Un bo cabalo necesita unha boa sela e utiliza equipos de mecanizado CNC avanzados. Se se usan ferramentas incorrectas, será inútil! A selección do material axeitado da ferramenta ten un gran impacto na vida útil da ferramenta, na eficiencia do procesamento, na calidade do procesamento e no custo de procesamento. Este artigo ofrece información útil sobre o coñecemento do coitelo, recólleo e remíteo, imos aprender xuntos.
Os materiais das ferramentas deben ter propiedades básicas
A selección de materiais de ferramenta ten un gran impacto na vida útil da ferramenta, na eficiencia do procesamento, na calidade do procesamento e no custo de procesamento. As ferramentas deben soportar alta presión, alta temperatura, rozamento, impacto e vibracións ao cortar. Polo tanto, os materiais das ferramentas deben ter as seguintes propiedades básicas:
(1) Dureza e resistencia ao desgaste. A dureza do material da ferramenta debe ser superior á dureza do material da peza de traballo, que xeralmente se require que sexa superior a 60HRC. Canto maior sexa a dureza do material da ferramenta, mellor será a resistencia ao desgaste.
(2) Resistencia e tenacidade. Os materiais das ferramentas deben ter unha alta resistencia e tenacidade para soportar forzas de corte, impactos e vibracións, e evitar a fractura fráxil e a astilladura da ferramenta.
(3) Resistencia á calor. O material da ferramenta ten unha boa resistencia á calor, pode soportar altas temperaturas de corte e ten unha boa resistencia á oxidación.
(4) Rendemento do proceso e economía. Os materiais das ferramentas deben ter un bo rendemento de forxa, rendemento de tratamento térmico, rendemento de soldadura; rendemento de moenda, etc., e debe buscar unha alta relación rendemento-prezo.
Tipos, propiedades, características e aplicacións dos materiais de ferramentas
1. Materiais de ferramentas de diamante
O diamante é un alótropo do carbono e é o material máis duro que se atopa na natureza. As ferramentas de corte de diamante teñen alta dureza, alta resistencia ao desgaste e alta condutividade térmica, e son amplamente utilizadas no procesamento de metais non férreos e materiais non metálicos. Especialmente no corte de alta velocidade de aluminio e aliaxes de silicio-aluminio, as ferramentas de diamante son o principal tipo de ferramentas de corte que son difíciles de substituír. As ferramentas de diamante que poden acadar unha alta eficiencia, unha alta estabilidade e unha longa vida útil son ferramentas indispensables e importantes no mecanizado CNC moderno.
⑴ Tipos de ferramentas de diamante
① Ferramentas de diamante naturais: os diamantes naturais utilizáronse como ferramentas de corte durante centos de anos. As ferramentas de diamante de cristal único natural foron finamente moídas para que o filo sexa extremadamente afiado. O raio de corte pode alcanzar os 0,002 μm, o que pode lograr un corte ultrafino. Pode procesar pezas de gran precisión e unha rugosidade superficial extremadamente baixa. É unha ferramenta de mecanizado de ultra precisión recoñecida, ideal e insubstituíble.
② Ferramentas de corte de diamante PCD: os diamantes naturais son caros. O diamante máis utilizado no procesamento de corte é o diamante policristalino (PCD). Desde principios da década de 1970 desenvolveuse o diamante policristalino (diamante policristalino, denominado láminas PCD) preparado mediante tecnoloxía de síntese a alta temperatura e alta presión. Despois do seu éxito, as ferramentas de corte de diamantes naturais foron substituídas por diamantes policristalinos artificiais en moitas ocasións. As materias primas de PCD son ricas en fontes e o seu prezo é só dunha pouca a unha décima parte do do diamante natural. As ferramentas de corte PCD non se poden moer para producir ferramentas de corte extremadamente afiadas. A calidade superficial do filo de corte e da peza procesada non é tan boa como a do diamante natural. Aínda non é conveniente fabricar follas de PCD con rompevirutas na industria. Polo tanto, o PCD só se pode usar para o corte de precisión de metais non férreos e non metais, e é difícil conseguir un corte de precisión ultra alta. Corte de espello de precisión.
③ Ferramentas de corte de diamante CVD: desde finais da década de 1970 ata principios dos 80, a tecnoloxía de diamante CVD apareceu en Xapón. O diamante CVD refírese ao uso da deposición química de vapor (CVD) para sintetizar unha película de diamante nunha matriz heteroxénea (como carburo cementado, cerámica, etc.). O diamante CVD ten exactamente a mesma estrutura e características que o diamante natural. O rendemento do diamante CVD é moi próximo ao do diamante natural. Ten as vantaxes do diamante monocristalino natural e do diamante policristalino (PCD) e supera ata certo punto as súas deficiencias.
⑵ Características de rendemento das ferramentas de diamante
① Dureza e resistencia ao desgaste extremadamente altas: o diamante natural é a substancia máis dura que se atopa na natureza. O diamante ten unha resistencia ao desgaste extremadamente alta. Cando se procesan materiais de alta dureza, a vida útil das ferramentas de diamante é de 10 a 100 veces a das de carburo, ou mesmo centos de veces.
② Ten un coeficiente de fricción moi baixo: o coeficiente de rozamento entre o diamante e algúns metais non férreos é menor que outras ferramentas de corte. O coeficiente de fricción é baixo, a deformación durante o procesamento é pequena e a forza de corte pódese reducir.
