CNC-обработка легированной стали

Выбор режущих инструментов и инструментов является одним из важных элементов технологии обработки с ЧПУ, что не только влияет на эффективность обработки станка, но и напрямую влияет на качество обработки. По сравнению с традиционными методами обработки обработка с ЧПУ предъявляет более высокие требования к режущим инструментам и инструментам. Это не только требует высокой точности, хорошей жесткости и долговечности, но также требует стабильного размера и удобной установки и настройки.

CNC обрабатывая материалы инструмента 1. Высокоскоростная сталь

Высокоскоростная сталь, также известная как фронтальная сталь или белая сталь. Это легированная сталь, содержащая такие элементы, как вольфрам (W), молибден (Mo), хром (Cr), ванадий (V), кобальт (Co) и т. Д. Он разделен на две основные серии вольфрама и молибдена и является традиционным материалом инструмента. Его твердость при комнатной температуре составляет 62-65HRC, а его термическая твердость может быть увеличена до 500-600 ℃. После закалки деформация небольшая, легко точится и может быть кованой и резьбовой. Его можно использовать не только для производства сверлильных долот и фрез, но и для производства сложных режущих инструментов, таких как зуборезы и фрезаки. Однако из-за его низкой допустимой скорости резания (50 м / мин) он в основном используется для низкоскоростной обработки на станках с ЧПУ. Обычная высокоскоростная сталь представлена W18Cr4V.

000 @ 0002. Твердый сплав

Твердый сплав - это продукт порошковой металлургии, изготовленный из карбидов (WC, TiC, TaC, NbC и т. д.) с высокой твердостью и температурой плавления, с использованием Co, Mo, Ni в качестве связующих. Его твердость при комнатной температуре может достигать 74-82HRC и выдерживать высокие температуры в диапазоне от 800 до 1000 ℃. Из-за низкой стоимости производства он может демонстрировать отличные показатели резки при средней скорости (150 м / мин) и высокой подаче, что делает его наиболее широко используемым инструментальным материалом при обработке с ЧПУ. Но его ударная вязкость и прочность на изгиб намного ниже, чем у высокоскоростной стали, поэтому его редко делают неотъемлемым режущим инструментом. При практическом использовании режущие блоки из твердого сплава обычно фиксируются на режущем теле сваркой или механическим зажимом. Обычно используемые твердые сплавы включают сплавы вольфрама кобальта (YG) (YG8, YG6, YG3), сплавы вольфрама титана (YT) (YT5, YT15, YT30) и сплавы вольфрама титана тантала (ниобия) (YW) (YW1, YW2).

000 @ 0003. Покрытый твердый сплав

Покрытые инструменты из твердого сплава изготавливаются путем нанесения одного или нескольких слоев износостойкого TiN, TiCN, TiAlN и Al2O3 на инструменты из твердого сплава с хорошей прочностью. Толщина покрытия колеблется от 2 мкм до 18 мкм. Покрытия обычно имеют две функции: с одной стороны, они имеют гораздо более низкий коэффициент теплопроводности, чем подложка инструмента и материал заготовки, ослабляя тепловой эффект подложки инструмента; С другой стороны, это может эффективно улучшить трение и адгезию во время процесса резки, уменьшая выделение тепла при резке. TiN имеет низкие характеристики трения, которые могут уменьшить потерю ткани покрытия. TiCN может уменьшить износ задней режущей поверхности. Покрытие TiCN имеет более высокую твердость. Покрытие Al2O3 обладает отличным теплоизоляционным эффектом. По сравнению с режущими инструментами из твердого сплава режущие инструменты из твердого сплава с покрытием значительно улучшились с точки зрения прочности, твердости и износостойкости. Для резки деталей с твердостью 45-55HRC недорогие твердые сплавы с покрытием могут достичь высокоскоростной резки. В последние годы некоторые производители полагались на улучшение материалов и пропорций покрытия, что значительно улучшило свойства режущих инструментов с покрытием.

000 @ 0004. Керамические материалы

Керамика является одним из материалов режущего инструмента, который быстро развивается и становится все более широко используемым в последние 20 лет. В ближайшем будущем керамика может привести к третьей революции в обработке резанием после высокоскоростной стали и твердых сплавов.

