende coatingmaterialen hebben verschillende snijprestaties. Bijvoorbeeld: bij het snijden op lage snelheid heeft TiC-coating een voordeel; bij het snijden op hoge snelheid is TiN meer geschikt.
⑶ Aanbrengen van gecoat gereedschap
Gecoate snijgereedschappen hebben een groot potentieel op het gebied van CNC-bewerking en zullen in de toekomst de belangrijkste gereedschapsvariant op het gebied van CNC-bewerking zijn. Coatingtechnologie is toegepast op vingerfrezen, ruimers, boren, bewerkingsgereedschappen voor samengestelde gaten, tandwielfrezen, tandwielvormers, tandwielschaven, vormfrezen en diverse wisselplaten voor het klemmen van machines om te voldoen aan de eisen van snijden met hoge snelheid. Staal en gietijzer , hittebestendige legeringen en non-ferrometalen en andere materialen.
5. Soorten, eigenschappen, kenmerken en toepassingen van hardmetalen gereedschapsmaterialen
Hardmetalen snijgereedschappen, met name indexeerbare hardmetalen snijgereedschappen, zijn de toonaangevende producten van CNC-bewerkingsgereedschappen. Sinds de jaren tachtig zijn verschillende integrale en indexeerbare hardmetalen snijgereedschappen of -bladen uitgebreid naar verschillende snijgereedschappen. Op het gebied van verschillende snijgereedschappen hebben indexeerbare hardmetalen gereedschappen zich uitgebreid van eenvoudige draaigereedschappen en vlakfrezen tot verschillende velden van precisie-, complexe en vormgereedschappen.
⑴ Soorten hardmetalen gereedschappen
Volgens de belangrijkste chemische samenstelling kan gecementeerd carbide worden onderverdeeld in gecementeerd carbide op basis van wolfraamcarbide en gecementeerd carbide op basis van titaniumkoolstof (nitride) (TiC(N)).
Hardmetaal op basis van wolfraamcarbide omvat drie soorten: wolfraam-kobalt (YG), wolfraam-kobalt-titanium (YT) en zeldzame carbiden (YW), die elk hun eigen voor- en nadelen hebben. De belangrijkste componenten zijn wolfraamcarbide (WC), titaniumcarbide (TiC), tantaalcarbide (TaC), niobiumcarbide (NbC), enz., en de veelgebruikte metaalbindmiddelfase is Co.
Op koolstof (nitride) gecementeerd carbide op basis van titanium is een gecementeerd carbide met TiC als hoofdbestanddeel (sommige andere carbiden of nitriden zijn toegevoegd), en de veelgebruikte metaalbindmiddelfasen zijn Mo en Ni.
ISO (International Organization for Standardization) verdeelt gecementeerd hardmetaal voor snijden in drie categorieën:
K-categorie, inclusief Kl0~K40, is gelijk aan de YG-categorie van mijn land (de belangrijkste component is WC.Co).
P-categorie, inclusief P01~P50, is gelijk aan de YT-categorie van mijn land (hoofdzakelijk samengesteld uit WC.TiC.Co).
M-categorie, inclusief M10~M40, komt overeen met de YW-categorie van mijn land (het hoofdbestanddeel is WC-TiC-TaC(NbC)-Co).
Elke kwaliteit vertegenwoordigt een reeks legeringen van hoge hardheid tot maximale taaiheid met getallen tussen 01 en 50.
⑵ Prestatiekenmerken van hardmetalen snijgereedschappen
De prestatiekenmerken van hardmetalen snijgereedschappen zijn als volgt:
① Hoge hardheid: snijgereedschappen van gecementeerd hardmetaal zijn gemaakt van hardmetaal met een hoge hardheid en smeltpunt (harde fase genoemd) en metaalbindmiddel (bindingsfase genoemd) volgens de poedermetallurgiemethode, en de hardheid bereikt 89-93HRA , veel hoger dan snelstaal, bij 5400C kan de hardheid nog steeds 82-87HRA bereiken, wat hetzelfde is als die van snelstaal bij kamertemperatuur (83-86HRA). De hardheidswaarde van gecementeerd carbide varieert met de aard, hoeveelheid, deeltjesgrootte en inhoud van de metaalbindingsfase van het carbide, en neemt in het algemeen af met de toename van het gehalte aan bindingsmetaalfase. Wanneer de inhoud van de bindmiddelfase hetzelfde is, is de hardheid van YT-legeringen hoger dan die van YG-legeringen, en de legeringen waaraan TaC (NbC) is toegevoegd, hebben een hogere hardheid bij hoge temperaturen.