③ O bordo de corte é moi afiado: o bordo de corte da ferramenta de diamante pódese moer moi afiado. A ferramenta de diamante de cristal único natural pode ser tan alta como 0,002 ~ 0,008 μm, que pode levar a cabo un corte ultrafino e un procesamento de ultra precisión.
④ Alta condutividade térmica: o diamante ten unha alta condutividade térmica e difusividade térmica, polo que a calor de corte se disipa facilmente e a temperatura da parte de corte da ferramenta é baixa.
⑤ Ten un coeficiente de expansión térmica máis baixo: o coeficiente de expansión térmica do diamante é varias veces menor que o do carburo cementado, e o cambio no tamaño da ferramenta causado pola calor de corte é moi pequeno, o que é particularmente importante para o mecanizado de precisión e ultra-precisión. require unha gran precisión dimensional.
⑶ Aplicación de ferramentas de diamante
As ferramentas de diamante utilízanse principalmente para o corte fino e a perforación de metais non férreos e materiais non metálicos a altas velocidades. Axeitado para procesar varios non metais resistentes ao desgaste, como brancos de metalurxia de po de fibra de vidro, materiais cerámicos, etc.; varios metais non férreos resistentes ao desgaste, como varias aliaxes de silicio e aluminio; e procesamento de acabado de diversos metais non férreos.
A desvantaxe das ferramentas de diamante é que teñen unha escasa estabilidade térmica. Cando a temperatura de corte supera os 700 ℃ ~ 800 ℃, perderán completamente a súa dureza. Ademais, non son axeitados para cortar metais ferrosos porque o diamante (carbón) reacciona facilmente co ferro a altas temperaturas. A acción atómica converte os átomos de carbono en estrutura de grafito e a ferramenta é facilmente danada.
2. Material de ferramenta de nitruro de boro cúbico
O nitruro de boro cúbico (CBN), o segundo material superduro sintetizado mediante un método similar á fabricación de diamantes, é o segundo só despois do diamante en termos de dureza e condutividade térmica. Ten unha excelente estabilidade térmica e pódese quentar ata 10.000 C na atmosfera. Non se produce oxidación. O CBN ten propiedades químicas extremadamente estables para metais férreos e pode ser amplamente utilizado no procesamento de produtos de aceiro.
⑴ Tipos de ferramentas de corte de nitruro de boro cúbico
O nitruro de boro cúbico (CBN) é unha substancia que non existe na natureza. Divídese en monocristalino e policristalino, é dicir, CBN monocristalino e nitruro de boro cúbico policristalino (bornnitruro cúbico policristalino, PCBN para abreviar). O CBN é un dos alótropos do nitruro de boro (BN) e ten unha estrutura similar ao diamante.
O PCBN (nitruro de boro cúbico policristalino) é un material policristalino no que os materiais finos de CBN se sinterizan xuntos a través de fases de unión (TiC, TiN, Al, Ti, etc.) a alta temperatura e presión. Actualmente é o segundo material sintetizado artificialmente máis duro. O material de ferramenta de diamante, xunto co diamante, denomínase colectivamente material de ferramenta superduro. O PCBN úsase principalmente para facer coitelos ou outras ferramentas.
As ferramentas de corte de PCBN pódense dividir en láminas sólidas de PCBN e láminas compostas de PCBN sinterizadas con carburo.
As láminas compostas de PCBN fanse sinterizando unha capa de PCBN cun espesor de 0,5 a 1,0 mm sobre un carburo cementado con boa resistencia e tenacidade. O seu rendemento combina unha boa tenacidade cunha alta dureza e resistencia ao desgaste. Resolve os problemas de baixa resistencia á flexión e a difícil soldadura das láminas de CBN.
⑵ Principais propiedades e características do nitruro de boro cúbico
Aínda que a dureza do nitruro de boro cúbico é lixeiramente inferior á do diamante, é moito maior que outros materiais de alta dureza. A vantaxe destacada do CBN é que a súa estabilidade térmica é moito maior que a do diamante, alcanzando temperaturas superiores a 1200 °C (o diamante é de 700-800 °C). Outra vantaxe destacada é que é quimicamente inerte e non reacciona co ferro a 1200-1300 °C. reacción. As principais características de rendemento do nitruro de boro cúbico son as seguintes.
① Alta dureza e resistencia ao desgaste: a estrutura de cristal CBN é semellante ao diamante e ten unha dureza e resistencia semellantes ao diamante. O PCBN é especialmente axeitado para procesar materiais de alta dureza que só se podían moer antes e poden obter unha mellor calidade superficial da peza.
② Alta estabilidade térmica: a resistencia á calor do CBN pode alcanzar os 1400 ~ 1500 ℃, que é case 1 veces maior que a resistencia á calor do diamante (700 ~ 800 ℃). As ferramentas PCBN poden cortar aliaxes de alta temperatura e aceiro endurecido a altas velocidades de 3 a 5 veces máis altas que as ferramentas de carburo.
