Täiustatud töötlemisseadmete ja suure jõudlusega CNC-lõiketööriistade kombinatsioon suudab täielikult rakendada oma tõhusust ja saavutada head majanduslikku kasu. Lõikeriistade materjalide kiire arenguga on mitmesugused uut tüüpi lõiketööriistade materjalid oluliselt parandanud nende füüsilist, mehaanilist ja lõikejõudlust ning ka nende rakendusala laieneb pidevalt.
1. Lõikeriistade materjalide põhiomadused
Tööriistamaterjalide valikul on oluline mõju tööriista elueale, töötlemise efektiivsusele, töötlemise kvaliteedile ja töötlemiskuludele. Lõiketööriist peab lõikamise ajal taluma kõrget survet, kõrget temperatuuri, hõõrdumist, lööki ja vibratsiooni. Seetõttu peaksid tööriistamaterjalidel olema järgmised põhiomadused:
(1) Kõvadus ja kulumiskindlus. Tööriista materjali kõvadus peab olema kõrgem kui tooriku materjali kõvadus, mis nõuab üldiselt kõvadust üle 60 HRC. Mida kõrgem on tööriista materjali kõvadus, seda parem on selle kulumiskindlus.
(2) Tugevus ja sitkus. Tööriista materjalil peab olema kõrge tugevus ja sitkus, et taluda lõikejõude, lööke ja vibratsiooni ning vältida tööriista rabedat murdumist ja serva kokkuvarisemist.
(3) Kuumakindlus. Tööriista materjalil on hea kuumakindlus, see talub kõrgeid lõiketemperatuure ja hea oksüdatsioonikindlus.
(4) Protsessi jõudlus ja ökonoomsus. Tööriista materjalil peaks olema hea sepistamisvõime, kuumtöötlemise jõudlus ja keevitusvõime; Lihvimistöötlemise jõudlus ning kõrge jõudluse ja hinna suhte saavutamine.
2. Lõikeriistade materjalide tüübid, omadused, omadused ja rakendused
a. Teemanttööriistade materjalide tüübid, omadused, omadused ja tööriistarakendused
Teemant on süsiniku allotroop ja see on kõige kõvem materjal, mida looduses leidub. Teemantlõikuriistadel on kõrge kõvadus, kulumiskindlus ja soojusjuhtivus ning neid kasutatakse laialdaselt värviliste ja mittemetalliliste materjalide töötlemisel. Eriti alumiiniumi ja räni alumiiniumsulamite kiirlõikamisel on teemanttööriistad peamised lõikeriistad, mida on raske asendada. Teemantlõiketööriistad, mis võivad saavutada kõrge efektiivsuse, kõrge stabiilsuse ja pika tööea, on kaasaegses CNC-töötluses asendamatud ja olulised tööriistad.
2. Boornitriidkuubikute tööriistamaterjalide tüübid, omadused, omadused ja tööriistade rakendused
Teist tüüpi ülikõva materjal, kuubikboornitriid (CBN), mis on sünteesitud teemantide tootmismeetodiga sarnasel meetodil, on kõvaduse ja soojusjuhtivuse poolest teemandi järel teisel kohal. Sellel on suurepärane termiline stabiilsus ja see ei oksüdeeru, kui seda kuumutatakse atmosfääris 10 000 kraadini. CBN
on äärmiselt stabiilsete keemiliste omadustega mustmetallide jaoks ja seda saab laialdaselt kasutada terasetoodete töötlemisel.
