Alapvető vágószerszámok ismerete, csak ezt olvassa el!

A jó lovat nyereggel kell felszerelni, és fejlett CNC megmunkáló berendezéseket kell használni. Ha nem megfelelő vágószerszámot használunk, az hiábavaló! A megfelelő szerszámanyagok kiválasztása jelentős hatással van a szerszám élettartamára, a feldolgozás hatékonyságára, a feldolgozás minőségére és a feldolgozási költségekre. Ez a cikk értékes ismereteket nyújt a vágószerszámokról. Gyűjtsd és oszd meg, tanuljunk együtt.
egy
A szerszám anyagának alapvető tulajdonságokkal kell rendelkeznie
A szerszámanyagok kiválasztása jelentős hatással van a szerszám élettartamára, a feldolgozási hatékonyságra, a feldolgozás minőségére és a feldolgozási költségekre. A vágószerszámoknak vágás közben ellenállniuk kell a nagy nyomásnak, magas hőmérsékletnek, súrlódásnak, ütésnek és vibrációnak. Ezért a szerszámanyagoknak a következő alapvető tulajdonságokkal kell rendelkezniük:
(1) Keménység és kopásállóság. A szerszám anyagának keménységének nagyobbnak kell lennie, mint a munkadarab anyagának, általában 60 HRC vagy annál nagyobb keménység szükséges. Minél nagyobb a szerszám anyagának keménysége, annál jobb a kopásállósága.
(2) Szilárdság és szívósság. A szerszám anyagának nagy szilárdságúnak és szívósnak kell lennie, hogy ellenálljon a vágási erőknek, ütéseknek és rezgéseknek, valamint megakadályozza a szerszám rideg törését és élének összeomlását.
(3) Hőállóság. A szerszám anyaga jó hőállósággal rendelkezik, ellenáll a magas vágási hőmérsékletnek, és jó az oxidációállósága.
(4) Folyamatteljesítmény és gazdaságosság. A szerszám anyagának jó kovácsolási, hőkezelési és hegesztési teljesítményűnek kell lennie; Köszörülési teljesítmény és a magas költség-teljesítmény arányra való törekvés.
kettő
A forgácsolószerszámok anyagainak típusai, tulajdonságai, jellemzői és alkalmazásai
1. Gyémánt vágószerszám anyaga
A gyémánt a szén allotrópja, és a természetben megtalálható legkeményebb anyag. A gyémánt vágószerszámok nagy keménységgel, kopásállósággal és hővezető képességgel rendelkeznek, és széles körben használják nemvas és nemfémes anyagok feldolgozására. Különösen az alumínium és szilícium-alumíniumötvözetek nagysebességű vágásánál a gyémánt vágószerszámok jelentik a nehezen cserélhető vágószerszámok fő típusát. A nagy hatékonyságot, nagy stabilitást és hosszú élettartamot biztosító gyémánt forgácsolószerszámok nélkülözhetetlenek és fontos eszközök a modern CNC megmunkálásban.
⑴ A gyémánt vágószerszámok típusai
① Természetes gyémánt vágószerszámok: A természetes gyémánt vágószerszámként több mint száz éves múltra tekint vissza. Finomcsiszolás után a természetes egykristály gyémánt vágószerszámok rendkívül éles élekkel rendelkezhetnek, akár 0,002 μm vágási sugárral. Mivel ultravékony vágást és rendkívül nagy munkadarab-pontosságot és alacsony felületi érdesség elérését képes elérni, elismert, ideális és pótolhatatlan ultraprecíziós megmunkáló szerszám.
② PCD gyémánt vágószerszámok: A természetes gyémánt drága, és a polikristályos gyémántot (PCD) még mindig széles körben használják a vágási feldolgozásban. Az 1970-es évek eleje óta magas hőmérsékletű és nagynyomású szintézis technológiával előállított polikristályos gyémánt A Polycrystalline Diamond (PCD) pengék sikeres fejlesztése után a természetes gyémánt vágószerszámokat sok esetben mesterséges polikristályos gyémánt váltotta fel. A PCD-alapanyagok bőségesek, áraik mindössze néhány tíz-tízszerese a természetes gyémánténak. A PCD vágószerszámok nem tudnak rendkívül éles éleket csiszolni, és a megmunkált munkadarabok felületi minősége sem olyan jó, mint a természetes gyémánt. Jelenleg a forgácstörő hornyokkal rendelkező PCD vágószerszámok nem könnyen gyárthatók az iparban. Ezért a PCD csak színesfémek és nemfémek precíziós vágására használható, ami megnehezíti az ultraprecíziós tükörvágás elérését.
③ CVD gyémánt vágószerszámok: Az 1970-es évek végétől az 1980-as évek elejéig a CVD gyémánt technológia megjelent Japánban. A CVD gyémánt gyémántfilmek szintézisére vonatkozik heterogén hordozókon (például keményötvözeteken, kerámiákon stb.) kémiai gőzleválasztással (CVD). A CVD gyémánt szerkezete és tulajdonságai megegyeznek a természetes gyémánttal. A CVD gyémánt teljesítménye nagyon hasonlít a természetes gyémánthoz, és egyesíti a természetes egykristályos gyémánt és a polikristályos gyémánt (PCD) előnyeit, ami bizonyos mértékig felülmúlja ezek hiányosságait.
⑵ A gyémánt vágószerszámok teljesítményjellemzői
① Rendkívül nagy keménység és kopásállóság: A természetes gyémánt a természetben megtalálható legkeményebb anyag. A gyémánt rendkívül magas kopásállósággal rendelkezik. A nagy keménységű anyagok feldolgozásakor a gyémánt vágószerszámok élettartama 10-100-szerese a keményötvözetből készült vágószerszámokénak, sőt több százszor hosszabb.