③ Excelente estabilidade química: non ten interacción química con materiais a base de ferro ata 1200-1300 °C e non se desgastará tan forte como o diamante. Neste momento, aínda pode manter a dureza do carburo cementado; As ferramentas PCBN son axeitadas para cortar pezas de aceiro templado e ferro fundido arrefriado, podendo usarse amplamente no corte de ferro fundido a alta velocidade.
④ Boa condutividade térmica: aínda que a condutividade térmica do CBN non pode seguir o ritmo do diamante, a condutividade térmica do PCBN entre os distintos materiais de ferramentas é só superada por diamante e moito máis alta que o aceiro de alta velocidade e o carburo cementado.
⑤ Ten un coeficiente de rozamento máis baixo: un coeficiente de fricción baixo pode provocar unha redución da forza de corte durante o corte, unha redución da temperatura de corte e unha mellora da calidade da superficie mecanizada.
⑶ Aplicación de ferramentas de corte de nitruro de boro cúbico
O nitruro de boro cúbico é axeitado para o acabado de diversos materiais difíciles de cortar, como aceiro templado, ferro fundido duro, aliaxes de alta temperatura, carburo cementado e materiais de pulverización de superficie. A precisión de procesamento pode alcanzar IT5 (o burato é IT6) e o valor da rugosidade da superficie pode ser tan pequeno como Ra1.25 ~ 0.20μm.
O material de ferramenta de nitruro de boro cúbico ten pouca tenacidade e resistencia á flexión. Polo tanto, as ferramentas de torneado de nitruro de boro cúbico non son adecuadas para o mecanizado en bruto a baixas velocidades e altas cargas de impacto; ao mesmo tempo, non son axeitados para cortar materiais con alta plasticidade (como aliaxes de aluminio, aliaxes de cobre, aliaxes a base de níquel, aceiros de alta plasticidade, etc.), porque o corte destes bordos acumulados graves ocorrerá ao traballar. con metal, deteriorando a superficie mecanizada.
3. materiais de ferramentas cerámicas
As ferramentas de corte de cerámica teñen as características de alta dureza, boa resistencia ao desgaste, excelente resistencia á calor e estabilidade química e non son fáciles de unir co metal. As ferramentas cerámicas xogan un papel moi importante no mecanizado CNC. As ferramentas cerámicas convertéronse nunha das principais ferramentas para o corte e procesado a alta velocidade de materiais difíciles de mecanizar. As ferramentas de corte de cerámica utilízanse amplamente no corte a alta velocidade, corte en seco, corte duro e corte de materiais difíciles de mecanizar. As ferramentas cerámicas poden procesar de forma eficiente materiais de alta dureza que as ferramentas tradicionais non poden procesar en absoluto, dando conta de "xirar en lugar de moer"; a velocidade de corte óptima das ferramentas cerámicas pode ser de 2 a 10 veces maior que a das ferramentas de carburo, mellorando así moito a eficiencia da produción de corte. ; As principais materias primas utilizadas nos materiais de ferramentas cerámicas son os elementos máis abundantes na codia terrestre. Polo tanto, a promoción e aplicación de ferramentas cerámicas son de gran importancia para mellorar a produtividade, reducir os custos de procesamento e aforrar metais preciosos estratéxicos. Tamén promoverá moito o desenvolvemento da tecnoloxía de corte. progreso.
⑴ Tipos de materiais de ferramentas cerámicas
Os tipos de materiais de ferramentas cerámicas xeralmente pódense dividir en tres categorías: cerámicas a base de alúmina, cerámicas a base de nitruro de silicio e cerámicas compostas a base de nitruro de silicio e alúmina. Entre eles, os materiais de ferramentas cerámicas a base de alúmina e nitruro de silicio son os máis utilizados. O rendemento das cerámicas a base de nitruro de silicio é superior ao das cerámicas a base de alúmina.
⑵ Rendemento e características das ferramentas de corte de cerámica
① Alta dureza e boa resistencia ao desgaste: aínda que a dureza das ferramentas de corte de cerámica non é tan alta como PCD e PCBN, é moito maior que a das ferramentas de corte de carburo e aceiro de alta velocidade, chegando a 93-95HRA. As ferramentas de corte de cerámica poden procesar materiais de alta dureza que son difíciles de procesar coas ferramentas de corte tradicionais e son axeitados para o corte a alta velocidade e o corte duro.
② Resistencia a altas temperaturas e boa resistencia á calor: as ferramentas de corte de cerámica aínda poden cortar a altas temperaturas superiores a 1200 °C. As ferramentas de corte de cerámica teñen boas propiedades mecánicas a altas temperaturas. As ferramentas de corte de cerámica A12O3 teñen unha resistencia á oxidación particularmente boa. Aínda que o bordo de corte estea en estado candente, pódese usar continuamente. Polo tanto, as ferramentas cerámicas poden lograr o corte en seco, eliminando así a necesidade de fluído de corte.
③ Boa estabilidade química: as ferramentas de corte de cerámica non son fáciles de unir co metal, son resistentes á corrosión e teñen unha boa estabilidade química, o que pode reducir o desgaste da unión das ferramentas de corte.
④ Baixo coeficiente de fricción: a afinidade entre as ferramentas cerámicas e o metal é pequena e o coeficiente de fricción é baixo, o que pode reducir a forza de corte e a temperatura de corte.
