Ein gutes Pferd braucht einen guten Sattel, und es werden fortschrittliche CNC-Bearbeitungsgeräte verwendet. Wenn die verwendeten Werkzeuge falsch sind, ist es nutzlos! Die Auswahl geeigneter Werkzeugmaterialien hat großen Einfluss auf Standzeiten, Bearbeitungseffizienz, Bearbeitungsqualität und Bearbeitungskosten. Dieser Artikel bietet Kurzwaren zum Thema Messerwissen, Lesezeichen und Weiterleitung, lasst uns gemeinsam lernen.
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Werkzeugmaterialien sollten grundlegende Eigenschaften haben
Die Wahl des Werkzeugmaterials hat großen Einfluss auf Standzeit, Bearbeitungseffizienz, Bearbeitungsqualität und Bearbeitungskosten. Wenn das Werkzeug schneidet, muss es den Auswirkungen von hohem Druck, hoher Temperatur, Reibung, Stößen und Vibrationen standhalten. Daher sollte der Schneidstoff folgende grundlegende Eigenschaften aufweisen:
(1) Härte und Verschleißfestigkeit. Die Härte des Werkzeugmaterials muss höher sein als die des Werkstückmaterials, im Allgemeinen über 60 HRC. Je härter der Schneidstoff, desto besser die Verschleißfestigkeit.
(2) Festigkeit und Zähigkeit. Werkzeugmaterialien sollten eine hohe Festigkeit und Zähigkeit aufweisen, um Schneidkräften, Stößen und Vibrationen standzuhalten und Sprödbruch und Absplittern von Werkzeugen zu verhindern.
(3) Hitzebeständigkeit. Die Hitzebeständigkeit des Werkzeugmaterials ist besser, es kann hohen Schnitttemperaturen standhalten und hat eine gute Oxidationsbeständigkeit.
(4) Prozessleistung und Wirtschaftlichkeit. Werkzeugmaterialien sollten eine gute Schmiedeleistung, Wärmebehandlungsleistung, Schweißleistung, Schleifleistung usw. aufweisen und ein hohes Preis-Leistungs-Verhältnis anstreben.
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Arten, Eigenschaften, Eigenschaften und Anwendungen von Schneidstoffen
1. Diamantwerkzeugmaterial
Diamant ist ein Allotrop von Kohlenstoff, dem härtesten Material, das jemals in der Natur gefunden wurde. Diamantwerkzeuge haben eine hohe Härte, eine hohe Verschleißfestigkeit und eine hohe Wärmeleitfähigkeit und werden häufig bei der Bearbeitung von Nichteisenmetallen und nichtmetallischen Materialien eingesetzt. Insbesondere beim Hochgeschwindigkeitsschneiden von Aluminium und Silizium-Aluminium-Legierungen sind Diamantwerkzeuge die Hauptarten von Schneidwerkzeugen, die schwer zu ersetzen sind. Diamantwerkzeuge, die eine hohe Effizienz, hohe Stabilität und langlebige Bearbeitung erreichen können, sind unverzichtbare und wichtige Werkzeuge in der modernen CNC-Bearbeitung.
⑴ Arten von Diamantwerkzeugen
① Naturdiamantwerkzeug: Naturdiamant wird seit Hunderten von Jahren als Schneidwerkzeug verwendet. Das natürliche Einkristall-Diamantwerkzeug wurde fein geschliffen, und die Schneide kann extrem scharf geschliffen werden. Der Schneidkantenradius kann 0.002 μm erreichen, was ultradünne Schnitte realisieren kann und kann. Es ist ein anerkanntes, ideales und unersetzliches Ultrapräzisions-Bearbeitungswerkzeug für die Bearbeitung von extrem hoher Werkstückpräzision und extrem geringer Oberflächenrauheit.
② PCD-Diamantwerkzeug: Naturdiamant ist teuer und polykristalliner Diamant (PCD) wird häufig zum Schneiden verwendet. Seit den frühen 1970er Jahren wurde polykristalliner Diamant (Polycrystauine-Diamant, kurz PKD) entwickelt. Nach dem Erfolg wurden natürliche Diamantwerkzeuge bei vielen Gelegenheiten durch künstliche polykristalline Diamanten ersetzt. PCD-Rohstoffe sind reich an Quellen, und ihr Preis beträgt nur wenige Zehntel bis ein Zehntel des natürlichen Diamanten. PKD-Werkzeuge können nicht extrem scharf geschliffen werden. Die Oberflächenqualität des bearbeiteten Werkstücks ist nicht so gut wie die von Naturdiamant, und es ist nicht zweckmäßig, PKD-Klingen mit Spanbrechern in der Industrie herzustellen. Daher kann PKD nur zum Feinschneiden von Nichteisenmetallen und Nichtmetallen verwendet werden, und es ist schwierig, ein Hochpräzisions-Spiegelschneiden zu erreichen.
③ CVD-Diamantwerkzeuge: Von Ende der 1970er bis Anfang der 1980er Jahre tauchte die CVD-Diamanttechnologie in Japan auf. CVD-Diamant bezieht sich auf die Synthese eines Diamantfilms auf heterogenen Substraten (wie Hartmetall, Keramik usw.) durch chemische Dampfabscheidung (CVD). CVD-Diamant hat genau die gleiche Struktur und Eigenschaften wie Naturdiamant. Die Leistung von CVD-Diamant kommt der von natürlichem Diamant sehr nahe, und er hat die Vorteile von natürlichem Einkristall-Diamant und polykristallinem Diamant (PCD) und überwindet deren Mängel bis zu einem gewissen Grad.