② Buigsterkte en taaiheid: De buigsterkte van veelgebruikt hardmetaal ligt in het bereik van 900-1500MPa. Hoe hoger het gehalte aan metaalbindmiddelfase, hoe hoger de buigsterkte. Wanneer het bindmiddelgehalte hetzelfde is, is de sterkte van de legering van het YG-type (WC-Co) hoger dan die van de legering van het YT-type (WC-TiC-Co), en neemt de sterkte af met de toename van het TiC-gehalte. Hardmetaal is een bros materiaal en de slagvastheid bij kamertemperatuur is slechts 1/30 tot 1/8 van die van snelstaal.
⑶ Toepassing van veelgebruikte hardmetalen snijgereedschappen
YG-legeringen worden voornamelijk gebruikt voor het verwerken van gietijzer, non-ferrometalen en niet-metalen materialen. Fijnkorrelige harde legeringen (zoals YG3X, YG6X) hebben een hogere hardheid en slijtvastheid dan mediumkorrelige harde legeringen wanneer het kobaltgehalte hetzelfde is, en zijn geschikt voor het verwerken van speciaal hard gietijzer, austenitisch roestvrij staal, hittebestendig legeringen, titaniumlegering, hard brons en slijtvaste isolatiematerialen, enz.
De opmerkelijke voordelen van YT hardmetaal zijn hoge hardheid, goede hittebestendigheid, hogere hardheid en druksterkte bij hoge temperatuur dan YG hardmetaal en goede oxidatieweerstand. Daarom, wanneer het mes een hogere hittebestendigheid en slijtvastheid moet hebben, moet de kwaliteit met een hoger TiC-gehalte worden gekozen. YT-legeringen zijn geschikt voor het bewerken van kunststoffen zoals staal, maar niet geschikt voor het bewerken van titaniumlegeringen en silicium-aluminiumlegeringen.
De YW-legering heeft de eigenschappen van de YG- en YT-legeringen en heeft goede uitgebreide prestaties. Het kan niet alleen worden gebruikt voor het verwerken van staalmaterialen, maar ook voor het verwerken van gietijzer en non-ferrometalen. Als het kobaltgehalte op de juiste manier wordt verhoogd, kan de sterkte van dit type legering zeer hoog zijn en kan het worden gebruikt voor ruwe bewerking en intermitterend snijden van verschillende moeilijk te bewerken materialen.
6. Typen, kenmerken en toepassingen van snijgereedschappen voor snelstaal
High Speed Steel (kortweg HSS) is een hooggelegeerd gereedschapsstaal waaraan meer legeringselementen zoals W, Mo, Cr en V zijn toegevoegd. Stalen snijgereedschappen met hoge snelheid hebben uitstekende uitgebreide prestaties op het gebied van sterkte, taaiheid en produceerbaarheid. In complexe snijgereedschappen, vooral bij de vervaardiging van gereedschappen voor gatbewerking, frezen, draadsnijgereedschappen, treksnijgereedschappen, tandwielsnijgereedschappen en andere complexe snijgereedschappen, neemt snelstaal nog steeds een dominante positie in. Messen van snelstaal zijn eenvoudig te slijpen snijkanten.
Volgens verschillende toepassingen kan snelstaal worden onderverdeeld in snelstaal voor algemeen gebruik en hoogwaardig snelstaal.
