De combinatie van geavanceerde verwerkingsapparatuur en hoogwaardige CNC-snijgereedschappen kan de nodige efficiëntie volledig uitoefenen en goede economische voordelen behalen. Met de snelle ontwikkeling van snijgereedschapmaterialen hebben verschillende nieuwe soorten snijgereedschapmaterialen hun fysieke, mechanische en snijprestaties aanzienlijk verbeterd, en hun toepassingsgebied wordt ook voortdurend uitgebreid.
1. Basiseigenschappen die materialen voor snijgereedschappen moeten hebben
De selectie van gereedschapsmaterialen heeft een aanzienlijke invloed op de standtijd, de verwerkingsefficiëntie, de verwerkingskwaliteit en de verwerkingskosten. Het snijgereedschap moet bestand zijn tegen hoge druk, hoge temperaturen, wrijving, schokken en trillingen tijdens het snijden. Daarom moeten gereedschapsmaterialen de volgende basiseigenschappen hebben:
(1) Hardheid en slijtvastheid. De hardheid van het gereedschapsmateriaal moet hoger zijn dan die van het werkstukmateriaal, waarbij over het algemeen een hardheid van meer dan 60HRC vereist is. Hoe hoger de hardheid van het gereedschapsmateriaal, hoe beter de slijtvastheid.
(2) Kracht en taaiheid. Het gereedschapsmateriaal moet een hoge sterkte en taaiheid hebben om snijkrachten, stoten en trillingen te weerstaan en om brosse breuk en instorting van de rand van het gereedschap te voorkomen.
(3) Hittebestendigheid. Het gereedschapsmateriaal heeft een goede hittebestendigheid, is bestand tegen hoge snijtemperaturen en heeft een goede oxidatieweerstand.
(4) Procesprestaties en economie. Het gereedschapsmateriaal moet goede smeedprestaties, warmtebehandelingsprestaties en lasprestaties hebben; Slijpverwerkingsprestaties en het nastreven van een hoge prijs-prestatieverhouding.
2. Typen, eigenschappen, kenmerken en toepassingen van materialen voor snijgereedschappen
A. Typen, eigenschappen, kenmerken en gereedschapstoepassingen van materialen voor diamantgereedschappen
Diamant is een allotroop van koolstof en het is het hardste materiaal dat in de natuur voorkomt. Diamantsnijgereedschappen hebben een hoge hardheid, slijtvastheid en thermische geleidbaarheid en worden veel gebruikt bij de verwerking van non-ferro en niet-metalen materialen. Vooral bij het snel zagen van aluminium en siliciumaluminiumlegeringen zijn diamantgereedschappen de belangrijkste soorten snijgereedschappen die moeilijk te vervangen zijn. Diamantsnijgereedschappen die een hoge efficiëntie, hoge stabiliteit en bewerking met een lange levensduur kunnen bereiken, zijn onmisbare en belangrijke gereedschappen bij moderne CNC-bewerkingen.
2. Typen, eigenschappen, kenmerken en gereedschapstoepassingen van kubische boornitride gereedschapsmaterialen
Het tweede soort superhard materiaal, kubisch boornitride (CBN), gesynthetiseerd door een methode die vergelijkbaar is met de diamantproductiemethode, komt op de tweede plaats na diamant wat betreft hardheid en thermische geleidbaarheid. Het heeft een uitstekende thermische stabiliteit en oxideert niet bij verhitting tot 10.000 graden in de atmosfeer. CBN
heeft uiterst stabiele chemische eigenschappen voor ferrometalen en kan breed worden gebruikt bij de verwerking van staalproducten.
3. Type, prestaties en kenmerken van keramische gereedschapsmaterialen en gereedschapstoepassing
Keramische snijgereedschappen worden gekenmerkt door een hoge hardheid, goede slijtvastheid, uitstekende hittebestendigheid en chemische stabiliteit, en zijn niet gemakkelijk te verbinden met metaal. Keramische gereedschappen spelen een zeer belangrijke rol bij NC-bewerkingen. Keramische gereedschappen zijn een van de belangrijkste gereedschappen geworden voor het snel snijden en bewerken van moeilijke materialen. Keramische gereedschappen worden veel gebruikt bij snel snijden, droog zagen, hard zagen en moeilijk te snijden materialen. Keramische gereedschappen kunnen op efficiënte wijze zeer harde materialen verwerken die niet kunnen worden verwerkt door traditionele gereedschappen, waardoor "draaien in plaats van slijpen" wordt gerealiseerd; De optimale snijsnelheid van keramische gereedschappen kan 2 tot 10 keer hoger zijn dan die van hardmetalen gereedschappen, waardoor de productie-efficiëntie van het snijden aanzienlijk wordt verbeterd; De belangrijkste grondstoffen die worden gebruikt voor keramische gereedschapsmaterialen zijn de meest voorkomende elementen in de korst. Daarom is de promotie en toepassing van keramische gereedschappen van groot belang om de productiviteit te verbeteren, verwerkingskosten te verlagen en strategische edelmetalen te besparen, en zal het ook de vooruitgang van de snijtechnologie enorm bevorderen.