② Nagyon alacsony súrlódási együtthatóval rendelkezik: A gyémánt és néhány színesfém közötti súrlódási együttható alacsonyabb, mint más forgácsolószerszámoknál, alacsony súrlódási együtthatóval és kis deformációval a megmunkálás során, ami csökkentheti a forgácsolóerőt.
③ A vágóél nagyon éles: a gyémántszerszámok vágóéle nagyon élesen csiszolható, a természetes egykristályos gyémántszerszámok pedig elérhetik a 0.002-0,008 μm-t is. Ultravékony vágásra és ultraprecíziós megmunkálásra képes.
④ Magas hővezető képességgel rendelkezik: A gyémánt magas hővezető képességgel és hődiffúziós sebességgel rendelkezik, és a vágási hő könnyen eloszlik. A szerszám vágási hőmérséklete alacsony.
⑤ Alacsonyabb hőtágulási együtthatóval: A gyémánt hőtágulási együtthatója többszörösen kisebb, mint a keményötvözeté, és a szerszám méretének forgácsolási hő okozta változása nagyon kicsi, ami különösen fontos a precíziós és ultraprecíziós megmunkálásnál. magas méretpontossági követelmények.
Gyémánt vágószerszámok alkalmazása
A gyémánt vágószerszámokat általában nemvas és nem fémes anyagok nagy sebességű finom vágására és fúrására használják. Alkalmas különféle kopásálló, nem fémes anyagok feldolgozására, például üvegszálas porkohászati ​​nyersdarabok, kerámia anyagok stb. Különféle kopásálló színesfémek, például különféle szilícium-alumíniumötvözetek; Különféle színesfém-megmunkálási eljárások.
A gyémánt vágószerszámok hátránya a gyenge hőstabilitásuk. Ha a vágási hőmérséklet meghaladja a 700-800 fokot, keménységük teljesen elveszik; Ezenkívül nem alkalmas fekete fémek vágására, mert a gyémánt (szén) magas hőmérsékleten könnyen kölcsönhatásba lép a vasatomokkal, a szénatomokat grafit szerkezetekké alakítva, így a szerszám rendkívül érzékeny a sérülésekre.
2. Köbös bór-nitrid vágószerszám anyaga
A második szuperkemény anyag, a köbös bór-nitrid (CBN), amelyet a gyémántgyártáshoz hasonló módszerrel szintetizáltak, keménysége és hővezető képessége tekintetében csak a gyémánt mögött áll. Kiváló termikus stabilitással rendelkezik, és nem oxidálódik 10000 C-ra melegítve a légkörben. A CBN rendkívül stabil kémiai tulajdonságokkal rendelkezik a fekete fémek számára, és széles körben használható acéltermékek feldolgozásában.
A köbös bór-nitrid vágószerszámok típusai
A köbös bór-nitrid (CBN) egy olyan anyag, amely nem létezik a természetben, és egykristályra és polikristályra osztható, nevezetesen CBN egykristályra és polikristályos köbös bór-nitridre (PCBN). A CBN a bór-nitrid (BN) egyik izomerje, szerkezete hasonló a gyémánthoz.
A PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) olyan polikristályos anyag, amely magas hőmérsékleten és nyomáson kötőfázisokon (TiC, TiN, Al, Ti stb.) keresztül szintereli a finom CBN anyagokat. Jelenleg ez a második legkeményebb mesterségesen szintetizált szerszámanyag, és a gyémánttal együtt szuperkemény szerszámanyagként emlegetik. A PCBN-t főként vágószerszámok vagy egyéb szerszámok készítésére használják.
A PCBN vágószerszámok integrált PCBN pengékre és keményötvözet kompozitokkal szinterezett PCBN kompozit pengékre oszthatók.
A PCBN kompozit pengék egy O.{{0}},0 mm vastag PCBN réteg szinterezésével készülnek jó szilárdságú és szívósságú keményötvözetre. Teljesítménye a jó szívósságot, a nagy keménységet és a kopásállóságot ötvözi, így megoldja a CBN pengék alacsony hajlítószilárdságának és hegesztési nehézségeinek problémáit.
A köbös bór-nitrid főbb tulajdonságai és jellemzői
Bár a köbös bór-nitrid keménysége valamivel alacsonyabb, mint a gyémánté, sokkal nagyobb, mint a többi nagy keménységű anyagé. A CBN kiemelkedõ elõnye, hogy termikus stabilitása jóval nagyobb, mint a gyémánté, eléri az 1200 fokot (gyémántnál 700-800 fok), másik kiemelkedõ elõnye a nagy kémiai tehetetlensége, amely nem lép reakcióba vas elemekkel. 1200-1300 fokon . A köbös bór-nitrid fő teljesítményjellemzői a következők.
① Nagy keménység és kopásállóság: A CBN kristályszerkezete hasonló a gyémánthoz, keménysége és szilárdsága hasonló a gyémánthoz. A PCBN különösen alkalmas olyan nagy keménységű anyagok megmunkálására, amelyeket csak korábban lehetett csiszolni, és jobb felületi minőséget érhet el a munkadarabokon.
② Nagy hőstabilitású: a CBN hőállósága elérheti a 1400-1500 fokot, ami majdnem 1-szerese a gyémánt hőállóságának (700-800 fok). A PCBN-szerszámok a magas hőmérsékletű ötvözetek és az edzett acélok vágására 3-5-szer nagyobb sebességgel képesek, mint a keményötvözetű szerszámok.
