Pamatzināšanas par griezējinstrumentiem, izlasiet šo!

Labam zirgam jābūt aprīkotam ar segliem, un jāizmanto uzlabotas CNC apstrādes iekārtas. Ja tiek izmantoti nepareizi griezējinstrumenti, tas ir bezjēdzīgi! Piemērotu instrumentu materiālu izvēle būtiski ietekmē instrumenta kalpošanas laiku, apstrādes efektivitāti, apstrādes kvalitāti un apstrādes izmaksas. Šis raksts sniedz vērtīgas zināšanas par griezējinstrumentiem. Savāc un dalies, mācīsimies kopā.
viens
Instrumenta materiālam jābūt pamatīpašībām
Instrumentu materiālu izvēlei ir būtiska ietekme uz instrumenta kalpošanas laiku, apstrādes efektivitāti, apstrādes kvalitāti un apstrādes izmaksām. Griešanas instrumentiem griešanas laikā jāiztur augsts spiediens, augsta temperatūra, berze, triecieni un vibrācija. Tāpēc instrumentu materiāliem jābūt šādām pamatīpašībām:
(1) Cietība un nodilumizturība. Instrumenta materiāla cietībai jābūt augstākai par sagataves materiāla cietību, parasti tai ir nepieciešama 60 HRC vai lielāka cietība. Jo augstāka ir instrumenta materiāla cietība, jo labāka ir tā nodilumizturība.
(2) Izturība un stingrība. Instrumenta materiālam jābūt ar augstu stiprību un stingrību, lai tas izturētu griešanas spēkus, triecienus un vibrācijas, kā arī novērstu instrumenta trauslumu un malu sabrukšanu.
(3) Karstumizturība. Instrumenta materiālam ir laba karstumizturība, tas var izturēt augstu griešanas temperatūru un tam ir laba oksidācijas izturība.
(4) Procesa veiktspēja un ekonomija. Instrumenta materiālam jābūt ar labu kalšanas veiktspēju, termiskās apstrādes veiktspēju un metināšanas veiktspēju; Slīpēšanas veiktspēja un tiekšanās pēc augstas izmaksu veiktspējas attiecības.
divi
Griezējinstrumentu materiālu veidi, īpašības, raksturlielumi un pielietojumi
1. Dimanta griezējinstrumenta materiāls
Dimants ir oglekļa alotrops, un tas ir cietākais dabā sastopamais materiāls. Dimanta griezējinstrumentiem ir augsta cietība, nodilumizturība un siltumvadītspēja, un tos plaši izmanto krāsaino un nemetālisko materiālu apstrādē. Īpaši alumīnija un silīcija alumīnija sakausējumu ātrgriezēšanā dimanta griezējinstrumenti ir galvenais griezējinstrumentu veids, ko ir grūti nomainīt. Dimanta griešanas instrumenti, kas var sasniegt augstu efektivitāti, augstu stabilitāti un ilgu kalpošanas laiku, ir neaizstājami un svarīgi instrumenti mūsdienu CNC apstrādē.
⑴ Dimanta griezējinstrumentu veidi
① Dabiskā dimanta griezējinstrumenti: Dabiskajam dimantam ir vairāk nekā simts gadu vēsture kā griezējinstrumentam. Pēc smalkas slīpēšanas dabīgiem monokristāla dimanta griezējinstrumentiem var būt ļoti asas malas ar griešanas rādiusu līdz pat 0,002 μm. Tas ir atzīts, ideāls un neaizvietojams īpaši precīzas apstrādes instruments, kas spēj sasniegt īpaši plānu griešanu un ārkārtīgi augstu sagataves precizitāti un zemu virsmas raupjumu.
② PCD dimanta griešanas instrumenti: Dabīgais dimants ir dārgs, un polikristāliskais dimants (PCD) joprojām tiek plaši izmantots griešanas apstrādē. Kopš 1970. gadu sākuma polikristāliskais dimants, kas sagatavots ar augstas temperatūras un augstspiediena sintēzes tehnoloģiju Pēc veiksmīgas polikristāliskā dimanta (PCD) asmeņu izstrādes dabiskā dimanta griezējinstrumenti daudzās situācijās ir aizstāti ar mākslīgo polikristālisko dimantu. PCD izejvielu ir daudz, un to cenas ir tikai dažas desmit līdz desmit reizes lielākas par dabīgo dimantu. PCD griezējinstrumenti nevar slīpēt īpaši asas malas, un apstrādāto sagatavju virsmas kvalitāte nav tik laba kā dabiskajam dimantam. Pašlaik PCD griezējinstrumentus ar skaidu laušanas rievām nevar viegli izgatavot plēves rūpniecībā. Tāpēc PCD var izmantot tikai krāsaino metālu un nemetālu precīzai griešanai, kas apgrūtina īpaši precīzu spoguļgriešanu.
③ CVD dimanta griešanas instrumenti: Kopš 1970. gadu beigām līdz 1980. gadu sākumam Japānā ir parādījusies CVD dimanta tehnoloģija. CVD dimants attiecas uz dimanta plēvju sintēzi uz neviendabīgiem substrātiem (piemēram, cietajiem sakausējumiem, keramiku utt.), izmantojot ķīmisko tvaiku pārklāšanu (CVD). CVD dimantam ir tāda pati struktūra un īpašības kā dabiskajam dimantam. CVD dimanta veiktspēja ir ļoti līdzīga dabīgā dimanta veiktspējai, un tajā ir apvienotas dabiskā viena kristāla dimanta un polikristāliskā dimanta (PCD) priekšrocības, kas zināmā mērā novērš to trūkumus.
⑵ Dimanta griezējinstrumentu veiktspējas raksturlielumi
① Īpaši augsta cietība un nodilumizturība: Dabīgais dimants ir cietākā dabā sastopamā viela. Dimantam ir ārkārtīgi augsta nodilumizturība. Apstrādājot augstas cietības materiālus, dimanta griezējinstrumentu kalpošanas laiks ir 10-100 reizes lielāks nekā cieto sakausējumu griezējinstrumentu kalpošanas laiks un pat simtiem reižu ilgāks.