⑶ Os coitelos de cerámica teñen aplicacións
A cerámica é un dos materiais utilizados principalmente para o acabado e o semiacabado a alta velocidade. As ferramentas de corte de cerámica son axeitadas para cortar varios ferros fundidos (ferro fundido gris, fundición dúctil, fundición maleable, fundición arrefriada, ferro fundido de alta aliaxe resistente ao desgaste) e materiais de aceiro (aceiro estrutural ao carbono, aceiro estrutural de aliaxe, aceiro de alta resistencia, etc.). aceiro alto manganeso, aceiro templado, etc.), tamén se pode usar para cortar aliaxes de cobre, grafito, plásticos de enxeñería e materiais compostos.
As propiedades do material das ferramentas de corte de cerámica teñen os problemas de baixa resistencia á flexión e escasa resistencia ao impacto, polo que non son aptas para cortar a baixas velocidades e baixo cargas de impacto.
4. Materiais de ferramentas revestidos
As ferramentas de corte de revestimento son unha das formas importantes de mellorar o rendemento da ferramenta. A aparición de ferramentas revestidas provocou un gran avance no rendemento de corte das ferramentas de corte. As ferramentas revestidas están recubertas cunha ou máis capas de compostos refractarios con boa resistencia ao desgaste no corpo da ferramenta cunha boa tenacidade. Combina a matriz da ferramenta co revestimento duro, mellorando así moito o rendemento da ferramenta. As ferramentas revestidas poden mellorar a eficiencia do procesamento, mellorar a precisión do procesamento, prolongar a vida útil da ferramenta e reducir os custos de procesamento.
Aproximadamente o 80% das ferramentas de corte utilizadas nas novas máquinas-ferramentas CNC usan ferramentas revestidas. As ferramentas recubertas serán a variedade de ferramentas máis importante no campo do mecanizado CNC no futuro.
⑴ Tipos de ferramentas revestidas
Segundo os diferentes métodos de revestimento, as ferramentas revestidas pódense dividir en ferramentas revestidas de deposición química de vapor (CVD) e ferramentas revestidas de deposición física de vapor (PVD). As ferramentas de corte de carburo revestido xeralmente usan o método de deposición de vapor químico e a temperatura de deposición é de aproximadamente 1000 °C. As ferramentas de corte de aceiro de alta velocidade revestidas xeralmente usan o método físico de deposición de vapor e a temperatura de deposición é de aproximadamente 500 °C;
Segundo os diferentes materiais de substrato das ferramentas revestidas, as ferramentas revestidas pódense dividir en ferramentas revestidas de carburo, ferramentas revestidas de aceiro de alta velocidade e ferramentas revestidas en cerámica e materiais superduros (diamante e nitruro de boro cúbico).
Segundo as propiedades do material de revestimento, as ferramentas revestidas pódense dividir en dúas categorías, a saber, ferramentas "duras" e ferramentas "brandas". Os principais obxectivos que perseguen as ferramentas con revestimento "duro" son a alta dureza e resistencia ao desgaste. As súas principais vantaxes son a alta dureza e boa resistencia ao desgaste, normalmente os revestimentos de TiC e TiN. O obxectivo que perseguen as ferramentas de revestimento "suave" é un baixo coeficiente de fricción, tamén coñecido como ferramentas autolubricantes, que fricciona co material da peza. O coeficiente é moi baixo, só uns 0,1, o que pode reducir a adhesión, reducir a fricción e reducir o corte. forza e temperatura de corte.
Recentemente desenvolvéronse ferramentas de corte para nanocoating (Nanoeoating). Estas ferramentas revestidas poden usar diferentes combinacións de materiais de revestimento (como metal/metal, metal/cerámica, cerámica/cerámica, etc.) para satisfacer diferentes requisitos funcionais e de rendemento. Os nano-revestimentos deseñados correctamente poden facer que os materiais das ferramentas teñan excelentes funcións de redución da fricción e anti-desgaste e propiedades autolubricantes, o que os fai axeitados para o corte en seco a alta velocidade.
⑵ Características das ferramentas de corte revestidas
① Bo rendemento mecánico e de corte: as ferramentas revestidas combinan as excelentes propiedades do material de base e do material de revestimento. Non só manteñen a boa dureza e alta resistencia do material base, senón que tamén teñen a alta dureza, alta resistencia ao desgaste e baixo coeficiente de fricción. Polo tanto, a velocidade de corte das ferramentas revestidas pódese aumentar máis de 2 veces que a das ferramentas sen recubrir, e permítense velocidades de avance máis altas. Tamén se mellora a vida útil das ferramentas revestidas.
② Forte versatilidade: as ferramentas revestidas teñen unha ampla versatilidade e amplían significativamente o rango de procesamento. Unha ferramenta revestida pode substituír varias ferramentas non revestidas.
③ Espesor do revestimento: a medida que aumenta o grosor do revestimento, a vida útil da ferramenta tamén aumentará, pero cando o grosor do revestimento alcanza a saturación, a vida útil da ferramenta xa non aumentará significativamente. Cando o revestimento é demasiado espeso, facilmente causará a descamación; cando o revestimento é demasiado fino, a resistencia ao desgaste será pobre.
④ Remoibilidade: as láminas recubertas teñen unha mala capacidade de reacondicionamento, equipos de revestimento complexos, altos requisitos de proceso e longo tempo de revestimento.