③ Kiváló kémiai stabilitás: Nem lép kémiai reakcióba vasalapú anyagokkal még 1200-1300 fok közötti hőmérsékleten sem, és nem kopik élesen, mint a gyémánt. Ekkor még meg tudja tartani a keményötvözetek keménységét; A PCBN vágószerszámok edzett acél alkatrészek és hideg keményöntvény vágására alkalmasak, és széles körben használhatók öntöttvas nagy sebességű vágására.
④ Jó hővezető képességgel rendelkezik: Bár a CBN hővezető képessége nem tudja utolérni a gyémántot, a PCBN hővezető képessége a gyémánt után a második a különböző szerszámanyagokban, sokkal magasabb, mint a gyorsacélé és a keményötvözeteké.
⑤ Alacsonyabb súrlódási együttható: Az alacsonyabb súrlódási együttható a forgácsolóerő csökkenéséhez, a vágási hőmérséklet csökkenéséhez és a felületminőség javulásához vezethet a megmunkálás során.
Köbös bór-nitrid vágószerszámok alkalmazása
A köbös bór-nitrid különféle nehezen vágható anyagok, például edzett acél, keményöntvény, magas hőmérsékletű ötvözetek, keményötvözetek és felületi permetező anyagok precíziós megmunkálására alkalmas. A megmunkálási pontosság elérheti az IT5-öt (IT6 furat), a felületi érdesség értéke pedig akár Ra1 is lehet.25-0.20 μM.
A köbös bór-nitrid vágószerszám anyagok szívóssága és hajlítószilárdsága gyenge. Ezért a köbös bór-nitrid esztergaszerszámok nem alkalmasak kis fordulatszámon és nagy ütési terhelés mellett végzett durva megmunkálásra; Nem alkalmas nagy plaszticitású anyagok, például alumíniumötvözetek, rézötvözetek, nikkelalapú ötvözetek, nagy plaszticitású acélok vágására, mert ezeknek a fémeknek a vágásakor komoly forgácslerakódások keletkeznek, amelyek rontják a megmunkálási felületet.
3. Kerámia vágószerszám anyagok
A kerámia vágószerszámok nagy keménységgel, jó kopásállósággal, kiváló hőállósággal és kémiai stabilitással rendelkeznek, és nem könnyen köthetők fémekhez. A kerámia vágószerszámok nagyon fontos szerepet játszanak a CNC megmunkálásban, és a nagy sebességű vágás és a nehezen megmunkálható anyagok egyik fő forgácsolóeszközévé váltak. A kerámia vágószerszámokat széles körben használják nagy sebességű vágáshoz, száraz vágáshoz, kemény vágáshoz és nehezen megmunkálható anyagok vágásához. A kerámia vágószerszámok hatékonyan képesek megmunkálni a nagy keménységű anyagokat, amelyeket a hagyományos vágószerszámok nem tudnak megmunkálni, így "csiszolás helyett esztergálást" érnek el; A kerámia vágószerszámok optimális vágási sebessége 2-10-szer nagyobb lehet, mint a keményötvözetből készült vágószerszámoké, ami jelentősen javítja a vágás gyártási hatékonyságát; A kerámia vágószerszámokhoz használt fő nyersanyagok a földkéregben a legnagyobb mennyiségben előforduló elemek. Ezért a kerámia vágószerszámok népszerűsítése és alkalmazása nagy jelentőséggel bír a termelékenység javítása, a feldolgozási költségek csökkentése és a stratégiai nemesfémek megtakarítása szempontjából. Ez nagyban elősegíti a vágási technológia fejlődését is.
⑴ A kerámia szerszámanyagok típusai
A kerámia szerszámanyagok típusai általában három kategóriába sorolhatók: alumínium-oxid alapú kerámiák, szilícium-nitrid alapú kerámiák és kompozit szilícium-nitrid alumínium-oxid alapú kerámiák. Közülük az alumínium-oxid alapú és a szilícium-nitrid alapú kerámia szerszámanyagok a legelterjedtebbek. A szilícium-nitrid alapú kerámiák teljesítménye jobb, mint az alumínium-oxid alapú kerámiáké.
⑵ A kerámia vágószerszámok teljesítménye és jellemzői
① Nagy keménység és jó kopásállóság: Bár a kerámia vágószerszámok keménysége nem olyan magas, mint a PCD és a PCBN, lényegesen magasabb, mint a keményötvözetű és a gyorsacél vágószerszámoké, és eléri a 93-95HRA-t. A kerámia vágószerszámok nagy keménységű, hagyományos szerszámokkal nehezen megmunkálható anyagok megmunkálására alkalmasak, így alkalmasak nagy sebességű és kemény vágásra.
② Magas hőmérséklet-állóság és jó hőállóság: A kerámia vágószerszámok 1200 fok feletti magas hőmérsékleten is képesek vágni. A kerámia vágószerszámok kiváló magas hőmérsékletű mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek, az A12O3 kerámia vágószerszámok oxidációállósága pedig különösen jó. Még akkor is folyamatosan használható, ha a vágóél vörösen forró állapotban van. Ezért a kerámia vágószerszámok száraz vágást tudnak elérni, ezáltal vágófolyadékot takarítanak meg.
③ Jó kémiai stabilitás: A kerámia vágószerszámokat nem könnyű fémekhez kötni, és korrózióállóak, jó kémiai stabilitással, ami csökkentheti a vágószerszámok tapadási kopását.