3. Keraamiliste tööriistamaterjalide tüüp, jõudlus ja omadused ning tööriista rakendus
Keraamilisi lõiketööriistu iseloomustab kõrge kõvadus, hea kulumiskindlus, suurepärane kuumakindlus ja keemiline stabiilsus ning neid ei ole lihtne metalliga siduda. Keraamilised tööriistad mängivad NC-töötluses väga olulist rolli. Keraamilistest tööriistadest on saanud üks peamisi tööriistu raskete materjalide kiireks lõikamiseks ja töötlemiseks. Keraamilisi tööriistu kasutatakse laialdaselt kiirlõikamisel, kuivlõikamisel, kõval lõikamisel ja raskesti lõigatavate materjalide puhul. Keraamilised tööriistad suudavad tõhusalt töödelda kõrge kõvadusega materjale, mida ei saa töödelda traditsiooniliste tööriistadega, realiseerides "lihvimise asemel treimise"; Keraamiliste tööriistade optimaalne lõikekiirus võib olla 2–10 korda suurem kui tsementeeritud karbiidist tööriistade oma, parandades seega oluliselt lõikamise tootmistõhusust; Peamised keraamiliste tööriistamaterjalide toorained on maakoores kõige enam esinevad elemendid. Seetõttu on keraamiliste tööriistade edendamine ja rakendamine väga olulised tootlikkuse parandamiseks, töötlemiskulude vähendamiseks ja strateegiliste väärismetallide säästmiseks ning samuti soodustab see oluliselt lõikamistehnoloogia arengut.
4. Kaetud tööriistamaterjalide jõudlus ja omadused ning tööriistade kasutamine
Tööriista katmine on üks olulisi viise selle jõudluse parandamiseks. Kaetud lõikeriistade ilmumine on teinud nende lõikejõudluses olulise läbimurde. Kaetud lõiketööriistad on kaetud ühe või mitme kihiga tulekindlate ühenditega, millel on hea kulumiskindlus ja hea sitkusega tööriista korpus. Need ühendavad tööriistamaatriksi kõva kattega, parandades seeläbi oluliselt tööriista jõudlust. Kaetud lõikeriistad võivad parandada töötlemise efektiivsust, parandada töötlemise täpsust, pikendada tööriista kasutusiga ja vähendada töötlemiskulusid.
Umbes 80 protsenti uutes CNC-tööpinkides kasutatavatest lõiketööriistadest kasutavad kaetud tööriistu. Kaetud tööriistad on tulevikus CNC-töötluse valdkonnas kõige olulisem tööriistavalik.
5. Kõvasulamist lõikeriistade materjalide tüübid, omadused, omadused ja rakendused
Kõvasulami lõikeriistad, eriti indekseeritavad kõvasulami lõikeriistad, on CNC-töötlemistööriistade juhtivad tooted. Alates 1980. aastatest on erinevat tüüpi integreeritud ja indekseeritavad kõvasulamist lõikeriistad või terad laienenud erinevatele lõikeriistade valdkondadele. Nende hulgas on indekseeritavad kõvasulamist lõikeriistad laienenud lihtsatest trei- ja pinnafreesitööriistadest erinevate täppis-, keeruliste ja vormitud tööriistaväljadeni.
Kõvasulamist lõikeriistade tüübid
Peamise keemilise koostise järgi võib kõvasulamid jagada volframkarbiidipõhisteks kõvasulamiteks ja titaankarbiidil (TiC (N) põhinevateks kõvasulamiteks).
Volframkarbiidil põhinevad tsementkarbiidid hõlmavad volframkoobaltit (YG), volframkoobalttitaani (YT) ja lisatud haruldast karbiidi (YW). Neil on omad plussid ja miinused. Peamised komponendid on volframkarbiid (WC), titaankarbiid (TiC), tantaalkarbiid (TaC), nioobiumkarbiid (NbC) jne Tavaline metallide sidumise faas on Co.
Süsinik- (lämmastik) titaanil põhinevad kõvasulamid on kõvasulamid, mille põhikomponendiks on TiC (mõnedele on lisatud muid karbiide või nitriide) ning tavaliselt kasutatavad metallide sidumisfaasid on Mo ja Ni.
ISO (Rahvusvaheline Standardiorganisatsioon) jagab kõvasulami lõikamise kolme kategooriasse:
Klass K, sealhulgas Kl{0}}K40, on samaväärne Hiina YG klassiga (koosneb peamiselt WC Co-st).
Klass P, sealhulgas P01 kuni P50, on samaväärne Hiina YT-klassiga (koosneb peamiselt WC TiC Co-st).
Klass M, sealhulgas M10 kuni M40, on samaväärne Hiina YW klassiga (koosneb peamiselt WC TiC TaC (NbC) Co-st).
Iga kaubamärk esindab mitmeid sulameid, mis ulatuvad suurest kõvadusest kuni maksimaalse sitkuseni numbritega 01 kuni 50.
