La combinació d'equips de processament avançats i eines de tall CNC d'alt rendiment pot exercir plenament la seva deguda eficiència i aconseguir bons beneficis econòmics. Amb el ràpid desenvolupament dels materials d'eines de tall, diversos nous tipus de materials d'eines de tall han millorat molt el seu rendiment físic, mecànic i de tall, i el seu àmbit d'aplicació també s'amplia constantment.
1. Propietats bàsiques que han de tenir els materials de les eines de tall
La selecció de materials d'eina té un impacte significatiu en la vida útil de l'eina, l'eficiència del processament, la qualitat del processament i els costos de processament. L'eina de tall ha de suportar alta pressió, alta temperatura, fricció, impacte i vibració durant el tall. Per tant, els materials de les eines haurien de tenir les propietats bàsiques següents:
(1) Duresa i resistència al desgast. La duresa del material de l'eina ha de ser superior a la del material de la peça de treball, generalment requereix una duresa superior a 60HRC. Com més gran sigui la duresa del material de l'eina, millor serà la seva resistència al desgast.
(2) Força i duresa. El material de l'eina ha de tenir una gran resistència i tenacitat per suportar les forces de tall, els impactes i les vibracions, i per evitar la fractura fràgil i el col·lapse de les vores de l'eina.
(3) Resistència a la calor. El material de l'eina té una bona resistència a la calor, pot suportar altes temperatures de tall i té una bona resistència a l'oxidació.
(4) Rendiment del procés i economia. El material de l'eina ha de tenir un bon rendiment de forja, rendiment de tractament tèrmic i rendiment de soldadura; Rendiment del processament de mòlta i la recerca d'un alt rendiment a la relació preu.
2. Tipus, propietats, característiques i aplicacions dels materials d'eines de tall
a. Tipus, propietats, característiques i aplicacions d'eines dels materials d'eines de diamant
El diamant és un al·lòtrop del carboni i és el material més dur que es troba a la natura. Les eines de tall de diamant tenen una alta duresa, resistència al desgast i conductivitat tèrmica i s'utilitzen àmpliament en el processament de materials no ferrosos i no metàl·lics. Especialment en el tall d'alta velocitat d'aliatges d'alumini i silici, les eines de diamant són les principals varietats d'eines de tall que són difícils de substituir. Les eines de tall de diamant que poden aconseguir una alta eficiència, una alta estabilitat i un mecanitzat de llarga vida són eines indispensables i importants en el mecanitzat CNC modern.
2. Tipus, propietats, característiques i aplicacions d'eines dels materials d'eines de nitrur de bor cúbic
El segon tipus de material superdur, el nitrur de bor cúbic (CBN), sintetitzat per un mètode similar al mètode de fabricació del diamant, és el segon només per duresa i conductivitat tèrmica després del diamant. Té una excel·lent estabilitat tèrmica i no s'oxida quan s'escalfa a 10.000 graus a l'atmosfera. CBN
té propietats químiques extremadament estables per als metalls ferrosos i es pot utilitzar àmpliament en el processament de productes d'acer.
3. Tipus, rendiment i característiques dels materials d'eina ceràmica i aplicació de l'eina
Les eines de tall de ceràmica es caracteritzen per una gran duresa, una bona resistència al desgast, una excel·lent resistència a la calor i una estabilitat química, i no són fàcils d'unir amb el metall. Les eines ceràmiques tenen un paper molt important en el mecanitzat NC. Les eines de ceràmica s'han convertit en una de les principals eines per al tall a gran velocitat i el mecanitzat de materials difícils. Les eines de ceràmica s'utilitzen àmpliament en el tall d'alta velocitat, el tall en sec, el tall dur i els materials difícils de tallar. Les eines de ceràmica poden processar eficaçment materials alts durs que no es poden processar amb eines tradicionals, aconseguint "tornar en lloc de rectificar"; La velocitat de tall òptima de les eines de ceràmica pot ser de 2 a 10 vegades superior a la de les eines de carbur cimentat, millorant així molt l'eficiència de producció del tall; Les principals matèries primeres utilitzades per als materials d'eines ceràmiques són els elements més abundants de l'escorça. Per tant, la promoció i aplicació d'eines ceràmiques és de gran importància per millorar la productivitat, reduir els costos de processament i estalviar metalls preciosos estratègics, i també promourà molt el progrés de la tecnologia de tall.
4. Rendiment i característiques dels materials d'eina recoberts i aplicació de les eines
El recobriment de l'eina és una de les maneres importants de millorar-ne el rendiment. L'aparició de les eines de tall recobertes ha suposat un gran avenç en el seu rendiment de tall. Les eines de tall recobertes estan recobertes amb una o més capes de compostos refractaris amb bona resistència al desgast al cos de l'eina amb bona tenacitat. Combinen la matriu d'eines amb un recobriment dur, millorant així molt el rendiment de l'eina. Les eines de tall recobertes poden millorar l'eficiència del mecanitzat, millorar la precisió del mecanitzat, allargar la vida útil de les eines i reduir els costos de mecanitzat.