④ Alacsony súrlódási együttható: A kerámia vágószerszámok alacsony affinitást mutatnak a fémekkel, ami alacsony súrlódási együtthatót eredményez, ami csökkentheti a vágási erőt és a vágási hőmérsékletet.
⑶ A kerámia késeknek van alkalmazása
A kerámia a főként nagy sebességű precíziós megmunkáláshoz és félprecíziós megmunkáláshoz használt szerszámanyagok egyike. A kerámia vágószerszámok különféle öntöttvas (szürkeöntvény, gömbgrafitos öntöttvas, temperöntvény, hideg keményöntvény, magasan ötvözött kopásálló öntöttvas) és acél (szén szerkezeti acél, ötvözött szerkezeti acél, nagy szilárdságú acél) vágására alkalmasak. , magas mangántartalmú acél, edzett acél stb.), valamint rézötvözetek, grafit, műszaki műanyagok és kompozit anyagok vágására is használható.
A kerámia szerszámanyagok alacsony hajlítószilárdsággal és gyenge ütésállósággal rendelkeznek, ezért nem alkalmasak kis sebességű és ütős terhelés alatti vágásra.
4. Bevonószerszám anyaga
A vágószerszámok bevonása a teljesítményük javításának egyik fontos módja. A bevonatos vágószerszámok megjelenése jelentős áttörést hozott a vágási teljesítményükben. A bevonatos vágószerszámok azok, amelyek egy vagy több réteg tűzálló keverékkel vannak bevonva, amelyek jó kopásállósággal rendelkeznek a szerszámtesten és jó szívóssággal. Kemény bevonattal kombinálják a szerszámmátrixot, ezáltal nagymértékben javítják a szerszám teljesítményét. A bevonatos vágószerszámok javíthatják a megmunkálás hatékonyságát, javíthatják a megmunkálási pontosságot, meghosszabbíthatják a szerszám élettartamát és csökkenthetik a megmunkálási költségeket.
Az új CNC szerszámgépekben használt forgácsolószerszámok mintegy 80%-a bevonatos szerszámokat használ. A bevonatos forgácsolószerszámok a jövőben a CNC megmunkálás területén a legfontosabb szerszámfajták lesznek.
⑴ A bevonatos vágószerszámok típusai
A különböző bevonási módszerek szerint a bevont szerszámok kémiai gőzleválasztással (CVD) bevont eszközökre és fizikai gőzleválasztással (PVD) bevont szerszámokra oszthatók. A bevonatos keményötvözet vágószerszámok általában kémiai gőzleválasztási módszert alkalmaznak, körülbelül 1000 fokos leválasztási hőmérséklettel. A bevonatos nagysebességű acél vágószerszámok általában fizikai gőzleválasztásos módszert alkalmaznak, körülbelül 500 fokos leválasztási hőmérséklettel;
A bevonatos szerszámok különböző hordozóanyagai szerint a bevonatos szerszámok keményötvözet bevonatos szerszámokra, nagysebességű acél bevonatos szerszámokra, valamint kerámia és szuperkemény anyagok (gyémánt és köbös bór-nitrid) bevonatos szerszámokra oszthatók.
A bevonóanyagok tulajdonságai szerint a bevonatos szerszámok két kategóriába sorolhatók, nevezetesen a "kemény" bevonatú szerszámok és a "lágy" bevonatos szerszámok. A "kemény" bevonatú vágószerszámok fő célja a nagy keménység és kopásállóság, fő előnye a nagy keménység és a jó kopásállóság, amelyekre jellemző a TiC és TiN bevonatok. A „puha” bevonatú szerszámok célja az alacsony súrlódási tényező, más néven önkenő szerszámok. Súrlódási együtthatója a munkadarab anyagával nagyon alacsony, csak körülbelül 0,1, ami csökkentheti a tapadást, csökkenti a súrlódást, valamint csökkenti a forgácsolási erőt és a vágási hőmérsékletet.
A közelmúltban nano bevonó eszközöket fejlesztettek ki. Ez a bevont szerszám különféle bevonóanyagok kombinációit használhatja (például fém/fém, fém/kerámia, kerámia/kerámia stb.), hogy megfeleljen a különböző funkcionális és teljesítménykövetelményeknek. A jól megtervezett nanobevonat kiváló súrlódásgátló, kopásgátló és önkenő tulajdonságokkal ruházza fel a szerszámanyagokat, így alkalmassá teszi őket nagy sebességű szárazvágásra.
A bevonatos vágószerszámok jellemzői
① Jó mechanikai és vágási teljesítmény: A bevonatos vágószerszámok egyesítik az aljzat és a bevonóanyagok kiváló tulajdonságait, megőrzik az aljzat jó szívósságát és nagy szilárdságát, valamint a bevonat nagy keménységét, kopásállóságát és alacsony súrlódási együtthatóját. Ezért a bevonatos szerszámok vágási sebessége több mint kétszeresére növelhető a bevonat nélküli szerszámokhoz képest, és nagyobb előtolás megengedett. A bevonatos vágószerszámok élettartama is javult.
② Erős sokoldalúság: A bevonatos szerszámok sokoldalúan használhatók, és jelentősen bővítik a feldolgozási tartományt. Egy bevonatos szerszám több bevonat nélküli szerszámot is helyettesíthet.
③ Bevonat vastagsága: A bevonat vastagságának növekedésével a szerszám élettartama is növekszik, de amikor a bevonat vastagsága eléri a telítettséget, a szerszám élettartama már nem növekszik jelentősen. Ha a bevonat túl vastag, könnyen hámlást okozhat; Ha a bevonat túl vékony, a kopásállóság gyenge.