② Tam ir ļoti zems berzes koeficients: berzes koeficients starp dimantu un dažiem krāsainajiem metāliem ir zemāks nekā citiem griezējinstrumentiem, ar zemu berzes koeficientu un nelielu deformāciju apstrādes laikā, kas var samazināt griešanas spēku.
③ Griešanas mala ir ļoti asa: dimanta instrumentu griešanas malu var noslīpēt ļoti asi, un dabīgie monokristāla dimanta instrumenti var sasniegt pat 0.002-0,008 μm augstumu. Spēj veikt īpaši plānu griešanu un īpaši precīzu apstrādi.
④ Tam ir augsta siltumvadītspēja: Dimantam ir augsta siltumvadītspēja un siltuma difūzijas ātrums, un griešanas siltums ir viegli izkliedēts. Instrumenta griešanas temperatūra ir zema.
⑤ Zemāks termiskās izplešanās koeficients: dimanta termiskās izplešanās koeficients ir vairākas reizes mazāks nekā cietā sakausējuma, un instrumenta izmēra izmaiņas, ko izraisa griešanas karstums, ir ļoti mazas, kas ir īpaši svarīgi precīzai un īpaši precīzai apstrādei ar augstas izmēru precizitātes prasības.
Dimanta griezējinstrumentu pielietojums
Dimanta griezējinstrumentus parasti izmanto krāsainu un nemetālu materiālu smalkai griešanai un urbšanai lielā ātrumā. Piemērots dažādu nodilumizturīgu nemetālisku materiālu apstrādei, piemēram, stikla šķiedras pulvermetalurģijas sagataves, keramikas materiāli utt.; Dažādi nodilumizturīgi krāsainie metāli, piemēram, dažādi silīcija alumīnija sakausējumi; Dažādi krāsaino metālu apdares procesi.
Dimanta griezējinstrumentu trūkums ir to sliktā termiskā stabilitāte. Kad griešanas temperatūra pārsniedz 700 līdz 800 grādus, to cietība tiks pilnībā zaudēta; Turklāt tas nav piemērots melno metālu griešanai, jo dimants (ogleklis) augstā temperatūrā viegli mijiedarbojas ar dzelzs atomiem, pārvēršot oglekļa atomus grafīta struktūrās, padarot instrumentu īpaši jutīgu pret bojājumiem.
2. Kubiskā bora nitrīda griezējinstrumenta materiāls
Otrs īpaši cietais materiāls, kubiskais bora nitrīds (CBN), kas sintezēts, izmantojot dimantu ražošanai līdzīgu metodi, cietības un siltumvadītspējas ziņā ir otrais aiz dimanta. Tam ir lieliska termiskā stabilitāte un tas neoksidējas, karsējot līdz 10000C atmosfērā. CBN ir ārkārtīgi stabilas ķīmiskās īpašības melnajiem metāliem, un to var plaši izmantot tērauda izstrādājumu apstrādē.
Kubiskā bora nitrīda griezējinstrumentu veidi
Kubiskais bora nitrīds (CBN) ir viela, kas dabā neeksistē un ko var iedalīt monokristāla un polikristāliskā, proti, CBN monokristāla un polikristāliskā kubiskā bora nitrīdā (PCBN). CBN ir viens no bora nitrīda (BN) izomēriem, kura struktūra ir līdzīga dimantam.
PCBN (polikristālisks kubiskais bora nitrīds) ir polikristālisks materiāls, kas augstā temperatūrā un spiedienā saķepina smalkus CBN materiālus saistīšanas fāzēs (TiC, TiN, Al, Ti utt.). Šobrīd tas ir otrs cietākais instrumentu materiāls, kas sintezēts mākslīgi, un kopā ar dimantu to dēvē par supercieto instrumentu materiālu. PCBN galvenokārt izmanto griezējinstrumentu vai citu instrumentu izgatavošanai.
PCBN griezējinstrumentus var iedalīt integrētos PCBN asmeņos un PCBN kompozītmateriālu asmeņos, kas saķepināti ar cieto sakausējumu kompozītmateriāliem.
PCBN kompozītmateriālu asmeņi tiek izgatavoti, saķepinot O.{{0}},0 mm biezu PCBN slāni uz cieta sakausējuma ar labu stiprību un stingrību. Tā veiktspēja apvieno labu stingrību, augstu cietību un nodilumizturību, atrisinot CBN asmeņu zemas lieces stiprības un metināšanas grūtības.
Kubiskā bora nitrīda galvenās īpašības un īpašības
Lai gan kubiskā bora nitrīda cietība ir nedaudz zemāka par dimantu, tā ir daudz augstāka nekā citiem augstas cietības materiāliem. CBN izcilā priekšrocība ir tā, ka tā termiskā stabilitāte ir daudz augstāka nekā dimantam, sasniedzot vairāk nekā 1200 grādus (dimantam 700-800 grādu), un vēl viena izcila priekšrocība ir tā augstā ķīmiskā inerce, kas nereaģē ar dzelzs elementiem. pie 1200-1300 grādiem. Kubiskā bora nitrīda galvenie darbības raksturlielumi ir šādi.
① Augsta cietība un nodilumizturība: CBN kristāla struktūra ir līdzīga dimantam, ar līdzīgu cietību un izturību kā dimantam. PCBN ir īpaši piemērots augstas cietības materiālu apstrādei, kurus iepriekš varēja tikai slīpēt, un tādējādi var sasniegt labāku sagatavju virsmas kvalitāti.