⑴ Hogesnelheidssnijgereedschappen voor algemeen gebruik
Sneldraaistaal voor algemeen gebruik. Over het algemeen kan het worden onderverdeeld in twee soorten: wolfraamstaal en wolfraam-molybdeenstaal. Dit type snelstaal bevat additief (C) van 0,7 procent tot 0,9 procent. Afhankelijk van het verschillende wolfraamgehalte in staal, kan het worden onderverdeeld in wolfraamstaal met 12 procent of 18 procent W, wolfraam-molybdeenstaal met 6 procent of 8 procent W en molybdeenstaal met 2 procent of geen W. . Snelstaal voor algemeen gebruik heeft een bepaalde hardheid (63-66HRC) en slijtvastheid, hoge sterkte en taaiheid, goede plasticiteit en verwerkingstechnologie, en wordt daarom veel gebruikt bij de vervaardiging van verschillende complexe gereedschappen.
① Wolfraamstaal: de typische kwaliteit van wolfraamstaal met hoge snelheid voor algemeen gebruik is W18Cr4V, (afgekort W18), dat goede uitgebreide prestaties levert. De hardheid bij hoge temperatuur bij 6000C is 48,5 HRC en kan worden gebruikt om verschillende complexe gereedschappen te vervaardigen. Het heeft de voordelen van goede maalbaarheid en lage ontkolingsgevoeligheid, maar vanwege het hoge gehalte aan carbiden is de verdeling relatief ongelijk, zijn de deeltjes groot en zijn de sterkte en taaiheid niet hoog.
② Wolfraam-molybdeenstaal: verwijst naar een hogesnelheidsstaal dat wordt verkregen door een deel van het wolfraam in het wolfraamstaal te vervangen door molybdeen. De typische kwaliteit van wolfraam-molybdeenstaal is W6Mo5Cr4V2, (afgekort M2). De carbidedeeltjes van M2 zijn fijn en uniform, en de sterkte, taaiheid en plasticiteit bij hoge temperaturen zijn beter dan die van W18Cr4V. Een ander wolfraam-molybdeenstaal is W9Mo3Cr4V (afgekort W9), de thermische stabiliteit is iets hoger dan die van M2-staal, de buigsterkte en taaiheid zijn beter dan die van W6M05Cr4V2 en het heeft een goede bewerkbaarheid.
⑵ Hoogwaardige snijgereedschappen voor snel staal
Hoogwaardig snelstaal verwijst naar een nieuw type staal dat wat koolstofgehalte, vanadiumgehalte en legeringselementen zoals Co en Al toevoegt aan de samenstelling van snelstaal voor algemeen gebruik, om de hittebestendigheid te verbeteren en slijtvastheid. Er zijn voornamelijk de volgende categorieën:
① Snelstaal met hoog koolstofgehalte. Koolstofstaal met hoge snelheid (zoals 95W18Cr4V), met een hoge hardheid bij kamertemperatuur en hoge temperatuur, is geschikt voor de productie en verwerking van gewoon staal en gietijzer, boren, ruimers, tappen en frezen met hoge eisen aan slijtvastheid, of gereedschappen voor het bewerken van hardere materialen. Het is niet geschikt om grote schokken te weerstaan.
② Hoog vanadium snelstaal. Typische soorten, zoals W12Cr4V4Mo, (ook wel EV4 genoemd), met V verhoogd tot 3 procent tot 5 procent, goede slijtvastheid, geschikt voor het snijden van materialen met sterke gereedschapsslijtage, zoals vezels, hard rubber, plastic, etc., kunnen ook worden gebruikt voor het verwerken van materialen zoals roestvrij staal, hoogwaardig staal en legeringen op hoge temperatuur.
③ Kobalt snelstaal. Het is een kobalthoudend superhard hogesnelheidsstaal, een typische soort, zoals W2Mo9Cr4VCo8, (afgekort M42), heeft een hoge hardheid en de hardheid kan 69-70HRC bereiken. Het is geschikt voor het verwerken van hittebestendig staal met hoge sterkte, legeringen voor hoge temperaturen, titaniumlegeringen, enz. Bewerkingsmateriaal, M42 heeft een goede slijpbaarheid en is geschikt voor het maken van precisie- en complexe gereedschappen, maar het is niet geschikt voor het werken onder slagsnijden voorwaarden.