④ Újraköszörülés: A bevont pengék rossz újraköszörüléssel, összetett bevonóberendezéssel, magas folyamatigényűek és hosszú bevonási idővel rendelkeznek.
⑤ Bevonóanyagok: A különböző bevonóanyagokkal rendelkező vágószerszámok vágási teljesítménye eltérő. Például a kis sebességű vágás során a TiC bevonat előnyt jelent; A TiN alkalmasabb nagy sebességű vágáshoz.
Bevonatos vágószerszámok alkalmazása
A bevonatos forgácsolószerszámok nagy potenciállal rendelkeznek a CNC megmunkálás területén, és a jövőben a legfontosabb szerszámfajták lesznek. A bevonattechnológiát szármarókon, dörzsárakon, fúrószárakon, kompozit furatmegmunkáló szerszámokon, fogaskerekes borotvamarókon, fogaskerék-borotvavágók, fogaskerék-borotvavágók, formázóprofilok és különféle gépi bilincsekkel váltólapkák esetében alkalmazták, kielégítve a nagy sebességű vágási igényeket. különféle anyagok, például acél és öntöttvas, hőálló ötvözetek és színesfémek.
5. Keményötvözet vágószerszám anyagok
A keményötvözetből készült forgácsolószerszámok, különösen az indexelhető keményötvözet vágószerszámok a CNC megmunkálószerszámok vezető termékei. Az 1980-as évek óta a különböző típusú beépített és váltólapos keményötvözet vágószerszámok vagy pengék különféle vágószerszám-területekre bővültek. Közülük a váltólapos keményötvözet forgácsolószerszámok az egyszerű esztergaszerszámoktól és homlokmaróktól a különféle precíziós, összetett és formált szerszámmezőkig terjedtek.
⑴ Keményötvözetből készült vágószerszámok típusai
A fő kémiai összetétel szerint a keményötvözetek volfrám-karbid alapú keményötvözetekre és titán-karbid (TiC (N)) alapú keményötvözetekre oszthatók.
A volfrám-karbid alapú keményötvözetek három típusból állnak: volfrám-kobalt (YG), volfrám-kobalt-titán (YT) és ritka karbid hozzáadott (YW), mindegyiknek megvannak a maga előnyei és hátrányai. A fő összetevők a volfrám-karbid (WC), titán-karbid (TiC), tantál-karbid (TaC), nióbium-karbid (NbC) stb. Az általánosan használt fémkötő fázis a Co.
A szén (nitrogén) titán alapú keményötvözet egy kemény ötvözet, amely főként TiC-ből áll (egyes esetekben más karbidok vagy nitridek hozzáadásával), és az általánosan használt fémkötési fázisok a Mo és a Ni.
Az ISO (Nemzetközi Szabványügyi Szervezet) a keményötvözeteket három kategóriába sorolja:
A K-osztály, beleértve a Kl0-K40-et is, Kínában egyenértékű a YG-osztállyal (főleg a WC. Co-ból).
A P-osztály, beleértve a P01-P50-et is, egyenértékű a kínai YT-osztállyal (főleg WC. TiC. Co.).
Az M osztály, beleértve az M10-M40-et is, egyenértékű a kínai YW osztályokkal (főleg WC TiC TaC (NbC) - Co-ból áll).
A nagy keménységtől a maximális szívósságig terjedő ötvözetek sorozatát 01 és 50 közötti számok jelzik minden osztálynál.
⑵ Keményötvözetből készült vágószerszámok teljesítményjellemzői
① Nagy keménység: A keményötvözetből készült vágószerszámokat karbidok (kemény fázisoknak) és fém kötőanyagok (úgynevezett kötőfázisoknak) porkohászatával készítik, magas keménységgel és olvadásponttal. Keménységük eléri a 89-93HRA-t, ami sokkal magasabb, mint a gyorsacélé. 5400 C-on keménységük még elérheti a 82-87HRA-t, ami megegyezik a szobahőmérsékleten a gyorsacéléval (83-86HRA). A keményötvözetek keménységi értéke a karbidok tulajdonságaitól, mennyiségétől, részecskeméretétől és fémkötő fázisainak tartalmától függően változik, és általában csökken a kötőfém fázisok tartalmának növekedésével. Ha a ragasztófázis-tartalom megegyezik, az YT típusú ötvözetek keménysége nagyobb, mint az YG típusú ötvözeteké, és a hozzáadott TaC-t (NbC) tartalmazó ötvözetek magasabb hőmérsékletű keménységgel rendelkeznek.
② Hajlítószilárdság és szívósság: Az általánosan használt keményötvözetek hajlítószilárdsága 900 és 1500 MPa között van. Minél nagyobb a fémkötési fázis tartalma, annál nagyobb a hajlítószilárdság. Ha a ragasztótartalom megegyezik, az YG típusú (WC Co) ötvözet szilárdsága nagyobb, mint az YT típusú (WC TiC Co) ötvözeté, és a szilárdság csökken a TiC tartalom növekedésével. A keményötvözet törékeny anyag, és ütésállósága szobahőmérsékleten csak 1/30-1/8-a a gyorsacélénak.
Általánosan használt keményötvözet vágószerszámok alkalmazása
Az YG típusú ötvözeteket főként öntöttvas, színesfémek és nemfémes anyagok feldolgozására használják. A finomszemcsés keményötvözetek (például YG3X, YG6X) nagyobb keménységgel és kopásállósággal rendelkeznek, mint a közepes szemcséjű keményötvözetek, ha a kobalttartalmuk azonos. Speciális keményöntvény, ausztenites rozsdamentes acél, hőálló ötvözetek, titánötvözetek, keménybronz és kopásálló szigetelőanyagok megmunkálására alkalmasak.