② Tam ir augsta termiskā stabilitāte: CBN karstumizturība var sasniegt 1400-1500 grādu, kas ir gandrīz 1 reizi augstāka nekā dimanta karstumizturība (700-800 grāds). PCBN instrumenti var griezt augstas temperatūras sakausējumus un rūdītu tēraudu ar ātrumu, kas ir 3-5 reizes lielāks nekā cieto sakausējumu instrumenti.
③ Lieliska ķīmiskā stabilitāte: tas ķīmiski nereaģē ar materiāliem, kuru pamatā ir dzelzs, pat temperatūrā no 1200-1300 grādiem, un nenodilst strauji kā dimants. Šajā laikā tas joprojām var saglabāt cieto sakausējumu cietību; PCBN griezējinstrumenti ir piemēroti rūdīta tērauda detaļu un aukstā cietā čuguna griešanai, un tos var plaši izmantot čuguna ātrgaitas griešanai.
④ Laba siltumvadītspēja: lai gan CBN siltumvadītspēja nevar sasniegt dimantu, PCBN siltumvadītspēja ir otrā vieta pēc dimanta dažādos instrumentu materiālos, daudz augstāka nekā ātrgaitas tērauda un cieto sakausējumu siltumvadītspēja.
⑤ Zemāks berzes koeficients: zemāks berzes koeficients var izraisīt griešanas spēka samazināšanos, griešanas temperatūras pazemināšanos un virsmas kvalitātes uzlabošanos apstrādes laikā.
Kubiskā bora nitrīda griezējinstrumentu pielietošana
Kubiskais bora nitrīds ir piemērots dažādu grūti griežamu materiālu, piemēram, rūdīta tērauda, ​​cietā čuguna, augstas temperatūras sakausējumu, cieto sakausējumu un virsmas izsmidzināšanas materiālu, precīzai apstrādei. Apstrādes precizitāte var sasniegt IT5 (urbums IT6), un virsmas raupjuma vērtība var būt tik zema kā Ra1.25-0.20 μM.
Kubiskā bora nitrīda griezējinstrumentu materiālu stingrība un lieces izturība ir slikta. Tāpēc kubiskā bora nitrīda virpošanas instrumenti nav piemēroti neapstrādātai apstrādei ar mazu ātrumu un ar lielu trieciena slodzi; Tas nav piemērots materiālu ar augstu plastiskumu, piemēram, alumīnija sakausējumu, vara sakausējumu, sakausējumu uz niķeļa bāzes un tērauda ar augstu plastiskumu griešanai, jo, griežot šos metālus, veidojas nopietnas skaidu nogulsnes, kas pasliktinās apstrādes virsmu.
3. Keramikas griezējinstrumentu materiāli
Keramikas griezējinstrumentiem ir augsta cietība, laba nodilumizturība, lieliska karstumizturība un ķīmiskā stabilitāte, un tos nav viegli savienot ar metāliem. Keramikas griezējinstrumentiem ir ļoti svarīga loma CNC apstrādē, un tie ir kļuvuši par vienu no galvenajiem griešanas instrumentiem ātrgaitas un grūti apstrādājamu materiālu griešanai. Keramikas griezējinstrumenti tiek plaši izmantoti ātrgaitas griešanai, sausai griešanai, cietai griešanai un grūti apstrādājamu materiālu griešanai. Keramikas griezējinstrumenti var efektīvi apstrādāt augstas cietības materiālus, kurus nevar apstrādāt ar tradicionālajiem griezējinstrumentiem, panākot "virpošanu slīpēšanas vietā"; Keramikas griezējinstrumentu optimālais griešanas ātrums var būt 2 līdz 10 reizes lielāks nekā cieto sakausējumu griešanas instrumentiem, ievērojami uzlabojot griešanas ražošanas efektivitāti; Galvenās izejvielas, ko izmanto keramikas griezējinstrumentiem, ir visbagātīgākie elementi zemes garozā. Tāpēc keramikas griezējinstrumentu popularizēšanai un pielietošanai ir liela nozīme produktivitātes uzlabošanā, apstrādes izmaksu samazināšanā un stratēģiski svarīgu dārgmetālu taupīšanā. Tas arī ievērojami veicinās griešanas tehnoloģijas progresu.
⑴ Keramikas instrumentu materiālu veidi
Keramikas instrumentu materiālu veidus parasti var iedalīt trīs kategorijās: keramika uz alumīnija oksīda bāzes, keramika uz silīcija nitrīda bāzes un saliktā silīcija nitrīda alumīnija oksīda keramika. Starp tiem visplašāk tiek izmantoti keramikas instrumentu materiāli uz alumīnija oksīda un silīcija nitrīda bāzes. Silīcija nitrīda keramikas veiktspēja ir labāka nekā keramikai uz alumīnija oksīda bāzes.
⑵ Keramikas griezējinstrumentu veiktspēja un īpašības
① Augsta cietība un laba nodilumizturība: lai gan keramikas griezējinstrumentu cietība nav tik augsta kā PCD un PCBN, tā ir ievērojami augstāka nekā cieto sakausējumu un ātrgaitas tērauda griezējinstrumentu cietība, sasniedzot 93-95HRA. Keramikas griezējinstrumenti var apstrādāt ļoti cietus materiālus, kurus ir grūti apstrādāt ar tradicionālajiem instrumentiem, padarot tos piemērotus ātrgaitas griešanai un cietai griešanai.
② Augstas temperatūras izturība un laba karstumizturība: Keramikas griezējinstrumenti joprojām var griezt augstā temperatūrā virs 1200 grādiem. Keramikas griezējinstrumentiem ir lieliskas augstas temperatūras mehāniskās īpašības, un A12O3 keramikas griezējinstrumentu izturība pret oksidēšanu ir īpaši laba. Pat tad, ja griešanas mala ir sarkanā karstumā, to var izmantot nepārtraukti. Tāpēc ar keramikas griezējinstrumentiem var panākt sausu griešanu, tādējādi ietaupot griešanas šķidrumu.