④ Aluminium snelstaal. Het behoort tot aluminiumhoudend superhard snelstaal, typische kwaliteiten, zoals W6Mo5Cr4V2Al, (afgekort als 501), de hoge-temperatuurhardheid bereikt 54HRC bij 6000C, en de snijprestaties zijn gelijk aan M42. Het is geschikt voor het maken van frezen, boren, ruimers, tandwielfrezen en trekfrezen. enz., gebruikt om materialen zoals gelegeerd staal, roestvrij staal, hoogwaardig staal en superlegering te verwerken.
⑤ Stikstof superhard snelstaal. Typische soorten, zoals W12M03Cr4V3N, ook wel (V3N) genoemd, zijn stikstofhoudende superharde sneldraaistaalsoorten. De hardheid, sterkte en taaiheid zijn gelijk aan M42. verwerken.
(3) Smelten van snelstaal en poedermetallurgie snelstaal
Volgens verschillende productieprocessen kan snelstaal worden onderverdeeld in smeltend snelstaal en poedermetallurgie snelstaal.
① Snelstaal smelten: zowel gewoon snelstaal als hoogwaardig snelstaal worden vervaardigd door smelten. Ze worden tot messen gemaakt door middel van processen zoals smelten, ingots gieten en plateren en rollen. Het ernstige probleem dat zich waarschijnlijk zal voordoen bij het smelten van snelstaal is de segregatie van carbide. Harde en brosse carbiden zijn ongelijk verdeeld in snelstaal en de korrels zijn grof (tot tientallen microns). en nadelige effecten op de snijprestaties.
② Poedermetallurgie snelstaal (PM HSS): Poedermetallurgie snelstaal (PM HSS) is gesmolten staal dat wordt gesmolten in een hoogfrequente inductieoven, verstoven met argon onder hoge druk of zuivere stikstof en vervolgens geblust om fijne en uniforme kristallen Microstructuur (high-speed staalpoeder), en druk vervolgens het verkregen poeder in een mesblanco onder hoge temperatuur en hoge druk, of maak eerst een stalen knuppel en smeed en rol het dan in een mesvorm. Vergeleken met het snelstaal geproduceerd door smeltmethode, heeft PM HSS de volgende voordelen: de carbidekorrels zijn fijn en uniform, en de sterkte, taaiheid en slijtvastheid zijn veel verbeterd in vergelijking met het snelstaal geproduceerd door smelten. Op het gebied van complexe CNC-gereedschappen zullen PM HSS-gereedschappen zich verder ontwikkelen en een belangrijke rol spelen. Typische kwaliteiten, zoals F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN, enz., kunnen worden gebruikt om grote, zware, slagvaste messen te vervaardigen, en kunnen ook worden gebruikt om precisiemessen te vervaardigen.
3. Principes van selectie van materialen voor CNC-snijgereedschappen
de
Op dit moment omvatten de veelgebruikte CNC-gereedschapsmaterialen voornamelijk diamantgereedschappen, kubisch boornitridegereedschappen, keramische gereedschappen, gecoate gereedschappen, hardmetalen gereedschappen en gereedschappen van snelstaal. Er zijn veel soorten snijgereedschapmaterialen en hun prestaties variëren enorm. De belangrijkste prestatie-indicatoren van verschillende gereedschapsmaterialen worden weergegeven in de volgende tabel.
afbeelding
Het gereedschapsmateriaal voor NC-bewerking moet worden geselecteerd op basis van het te bewerken werkstuk en de aard van de bewerking. De selectie van gereedschapsmateriaal moet redelijkerwijs overeenkomen met het verwerkingsobject. De afstemming van snijgereedschapmateriaal en bewerkingsobject verwijst voornamelijk naar de afstemming van de mechanische eigenschappen, fysische eigenschappen en chemische eigenschappen van de twee om de langste standtijd en maximale snijproductiviteit te verkrijgen.