Az YT típusú keményötvözetek kiemelkedő előnyei a nagy keménység, a jó hőállóság, az YG típushoz képest nagyobb keménység és nyomószilárdság magas hőmérsékleten, valamint a jó oxidációállóság. Ezért amikor a késnek nagy hőállósággal és kopásállósággal kell rendelkeznie, akkor magasabb TiC-tartalmú minőséget kell választani. Az YT típusú ötvözetek alkalmasak műanyagok, például acél feldolgozására, de nem alkalmasak titánötvözetek vagy szilícium-alumíniumötvözetek feldolgozására.
Az YW típusú ötvözetek az YG és YT típusú ötvözetek tulajdonságaival rendelkeznek, jó átfogó teljesítménnyel. Használhatók acélanyagok feldolgozására, valamint öntöttvas és színesfémek feldolgozására. Ha a kobalttartalmat megfelelően növeljük, ez az ötvözettípus nagy szilárdságú lehet, és különféle nehezen megmunkálható anyagok durva megmunkálására és szakaszos vágására használható.
6. Gyorsacél vágószerszámok
A nagysebességű acél (HSS) egy olyan erősen ötvözött szerszámacél, amely jelentős mennyiségű ötvözőelemet, például W-t, Mo-t, Cr-t és V-t tartalmaz. A gyorsacél vágószerszámok kiváló, átfogó teljesítményt nyújtanak szilárdság, szívósság és feldolgozhatóság. A komplex forgácsolószerszámokban, különösen a furatmegmunkáló szerszámok, marók, menetvágó szerszámok, húzóvágók, fogaskerekes vágószerszámok és más összetett élformájú vágószerszámok gyártásában továbbra is a gyorsacél foglalja el a fő pozíciót. A nagysebességű acél vágószerszámok könnyen csiszolhatók az éles vágóélekkel.
A különböző felhasználások szerint a gyorsacél általános célú gyorsacélra és nagy teljesítményű gyorsacélra osztható.
⑴ Univerzális gyorsacél vágószerszámok
Univerzális gyorsacél. Általában két kategóriába sorolható: volfrámacél és volfrám-molibdén acél. Ez a típusú gyorsacél 0,7% és 0,9% közötti (C)-t tartalmaz. Az acél különböző volfrámtartalma szerint 12% vagy 18% W-tartalmú volfrámacélra, 6% vagy 8% W-tartalmú volfrám-molibdén acélra és 2 W-tartalmú molibdén acélra osztható. % vagy nincs W. Az univerzális gyorsacél bizonyos keménységgel (63-66HRC) és kopásállósággal, nagy szilárdsággal és szívóssággal, jó plaszticitással és feldolgozhatósággal rendelkezik, és széles körben használják különféle összetett forgácsolószerszámok gyártásában.
① Volfrámacél: Az általános célú, gyorsacél volfrámacél tipikus minősége a W18Cr4V (a továbbiakban: W18), amely jó átfogó tulajdonságokkal és 6000 C-on 48,5 HRC magas hőmérsékleti keménységgel rendelkezik. Különféle összetett vágószerszámok gyártására használható. Előnyei például a jó darálhatóság és az alacsony szénmentesítési érzékenység, de a magas karbidtartalom, az egyenetlen eloszlás, a nagyobb részecskék, valamint az alacsony szilárdság és szívósság miatt.
② Volfrám-molibdén acél: olyan gyorsacélra utal, amelyet a volfrámacélban lévő volfrám egy részének molibdénre cserélésével nyernek. A volfrám-molibdén acél tipikus minősége a W6Mo5Cr4V2, rövidítve M2. Az M2 keményfém részecskéi kicsik és egyenletesek, jobb szilárdsággal, szívóssággal és magas hőmérsékleten is plasztikusabbak, mint a W18Cr4V. A volfrám-molibdén acél egy másik típusa a W9Mo3Cr4V (rövidítve W9), amelynek valamivel nagyobb a hőstabilitása, mint az M2 acélé, jobb a hajlítószilárdsága és szívóssága, mint a W6M05Cr4V2, és jó a megmunkálhatósága.
⑵ Nagy teljesítményű, nagy sebességű acél vágószerszámok
A nagy teljesítményű gyorsacél egy új típusú acélra utal, amely némi szén- és vanádiumtartalmat, valamint ötvözőelemeket, például Co-t és Al-t ad az általános célú gyorsacél összetételéhez, hogy javítsa annak hőjét. ellenállás és kopásállóság. Főleg a következő kategóriák vannak:
① Nagy széntartalmú gyorsacél. A nagy széntartalmú gyorsacél (például 95W18Cr4V) szobahőmérsékleten és magas hőmérsékleten nagy keménységgel rendelkezik, így alkalmas hagyományos acél és öntöttvas, fúrószárak, dörzsárak, menetfúrók és marók gyártására és feldolgozására magas kopásállósági követelményekkel. vagy vágószerszámok keményebb anyagok megmunkálásához. Nem alkalmas nagy ütéseknek ellenállni.
② Magas vanádium gyorsacél. A tipikus minőségek, mint például a W12Cr4V4Mo (a továbbiakban: EV4), a V-tartalmat 3%-ra -5%-ra növelik, jó kopásállósággal rendelkeznek, és olyan anyagok vágására alkalmasak, amelyek jelentős szerszámkopást okoznak, például szálak, keménygumi , műanyagok stb. Felhasználhatók olyan anyagok feldolgozására is, mint a rozsdamentes acél, a nagy szilárdságú acél és a magas hőmérsékletű ötvözetek.