③ Laba ķīmiskā stabilitāte: Keramikas griezējinstrumentus nav viegli savienot ar metāliem, un tie ir izturīgi pret koroziju ar labu ķīmisko stabilitāti, kas var samazināt griezējinstrumentu līmes nodilumu.
④ Zems berzes koeficients: keramikas griezējinstrumentiem ir zema afinitāte ar metāliem, kā rezultātā ir zems berzes koeficients, kas var samazināt griešanas spēku un griešanas temperatūru.
⑶ Keramikas nažiem ir pielietojums
Keramika ir viens no instrumentu materiāliem, ko galvenokārt izmanto ātrgaitas precīzai apstrādei un pusprecīzai apstrādei. Keramikas griezējinstrumenti ir piemēroti dažāda čuguna (pelēkā čuguna, kaļamā čuguna, kaļamā čuguna, aukstā cietā čuguna, augstas leģētā nodilumizturīgā čuguna) un tērauda (oglekļa konstrukcijas tērauda, ​​leģētā konstrukcijas tērauda, ​​augstas stiprības tērauda) griešanai. , tērauds ar augstu mangāna saturu, rūdīts tērauds utt.), un to var izmantot arī vara sakausējumu, grafīta, inženiertehnisko plastmasu un kompozītmateriālu griešanai.
Keramikas instrumentu materiāliem ir problēmas ar zemu lieces izturību un zemu triecienizturību, tādēļ tie nav piemēroti griešanai ar mazu ātrumu un trieciena slodzēm.
4. Pārklājuma instrumenta materiāls
Griešanas instrumentu pārklāšana ir viens no svarīgiem veidiem, kā uzlabot to veiktspēju. Pārklāto griezējinstrumentu parādīšanās ir ievērojami uzlabojusi to griešanas veiktspēju. Pārklāti griezējinstrumenti ir tie, kas ir pārklāti ar vienu vai vairākiem ugunsizturīgu savienojumu slāņiem ar labu instrumenta korpusa nodilumizturību un labu stingrību. Tie apvieno instrumenta matricu ar cietu pārklājumu, tādējādi ievērojami uzlabojot instrumenta veiktspēju. Pārklāti griezējinstrumenti var uzlabot apstrādes efektivitāti, uzlabot apstrādes precizitāti, pagarināt instrumenta kalpošanas laiku un samazināt apstrādes izmaksas.
Apmēram 80% griezējinstrumentu, ko izmanto jaunos CNC darbgaldos, izmanto instrumentus ar pārklājumu. Pārklāti griezējinstrumenti nākotnē būs vissvarīgākā instrumentu šķirne CNC apstrādes jomā.
⑴ Pārklāto griezējinstrumentu veidi
Saskaņā ar dažādām pārklāšanas metodēm pārklātos instrumentus var iedalīt instrumentos, kas pārklāti ar ķīmisko tvaiku pārklāšanu (CVD), un instrumentos, kas pārklāti ar fizisku tvaiku pārklāšanu (PVD). Pārklāti cieto sakausējumu griezējinstrumenti parasti izmanto ķīmisko tvaiku pārklāšanas metodi ar nogulsnēšanas temperatūru aptuveni 1000 grādu. Pārklāti ātrgaitas tērauda griezējinstrumenti parasti izmanto fizisku tvaiku pārklāšanas metodi ar nogulsnēšanas temperatūru aptuveni 500 grādi;
Saskaņā ar pārklājumu instrumentu dažādajiem substrāta materiāliem, pārklātos instrumentus var iedalīt instrumentos, kas pārklāti ar cieto sakausējumu, ātrgaitas tērauda pārklājuma instrumentos un pārklājuma instrumentos uz keramikas un īpaši cietiem materiāliem (dimanta un kubiskā bora nitrīda).
Saskaņā ar pārklājuma materiālu īpašībām pārklātos instrumentus var iedalīt divās kategorijās, proti, instrumenti ar cieto pārklājumu un instrumenti ar mīkstu pārklājumu. "Cieto" pārklājumu griezējinstrumentu galvenais mērķis ir augsta cietība un nodilumizturība, un galvenās priekšrocības ir augsta cietība un laba nodilumizturība, kas raksturīga TiC un TiN pārklājumiem. "Mīksto" pārklājumu instrumentu mērķis ir zems berzes koeficients, ko sauc arī par pašeļļojošiem instrumentiem. Tā berzes koeficients ar sagataves materiālu ir ļoti zems, tikai aptuveni 0,1, kas var samazināt saķeri, samazināt berzi un samazināt griešanas spēku un griešanas temperatūru.
Nesen ir izstrādāti nano pārklājuma instrumenti. Šis pārklājuma instruments var izmantot dažādas pārklājuma materiālu kombinācijas (piemēram, metāls/metāls, metāls/keramika, keramika/keramika utt.), lai atbilstu dažādām funkcionālajām un veiktspējas prasībām. Labi izstrādāts nano pārklājums var nodrošināt instrumentu materiāliem izcilas pretberzes, pretnodiluma un pašeļļošanas īpašības, padarot tos piemērotus ātrgaitas sausai griešanai.
Pārklāto griezējinstrumentu raksturojums
① Laba mehāniskā un griešanas veiktspēja: Pārklāti griezējinstrumenti apvieno izcilās pamatnes un pārklājuma materiālu īpašības, saglabājot labu pamatnes stingrību un augstu izturību, kā arī pārklājuma augstu cietību, nodilumizturību un zemu berzes koeficientu. Tāpēc instrumentu ar pārklājumu griešanas ātrumu var palielināt vairāk nekā divas reizes, salīdzinot ar instrumentiem bez pārklājuma, un ir pieļaujamas lielākas padeves. Ir uzlabots arī pārklājuma griezējinstrumentu kalpošanas laiks.
② Spēcīga daudzpusība: pārklājuma instrumentiem ir plašs daudzpusības klāsts, un tie ievērojami paplašina apstrādes diapazonu. Viens instruments ar pārklājumu var aizstāt vairākus nepārklātus instrumentus.