⑵ Leistungsmerkmale von Diamantwerkzeugen
① Extrem hohe Härte und Verschleißfestigkeit: Naturdiamant ist die härteste Substanz, die in der Natur vorkommt. Diamant hat eine extrem hohe Verschleißfestigkeit. Bei der Bearbeitung von Materialien mit hoher Härte beträgt die Lebensdauer von Diamantwerkzeugen das 10- bis 100-fache der Lebensdauer von Hartmetallwerkzeugen oder sogar das Hundertfache.
② Sehr niedriger Reibungskoeffizient: Der Reibungskoeffizient zwischen Diamant und einigen Nichteisenmetallen ist niedriger als der anderer Werkzeuge, der Reibungskoeffizient ist niedrig, die Verformung während der Bearbeitung ist gering und die Schnittkraft kann reduziert werden.
③ Die Schneide ist sehr scharf: Die Schneide des Diamantwerkzeugs kann geschärft werden, und das natürliche Einkristall-Diamantwerkzeug kann bis zu 0.002-0.008 μm hoch sein, was ultra- Dünnschnitt und Ultrapräzisionsbearbeitung.
④ Hohe Wärmeleitfähigkeit: Diamant hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit, die Schneidwärme lässt sich leicht ableiten und die Temperatur des Schneidteils des Werkzeugs ist niedrig.
⑤ Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient: Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Diamant ist um ein Vielfaches kleiner als der von Hartmetall, und die durch Schneidwärme verursachte Änderung der Werkzeuggröße ist sehr gering, was besonders wichtig für die Präzisions- und Ultrapräzisionsbearbeitung ist, die hoch ist dimensionale Genauigkeit.
⑶ Anwendung von Diamantwerkzeugen
Diamantwerkzeuge werden hauptsächlich zum Feinschneiden und Bohren von Nichteisenmetallen und nichtmetallischen Materialien mit hoher Geschwindigkeit verwendet. Es eignet sich für die Verarbeitung verschiedener verschleißfester Nichtmetalle wie FRP-Pulvermetallurgie-Rohlinge, Keramikmaterialien usw.; verschiedene verschleißfeste Nichteisenmetalle, wie verschiedene Silizium-Aluminium-Legierungen; verschiedene NE-Metall-Finishing-Verarbeitung.
Der Nachteil von Diamantwerkzeugen ist ihre geringe thermische Stabilität. Wenn die Schnitttemperatur 700 bis 800 Grad übersteigt, verliert es vollständig seine Härte; Außerdem ist es nicht zum Schneiden von Eisenmetallen geeignet, da sich Diamant (Kohlenstoff) bei hohen Temperaturen leicht mit Eisen verbindet. Die atomare Wirkung wandelt die Kohlenstoffatome in eine Graphitstruktur um und das Werkzeug wird leicht beschädigt.
2. Werkzeugmaterial aus kubischem Bornitrid
Kubisches Bornitrid (CBN), das zweite superharte Material, das nach einem ähnlichen Verfahren wie Diamant synthetisiert wird, ist in Bezug auf Härte und Wärmeleitfähigkeit nach Diamant an zweiter Stelle. Es hat eine ausgezeichnete thermische Stabilität und kann in der Atmosphäre auf 10 000 Grad erhitzt werden. Oxidation findet nicht statt. CBN hat äußerst stabile chemische Eigenschaften für Eisenmetalle und kann in großem Umfang bei der Verarbeitung von Stahlprodukten verwendet werden.
⑴ Arten von Schneidwerkzeugen aus kubischem Bornitrid
Kubisches Bornitrid (CBN) ist eine Substanz, die in der Natur nicht vorkommt. Es kann in Einkristall und Polykristallin unterteilt werden, nämlich CBN-Einkristall und polykristallines kubisches Bornitrid (PCBN). CBN ist eines der Isomeren von Bornitrid (BN) und seine Struktur ähnelt der von Diamant.
PCBN (polykristallines kubisches Bornitrid) ist ein polykristallines Material, das feine CBN-Materialien durch eine Bindungsphase (TiC, TiN, Al, Ti usw.) unter hoher Temperatur und hohem Druck sintert. Diamant-Werkzeugmaterial, es und Diamant werden gemeinsam als superhartes Werkzeugmaterial bezeichnet. PCBN wird hauptsächlich zur Herstellung von Messern oder anderen Werkzeugen verwendet.
PCBN-Werkzeuge können in integrale PCBN-Klingen und mit Hartmetall gesinterte PCBN-Verbundklingen unterteilt werden.
PCBN-Verbundeinsätze werden durch Sintern einer Schicht aus PCBN mit einer Dicke von {{0}},5 bis 1,0 mm auf einem Hartmetall mit guter Festigkeit und Zähigkeit hergestellt. Seine Leistung hat sowohl eine gute Zähigkeit als auch eine hohe Härte und Verschleißfestigkeit. Die Probleme der geringen Biegefestigkeit und Schweißschwierigkeiten von CBN-Einsätzen werden gelöst.