6. Terasest kiirlõiketööriistade tüübid, omadused ja rakendused
Kiirteras (HSS) on kõrge legeertööriista terase tüüp, mis sisaldab suures koguses legeerelemente, nagu W, Mo, Cr ja V. Kiirterasest lõikeriistadel on suurepärane igakülgne jõudlus tugevuse, sitkuse ja töödeldavus. Keerulistes lõikeriistades, eriti aukude töötlemise tööriistade, freestööriistade, keermelõiketööriistade, avade, hammasrataste lõikeriistade ja muude keerukate servakujuliste lõikeriistade tootmiseks, on kiirteras endiselt põhipositsioonil. Kiirterasest tööriistadega on lihtne lihvida teravaid lõikeservi.
Erinevate eesmärkide järgi võib kiirterase jagada üldotstarbeliseks kiirteraseks ja suure jõudlusega kiirteraseks.
(1) Universaalsed kiirterasest lõikeriistad
Universaalne kiirteras. Üldiselt võib selle jagada kahte kategooriasse: volframteras ja volframmolübdeenteras. Seda tüüpi kiirteras sisaldab (C) vahemikus 0,7 protsenti kuni 0,9 protsenti . Vastavalt terase erinevale volframisisaldusele võib selle jagada volframteraseks, mis sisaldab 12% või 18% W, volframmolübdeenteraseks, mis sisaldab 6% või 8% W, ja molübdeenteraseks, mis sisaldab 2% või üldse mitte. Universaalne kiirteras sellel on teatav kõvadusaste (63-66HRC) ja kulumiskindlus, kõrge tugevus ja sitkus, hea plastilisus ja töötlemisvõime ning seda kasutatakse laialdaselt erinevate keeruliste lõikeriistade valmistamisel.
① Volframteras: Universaalse kiirterasest volframterase tüüpiline klass on W18Cr4V (viidatud kui W18), millel on head terviklikud omadused ja kõrge temperatuuriga kõvadus 48,5 HRC 6000 kraadi juures. Seda saab kasutada mitmesuguste keerukate lõikeriistade valmistamiseks. Sellel on sellised eelised nagu hea jahvatusvõime ja madal dekarbeerimise tundlikkus, kuid tänu suurele karbiidide sisaldusele, ebaühtlasele jaotusele, suurematele osakestele ning madalale tugevusele ja sitkusele.
② Volframmolübdeenteras: viitab kiirterasele, mis saadakse volframterasest osa volframi asendamisel molübdeeniga. Volframmolübdeenterase tüüpiline klass on W6Mo5Cr4V2 või lühendatult M2. M2 karbiidiosakesed on peened ja ühtlased, parema tugevuse, sitkuse ja plastilisusega kõrgel temperatuuril kui W18Cr4V. Teist tüüpi volframmolübdeenteras on W9Mo3Cr4V (lühendatult W9), millel on veidi kõrgem termiline stabiilsus kui M2 terasel, parem paindetugevus ja sitkus kui W6M05Cr4V2 ning millel on hea töödeldavus.
(2) Suure jõudlusega kiirterasest lõikeriistad
Suure jõudlusega kiirteras viitab uut tüüpi terasele, mis lisab üldotstarbelise kiirterase koostisele veidi süsinikusisaldust, vanaadiumisisaldust ja sulamielemente, nagu Co ja Al, parandades seeläbi selle kuumakindlust ja kulumiskindlust. . Seal on peamiselt järgmised kategooriad:
① Suure süsinikusisaldusega kiirteras. Kõrge süsinikusisaldusega kiirteras (nt 95W18Cr4V) on kõrge kõvadusega toa- ja kõrgetel temperatuuridel, mistõttu sobib see tavalise terase ja malmi, puuriterade, hõõritsuste, kraanide ja freeside tootmiseks ja töötlemiseks kõrge kulumiskindluse nõudega või lõikeriistad kõvemate materjalide töötlemiseks. See ei sobi taluma suuri lööke.