③ Pārklājuma biezums: palielinoties pārklājuma biezumam, palielinās arī instrumenta kalpošanas laiks, bet, kad pārklājuma biezums sasniedz piesātinājumu, instrumenta kalpošanas laiks vairs būtiski nepalielinās. Ja pārklājums ir pārāk biezs, ir viegli izraisīt lobīšanos; Ja pārklājums ir pārāk plāns, nodilumizturība ir slikta.

④ Pārstrādājamība: Pārklātajiem asmeņiem ir slikta pārstrādājamība, sarežģītas pārklāšanas iekārtas, augstas procesa prasības un ilgs pārklāšanas laiks.
⑤ Pārklājuma materiāli: griešanas instrumentiem ar dažādiem pārklājuma materiāliem ir atšķirīga griešanas veiktspēja. Piemēram, zema ātruma griešanas laikā TiC pārklājumam ir priekšrocība; TiN ir vairāk piemērots ātrgaitas griešanai.
Pārklātu griezējinstrumentu pielietošana
Pārklātiem griezējinstrumentiem ir liels potenciāls CNC apstrādes jomā, un tie nākotnē būs vissvarīgākā instrumentu šķirne. Pārklājuma tehnoloģija ir izmantota gala frēzēm, rīvēm, urbju uzgaļiem, kompozītmateriālu urbumu apstrādes instrumentiem, zobratu griešanas griezējiem, zobratu griešanas griezējiem, zobratu skūšanas griezējiem, formēšanas spraugām un dažādiem ar mašīnu skavām indeksējamiem ieliktņiem, kas atbilst ātrgaitas griešanas vajadzībām. dažādi materiāli, piemēram, tērauds un čuguns, karstumizturīgi sakausējumi un krāsainie metāli.
5. Cieto sakausējumu griezējinstrumentu materiāli
Cietā sakausējuma griezējinstrumenti, jo īpaši indeksējamie cieto sakausējumu griezējinstrumenti, ir vadošie CNC apstrādes instrumentu izstrādājumi. Kopš 1980. gadiem dažāda veida integrālie un indeksējamie cieto sakausējumu griezējinstrumenti vai asmeņi ir paplašināti līdz dažādiem griezējinstrumentu laukiem. Tostarp indeksējamie cieto sakausējumu griezējinstrumenti ir paplašinājušies no vienkāršiem virpošanas instrumentiem un frēzēm līdz dažādiem precīziem, sarežģītiem un veidotiem instrumentu laukiem.
⑴ Cieto sakausējumu griezējinstrumentu veidi
Saskaņā ar galveno ķīmisko sastāvu cietos sakausējumus var iedalīt cietajos sakausējumos uz volframa karbīda bāzes un cietos sakausējumos uz titāna karbīda (TiC (N)) bāzes.
Uz volframa karbīda bāzes izgatavotie cietie sakausējumi ietver trīs veidus: volframa kobaltu (YG), volframa kobalta titānu (YT) un pievienotos retos karbīdus (YW), katram no tiem ir savas priekšrocības un trūkumi. Galvenās sastāvdaļas ir volframa karbīds (WC), titāna karbīds (TiC), tantala karbīds (TaC), niobija karbīds (NbC) utt. Parasti izmantotā metāla savienošanas fāze ir Co.
Oglekļa (slāpekļa) titāna cietais sakausējums ir ciets sakausējums, kas galvenokārt sastāv no TiC (daži no tiem ir pievienoti citi karbīdi vai nitrīdi), un parasti izmantotās metāla savienošanas fāzes ir Mo un Ni.
ISO (Starptautiskā standartizācijas organizācija) iedala cietos sakausējumus trīs kategorijās:
K klase, ieskaitot Kl0-K40, ir līdzvērtīga YG klasei Ķīnā (galvenokārt sastāv no WC. Co).
P klase, ieskaitot P01-P50, ir līdzvērtīga YT klasei Ķīnā (galvenokārt sastāv no WC. TiC. Co).
M klase, ieskaitot M10 ~ M40, ir līdzvērtīga YW klasei Ķīnā (galvenokārt sastāv no WC TiC TaC (NbC) - Co).
Sakausējumu sērija, sākot no augstas cietības līdz maksimālai stingrībai, katrai klasei ir attēlota ar skaitļiem no 01 līdz 50.
⑵ Cieto sakausējumu griezējinstrumentu veiktspējas raksturlielumi
① Augsta cietība: Cieto sakausējumu griezējinstrumenti tiek izgatavoti, izmantojot pulvermetalurģiju no karbīdiem (sauktas par cietajām fāzēm) un metāla saistvielām (sauktas par savienošanas fāzēm) ar augstu cietību un kušanas temperatūru. To cietība sasniedz 89-93HRA, kas ir daudz augstāka nekā ātrgriezēja tēraudam. Pie 5400 C to cietība joprojām var sasniegt 82-87HRA, kas ir tāda pati kā ātrgaitas tēraudam istabas temperatūrā (83-86HRA). Cieto sakausējumu cietības vērtība mainās atkarībā no karbīdu īpašībām, daudzuma, daļiņu izmēra un metālu saistīšanas fāžu satura, un parasti samazinās, palielinoties savienojošo metālu fāžu saturam. Ja adhezīvās fāzes saturs ir vienāds, YT tipa sakausējumu cietība ir augstāka nekā YG tipa sakausējumiem, un sakausējumiem ar pievienotu TaC (NbC) ir augstāka cietība augstā temperatūrā.