⑵ Haupteigenschaften und Merkmale von kubischem Bornitrid
Obwohl die Härte von kubischem Bornitrid der von Diamant etwas unterlegen ist, ist sie viel höher als bei anderen Materialien mit hoher Härte. Der herausragende Vorteil von CBN ist, dass seine thermische Stabilität viel höher ist als die von Diamant, die über 1200 Grad erreichen kann (700-800 Grad für Diamant). Reaktion. Die wichtigsten Leistungsmerkmale von kubischem Bornitrid sind wie folgt.
① Hohe Härte und Verschleißfestigkeit: Die CBN-Kristallstruktur ähnelt der von Diamant und hat eine ähnliche Härte und Festigkeit wie Diamant. PCBN eignet sich besonders für die Bearbeitung von Materialien mit hoher Härte, die zuvor nur geschliffen werden konnten, und kann eine bessere Oberflächenqualität der Werkstücke erzielen.
② Hohe thermische Stabilität: Die Hitzebeständigkeit von CBN kann 1400-1500 Grad erreichen, was fast 1-mal höher ist als die von Diamant (700-800 Grad). PCBN-Werkzeuge können Hochtemperaturlegierungen und gehärtete Stähle mit einer Geschwindigkeit schneiden, die 3- bis 5-mal höher ist als die von Hartmetallwerkzeugen.
③Ausgezeichnete chemische Stabilität: Es hat keine chemische Wechselwirkung mit Materialien auf Eisenbasis bei 1200-1300 Grad, und es nutzt sich nicht so stark ab wie Diamant, und es kann zu diesem Zeitpunkt immer noch die Härte von Hartmetall beibehalten; PCBN-Werkzeuge eignen sich zum Schneiden von gehärteten Stahlteilen und Hartguss und können häufig beim Hochgeschwindigkeitsschneiden von Gusseisen eingesetzt werden.
④ Gute Wärmeleitfähigkeit: Obwohl die Wärmeleitfähigkeit von CBN nicht so gut ist wie die von Diamant, ist die Wärmeleitfähigkeit von PCBN unter verschiedenen Werkzeugmaterialien nach Diamant an zweiter Stelle und viel höher als die von Schnellarbeitsstahl und Hartmetall.
⑤ Hat einen niedrigen Reibungskoeffizienten: Ein niedriger Reibungskoeffizient kann die Schnittkraft während des Schneidens verringern, die Schnitttemperatur senken und die Qualität der bearbeiteten Oberfläche verbessern.
⑶ Werkzeuganwendung aus kubischem Bornitrid
Kubisches Bornitrid eignet sich zum Schlichten verschiedener schwer zerspanbarer Materialien wie gehärtetem Stahl, hartem Gusseisen, Superlegierungen, Hartlegierungen und Oberflächenspritzmaterialien. Die Bearbeitungsgenauigkeit kann IT5 erreichen (das Loch ist IT6) und die Oberflächenrauheit kann so klein wie Ra1.25-0.20μm sein.
Das Werkzeugmaterial aus kubischem Bornitrid hat eine schlechte Zähigkeit und Biegefestigkeit. Daher sind Drehwerkzeuge aus kubischem Bornitrid nicht für die Schruppbearbeitung mit niedriger Drehzahl und hoher Stoßbelastung geeignet; Bei Metall treten starke Aufbauschneiden auf, die die bearbeitete Oberfläche beeinträchtigen.
3. Keramikmessermaterial
Keramikmesser haben die Eigenschaften hoher Härte, guter Verschleißfestigkeit, ausgezeichneter Hitzebeständigkeit und chemischer Stabilität und lassen sich nicht leicht mit Metall verbinden. Keramische Schneidwerkzeuge nehmen in der CNC-Bearbeitung eine sehr wichtige Stellung ein. Keramische Schneidwerkzeuge sind zu einem der wichtigsten Schneidwerkzeuge für das Hochgeschwindigkeitsschneiden und die Bearbeitung von schwer zu bearbeitenden Materialien geworden. Keramische Schneidwerkzeuge werden häufig beim Hochgeschwindigkeitsschneiden, Trockenschneiden, Hartschneiden und Schneiden von schwer zu bearbeitenden Materialien eingesetzt. Keramikmesser können hochharte Materialien effizient verarbeiten, die herkömmliche Messer überhaupt nicht verarbeiten können, und „das Schleifen durch ein Auto ersetzen“; Die optimale Schnittgeschwindigkeit von Keramikmessern kann 2- bis 10-mal höher sein als die von Hartmetallmessern, wodurch die Produktionseffizienz der Schneidbearbeitung erheblich verbessert wird. Der Hauptrohstoff für keramische Werkzeugmaterialien ist das am häufigsten vorkommende Element in der Erdkruste. Daher ist die Popularisierung und Anwendung von Keramikwerkzeugen von großer Bedeutung, um die Produktivität zu verbessern, die Verarbeitungskosten zu senken und strategische Edelmetalle einzusparen, und wird auch die Entwicklung der Schneidtechnologie stark vorantreiben. Fortschritt.