② Kõrge vanaadiumiga kiirteras. Tüüpilised klassid, nagu W12Cr4V4Mo (lühidalt EV4), mille V-sisaldus on suurendatud 3–5 protsendini, on hea kulumiskindlusega ja sobivad suure tööriistakuluga materjalide lõikamiseks, nagu kiud, kõvakumm, plast, jne ning seda saab kasutada ka roostevaba terase, kõrgtugeva terase, kõrgtemperatuurse sulami ja muude materjalide töötlemiseks.
③ Koobaltkiirteras. See on koobalti, mis sisaldab tüüpilise klassi ülikõva kiirterast, nagu W2Mo9Cr4VCo8 (nimetatakse M42), mille kõvadus on kuni 69–70 HRC. See sobib raskesti töödeldavate materjalide töötlemiseks, nagu kõrgtugev kuumuskindel teras, kõrge temperatuuriga sulamid, titaanisulamid jne. M42 on hea lihvitavusega ning sobib täppis- ja keerukate lõikeriistade valmistamiseks, kuid see ei sobi töötamine lööklõikuse tingimustes.
④ Alumiiniumist kiirteras. See on alumiiniumist, mis sisaldab ülikõva kiirterast, millel on tüüpiline klass, näiteks W6Mo5Cr4V2Al (lühendatult 501). Kõrgtemperatuuri kõvadus 6000 kraadi juures ulatub samuti 54HRC-ni ja lõikejõudlus on samaväärne M42-ga. See sobib freeside, puuriterade, hõõritsuste, hammasrataste lõikurite, avade jms tootmiseks ning seda kasutatakse selliste materjalide töötlemiseks nagu legeerteras, roostevaba teras, kõrgtugev teras ja kõrge temperatuuriga sulamid.
⑤ Lämmastiku ülikõva kiirteras. Tüüpiline mark, nagu W12M03Cr4V3N, lühendatult (V3N), on lämmastikku sisaldav ülikõva kiirteras, mille kõvadus, tugevus ja sitkus on võrreldavad M42-ga. Seda saab kasutada koobaltit sisaldava kiirterase asendajana raskesti töödeldavate materjalide aeglasel lõikamisel ja väikese kiirusega ülitäpseks töötlemiseks.
(3) Kiirterase ja pulbermetallurgia kiirterase sulatamine
Erinevate tootmisprotsesside järgi saab kiirterase jagada sulatatud kiirteraseks ja pulbermetallurgia kiirteraseks.
① Kiirterase sulatamine: nii tavalist kiirterast kui ka suure jõudlusega kiirterast toodetakse sulatusmeetodil. Nendest valmistatakse lõiketööriistad selliste protsesside abil nagu sulatamine, valuploki valamine ning plaadistamine ja valtsimine. Tõsine probleem, mis kiirterase sulatamisel võib tekkida, on karbiidi eraldamine. Kõvad ja rabedad karbiidid on kiirterasest ebaühtlaselt jaotunud ning tera suurus on jäme (kuni kümneid mikromeetreid), mis mõjutab negatiivselt kiirterasest tööriistade kulumiskindlust, sitkust ja lõikejõudlust.
② Pulbermetallurgia kiirteras (PM HSS): pulbermetallurgia kiirteras (PM HSS) on kõrgsagedusliku induktsioonahjus sulatatud terasest vedelik. See pihustatakse kõrgsurve argooni või puhta lämmastikuga ja seejärel kustutatakse, et saada peen ja ühtlane kristalne struktuur (kiirterase pulber). Saadud pulber pressitakse seejärel kõrgel temperatuuril ja rõhul tööriistatoorikuks või tehakse esmalt terastoorik ning seejärel sepistatakse ja rullitakse tööriistakujuliseks. Võrreldes sulatusmeetodil valmistatud kiirterasega, on PM HSS-i eelisteks peened ja ühtlased karbiiditerad, märkimisväärselt parem tugevus, sitkus ja kulumiskindlus võrreldes sulatatud kiirterasega. PM HSS tööriistad arenevad edasi ja hõivavad tähtsa positsiooni keeruliste CNC tööriistade valdkonnas. Tüüpilisi marke, nagu F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN jne, saab kasutada suuremõõtmeliste, suure koormusega ja löögikindlate lõiketööriistade, aga ka täppislõiketööriistade valmistamiseks.