② Liekšanas izturība un izturība: parasti izmantoto cieto sakausējumu lieces izturība svārstās no 900 līdz 1500 MPa. Jo augstāks ir metāla savienošanas fāzes saturs, jo lielāka ir lieces izturība. Ja līmes saturs ir vienāds, YG tipa (WC Co) sakausējuma stiprība ir augstāka nekā YT tipa (WC TiC Co) sakausējuma stiprība, un stiprība samazinās, palielinoties TiC saturam. Cietais sakausējums ir trausls materiāls, un tā triecienizturība istabas temperatūrā ir tikai 1/30-1/8 no ātrgaitas tērauda izturības.
Parasti izmantoto cieto sakausējumu griezējinstrumentu pielietošana
YG tipa sakausējumus galvenokārt izmanto čuguna, krāsaino metālu un nemetālisku materiālu apstrādei. Smalki graudainiem cietajiem sakausējumiem (piemēram, YG3X, YG6X) ir augstāka cietība un nodilumizturība nekā vidēji graudainiem cietajiem sakausējumiem, ja tajos ir vienāds kobalta saturs. Tie ir piemēroti speciāla cietā čuguna, austenīta nerūsējošā tērauda, ​​karstumizturīgu sakausējumu, titāna sakausējumu, cietās bronzas un nodilumizturīgu izolācijas materiālu apstrādei.
YT tipa cieto sakausējumu izcilās priekšrocības ir augsta cietība, laba karstumizturība, augstāka cietība un spiedes izturība augstās temperatūrās, salīdzinot ar YG tipu, un laba oksidācijas izturība. Tāpēc, ja ir nepieciešams, lai nazim būtu augsta karstumizturība un nodilumizturība, jāizvēlas klase ar augstāku TiC saturu. YT tipa sakausējumi ir piemēroti plastmasas materiālu, piemēram, tērauda, ​​apstrādei, bet nav piemēroti titāna sakausējumu vai silīcija alumīnija sakausējumu apstrādei.
YW tipa sakausējumiem piemīt YG un YT tipa sakausējumu īpašības ar labu visaptverošu veiktspēju. Tos var izmantot tērauda materiālu apstrādei, kā arī čuguna un krāsaino metālu apstrādei. Ja kobalta saturs ir atbilstoši palielināts, šāda veida sakausējumam var būt augsta izturība un to var izmantot dažādu grūti apstrādājamu materiālu rupjai apstrādei un periodiskai griešanai.
6. Ātrgaitas tērauda griezējinstrumenti
Ātrgaitas tērauds (HSS) ir ļoti leģēta instrumentu tērauda veids, kas satur ievērojamu daudzumu leģējošu elementu, piemēram, W, Mo, Cr un V. Ātrgaitas tērauda griezējinstrumentiem ir lieliska visaptveroša veiktspēja attiecībā uz izturību, stingrību un apstrādājamība. Sarežģītos griezējinstrumentos, īpaši urbumu apstrādes instrumentu, frēzēšanas instrumentu, vītņu griešanas instrumentu, vilkšanas griezēju, zobratu griezējinstrumentu un citu sarežģītu malu formas griezējinstrumentu ražošanā, ātrgaitas tērauds joprojām ieņem galveno pozīciju. Ātrgaitas tērauda griezējinstrumenti ir viegli noslīpēt asas griešanas malas.
Atbilstoši dažādiem lietojumiem ātrgaitas tēraudu var iedalīt vispārēja pielietojuma ātrgaitas tēraudā un augstas veiktspējas ātrgaitas tēraudā.
⑴ Universālie ātrgaitas tērauda griezējinstrumenti
Universāls ātrgaitas tērauds. Parasti to var iedalīt divās kategorijās: volframa tērauds un volframa molibdēna tērauds. Šis ātrgriezējtērauda veids satur (C) no 0,7% līdz 0,9%. Atbilstoši dažādajam volframa saturam tēraudā to var iedalīt volframa tēraudā ar W saturu 12% vai 18%, volframa molibdēna tēraudā ar W saturu 6% vai 8% un molibdēna tēraudā ar W saturu 2% % vai nav W. Universālajam ātrgaitas tēraudam ir noteikta cietība (63-66HRC) un nodilumizturība, augsta izturība un stingrība, laba plastika un apstrādājamība, un to plaši izmanto dažādu sarežģītu griezējinstrumentu ražošanā.
① Volframa tērauds: tipiskā universālā ātrgaitas tērauda volframa tērauda marka ir W18Cr4V (saukta par W18), kam ir labas visaptverošas īpašības un augstas temperatūras cietība 48,5 HRC pie 6000 C. To var izmantot dažādu sarežģītu griezējinstrumentu ražošanai. Tam ir tādas priekšrocības kā laba slīpējamība un zema dekarburizācijas jutība, bet lielā karbīdu satura, nevienmērīgā sadalījuma, lielāku daļiņu un zemas izturības un stingrības dēļ.
② Volframa molibdēna tērauds: attiecas uz ātrgaitas tēraudu, ko iegūst, aizstājot volframa tēraudā esošo volframa daļu ar molibdēnu. Tipiskā volframa molibdēna tērauda marka ir W6Mo5Cr4V2, saīsināti kā M2. M2 karbīda daļiņas ir mazas un viendabīgas, ar labāku izturību, stingrību un plastiskumu augstā temperatūrā nekā W18Cr4V. Cits volframa molibdēna tērauda veids ir W9Mo3Cr4V (saīsināts kā W9), kam ir nedaudz augstāka termiskā stabilitāte nekā M2 tēraudam, labāka lieces izturība un stingrība nekā W6M05Cr4V2, un tam ir laba apstrādājamība.