⑤ Material de revestimento: as ferramentas con diferentes materiais de revestimento teñen un rendemento de corte diferente. Por exemplo: ao cortar a baixa velocidade, o revestimento TiC ten vantaxes; ao cortar a alta velocidade, o TiN é máis axeitado.
⑶Aplicación de ferramentas de corte revestidas
As ferramentas revestidas teñen un gran potencial no campo do mecanizado CNC e serán a variedade de ferramentas máis importante no campo do mecanizado CNC no futuro. A tecnoloxía de revestimento aplicouse a fresas de punta, escariadores, brocas, ferramentas de procesamento de buratos compostos, placas de engrenaxes, cortadores de engrenaxes, cortadores de afeitado de engrenaxes, brochas de formación e varias insercións intercambiables sujetas a máquina para satisfacer diversos requisitos de procesamento de corte a alta velocidade. As necesidades de materiais como aceiro e ferro fundido, aliaxes resistentes á calor e metais non férreos.
5. Materiais de ferramentas de carburo
As ferramentas de corte de carburo, especialmente as ferramentas de corte de carburo indexables, son os principais produtos de ferramentas de mecanizado CNC. Desde a década de 1980, as variedades de varias ferramentas de corte ou insertos de carburo integrais e indexables foron ampliadas a varios tipos. Unha variedade de campos de ferramentas de corte, nos que as ferramentas de carburo intercambiables se expandiron desde simples ferramentas de torneado e fresas de fresado a varios campos de ferramentas de precisión, complexos e de conformación.
⑴ Tipos de ferramentas de corte de carburo
Segundo a composición química principal, o carburo cementado pódese dividir en carburo cementado a base de carburo de tungsteno e carburo cementado a base de carbono de titanio (nitruro) (TiC(N)).
O carburo cementado a base de carburo de volframio inclúe tres tipos: cobalto de wolframio (YG), cobalto de volframio titanio (YT) e carburo raro engadido (YW). Cada un ten as súas propias vantaxes e desvantaxes. Os principais compoñentes son o carburo de tungsteno (WC) e o carburo de titanio. (TiC), carburo de tántalo (TaC), carburo de niobio (NbC), etc. A fase de unión metálica de uso común é Co.
O carburo cementado a base de carbono de titanio (nitruro) é un carburo cementado co TiC como compoñente principal (algúns engaden outros carburos ou nitruros). As fases de unión metálica de uso común son Mo e Ni.
ISO (Organización Internacional de Normalización) divide o carburo de corte en tres categorías:
A clase K, incluíndo Kl0 ~ K40, é equivalente á clase YG do meu país (o compoñente principal é WC.Co).
A categoría P, incluíndo P01 ~ P50, é equivalente á categoría YT do meu país (o compoñente principal é WC.TiC.Co).
A clase M, incluíndo M10~M40, é equivalente á clase YW do meu país (o compoñente principal é WC-TiC-TaC(NbC)-Co).
Cada grao representa unha serie de aliaxes que van dende a alta dureza ata a máxima tenacidade cun número entre 01 e 50.
⑵ Características de rendemento das ferramentas de corte de carburo
① Alta dureza: as ferramentas de corte de carburo están feitas de carburos con alta dureza e punto de fusión (chamada fase dura) e aglutinantes metálicos (chamada fase de unión) a través da pulvimetalurxia, cunha dureza de 89 a 93HRA. , moito máis alto que o aceiro de alta velocidade. A 5400C, a dureza aínda pode alcanzar 82 ~ 87HRA, que é a mesma que a dureza do aceiro de alta velocidade a temperatura ambiente (83 ~ 86HRA). O valor de dureza do carburo cementado cambia coa natureza, a cantidade, o tamaño das partículas dos carburos e o contido da fase de unión metálica, e xeralmente diminúe co aumento do contido da fase de unión metálica. Cando o contido da fase de aglutinante é o mesmo, a dureza das aliaxes YT é maior que a das aliaxes YG, e as aliaxes engadidas con TaC (NbC) teñen unha dureza máis alta a alta temperatura.
② Resistencia á flexión e tenacidade: a resistencia á flexión do carburo cementado de uso común está no rango de 900 a 1500 MPa. Canto maior sexa o contido de fase de aglutinante metálico, maior será a resistencia á flexión. Cando o contido de aglutinante é o mesmo, a resistencia da aliaxe de tipo YG (WC-Co) é maior que a da aliaxe de tipo YT (WC-TiC-Co) e a medida que aumenta o contido de TiC, a resistencia diminúe. O carburo cementado é un material quebradizo e a súa dureza ao impacto a temperatura ambiente é só de 1/30 a 1/8 da do aceiro de alta velocidade.
⑶ Aplicación de ferramentas de corte de carburo de uso común
As aliaxes YG utilízanse principalmente para procesar ferro fundido, metais non férreos e materiais non metálicos. O carburo cementado de gran fino (como YG3X, YG6X) ten maior dureza e resistencia ao desgaste que o carburo de gran medio co mesmo contido de cobalto. É axeitado para procesar algúns ferro fundido duro especial, aceiro inoxidable austenítico, aliaxe resistente á calor, aliaxe de titanio, bronce duro e materiais illantes resistentes ao desgaste, etc.