⑴ Arten von keramischen Werkzeugmaterialien
Die Arten von keramischen Werkzeugmaterialien können allgemein in drei Kategorien eingeteilt werden: auf Aluminiumoxid basierende Keramiken, auf Siliziumnitrid basierende Keramiken und auf Siliziumnitrid-Aluminiumoxid basierende Verbundkeramiken. Unter diesen werden keramische Werkzeugmaterialien auf Aluminiumoxidbasis und Siliziumnitridbasis am häufigsten verwendet. Die Leistung von Keramiken auf Siliziumnitridbasis ist der von Keramiken auf Aluminiumoxidbasis überlegen.
⑵ Leistung und Eigenschaften von keramischen Schneidwerkzeugen
① Hohe Härte und gute Verschleißfestigkeit: Obwohl die Härte von Keramikwerkzeugen nicht so hoch ist wie die von PKD und PCBN, ist sie viel höher als die von Hartmetall- und Schnellarbeitsstahlwerkzeugen und erreicht 93-95HRA. Keramikwerkzeuge können Materialien mit hoher Härte bearbeiten, die mit herkömmlichen Werkzeugen schwer zu bearbeiten sind, und eignen sich für das Hochgeschwindigkeitsschneiden und Hartschneiden.
② Hohe Temperaturbeständigkeit und gute Hitzebeständigkeit: Keramikwerkzeuge können bei hohen Temperaturen über 1200 Grad noch schneiden. Keramikmesser haben gute mechanische Hochtemperatureigenschaften, und die Oxidationsbeständigkeit von A12O3-Keramikmessern ist besonders gut. Auch wenn sich die Schneide in einem glühenden Zustand befindet, kann sie kontinuierlich verwendet werden. Daher können Keramikwerkzeuge einen Trockenschnitt erreichen, wodurch Schneidflüssigkeit eingespart werden kann.
③ Gute chemische Stabilität: Keramische Schneidwerkzeuge lassen sich nicht leicht mit Metall verbinden und sind korrosionsbeständig und chemisch stabil, was den Bindungsverschleiß von Schneidwerkzeugen verringern kann.
④ Niedriger Reibungskoeffizient: Die Affinität zwischen Keramikwerkzeugen und Metall ist gering und der Reibungskoeffizient ist niedrig, was die Schnittkraft und die Schnitttemperatur verringern kann.
⑶ Anwendung von Keramikmessern
Keramik ist einer der Werkzeugwerkstoffe, der hauptsächlich für das Hochgeschwindigkeits-Schlichten und Vorschlichten verwendet wird. Keramische Schneidwerkzeuge eignen sich zum Schneiden aller Arten von Gusseisen (Grauguss, Sphäroguss, Temperguss, Hartguss, hochlegierter verschleißfester Guss) und Stahl (Kohlenstoff-Baustahl, legierter Baustahl, hochfester Stahl). , Hartmanganstahl, abgeschreckter Stahl usw.), kann auch zum Schneiden von Kupferlegierungen, Graphit, technischen Kunststoffen und Verbundwerkstoffen verwendet werden.
Es gibt Probleme mit geringer Biegefestigkeit und schlechter Schlagzähigkeit bei der Leistung von keramischen Schneidwerkzeugmaterialien, die nicht zum Schneiden bei niedriger Geschwindigkeit und Schlagbelastung geeignet sind.
4. Beschichtetes Werkzeugmaterial
Das Beschichten des Werkzeugs ist eine der wichtigen Möglichkeiten, die Leistung des Werkzeugs zu verbessern. Das Aufkommen von beschichteten Schneidwerkzeugen hat einen großen Durchbruch in der Schneidleistung von Schneidwerkzeugen gebracht. Das beschichtete Werkzeug ist mit einer oder mehreren Schichten aus feuerfester Verbindung mit guter Verschleißfestigkeit auf dem zäheren Werkzeugkörper beschichtet, der das Werkzeugsubstrat mit der harten Beschichtung verbindet, so dass die Leistung des Werkzeugs stark verbessert wird. Beschichtete Schneidwerkzeuge können die Verarbeitungseffizienz verbessern, die Verarbeitungsgenauigkeit verbessern, die Werkzeuglebensdauer verlängern und die Verarbeitungskosten senken.
Etwa 80 Prozent der in neuen CNC-Werkzeugmaschinen verwendeten Schneidwerkzeuge verwenden beschichtete Werkzeuge. Beschichtete Schneidwerkzeuge werden in Zukunft die wichtigsten Werkzeugvarianten im Bereich der CNC-Bearbeitung sein.
⑴ Arten von beschichteten Werkzeugen
Entsprechend den verschiedenen Beschichtungsverfahren können beschichtete Werkzeuge in mit chemischer Dampfabscheidung (CVD) beschichtete Werkzeuge und mit physikalischer Dampfabscheidung (PVD) beschichtete Werkzeuge unterteilt werden. Beschichtete Hartmetallwerkzeuge verwenden im Allgemeinen chemische Dampfabscheidung, und die Abscheidungstemperatur liegt bei etwa 1000 Grad. Beschichtete Hochgeschwindigkeitsstahlwerkzeuge verwenden im Allgemeinen physikalische Dampfabscheidung, und die Abscheidungstemperatur beträgt etwa 500 Grad;
Entsprechend den unterschiedlichen Substratmaterialien von beschichteten Werkzeugen können beschichtete Werkzeuge in hartmetallbeschichtete Werkzeuge, mit Schnellarbeitsstahl beschichtete Werkzeuge und beschichtete Werkzeuge auf Keramik und superharten Materialien (Diamant und kubisches Bornitrid) unterteilt werden.