⑵ Augstas veiktspējas ātrgaitas tērauda griezējinstrumenti
Augstas veiktspējas ātrgaitas tērauds attiecas uz jauna veida tēraudu, kas universālā ātrgaitas tērauda sastāvam pievieno nedaudz oglekļa un vanādija, kā arī sakausējuma elementus, piemēram, Co un Al, lai uzlabotu tā siltumu. izturība un nodilumizturība. Galvenokārt ir šādas kategorijas:
① Augsta oglekļa satura ātrgaitas tērauds. Augsta oglekļa ātrgaitas tēraudam (piemēram, 95W18Cr4V) ir augsta cietība istabas temperatūrā un augstā temperatūrā, tāpēc tas ir piemērots parastā tērauda un čuguna, urbju, rīvmetēju, krānu un frēžu ražošanai un apstrādei ar augstām nodilumizturības prasībām. vai griezējinstrumenti cietāku materiālu apstrādei. Tas nav piemērots lielu triecienu izturēšanai.
② Augsta vanādija ātrgaitas tērauds. Tipiskas kategorijas, piemēram, W12Cr4V4Mo (sauktas par EV4), palielina V saturu līdz 3% -5%, tām ir laba nodilumizturība, un tās ir piemērotas tādu materiālu griešanai, kas izraisa ievērojamu instrumentu nodilumu, piemēram, šķiedras, cietā gumija. , plastmasas utt. Tos var izmantot arī tādu materiālu apstrādei kā nerūsējošais tērauds, augstas stiprības tērauds un augstas temperatūras sakausējumi.
③ Kobalta ātrgaitas tērauds. Tas pieder kobaltu saturošam īpaši cietam ātrgaitas tēraudam ar tipisku šķirni, piemēram, W2Mo9Cr4VCo8 (saukts par M42), kam ir augsta cietība un kas var sasniegt 69-70HRC. Tas ir piemērots augstas stiprības karstumizturīga tērauda, ​​augstas temperatūras sakausējumu, titāna sakausējumu un citu grūti apstrādājamu materiālu apstrādei. M42 ir laba slīpējamība, un tas ir piemērots precīzu un sarežģītu griezējinstrumentu izgatavošanai, taču tas nav piemērots darbam trieciengriešanas apstākļos.
④ Alumīnija ātrgaitas tērauds. Tas pieder alumīniju saturošam īpaši cietam ātrgaitas tēraudam ar tipiskām kategorijām, piemēram, W6Mo5Cr4V2Al (saukts par 501). Augstas temperatūras cietība pie 6000C arī sasniedz 54HRC, un griešanas veiktspēja ir līdzvērtīga M42. Tas ir piemērots frēžu, urbju, urbju, zobratu griezējinstrumentu, atstarpju uc ražošanai, kā arī tiek izmantots leģētā tērauda, ​​nerūsējošā tērauda, ​​augstas stiprības tērauda un augstas temperatūras sakausējumu apstrādei.
⑤ Slāpekļa superciets ātrgaitas tērauds. Tipiska šķira, piemēram, W12M03Cr4V3N, saīsināti kā V3N, ir slāpekli saturošs īpaši ciets ātrgaitas tērauds, kura cietība, izturība un stingrība ir salīdzināma ar M42. To var izmantot kā kobaltu saturoša ātrgaitas tērauda aizstājēju grūti apstrādājamu materiālu griešanai zemā ātrumā un zema ātruma augstas precizitātes apstrādei.
⑶ Ātrgaitas tērauda un pulvermetalurģijas ātrgaitas tērauda kausēšana
Saskaņā ar dažādiem ražošanas procesiem ātrgaitas tēraudu var iedalīt kausētajā ātrgaitas tēraudā un pulvermetalurģijas ātrgaitas tēraudā.
① Ātrgaitas tērauda kausēšana: gan parasto ātrgaitas tēraudu, gan augstas veiktspējas ātrgaitas tēraudu ražo, izmantojot kausēšanas metodi. No tiem tiek izgatavoti griezējinstrumenti, izmantojot tādus procesus kā kausēšana, lietņu liešana un apšuvums un velmēšana. Nopietna problēma, kas var rasties ātrgaitas tērauda kausēšanas laikā, ir karbīda segregācija. Cietie un trauslie karbīdi ir nevienmērīgi sadalīti ātrgaitas tēraudā, un graudu izmērs ir rupjš (līdz pat desmitiem mikrometru), kas nelabvēlīgi ietekmē ātrgaitas tērauda griezējinstrumentu nodilumizturību, stingrību un griešanas veiktspēju.
② Pulvermetalurģiskais ātrgaitas tērauds (PM HSS): pulvermetalurģiskais ātrgaitas tērauds (PM HSS) ir tērauda šķidrums, kas izkausēts augstfrekvences indukcijas krāsnī, kas tiek izsmidzināts ar augstspiediena argonu vai tīru slāpekļa gāzi un pēc tam ātri atdzesēts. lai iegūtu mazu un viendabīgu kristālisku struktūru (ātrgaitas tērauda pulveris). Pēc tam iegūtais pulveris tiek iespiests griezējinstrumenta sagatavē augstā temperatūrā un spiedienā vai vispirms tiek izgatavots tērauda sagatavē un pēc tam tiek kalts un velmēts griezējinstrumenta formā. Salīdzinājumā ar ātrgaitas tēraudu, kas ražots ar kausēšanas metodi, PM HSS ir priekšrocības: mazi un viendabīgi karbīda graudi, ievērojami uzlabota izturība, stingrība un nodilumizturība salīdzinājumā ar kausētu ātrgaitas tēraudu. PM HSS instrumenti turpmāk attīstīsies un ieņems nozīmīgu vietu sarežģīto CNC instrumentu jomā. Tipiskas kategorijas, piemēram, F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN utt., var izmantot, lai ražotu liela izmēra, lieljaudas un triecienizturīgus griezējinstrumentus, kā arī precīzijas griezējinstrumentus.
trīs
CNC instrumentu materiālu izvēles principi
Pašlaik plaši izmantotie CNC instrumentu materiāli ir dimanta instrumenti, kubiskā bora nitrīda instrumenti, keramikas instrumenti, pārklājuma instrumenti, cieto sakausējumu instrumenti un ātrgaitas tērauda instrumenti. Ir daudz vispārīgu griezējinstrumentu materiālu, un to veiktspēja ir ļoti atšķirīga. Galvenie dažādu instrumentu materiālu darbības rādītāji ir parādīti tabulā zemāk.