As vantaxes destacadas do carburo cementado tipo YT son a alta dureza, boa resistencia á calor, maior dureza e resistencia á compresión a altas temperaturas que o tipo YG e boa resistencia á oxidación. Polo tanto, cando se require que o coitelo teña unha maior resistencia á calor e ao desgaste, debe seleccionarse unha calidade cun maior contido de TiC. As aliaxes YT son adecuadas para procesar materiais plásticos como o aceiro, pero non son adecuadas para o procesamento de aliaxes de titanio e aliaxes de silicio e aluminio.
A aliaxe YW ten as propiedades das aliaxes YG e YT e ten boas propiedades completas. Pódese usar para procesar aceiro, ferro fundido e metais non férreos. Se o contido de cobalto deste tipo de aliaxe se incrementa adecuadamente, a resistencia pode ser moi alta e pode usarse para mecanizado en bruto e corte interrompido de varios materiais difíciles de mecanizar.
6. Ferramentas de corte de aceiro de alta velocidade
High Speed Steel (HSS) é un aceiro para ferramentas de alta aliaxe que engade máis elementos de aliaxe como W, Mo, Cr e V. As ferramentas de corte de aceiro de alta velocidade teñen un excelente rendemento completo en termos de resistencia, dureza e procesabilidade. En ferramentas de corte complexas, especialmente aquelas con formas de folla complexas, como ferramentas de procesamento de buratos, fresas, ferramentas de rosca, ferramentas de brochado, ferramentas de corte de engrenaxes, etc., aínda se usa aceiro de alta velocidade. ocupar unha posición dominante. Os coitelos de aceiro de alta velocidade son fáciles de afiar para producir bordos cortantes.
Segundo diferentes usos, o aceiro de alta velocidade pódese dividir en aceiro de alta velocidade de uso xeral e aceiro de alta velocidade de alto rendemento.
⑴ Ferramentas de corte de aceiro de alta velocidade de uso xeral
Aceiro de alta velocidade de uso xeral. Xeralmente, pódese dividir en dúas categorías: aceiro de volframio e aceiro de volframio-molibdeno. Este tipo de aceiro de alta velocidade contén 0,7% a 0,9% (C). Segundo o contido de wolframio diferente do aceiro, pódese dividir en aceiro de volframio cun contido de W de 12% ou 18%, aceiro de volframio-molibdeno cun contido de W de 6% ou 8% e aceiro de molibdeno cun contido de W. do 2% ou sen W. . O aceiro de alta velocidade de uso xeral ten unha certa dureza (63-66HRC) e resistencia ao desgaste, alta resistencia e tenacidade, boa plasticidade e tecnoloxía de procesamento, polo que é amplamente utilizado na fabricación de varias ferramentas complexas.
① Aceiro de volframio: a calidade típica do aceiro de volframio de alta velocidade de uso xeral é W18Cr4V, (denominado W18). Ten un bo rendemento xeral. A dureza a alta temperatura a 6000C é de 48,5HRC e pódese usar para fabricar varias ferramentas complexas. Ten as vantaxes dunha boa moenda e unha baixa sensibilidade á descarburación, pero debido ao seu alto contido en carburo, distribución irregular, partículas grandes e baixa resistencia e tenacidade.
② Aceiro volframio-molibdeno: refírese a un aceiro de alta velocidade que se obtén substituíndo parte do volframio en aceiro volframio por molibdeno. A calidade típica do aceiro tungsteno-molibdeno é W6Mo5Cr4V2, (denominado M2). As partículas de carburo de M2 son finas e uniformes, e a súa resistencia, dureza e plasticidade a alta temperatura son mellores que as de W18Cr4V. Outro tipo de aceiro tungsteno-molibdeno é W9Mo3Cr4V (W9 para abreviar). A súa estabilidade térmica é lixeiramente superior ao aceiro M2, a súa resistencia á flexión e dureza son mellores que a W6M05Cr4V2 e ten unha boa procesabilidade.
⑵ Ferramentas de corte de aceiro de alta velocidade de alto rendemento
O aceiro de alta velocidade de alto rendemento refírese a un novo tipo de aceiro que engade algo de carbono, contido de vanadio e elementos de aliaxe como Co e Al á composición do aceiro de alta velocidade de uso xeral, mellorando así a súa resistencia á calor e ao desgaste. . Existen principalmente as seguintes categorías:
① Aceiro de alta velocidade de alto carbono. O aceiro de alta velocidade de alto carbono (como 95W18Cr4V) ten unha alta dureza a temperatura ambiente e alta temperatura. É axeitado para fabricar e procesar aceiro común e ferro fundido, brocas, escariadores, machos e fresas con requisitos de alta resistencia ao desgaste, ou ferramentas para procesar materiais máis duros. Non é adecuado para soportar grandes impactos.
② Aceiro de alta velocidade con alto vanadio. Os graos típicos, como W12Cr4V4Mo, (denominados EV4), teñen un contido en V aumentado entre un 3% e un 5%, teñen unha boa resistencia ao desgaste e son axeitados para cortar materiais que provocan un gran desgaste das ferramentas, como fibras, caucho duro, plásticos. , etc., e tamén se pode usar para procesar materiais como aceiro inoxidable, aceiro de alta resistencia e aliaxes de alta temperatura.