Al voltant del 80 per cent de les eines de tall que s'utilitzen en les noves màquines eina CNC utilitzen eines recobertes. Les eines recobertes seran la varietat d'eines més important en el camp del mecanitzat CNC en el futur.
5. Tipus, propietats, característiques i aplicacions dels materials d'eines de tall d'aliatge dur
Les eines de tall d'aliatge dur, especialment les eines de tall d'aliatge dur indexable, són els principals productes d'eines de mecanitzat CNC. Des de la dècada de 1980, diversos tipus d'eines de tall o fulles d'aliatge dur integrades i indexables s'han expandit a diversos camps d'eines de tall. Entre elles, les eines de tall d'aliatge dur indexable s'han expandit des de simples eines de tornejat i fresat de superfícies fins a diversos camps d'eines de precisió, complexos i formats.
Tipus d'eines de tall d'aliatge dur
Segons la composició química principal, els aliatges durs es poden dividir en aliatges durs basats en carbur de tungstè i aliatges durs basats en carbur de titani (TiC (N).
Els carburs cimentats a base de carbur de tungstè inclouen el cobalt de tungstè (YG), el titani de cobalt de tungstè (YT) i el carbur rar afegit (YW). Tenen els seus propis avantatges i desavantatges. Els components principals són el carbur de tungstè (WC), el carbur de titani (TiC), el carbur de tàntal (TaC), el carbur de niobi (NbC), etc. La fase d'unió metàl·lica comuna és Co.
Els aliatges durs basats en titani de carboni (nitrogen) són aliatges durs amb TiC com a component principal (alguns amb altres carburs o nitrurs afegits), i les fases d'unió metàl·lica que s'utilitzen habitualment són Mo i Ni.
ISO (Organització Internacional per a l'Estandardització) divideix el tall d'aliatges durs en tres categories:
La classe K, inclosa la Kl0-K40, és equivalent a la classe YG a la Xina (composta principalment per WC Co).
La classe P, incloent P01 a P50, és equivalent a la classe YT a la Xina (composta principalment per WC TiC Co).
La classe M, incloent M10 a M40, és equivalent a la classe YW a la Xina (composta principalment per WC TiC TaC (NbC) Co).
Cada marca representa una sèrie d'aliatges que van des d'alta duresa fins a màxima tenacitat amb números entre 01 i 50.
6. Tipus, característiques i aplicacions d'eines de tall d'acer d'alta velocitat
L'acer d'alta velocitat (HSS) és un tipus d'acer per a eines d'alt aliatge que conté una gran quantitat d'elements d'aliatge com ara W, Mo, Cr i V. Les eines de tall d'acer d'alta velocitat tenen un rendiment integral excel·lent en termes de resistència, duresa i processabilitat. En eines de tall complexes, especialment per a la fabricació d'eines de processament de forats, eines de fresat, eines de tall de fil, broques, eines de tall d'engranatges i altres eines de tall complexes amb forma de vora, l'acer d'alta velocitat encara ocupa la posició principal. Les eines d'acer d'alta velocitat són fàcils de moldre les vores de tall afilades.
Segons diferents propòsits, l'acer d'alta velocitat es pot dividir en acer d'alta velocitat d'ús general i acer d'alta velocitat d'alt rendiment.
(1) Eines universals de tall d'acer d'alta velocitat
Acer universal d'alta velocitat. En general, es pot dividir en dues categories: acer de tungstè i acer de tungstè molibdè. Aquest tipus d'acer d'alta velocitat conté (C) que oscil·la entre el 0,7% i el 0,9% . Segons els diferents continguts de tungstè de l'acer, es pot dividir en acer de tungstè que conté un 12 per cent o un 18 per cent de W, acer de tungstè molibdè que conté un 6 per cent o un 8 per cent de W i acer de molibdè que conté un 2 per cent o cap W. Acer universal d'alta velocitat té un cert grau de duresa (63-66HRC) i resistència al desgast, alta resistència i tenacitat, bona plasticitat i capacitat de processament, i s'utilitza àmpliament en la fabricació de diverses eines de tall complexes.
① Acer de tungstè: el grau típic de l'acer de tungstè d'acer universal d'alta velocitat és W18Cr4V, (anomenat W18), que té bones propietats integrals i una duresa a alta temperatura de 48,5 HRC a 6000 graus. Es pot utilitzar per fabricar diverses eines de tall complexes. Té avantatges com una bona mòlta i una baixa sensibilitat a la descarburació, però a causa de l'alt contingut de carburs, distribució desigual, partícules més grans i baixa resistència i tenacitat.
② Acer tungstè molibdè: es refereix a un acer d'alta velocitat obtingut substituint una part de tungstè en acer de tungstè per molibdè. El grau típic de l'acer de tungstè molibdè és W6Mo5Cr4V2, o M2 per abreujar-lo. Les partícules de carbur de M2 són fines i uniformes, amb millor resistència, duresa i plasticitat a alta temperatura que W18Cr4V. Un altre tipus d'acer de tungstè molibdè és W9Mo3Cr4V (abreujat com a W9), que té una estabilitat tèrmica lleugerament superior a l'acer M2, millor resistència a la flexió i duresa que W6M05Cr4V2 i una bona mecanització.