Dažādu griezējinstrumentu materiālu galvenie darbības rādītāji

CNC apstrādei griezējinstrumentu materiālu izvēlei jābalstās uz apstrādājamo detaļu un apstrādes īpašībām. Instrumenta materiālu izvēlei jābūt saprātīgi saskaņotai ar apstrādes objektu. Griešanas instrumentu materiālu saskaņošana ar apstrādes objektu galvenokārt attiecas uz to mehānisko, fizikālo un ķīmisko īpašību saskaņošanu, lai sasniegtu ilgāko instrumenta kalpošanas laiku un maksimālu griešanas produktivitāti.
1. Mehānisko īpašību saskaņošana starp griezējinstrumentu materiāliem un apstrādes objektiem
Mehāniskās veiktspējas saskaņošanas problēma starp griezējinstrumentiem un apstrādes objektiem galvenokārt attiecas uz mehānisko veiktspējas parametru, piemēram, stiprības, stingrības un cietības saskaņošanu starp instrumentiem un sagataves materiāliem. Griezējinstrumentu materiāli ar dažādām mehāniskām īpašībām ir piemēroti dažādu sagatavju materiālu apstrādei.
① The hardness order of tool materials is: diamond tools>cubic boron nitride tools>ceramic tools>hard alloys>ātrgaitas tērauds.
② The order of bending strength of tool materials is: high-speed steel>hard alloy>ceramic tools>dimanta un kubiskā bora nitrīda instrumenti.
③ The order of toughness of tool materials is: high-speed steel>hard alloy>kubiskā bora nitrīda, dimanta un keramikas instrumenti.
Augstas cietības sagataves materiāli ir jāapstrādā ar augstākas cietības griezējinstrumentiem, un griezējinstrumenta materiāla cietībai jābūt augstākai nekā sagataves materiāla cietībai, parasti cietībai ir jābūt 60 HRC vai lielākai. Jo augstāka ir instrumenta materiāla cietība, jo labāka ir tā nodilumizturība. Piemēram, palielinoties kobalta saturam cietajos sakausējumos, palielinās to izturība un stingrība, savukārt cietība samazinās, padarot tos piemērotus neapstrādātai apstrādei; Samazinoties kobalta saturam, palielinās tā cietība un nodilumizturība, padarot to piemērotu precīzai apstrādei.
Instrumenti ar lieliskām augstas temperatūras mehāniskajām īpašībām ir īpaši piemēroti liela ātruma griešanai. Keramikas griezējinstrumentu lieliskā veiktspēja augstā temperatūrā ļauj tiem griezt lielā ātrumā, un pieļaujamo griešanas ātrumu var palielināt par 2-10 reizēm, salīdzinot ar cietajiem sakausējumiem.
2. Griezējinstrumentu materiālu un apstrādes priekšmetu fizikālo īpašību saskaņošana
Instrumenti ar dažādām fizikālajām īpašībām, piemēram, ātrgaitas tērauda instrumenti ar augstu siltumvadītspēju un zemu kušanas temperatūru, keramikas instrumenti ar augstu kušanas temperatūru un zemu termisko izplešanos un dimanta instrumenti ar augstu siltumvadītspēju un zemu siltuma izplešanos, ir piemēroti dažādu veidu apstrādei. sagataves materiāli. Apstrādājot sagataves ar sliktu siltumvadītspēju, lai ātri pārnestu griešanas siltumu un samazinātu griešanas temperatūru, jāizmanto instrumentu materiāli ar labu siltumvadītspēju. Dimants, pateicoties tā augstajai siltumvadītspējai un termiskās difūzijas ātrumam, ir pakļauts griešanas siltuma izkliedēšanai un nerada ievērojamu termisko deformāciju, kas ir īpaši svarīgi precīzās apstrādes instrumentiem, kuriem nepieciešama augsta izmēru precizitāte.
① Dažādu griezējinstrumentu materiālu karstumizturības temperatūra: 700-8000C dimanta griezējinstrumentiem, 13000-15000C PCBN griezējinstrumentiem, 1100-12000C keramikas griezējinstrumentiem, 900-11000C TiC (N) bāzes cietajiem sakausējumiem, 800-9000C īpaši smalkgraudainiem cietajiem sakausējumiem uz tualetes bāzes un 600-7000C HSS.
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 bāzes keramika.
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 bāzes keramika.
3. Ķīmisko īpašību saskaņošana starp griezējinstrumentu materiāliem un apstrādes objektiem
Ķīmiskās veiktspējas saskaņošanas problēma starp griezējinstrumentu materiāliem un apstrādes objektiem galvenokārt attiecas uz ķīmisko veiktspējas parametru, piemēram, ķīmiskās afinitātes, ķīmiskās reakcijas, difūzijas un šķīšanas starp instrumenta materiāliem un sagataves materiāliem, atbilstību. Griezējinstrumenti ar dažādiem materiāliem ir piemēroti dažādu sagatavju materiālu apstrādei.
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>dimants.
4. Saprātīga CNC instrumentu materiālu izvēle
Vispārīgi runājot, PCBN, keramikas griezējinstrumenti, pārklāti cietie sakausējumi un TiCN bāzes cieto sakausējumu griešanas instrumenti ir piemēroti melno metālu, piemēram, tērauda, ​​CNC apstrādei; PCD instrumenti ir piemēroti krāsaino metālu materiālu, piemēram, Al, Mg, Cu, kā arī to sakausējumu un nemetālisku materiālu apstrādei. Nākamajā tabulā ir uzskaitīti daži sagataves materiāli, kas ir piemēroti apstrādei ar iepriekšminētajiem instrumentu materiāliem.
Daži sagataves materiāli, kas piemēroti apstrādei ar griezējinstrumentu materiāliem