1. Het materiaal van het snijgereedschap komt overeen met de mechanische eigenschappen van het bewerkte object
De afstemming van de mechanische eigenschappen van het snijgereedschap en het bewerkingsobject verwijst voornamelijk naar de afstemming van de mechanische eigenschappenparameters zoals de sterkte, taaiheid en hardheid van het snijgereedschap en het werkstukmateriaal. Gereedschapsmaterialen met verschillende mechanische eigenschappen zijn geschikt voor verschillende werkstukmaterialen.
① The order of tool material hardness is: diamond tool>cubic boron nitride tool>ceramic tool>tungsten carbide>snelstaal.
② De volgorde van buigsterkte van gereedschapsmaterialen is: snelstaal > hardmetaal > keramisch gereedschap > diamant- en kubisch boornitridegereedschap.
③ De volgorde van taaiheid van snijgereedschapmaterialen is: snelstaal > hardmetaal > kubisch boornitride, diamant en keramisch snijgereedschap.
Het werkstukmateriaal met een hoge hardheid moet worden bewerkt met een gereedschap met een hogere hardheid. De hardheid van het gereedschapsmateriaal moet hoger zijn dan die van het werkstukmateriaal, dat over het algemeen hoger moet zijn dan 60HRC. Hoe harder het gereedschapsmateriaal, hoe beter de slijtvastheid. Wanneer bijvoorbeeld de hoeveelheid kobalt in gecementeerd carbide toeneemt, nemen de sterkte en taaiheid toe en neemt de hardheid af, wat geschikt is voor ruwe bewerking; wanneer de hoeveelheid kobalt afneemt, nemen de hardheid en slijtvastheid toe, wat geschikt is voor afwerking.
Gereedschappen met uitstekende mechanische eigenschappen bij hoge temperaturen zijn bijzonder geschikt voor snijden op hoge snelheid. Dankzij de uitstekende prestaties bij hoge temperaturen van keramische gereedschappen kunnen ze met hoge snelheden snijden en kan de toegestane snijsnelheid 2 tot 10 keer worden verhoogd in vergelijking met gecementeerd hardmetaal.
2. Afstemming van snijgereedschapmateriaal op de fysieke eigenschappen van het bewerkte object
Gereedschappen met verschillende fysische eigenschappen, zoals gereedschappen van snelstaal met een hoge thermische geleidbaarheid en een laag smeltpunt, keramische gereedschappen met een hoog smeltpunt en een lage thermische uitzetting, diamantgereedschappen met een hoge thermische geleidbaarheid en een lage thermische uitzetting, enz., zijn geschikt voor verschillende werkstukmaterialen. Bij het bewerken van werkstukken met een slechte warmtegeleiding moeten gereedschapsmaterialen met een betere warmtegeleiding worden gebruikt, zodat de snijwarmte snel kan worden overgedragen en de snijtemperatuur kan worden verlaagd. Vanwege de hoge thermische geleidbaarheid en thermische diffusie van diamant, is de snijwarmte gemakkelijk af te voeren en veroorzaakt deze geen grote thermische vervorming, wat vooral belangrijk is voor precisiebewerkingsgereedschappen die een hoge maatnauwkeurigheid vereisen.
① Hittebestendige temperatuur van verschillende gereedschapsmaterialen: 700-8000C voor diamantgereedschappen, 13000-15000C voor PCBN-gereedschappen, 1100-12000C voor keramische gereedschappen, 900-11000C voor TiC(N )-gebaseerd gecementeerd carbide, en 900-11000C voor WC-gebaseerde ultrafijne korrels Gecementeerd carbide is 800~9000C, HSS is 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-gebaseerde keramiek.
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-gebaseerde keramiek.
3. Het materiaal van het snijgereedschap afstemmen op de chemische eigenschappen van het bewerkte object
De afstemming van chemische eigenschappen tussen snijgereedschapmaterialen en bewerkingsobjecten verwijst voornamelijk naar de afstemming van chemische prestatieparameters zoals chemische affiniteit, chemische reactie, diffusie en oplossing tussen gereedschapsmaterialen en werkstukmaterialen. messen van verschillende materialen