Керамические режущие инструменты имеют такие преимущества, как высокая твердость (91-95HRA), высокая прочность (прочность на изгиб 750 МПа ~ 1000 МПа), хорошая износостойкость, хорошая химическая стабильность, хорошая адгезионная стойкость, низкий коэффициент трения и низкая стоимость. Мало того, керамические режущие инструменты также имеют высокотемпературную твердость, достигающую 80 ГРА при 1200 ℃. При обычном использовании керамические режущие инструменты имеют чрезвычайно длительный срок службы, а скорость резки может быть увеличена в 2-5 раз по сравнению с режущими инструментами из твердых сплавов. Они особенно подходят для обработки материалов с высокой твердостью, точной обработки и высокоскоростной обработки. Они могут обрабатывать различные типы закаленной стали и закаленного чугуна с твердостью до 60 HRC. Обычно используются керамические изделия на основе оксида алюминия, керамические изделия на основе нитрида кремния и металлическая керамика. Керамические режущие инструменты на основе оксида алюминия имеют более высокую термическую закалку, чем твердые сплавы. В условиях высокоскоростного резания режущая кромка обычно не подвергается пластической деформации, но ее прочность и ударная вязкость ниже. В дополнение к высокой термической твердости керамика на основе нитрида кремния также имеет хорошую прочность. По сравнению с керамикой на основе оксида кремния ее недостатком является то, что она подвержена высокотемпературной диффузии при обработке стали, что усиливает износ инструмента. Керамические инструменты на основе нитрида кремния в основном используются для прерывистого точения и фрезерования серого чугуна. Черметный металл - это инструментальный материал на основе карбидов, похожий на твердые сплавы, но с более низким сродством, хорошим трением и лучшей износостойкостью. Он может выдерживать более высокие температуры резания, чем обычные твердые сплавы, но ему не хватает ударопрочности, ударной вязкости при тяжелой обработке и прочности при низких скоростях и высокой скорости подачи твердых сплавов. В последние годы благодаря обширным исследованиям, совершенствованию и внедрению новых производственных процессов прочность на изгиб и прочность керамических материалов значительно улучшились. Например, новая металлокерамика NX2525, разработанная компанией Mitsubishi Metal Company в Японии, и серии металлокерамических лезвий CT и серии металлокерамических лезвий с покрытием, разработанные компанией Sandvik Company в Швеции, имеют значительно более высокую прочность на изгиб и износостойкость, чем обычная металлокерамика, что значительно расширяет спектр применения керамических материалов.

5. Кубический нитрид бора (CBN)

CBN - это искусственно синтезированный материал высокой твердости с твердостью до 7300-9000HV. Его твердость и износостойкость уступают только алмазу, и он обладает отличной высокотемпературной твердостью. По сравнению с керамическими режущими инструментами его термостойкость и химическая стабильность немного хуже, но его ударная вязкость и анти-дробление лучше.

Он широко используется для резки закаленной стали (выше 50HRC), перлитного серого чугуна, охлажденного чугуна и высокотемпературных сплавов. По сравнению с режущими инструментами из твердых сплавов его скорость резки может быть увеличена на порядок. Режущие инструменты PCBN (поликристаллический кубический нитрид бора) с высоким содержанием CBN имеют высокую твердость, хорошую износостойкость, высокую прочность на сжатие и хорошую ударную вязкость. Однако их недостатками являются плохая термическая стабильность и низкая химическая инертность, что делает их подходящими для резки жаропрочных сплавов, чугуна и спеченных металлов на основе железа. Содержание частиц CBN в композитных режущих инструментах PCBN относительно низкое, а керамика используется в качестве связующего, что приводит к более низкой твердости. Однако это компенсирует плохую термическую стабильность и низкую химическую инертность PCBN с высоким содержанием CBN, что делает его подходящим для резки закаленной стали. В области применения резки серого чугуна и закаленной стали для одновременного выбора доступны керамические режущие инструменты и режущие инструменты CBN. При сухой резке закаленной стали стоимость использования керамики Al2O3 ниже, чем у материалов PCBN, потому что керамические режущие инструменты имеют хорошую термическую и химическую стабильность, но они не такие прочные и твердые, как режущие инструменты PCBN. Керамические режущие инструменты являются лучшим выбором при резке заготовок с твердостью ниже 60HRC и малыми скоростями подачи. Режущие инструменты PCBN подходят для ситуаций, когда твердость заготовки выше 60HRC, особенно для автоматизированной и высокоточной обработки.

000 @ 0006. Поликристаллический алмаз (PCD)

Как самый твердый материал для режущего инструмента, PCD имеет твердость до 10000 ГВ и лучшую износостойкость. Он может обрабатывать мягкие материалы из цветных металлов с высокой скоростью (1000 м / мин) и точностью. Однако он чувствителен к ударам, легко ломается и имеет сильное сродство к железу в черных металлах, что может легко вызвать химические реакции. Как правило, его можно использовать только для обработки цветных деталей, таких как цветные металлы и их сплавы, стекловолокно, инженерная керамика и твердые сплавы, которые являются чрезвычайно твердыми материалами.