③ Kobalt gyorsacél. A kobaltot tartalmazó szuperkemény gyorsacélhoz tartozik, amelynek tipikus minősége, például W2Mo9Cr4VCo8 (más néven M42), amely nagy keménységű és elérheti a 69-70HRC-t. Alkalmas nagy szilárdságú hőálló acél, magas hőmérsékletű ötvözetek, titánötvözetek és más nehezen megmunkálható anyagok feldolgozására. Az M42 jó köszörülési képességgel rendelkezik, alkalmas precíziós és összetett forgácsolószerszámok készítésére, de nem alkalmas ütvevágási körülmények között történő megmunkálásra.
④ Alumínium gyorsacél. Az alumíniumot tartalmazó szuperkemény gyorsacélhoz tartozik, olyan tipikus minőségekkel, mint a W6Mo5Cr4V2Al (a továbbiakban: 501). A magas hőmérsékletű keménység 6000 C-on eléri az 54 HRC-t, a vágási teljesítmény pedig az M42-vel egyenértékű. Alkalmas marók, fúrószárak, dörzsárak, fogaskerekes vágószerszámok, préselők stb. gyártására, valamint ötvözött acél, rozsdamentes acél, nagy szilárdságú acél és magas hőmérsékletű ötvözetek feldolgozására használják.
⑤ Nitrogén szuperkemény gyorsacél. Egy tipikus minőség, mint például a W12M03Cr4V3N, rövidítve V3N, egy nitrogéntartalmú szuperkemény gyorsacél, amelynek keménysége, szilárdsága és szívóssága az M42-hez hasonló. Használható kobalttartalmú gyorsacél helyettesítésére nehezen megmunkálható anyagok kis sebességű vágásához és kis sebességű nagy pontosságú megmunkáláshoz.
⑶ Gyorsacél és porkohászati ​​gyorsacél olvasztása
A különböző gyártási folyamatok szerint a gyorsacél olvasztott gyorsacélra és porkohászati ​​gyorsacélra osztható.
① Gyorsacél olvasztása: Mind a közönséges gyorsacélt, mind a nagy teljesítményű gyorsacélt olvasztási módszerrel gyártják. Forgácsolószerszámokat készítenek belőlük olyan folyamatokkal, mint az olvasztás, a tuskóöntés, valamint a bevonat és a hengerlés. A gyorsacél olvasztása során fellépő súlyos probléma a keményfém szegregáció. A kemény és törékeny karbidok egyenetlenül oszlanak el a gyorsacélban, a szemcseméret pedig durva (akár több tíz mikrométer is lehet), ami káros hatással van a gyorsacél vágószerszámok kopásállóságára, szívósságára és vágási teljesítményére.
② Porkohászati ​​nagysebességű acél (PM HSS): A porkohászati ​​gyorsacél (PM HSS) egy nagyfrekvenciás indukciós kemencében megolvasztott acélfolyadék, amelyet nagynyomású argonnal vagy tiszta nitrogéngázzal porlasztanak, majd gyorsan lehűtenek. kisméretű és egyenletes kristályszerkezetű (gyorsacélpor) előállítására. A kapott port ezután magas hőmérsékleten és nyomáson egy vágószerszám-darabba préselik, vagy először acél tuskót készítenek belőle, majd kovácsolják és vágószerszám alakúra hengerelik. Az olvasztási eljárással előállított gyorsacélhoz képest a PM HSS előnye a kis és egyenletes keményfém szemcsék, jelentősen jobb szilárdság, szívósság és kopásállóság az olvasztott gyorsacélhoz képest. A PM HSS eszközök tovább fejlődnek, és fontos pozíciót foglalnak el a komplex CNC szerszámok területén. A tipikus minőségek, mint az F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN stb. használhatók nagy méretű, nagy teherbírású és ütésálló vágószerszámok, valamint precíziós vágószerszámok gyártására.
három
A CNC szerszámanyag kiválasztásának elvei
A jelenleg széles körben használt CNC-szerszámok közé tartoznak a gyémántszerszámok, a köbös bór-nitrid szerszámok, a kerámiaszerszámok, a bevonatos szerszámok, a keményötvözetből készült szerszámok és a gyorsacél szerszámok. A vágószerszámok anyagának számos általános minősége létezik, és teljesítményük nagymértékben változik. A különböző szerszámanyagok fő teljesítménymutatóit az alábbi táblázat mutatja be.
Különböző vágószerszám-anyagok fő teljesítménymutatói

A CNC megmunkáláshoz szükséges forgácsolószerszámok anyagának kiválasztását a megmunkálandó munkadarabon és a megmunkálási tulajdonságokon kell alapulnia. A szerszámanyag kiválasztását ésszerűen a megmunkálási objektumhoz kell igazítani. A forgácsolószerszámok anyagának a megmunkálási objektumhoz való illesztése elsősorban azok mechanikai, fizikai és kémiai tulajdonságainak összehangolására vonatkozik, a leghosszabb szerszámélettartam és maximális forgácsolási termelékenység elérése érdekében.
1. Mechanikai tulajdonságok egyeztetése a forgácsolószerszám anyagok és a megmunkáló tárgyak között
A forgácsolószerszámok és a megmunkáló tárgyak közötti mechanikai teljesítmény-illesztési probléma főként a mechanikai teljesítmény-paraméterek, például a szilárdság, a szívósság és a keménység a szerszámok és a munkadarab anyagai közötti egyeztetésére vonatkozik. A különböző mechanikai tulajdonságokkal rendelkező forgácsolószerszámok különböző munkadarab anyagok megmunkálására alkalmasak.