Entsprechend der Art des Beschichtungsmaterials können beschichtete Werkzeuge in zwei Kategorien eingeteilt werden, nämlich „harte“ beschichtete Werkzeuge und „weiche“ beschichtete Werkzeuge. Die Hauptziele, die von "harten" beschichteten Werkzeugen verfolgt werden, sind hohe Härte und Verschleißfestigkeit. Ihre Hauptvorteile sind hohe Härte und gute Verschleißfestigkeit, typischerweise TiC- und TiN-Beschichtungen. Das Ziel, das von "weichen" Beschichtungswerkzeugen verfolgt wird, ist ein niedriger Reibungskoeffizient, auch bekannt als selbstschmierende Werkzeuge, und seine Reibung mit dem Werkstückmaterial. Der Koeffizient ist sehr niedrig, nur etwa 0,1, was sich verringern kann Verklebung, Reibung reduzieren, Schnittkraft und Schnitttemperatur reduzieren.
Nanoeating-Tools wurden kürzlich entwickelt. Dieses beschichtete Werkzeug kann verschiedene Kombinationen verschiedener Beschichtungsmaterialien (wie Metall/Metall, Metall/Keramik, Keramik/Keramik usw.) verwenden, um unterschiedliche Funktions- und Leistungsanforderungen zu erfüllen. Eine richtig gestaltete Nanobeschichtung kann dem Werkzeugmaterial hervorragende Anti-Reibungs- und Anti-Verschleiß-Funktionen sowie selbstschmierende Eigenschaften verleihen, die für Hochgeschwindigkeits-Trockenschneiden geeignet sind.
⑵ Eigenschaften von beschichteten Werkzeugen
① Gute mechanische und Schneidleistung: Das beschichtete Werkzeug kombiniert die hervorragenden Eigenschaften des Grundmaterials und des Beschichtungsmaterials, das nicht nur die gute Zähigkeit und hohe Festigkeit der Basis beibehält, sondern auch die hohe Härte, hohe Verschleißfestigkeit und geringen Verschleiß aufweist Beständigkeit der Beschichtung. Reibungskoeffizient. Daher kann die Schnittgeschwindigkeit des beschichteten Werkzeugs um mehr als das Doppelte der des unbeschichteten Werkzeugs erhöht werden, und es ist eine höhere Vorschubgeschwindigkeit zulässig. Die Standzeit der beschichteten Werkzeuge wird ebenfalls erhöht.
② Starke Vielseitigkeit: Beschichtete Werkzeuge sind vielseitig einsetzbar und der Verarbeitungsbereich wird erheblich erweitert. Ein beschichtetes Werkzeug kann mehrere unbeschichtete Werkzeuge ersetzen.
③ Beschichtungsdicke: Mit zunehmender Beschichtungsdicke steigt auch die Standzeit, aber wenn die Beschichtungsdicke die Sättigung erreicht, erhöht sich die Standzeit nicht mehr wesentlich. Wenn die Beschichtung zu dick ist, kann es leicht zum Ablösen kommen; Wenn die Beschichtung zu dünn ist, ist die Verschleißfestigkeit schlecht.
④ Nachschleifbarkeit: Beschichtete Klingen haben eine schlechte Nachschleifbarkeit, komplexe Beschichtungsanlagen, hohe Prozessanforderungen und lange Beschichtungszeiten.
⑤ Beschichtungsmaterial: Werkzeuge mit unterschiedlichen Beschichtungsmaterialien haben unterschiedliche Schneidleistung. Zum Beispiel: Beim Schneiden mit niedriger Geschwindigkeit hat die TiC-Beschichtung einen Vorteil; Beim Schneiden mit hoher Geschwindigkeit ist TiN besser geeignet.
⑶ Anwendung von beschichteten Werkzeugen
Beschichtete Schneidwerkzeuge haben ein großes Potenzial im Bereich der CNC-Bearbeitung und werden zukünftig die wichtigste Werkzeugvariante im Bereich der CNC-Bearbeitung sein. Die Beschichtungstechnologie wurde auf Schaftfräser, Reibahlen, Bohrer und die Bearbeitung von Verbundlöchern angewendet
Zerspanungswerkzeuge, Wälzfräser, Wälzstoßfräser, Wälzfräser, Formräumnadeln und verschiedene Wendeschneidplatten für Maschinenspanner erfüllen die Anforderungen der Hochgeschwindigkeitszerspanung und -bearbeitung verschiedener Stähle, Gusseisen, hitzebeständiger Legierungen und NE-Metalle.
5. Hartmetall-Werkzeugmaterial
Hartmetall-Schneidwerkzeuge, insbesondere Hartmetall-Schneidwerkzeuge mit Wendeschneidplatten, sind die führenden Produkte von CNC-Bearbeitungswerkzeugen. Seit den 1980er Jahren wurden verschiedene Integral- und Wendeschneidwerkzeuge oder -klingen aus Hartmetall auf verschiedene Schneidwerkzeuge erweitert. Im Bereich der verschiedenen Schneidwerkzeuge haben sich Wendeschneidwerkzeuge aus Hartmetall von einfachen Drehwerkzeugen und Stirnfräsern auf verschiedene Bereiche von Präzisions-, Komplex- und Umformwerkzeugen ausgeweitet.