③ Aceiro de alta velocidade cobalto. É un aceiro de alta velocidade superduro que contén cobalto. Os graos típicos, como W2Mo9Cr4VCo8, (denominados M42), teñen unha dureza moi alta. A súa dureza pode alcanzar 69-70HRC. É axeitado para procesar aceiros resistentes á calor de alta resistencia de difícil uso, aliaxes de alta temperatura, aliaxes de titanio, etc. Materiais de procesamento: M42 ten boa moebilidade e é axeitado para facer ferramentas de precisión e complexas, pero non é adecuado. para traballar en condicións de corte por impacto.
④ Aceiro de alta velocidade de aluminio. É un aceiro de alta velocidade superduro que contén aluminio. Os graos típicos son, por exemplo, W6Mo5Cr4V2Al, (referido como 501). A dureza a alta temperatura a 6000C tamén alcanza os 54HRC. O rendemento de corte é equivalente ao M42. É axeitado para a fabricación de fresas, brocas, escariadores, cortadores de engrenaxes e brocas. etc., usado para procesar materiais como aceiro de aliaxe, aceiro inoxidable, aceiro de alta resistencia e aliaxes de alta temperatura.
⑤ Aceiro de alta velocidade superduro con nitróxeno. As calidades típicas, como W12M03Cr4V3N, denominadas (V3N), son aceiros de alta velocidade superduros que conteñen nitróxeno. A dureza, resistencia e tenacidade son equivalentes a M42. Pódense empregar como substituto dos aceiros de alta velocidade que conteñen cobalto e utilízanse para o corte a baixa velocidade de materiais difíciles de mecanizar e de aceiros de baixa velocidade e alta precisión. procesamento.
⑶ Fundición de aceiro de alta velocidade e aceiro de alta velocidade de metalurxia en po
Segundo diferentes procesos de fabricación, o aceiro de alta velocidade pódese dividir en aceiro de alta velocidade de fundición e aceiro de alta velocidade de metalurxia en po.
① Fundición de aceiro de alta velocidade: tanto o aceiro normal de alta velocidade como o aceiro de alta velocidade de alto rendemento fanse mediante métodos de fundición. Convértense en coitelos mediante procesos como a fundición, a fundición de lingotes e o chapado e o laminado. Un problema serio que ocorre facilmente ao fundir aceiro de alta velocidade é a segregación de carburos. Os carburos duros e quebradizos distribúense de forma desigual no aceiro de alta velocidade e os grans son grosos (ata decenas de micras), o que afecta á resistencia ao desgaste e á dureza das ferramentas de aceiro de alta velocidade. e afectan negativamente o rendemento do corte.
② Aceiro de alta velocidade de pulvimetalurxia (PM HSS): o aceiro de alta velocidade de pulvimetalurxia (PM HSS) é un aceiro líquido fundido nun forno de indución de alta frecuencia, atomizado con argón a alta presión ou nitróxeno puro e despois extinguido para obter cristais finos e uniformes. Estrutura (po de aceiro de alta velocidade) e, a continuación, preme o po resultante nun coitelo en branco a alta temperatura e alta presión, ou primeiro faga un tacho de aceiro e despois fórxao e enróllao en forma de coitelo. En comparación co aceiro de alta velocidade fabricado polo método de fusión, o PM HSS ten as vantaxes de que os grans de carburo son finos e uniformes, e a resistencia, dureza e resistencia ao desgaste melloran moito en comparación co aceiro de alta velocidade fundido. No campo das ferramentas CNC complexas, as ferramentas PM HSS desenvolveranse aínda máis e ocuparán unha posición importante. As calidades típicas, como F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN, etc., pódense usar para fabricar ferramentas de corte de gran tamaño, cargas pesadas e de alto impacto, así como ferramentas de corte de precisión.
Principios para a selección de materiais de ferramentas CNC
Actualmente, os materiais de ferramenta CNC amplamente utilizados inclúen principalmente ferramentas de diamante, ferramentas de nitruro de boro cúbico, ferramentas cerámicas, ferramentas revestidas, ferramentas de carburo, ferramentas de aceiro de alta velocidade, etc. Hai moitos tipos de materiais de ferramentas e as súas propiedades varían moito. A seguinte táboa mostra os principais indicadores de rendemento de diversos materiais de ferramenta.
Os materiais da ferramenta para o mecanizado CNC deben seleccionarse segundo a peza que se está a procesar e a natureza do procesado. A selección dos materiais da ferramenta debe coincidir razoablemente co obxecto de procesamento. A correspondencia de materiais de ferramenta de corte e obxectos de procesamento refírese principalmente á coincidencia das propiedades mecánicas, físicas e químicas das dúas para obter a maior vida útil da ferramenta e a máxima produtividade de corte.
1. Relacionar as propiedades mecánicas dos materiais das ferramentas de corte e dos obxectos de procesado
O problema de combinar as propiedades mecánicas da ferramenta de corte e do obxecto de procesamento refírese principalmente á coincidencia de parámetros de propiedades mecánicas como a resistencia, a dureza e a dureza da ferramenta e do material da peza. Os materiais de ferramentas con diferentes propiedades mecánicas son axeitados para procesar diferentes materiais de pezas de traballo.
① A orde de dureza do material da ferramenta é: ferramenta de diamante > ferramenta de nitruro de boro cúbico > ferramenta cerámica > carburo de tungsteno > aceiro de alta velocidade.