(2) Eines de tall d'acer d'alta velocitat d'alt rendiment
L'acer d'alta velocitat d'alt rendiment es refereix a un nou tipus d'acer que afegeix una mica de carboni, contingut de vanadi i elements d'aliatge com ara Co i Al a la composició de l'acer d'alta velocitat d'ús general, millorant així la seva resistència a la calor i resistència al desgast. . Hi ha principalment les categories següents:
① Acer d'alta velocitat d'alt carboni. L'acer d'alta velocitat d'alt carboni (com ara 95W18Cr4V) té una alta duresa a l'ambient i a altes temperatures, el que el fa adequat per a la fabricació i processament d'acer normal i ferro colat, broques, escariadors, aixetes i freses amb requisits d'alta resistència al desgast, o eines de tall per processar materials més durs. No és adequat per suportar grans impactes.
② Acer d'alta velocitat amb alt vanadi. Els graus típics, com W12Cr4V4Mo, (EV4 abreujada), amb el contingut de V augmentat al 3% ~ 5%, tenen una bona resistència al desgast i són adequats per tallar materials amb un gran desgast d'eines, com ara fibra, cautxú dur, plàstic, etc., i també es pot utilitzar per processar acer inoxidable, acer d'alta resistència, aliatge d'alta temperatura i altres materials.
③ Acer d'alta velocitat al cobalt. És un cobalt que conté acer d'alta velocitat súper dur amb un grau típic, com ara W2Mo9Cr4VCo8 (anomenat M42), que té una alta duresa de fins a 69 ~ 70HRC. És adequat per processar materials difícils de mecanitzar, com ara acer resistent a la calor d'alta resistència, aliatges d'alta temperatura, aliatges de titani, etc. M42 té una bona mòlta i és adequat per fer eines de tall de precisió i complexes, però no és adequat per a treballant en condicions de tall per impacte.
④ Acer d'alta velocitat d'alumini. És un acer d'alta velocitat súper dur que conté alumini amb un grau típic, com ara W6Mo5Cr4V2Al (abreujat com 501). La duresa a alta temperatura a 6000 graus també arriba als 54HRC i el rendiment de tall és equivalent a M42. És adequat per a la fabricació de freses, broques, escariadors, talladors d'engranatges, broques, etc., i s'utilitza per processar materials com ara acer aliat, acer inoxidable, acer d'alta resistència i aliatges d'alta temperatura.
⑤ Acer d'alta velocitat superdur de nitrogen. Un grau típic, com W12M03Cr4V3N, abreujat com (V3N), és un acer d'alta velocitat superdur que conté nitrogen amb una duresa, resistència i tenacitat comparables a M42. Es pot utilitzar com a substitut del cobalt que conté acer d'alta velocitat per tall a baixa velocitat de materials difícils de mecanitzar i mecanitzat de baixa velocitat d'alta precisió.
(3) Fusió d'acer d'alta velocitat i acer d'alta velocitat de metal·lúrgia en pols
Segons els diferents processos de fabricació, l'acer d'alta velocitat es pot dividir en acer d'alta velocitat fos i acer d'alta velocitat de metal·lúrgia en pols.
① Fusió d'acer d'alta velocitat: tant l'acer normal d'alta velocitat com l'acer d'alta velocitat d'alt rendiment es fabriquen mitjançant el mètode de fusió. Es converteixen en eines de tall mitjançant processos com la fosa, la fosa de lingot i el xapat i laminació. El problema greu que és propens a produir-se en la fosa d'acer d'alta velocitat és la segregació del carbur. Els carburs durs i trencadissos es distribueixen de manera desigual a l'acer d'alta velocitat i la mida del gra és gruixuda (fins a desenes de micròmetres), cosa que té efectes adversos sobre la resistència al desgast, la duresa i el rendiment de tall de les eines d'acer d'alta velocitat.
② Acer d'alta velocitat de metal·lúrgia en pols (PM HSS): l'acer d'alta velocitat de metal·lúrgia en pols (PM HSS) és un líquid d'acer fos en un forn d'inducció d'alta freqüència. S'atomitza amb argó d'alta pressió o nitrogen pur, i després s'apaga per obtenir una estructura cristal·lina fina i uniforme (pols d'acer d'alta velocitat). A continuació, la pols resultant es pressiona en una eina en blanc a alta temperatura i pressió, o primer es fa una palangana d'acer i després es forja i s'enrotlla en una forma d'eina. En comparació amb l'acer d'alta velocitat fabricat per mètode de fusió, PM HSS té els avantatges de grans de carbur fins i uniformes, una resistència, duresa i resistència al desgast significativament millorades en comparació amb l'acer fos d'alta velocitat. Les eines PM HSS es desenvoluparan encara més i ocuparan una posició important en el camp de les eines CNC complexes. Els graus típics, com ara F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN, etc., es poden utilitzar per fabricar eines de tall de gran mida, resistents i resistents als impactes, així com eines de tall de precisió.