⑴ Arten von Hartmetallwerkzeugen
Gemäß der chemischen Hauptzusammensetzung kann Hartmetall in Hartmetall auf Wolframkarbidbasis und Hartmetall auf Kohlenstoff (Nitrid)-Titan (TiC(N))-Basis unterteilt werden.
Hartmetall auf Wolframkarbidbasis umfasst drei Arten: Wolfram-Kobalt (YG), Wolfram-Kobalt-Titan (YT) und seltene Karbide (YW), von denen jedes seine eigenen Vor- und Nachteile hat. Die Hauptbestandteile sind Wolframkarbid (WC), Titankarbid (TiC), Tantalkarbid (TaC), Niobkarbid (NbC) usw., und die üblicherweise verwendete Metallbindephase ist Co.
Sintercarbid auf Kohlenstoff(Nitrid)-Titan-Basis ist ein Sintercarbid mit TiC als Hauptbestandteil (einige andere Carbide oder Nitride werden hinzugefügt), und die üblicherweise verwendeten Metallbindephasen sind Mo und Ni.
ISO (International Organization for Standardization) unterteilt Hartmetall zum Schneiden in drei Kategorien:
Die K-Kategorie, einschließlich Kl0 ~ K40, entspricht der YG-Kategorie meines Landes (der Hauptbestandteil ist WC.Co).
Die P-Kategorie, einschließlich P01~P50, entspricht der YT-Kategorie meines Landes (hauptsächlich bestehend aus WC.TiC.Co).
Die M-Kategorie, einschließlich M10~M40, entspricht der YW-Kategorie meines Landes (die Hauptkomponente ist WC-TiC-TaC(NbC)-Co).
Jede Sorte repräsentiert eine Reihe von Legierungen von hoher Härte bis maximaler Zähigkeit mit Nummern zwischen 01 und 50.
⑵ Leistungsmerkmale von Hartmetall-Schneidwerkzeugen
① Hohe Härte: Hartmetall-Schneidwerkzeuge werden aus Hartmetall mit hoher Härte und Schmelzpunkt (sogenannte Hartphase) und einem Metallbinder (sogenannte Bindungsphase) durch ein pulvermetallurgisches Verfahren hergestellt, und ihre Härte erreicht 89-93 HRA , viel höher als Schnellarbeitsstahl, bei 5400 °C kann die Härte immer noch 82-87HRA erreichen, was die gleiche ist wie die von Schnellarbeitsstahl bei Raumtemperatur (83-86HRA). Der Härtewert von Hartmetall variiert mit der Art, Menge, Partikelgröße und dem Gehalt der Metallbindungsphase des Karbids und nimmt im Allgemeinen mit zunehmendem Gehalt der Bindungsmetallphase ab. Wenn der Bindephasengehalt gleich ist, ist die Härte von YT-Legierungen höher als die von YG-Legierungen, und die mit TaC (NbC) versetzten Legierungen haben eine höhere Hochtemperaturhärte.
② Biegefestigkeit und Zähigkeit: Die Biegefestigkeit von üblicherweise verwendetem Hartmetall liegt im Bereich von 900-1500 MPa. Je höher der Gehalt an Metallbindephase ist, desto höher ist die Biegefestigkeit. Wenn der Bindemittelgehalt gleich ist, ist die Festigkeit der Legierung vom YG-Typ (WC-Co) höher als die der Legierung vom YT-Typ (WC-TiC-Co), und die Festigkeit nimmt mit zunehmendem TiC-Gehalt ab. Hartmetall ist ein sprödes Material, und seine Schlagzähigkeit bei Raumtemperatur beträgt nur 1/30 bis 1/8 der von Schnellarbeitsstahl.
⑶ Anwendung von häufig verwendeten Hartmetall-Schneidwerkzeugen
YG-Legierungen werden hauptsächlich zur Bearbeitung von Gusseisen, Nichteisenmetallen und nichtmetallischen Werkstoffen verwendet. Feinkörnige Hartlegierungen (z. B. YG3X, YG6X) haben bei gleichem Kobaltgehalt eine höhere Härte und Verschleißfestigkeit als mittelkörnige Hartlegierungen und eignen sich für die Verarbeitung einiger spezieller harter Gusseisen, austenitischer rostfreier Stähle, hitzebeständig Legierungen, Titanlegierungen, Hartbronze und verschleißfeste Isoliermaterialien usw.
Die herausragenden Vorteile von Hartmetall vom YT-Typ sind hohe Härte, gute Hitzebeständigkeit, höhere Härte und Druckfestigkeit bei hoher Temperatur als vom YG-Typ und gute Oxidationsbeständigkeit. Wenn daher eine höhere Hitzebeständigkeit und Verschleißfestigkeit des Messers erforderlich ist, sollte die Sorte mit höherem TiC-Gehalt ausgewählt werden. YT-Legierungen eignen sich für die Bearbeitung von Kunststoffmaterialien wie Stahl, jedoch nicht für die Bearbeitung von Titanlegierungen und Silizium-Aluminium-Legierungen.