② A orde de resistencia á flexión dos materiais da ferramenta é: aceiro de alta velocidade > carburo cementado > ferramentas cerámicas > ferramentas de diamante e nitruro de boro cúbico.
③ A orde de dureza dos materiais da ferramenta é: aceiro de alta velocidade>carburo de tungsteno>nitruro de boro cúbico, ferramentas de diamante e cerámica.
Os materiais de pezas de alta dureza deben procesarse con ferramentas de maior dureza. A dureza do material da ferramenta debe ser superior á dureza do material da peza de traballo, que xeralmente se require que sexa superior a 60HRC. Canto maior sexa a dureza do material da ferramenta, mellor será a súa resistencia ao desgaste. Por exemplo, cando aumenta o contido de cobalto no carburo cementado, a súa resistencia e tenacidade aumenta e a súa dureza diminúe, o que o fai apto para o mecanizado en bruto; cando o contido en cobalto diminúe, aumenta a súa dureza e resistencia ao desgaste, facéndoo apto para o acabado.
As ferramentas con excelentes propiedades mecánicas a alta temperatura son especialmente adecuadas para o corte a alta velocidade. O excelente rendemento a alta temperatura das ferramentas de corte de cerámica permítelles cortar a altas velocidades e a velocidade de corte permitida pode ser de 2 a 10 veces superior á do carburo cementado.
2. Relacionar as propiedades físicas do material da ferramenta de corte co obxecto mecanizado
As ferramentas con diferentes propiedades físicas, como ferramentas de aceiro de alta velocidade con alta condutividade térmica e baixo punto de fusión, ferramentas cerámicas con alto punto de fusión e baixa expansión térmica, ferramentas de diamante con alta condutividade térmica e baixa expansión térmica, etc. procesando diferentes materiais de pezas. Cando se procesan pezas con baixa condutividade térmica, débense utilizar materiais de ferramenta con mellor condutividade térmica para que a calor de corte se poida transferir rapidamente e reducir a temperatura de corte. Debido á súa alta condutividade térmica e difusividade térmica, o diamante pode disipar facilmente a calor de corte sen causar unha gran deformación térmica, o que é particularmente importante para ferramentas de mecanizado de precisión que requiren unha gran precisión dimensional.
① A temperatura de resistencia á calor de varios materiais de ferramentas: as ferramentas de diamante son 700~8000C, as ferramentas PCBN son 13000~15000C, as ferramentas cerámicas son 1100~12000C, o carburo cementado baseado en TiC(N) é de 900~11000C, ultrafino baseado en WC grans de carburo é de 800 ~ 9000C, HSS é de 600 ~ 7000C.
② A orde de condutividade térmica de varios materiais de ferramenta: PCD>PCBN>Carburo cementado a base de WC>Carburo cementado a base de TiC(N)>HSS>Cerámica a base de Si3N4>Cerámica a base de A1203.
③ A orde dos coeficientes de expansión térmica de varios materiais de ferramenta é: HSS>Carburo cementado a base de WC>TiC(N)>Cerámica a base de A1203>PCBN>Cerámica a base de Si3N4>PCD.
④ A orde de resistencia ao choque térmico de varios materiais de ferramenta é: HSS>Carburo cementado a base de WC>Cerámica a base de Si3N4>PCBN>PCD>Carburo cementado a base de TiC(N)>Cerámica a base de A1203.
3. Relacionar as propiedades químicas do material da ferramenta de corte co obxecto mecanizado
O problema de combinar as propiedades químicas dos materiais de ferramenta de corte e dos obxectos de procesamento refírese principalmente á coincidencia de parámetros de rendemento químico, como a afinidade química, a reacción química, a difusión e a disolución de materiais de ferramenta e materiais de pezas de traballo. As ferramentas con materiais diferentes son adecuadas para procesar materiais de pezas diferentes.
① A resistencia á temperatura de unión de varios materiais de ferramenta (con aceiro) é: PCBN>cerámica>carburo de tungsteno>HSS.
② A temperatura de resistencia á oxidación de varios materiais de ferramenta é: cerámica>PCBN>carburo de tungsteno>diamante>HSS.
③ A forza de difusión dos materiais da ferramenta (para aceiro) é: diamante>Cerámica baseada en Si3N4>PCBN>Cerámica baseada en A1203. A intensidade de difusión (para titanio) é: cerámica baseada en A1203>PCBN>SiC>Si3N4>diamante.
4. Selección razoable de materiais de ferramenta CNC
En xeral, PCBN, ferramentas cerámicas, carburo revestido e ferramentas de carburo baseadas en TiCN son adecuadas para o procesamento CNC de metais férreos como o aceiro; mentres que as ferramentas PCD son adecuadas para materiais de metais non férreos como Al, Mg, Cu e as súas aliaxes e Procesamento de materiais non metálicos. A seguinte táboa enumera algúns dos materiais de pezas de traballo que os materiais de ferramentas anteriores son axeitados para procesar.
As ferramentas CNC Xinfa teñen as características de boa calidade e prezo baixo. Para obter máis información, visite:
Fabricantes de ferramentas CNC - Fábrica e provedores de ferramentas CNC de China (xinfatools.com)
Hora de publicación: 01-nov-2023