① The hardness order of tool materials is: diamond tools>cubic boron nitride tools>ceramic tools>hard alloys>gyorsacél.
② The order of bending strength of tool materials is: high-speed steel>hard alloy>ceramic tools>gyémánt és köbös bór-nitrid szerszámok.
③ The order of toughness of tool materials is: high-speed steel>hard alloy>köbös bór-nitrid, gyémánt és kerámia szerszámok.
A nagy keménységű munkadarab anyagokat nagyobb keménységű forgácsolószerszámokkal kell megmunkálni, és a vágószerszám anyagának keménységének nagyobbnak kell lennie, mint a munkadarab anyagának keménysége, amely általában 60 HRC vagy nagyobb keménységet igényel. Minél nagyobb a szerszám anyagának keménysége, annál jobb a kopásállósága. Például a keményötvözetek kobalttartalmának növekedésével szilárdságuk és szívósságuk nő, míg a keménység csökken, így durva megmunkálásra alkalmasak; A kobalttartalom csökkenésével a keménysége és a kopásállósága növekszik, így alkalmassá válik a precíziós megmunkálásra.
A kiváló magas hőmérsékletű mechanikai tulajdonságokkal rendelkező szerszámok különösen alkalmasak nagy sebességű forgácsolásra. A kerámia vágószerszámok kiváló teljesítménye magas hőmérsékleten lehetővé teszi a nagy sebességű vágást, és a megengedett vágási sebesség 2-10-szeresére növelhető a keményötvözetekhez képest.
2. Forgácsolószerszám anyagok és megmunkáló tárgyak fizikai tulajdonságainak egyeztetése
Különböző fizikai tulajdonságokkal rendelkező szerszámok, mint például a nagy hővezető képességű és alacsony olvadáspontú gyorsacél szerszámok, a magas olvadáspontú és alacsony hőtágulású kerámiaszerszámok, valamint a nagy hővezetőképességű és alacsony hőtágulású gyémántszerszámok különböző megmunkálására alkalmasak. munkadarab anyagok. Rossz hővezető képességű munkadarabok megmunkálásakor jó hővezető képességű szerszámanyagokat kell használni a vágási hő gyors átadása és a vágási hőmérséklet csökkentése érdekében. A gyémánt magas hővezető képessége és hődiffúziós sebessége miatt hajlamos a forgácsolási hő elvezetésére, és nem okoz jelentős termikus deformációt, ami különösen fontos a nagy méretpontosságot igénylő precíziós megmunkáló szerszámok esetében.
① Különféle vágószerszámok hőállósági hőmérséklete: 700-8000C gyémánt vágószerszámoknál, 13000-15000C PCBN vágószerszámoknál, 1100-12000C kerámia vágószerszámoknál, 900-11000C TiC (N) alapú keményötvözetekhez, 800-9000C WC alapú ultrafinom szemcsés keményötvözetekhez és 600-7000C HSS-hez.
② The thermal conductivity order of various tool materials is: PCD>PCBN>WC based hard alloy>TiC (N) based hard alloy>HSS>Si3N4 based ceramic>A1203 alapú kerámia.
③ The order of thermal expansion coefficients for various tool materials is: HSS>WC based hard alloy>TiC (N)>A1203 based ceramic>PCBN>Si3N4 based ceramic>PCD.
④ The order of thermal shock resistance of various tool materials is: HSS>WC based hard alloy>Si3N4 based ceramic>PCBN>PCD>TiC (N) based hard alloy>A1203 alapú kerámia.
3. A forgácsolószerszám anyagok és a megmunkáló tárgyak kémiai tulajdonságainak megfeleltetése
A forgácsolószerszámok anyagai és a megmunkálási objektumok közötti kémiai teljesítmény-illesztési probléma főként a kémiai teljesítményparaméterek, például a kémiai affinitás, a kémiai reakció, a diffúzió és a szerszámanyag és a munkadarab anyagai közötti kioldódás egyeztetésére vonatkozik. A különböző anyagú vágószerszámok különböző munkadarab anyagok megmunkálására alkalmasak.
① The temperature resistance of various cutting tool materials to adhesion (compared to steel) is as follows: PCBN>ceramic>hard alloy>HSS.
② The oxidation resistance temperature of various tool materials is as follows: ceramic>PCBN>hard alloy>diamond>HSS.
③ The diffusion strength of different cutting tool materials (for steel) is: diamond>Si3N4 based ceramics>PCBN>A1203 based ceramics. The diffusion intensity (for titanium) is: A1203 based ceramics>PCBN>SiC>Si3N4>gyémánt.
4. A CNC szerszámok anyagainak ésszerű kiválasztása
Általánosságban elmondható, hogy a PCBN, a kerámia vágószerszámok, a bevonatos keményötvözetek és a TiCN alapú keményötvözet vágószerszámok alkalmasak fekete fémek, például acél CNC megmunkálására; A PCD szerszámok alkalmasak színesfém anyagok, például Al, Mg, Cu, valamint ezek ötvözeteinek és nemfémes anyagainak feldolgozására. Az alábbi táblázat felsorol néhány munkadarab-anyagot, amelyek alkalmasak a fent említett szerszámanyagokkal való megmunkáláshoz.
Néhány vágószerszám-anyaggal történő megmunkálásra alkalmas munkadarab anyag