Die YW-Legierung hat die Eigenschaften von YG- und YT-Legierungen und eine gute Gesamtleistung. Es kann nicht nur für die Bearbeitung von Stahlwerkstoffen, sondern auch für die Bearbeitung von Gusseisen und NE-Metallen verwendet werden. Wenn der Kobaltgehalt entsprechend erhöht wird, kann die Festigkeit dieser Art von Legierung sehr hoch sein, und sie kann zum Schruppen und intermittierenden Schneiden verschiedener schwer zu bearbeitender Materialien verwendet werden.
6. Messer aus Hochgeschwindigkeitsstahl
Schnellarbeitsstahl (kurz HSS) ist ein hochlegierter Werkzeugstahl, dem weitere Legierungselemente wie W, Mo, Cr und V zugesetzt werden. Schnellarbeitsstahl-Schneidwerkzeuge haben eine hervorragende umfassende Leistung in Bezug auf Festigkeit, Zähigkeit und Herstellbarkeit. Bei komplexen Zerspanungswerkzeugen, insbesondere bei der Herstellung von Lochbearbeitungswerkzeugen, Fräsern, Gewindewerkzeugen, Räumwerkzeugen, Verzahnungswerkzeugen und anderen komplexen Zerspanungswerkzeugen, nimmt Schnellarbeitsstahl nach wie vor eine dominierende Stellung ein. Schnellarbeitsstahlmesser sind leicht zu schärfende Schneidkanten.
Je nach Verwendungszweck kann Schnellarbeitsstahl in Allzweck-Schnellarbeitsstahl und Hochleistungs-Schnellarbeitsstahl unterteilt werden.
das
⑴ Allzweck-Schneidwerkzeuge für Schnellarbeitsstahl
das
Schnellarbeitsstahl für allgemeine Zwecke. Im Allgemeinen kann es in zwei Arten unterteilt werden: Wolframstahl und Wolframmolybdänstahl. Diese Art von Schnellarbeitsstahl enthält Additiv (C) von 0,7 Prozent bis 0,9 Prozent . Entsprechend dem unterschiedlichen Wolframgehalt im Stahl kann dieser in Wolframstahl mit 12 Prozent oder 18 Prozent W, Wolfram-Molybdän-Stahl mit 6 Prozent oder 8 Prozent W und Molybdänstahl mit 2 Prozent oder ohne W unterteilt werden. Allzweck-Schnellarbeitsstahl hat eine gewisse Härte (63-66HRC) und Verschleißfestigkeit, eine hohe Festigkeit und Zähigkeit, eine gute Plastizität und Verarbeitungstechnologie und wird daher häufig bei der Herstellung verschiedener komplexer Werkzeuge verwendet.
① Wolframstahl: Die typische Qualität von Allzweck-Schnellarbeitsstahl-Wolframstahl ist W18Cr4V (kurz W18), der eine gute Gesamtleistung aufweist. Die Hochtemperaturhärte bei 6000 °C beträgt 48,5 HRC und kann zur Herstellung verschiedener komplexer Werkzeuge verwendet werden. Es hat die Vorteile einer guten Schleifbarkeit und einer geringen Entkohlungsempfindlichkeit, aber aufgrund des hohen Karbidgehalts ist die Verteilung relativ ungleichmäßig, die Partikel sind groß und die Festigkeit und Zähigkeit sind nicht hoch.
② Wolfram-Molybdän-Stahl: bezieht sich auf einen Schnellarbeitsstahl, der durch Ersetzen eines Teils des Wolframs im Wolframstahl durch Molybdän erhalten wird. Die typische Güte von Wolfram-Molybdän-Stahl ist W6Mo5Cr4V2, (kurz M2). Die Karbidpartikel von M2 sind fein und gleichmäßig, und seine Festigkeit, Zähigkeit und Hochtemperaturplastizität sind besser als die von W18Cr4V. Ein weiterer Wolfram-Molybdän-Stahl ist W9Mo3Cr4V (kurz W9), seine thermische Stabilität ist etwas höher als die von M2-Stahl, seine Biegefestigkeit und Zähigkeit sind besser als W6M05Cr4V2 und er hat eine gute Zerspanbarkeit.
⑵ Hochleistungsschnellarbeitsstahl-Schneidwerkzeuge
das
Hochleistungs-Schnellarbeitsstahl bezieht sich auf eine neue Stahlsorte, die einen gewissen Kohlenstoffgehalt, Vanadiumgehalt und Legierungselemente wie Co und Al zu der Allzweck-Schnellarbeitsstahlzusammensetzung hinzufügt, wodurch seine Hitzebeständigkeit und Verschleißfestigkeit verbessert werden . Es gibt hauptsächlich folgende Kategorien:
① Schnellarbeitsstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt. Hochgekohlter Schnellarbeitsstahl (wie 95W18Cr4V) mit hoher Härte bei Raumtemperatur und hoher Temperatur eignet sich für die Herstellung und Bearbeitung von gewöhnlichem Stahl und Gusseisen, Bohrern, Reibahlen, Gewindebohrern und Fräsern mit hohen Anforderungen an die Verschleißfestigkeit oder Werkzeuge für die Bearbeitung härterer Materialien. Es ist nicht geeignet, großen Stößen standzuhalten.
das
② Schnellarbeitsstahl mit hohem Vanadiumgehalt. Typische Sorten, wie W12Cr4V4Mo, (als EV4 bezeichnet), mit erhöhtem V-Gehalt von 3 bis 5 Prozent, gute Verschleißfestigkeit, geeignet zum Schneiden von Materialien mit großem Werkzeugverschleiß, wie Fasern, Hartgummi, Kunststoff usw., können auch für die Verarbeitung von Materialien wie Edelstahl, hochfesten Stählen und hochwarmfesten Legierungen verwendet werden.
das
③ Kobalt-Schnellarbeitsstahl. Es ist ein kobalthaltiger superharter Schnellarbeitsstahl, eine typische Sorte wie W2Mo9Cr4VCo8 (kurz M42), hat eine hohe Härte und seine Härte kann 69-70HRC erreichen. Es eignet sich für die Bearbeitung von hochfestem hitzebeständigem Stahl, Hochtemperaturlegierungen, Titanlegierungen usw. Bearbeitungsmaterial M42 hat eine gute Schleifbarkeit und eignet sich zur Herstellung von Präzisions- und komplexen Werkzeugen, ist jedoch nicht für Arbeiten unter Schlagschneiden geeignet Bedingungen.
④ Aluminium-Schnellarbeitsstahl. Es gehört zu aluminiumhaltigen superharten Schnellarbeitsstählen, typischen Sorten wie W6Mo5Cr4V2Al (abgekürzt als 501), die Hochtemperaturhärte erreicht 54 HRC bei 6000 ° C und die Schnittleistung entspricht M42. Es eignet sich zur Herstellung von Fräsern, Bohrern, Reibahlen, Zahnradfräsern und Räumnadeln. usw., die zur Verarbeitung von Materialien wie legiertem Stahl, Edelstahl, hochfestem Stahl und Superlegierungen verwendet werden.
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⑤ Stickstoff superharter Schnellarbeitsstahl. Typische Güten wie W12M03Cr4V3N, kurz (V3N) genannt, sind stickstoffhaltige superharte Schnellarbeitsstähle. Die Härte, Festigkeit und Zähigkeit entsprechen M42. wird bearbeitet.
das
(3) Schmelzschnellarbeitsstahl und pulvermetallurgischer Schnellarbeitsstahl
Schnellarbeitsstahl kann nach verschiedenen Herstellungsverfahren in Schmelzschnellarbeitsstahl und pulvermetallurgischen Schnellarbeitsstahl unterteilt werden.
das
① Schmelzen von Schnellarbeitsstahl: Sowohl gewöhnlicher Schnellarbeitsstahl als auch Hochleistungsschnellarbeitsstahl werden durch Schmelzen hergestellt. Sie werden durch Prozesse wie Schmelzen, Blockgießen und Plattieren und Walzen zu Messern verarbeitet. Das ernsthafte Problem, das wahrscheinlich beim Schmelzen von Schnellarbeitsstahl auftritt, ist die Karbidseigerung. Harte und spröde Karbide sind im Schnellarbeitsstahl ungleichmäßig verteilt, und die Körner sind grob (bis zu zehn Mikrometer). und nachteilige Auswirkungen auf die Schneidleistung.
das
② Pulvermetallurgischer Schnellarbeitsstahl (PM HSS): Pulvermetallurgischer Schnellarbeitsstahl (PM HSS) ist geschmolzener Stahl, der in einem Hochfrequenzinduktionsofen geschmolzen, mit Hochdruckargon oder reinem Stickstoff zerstäubt und dann abgeschreckt wird, um fein zu erhalten und gleichmäßige Kristallmikrostruktur (Schnellarbeitsstahlpulver), und dann das erhaltene Pulver unter hoher Temperatur und hohem Druck zu einem Messerrohling pressen oder zuerst einen Stahlbarren herstellen und ihn dann schmieden und in Messerform walzen. Verglichen mit dem durch Schmelzverfahren hergestellten Schnellarbeitsstahl hat PM HSS die folgenden Vorteile: Die Karbidkörner sind fein und gleichmäßig, und die Festigkeit, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit sind im Vergleich zu dem durch Schmelzen hergestellten Schnellarbeitsstahl stark verbessert. Im Bereich komplexer CNC-Werkzeuge werden sich PM HSS-Werkzeuge weiterentwickeln und eine wichtige Rolle spielen. Typische Qualitäten wie F15, FR71, GF1, GF2, GF3, PT1, PVN usw. können zur Herstellung von großen, hochbelastbaren und schlagfesten Messern sowie zur Herstellung von Präzisionsmessern verwendet werden.
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Auswahlprinzipien von CNC-Werkzeugmaterialien
Gegenwärtig umfassen die weit verbreiteten CNC-Schneidwerkzeugmaterialien hauptsächlich Diamant-Schneidwerkzeuge, Schneidwerkzeuge aus kubischem Bornitrid, Keramik-Schneidwerkzeuge, beschichtete Schneidwerkzeuge, Hartmetall-Schneidwerkzeuge und Schnellarbeitsstahl-Schneidwerkzeuge.