4. Prestaties en kenmerken van gecoate gereedschapsmaterialen en toepassing van gereedschappen
Het coaten van het gereedschap is een van de belangrijke manieren om de prestaties te verbeteren. De opkomst van gecoate snijgereedschappen heeft gezorgd voor een belangrijke doorbraak in hun snijprestaties. Gecoate snijgereedschappen zijn gecoat met een of meer lagen vuurvaste verbindingen met een goede slijtvastheid op het gereedschapslichaam met een goede taaiheid. Ze combineren de gereedschapsmatrix met een harde coating, waardoor de gereedschapsprestaties aanzienlijk verbeteren. Gecoate snijgereedschappen kunnen de bewerkingsefficiëntie verbeteren, de bewerkingsnauwkeurigheid verbeteren, de levensduur van het gereedschap verlengen en de bewerkingskosten verlagen.
Ongeveer 80 procent van de snijgereedschappen die in nieuwe CNC-bewerkingsmachines worden gebruikt, gebruiken gecoate gereedschappen. Gecoate gereedschappen zullen in de toekomst de belangrijkste gereedschapsvariëteit op het gebied van CNC-bewerking zijn.
5. Typen, eigenschappen, kenmerken en toepassingen van snijgereedschapmaterialen van harde legeringen
Snijgereedschappen van harde legeringen, met name indexeerbare snijgereedschappen van harde legeringen, zijn de toonaangevende producten van CNC-bewerkingsgereedschappen. Sinds de jaren tachtig zijn verschillende soorten geïntegreerde en indexeerbare hardgelegeerde snijgereedschappen of bladen uitgebreid naar verschillende snijgereedschapsvelden. Onder hen zijn indexeerbare snijgereedschappen van harde legeringen uitgebreid van eenvoudige draai- en vlakfreesgereedschappen tot verschillende precisie-, complexe en gevormde gereedschapsgebieden.
Soorten snijgereedschappen van harde legeringen
Volgens de belangrijkste chemische samenstelling kunnen harde legeringen worden onderverdeeld in harde legeringen op basis van wolfraamcarbide en harde legeringen op basis van titaniumcarbide (TiC (N).
Gecementeerde carbiden op basis van wolfraamcarbide omvatten wolfraamkobalt (YG), wolfraamkobalttitanium (YT) en toegevoegd zeldzaam carbide (YW). Ze hebben hun eigen voor- en nadelen. De belangrijkste componenten zijn wolfraamcarbide (WC), titaniumcarbide (TiC), tantaalcarbide (TaC), niobiumcarbide (NbC), enz. De verbindingsfase van gewoon metaal is Co.
Harde legeringen op basis van koolstof (stikstof) titanium zijn harde legeringen met TiC als hoofdbestanddeel (sommige met andere carbiden of nitriden toegevoegd), en de veelgebruikte metaalbindingsfasen zijn Mo en Ni.
ISO (International Organization for Standardization) verdeelt het snijden van harde legeringen in drie categorieën:
Klasse K, inclusief Kl0-K40, is gelijk aan de YG-klasse in China (voornamelijk samengesteld uit WC Co).
Klasse P, inclusief P01 tot P50, is gelijk aan de YT-klasse in China (voornamelijk samengesteld uit WC TiC Co).
Klasse M, inclusief M10 tot M40, is gelijk aan de YW-klasse in China (voornamelijk samengesteld uit WC TiC TaC (NbC) Co).
Elk merk vertegenwoordigt een reeks legeringen variërend van hoge hardheid tot maximale taaiheid met getallen tussen 01 en 50.
6. Typen, kenmerken en toepassingen van snijgereedschappen voor snelstaal
High Speed Steel (HSS) is een soort hooggelegeerd gereedschapsstaal dat een grote hoeveelheid legeringselementen bevat, zoals W, Mo, Cr en V. Snijgereedschappen van snelstaal hebben uitstekende uitgebreide prestaties op het gebied van sterkte, taaiheid en verwerkbaarheid. In complexe snijgereedschappen, met name voor het vervaardigen van gereedschappen voor het bewerken van gaten, freesgereedschappen, draadsnijgereedschappen, treksnijgereedschappen, tandwielsnijgereedschappen en andere complexe randvormige snijgereedschappen, neemt snelstaal nog steeds de hoofdrol in. Gereedschappen van snelstaal zijn gemakkelijk te slijpen met scherpe snijkanten.
Volgens verschillende doeleinden kan snelstaal worden onderverdeeld in snelstaal voor algemeen gebruik en hoogwaardig snelstaal.
(1) Universeel snijgereedschap voor snel staal
Universeel snelstaal. Over het algemeen kan het worden onderverdeeld in twee categorieën: wolfraamstaal en wolfraam-molybdeenstaal. Dit type snelstaal bevat (C) variërend van 0,7 procent tot 0,9 procent. Volgens het verschillende wolfraamgehalte in staal, kan het worden onderverdeeld in wolfraamstaal met 12 procent of 18 procent W, wolfraam-molybdeenstaal met 6 procent of 8 procent W en molybdeenstaal met 2 procent of geen W. Universeel snelstaal heeft een bepaalde mate van hardheid (63-66HRC) en slijtvastheid, hoge sterkte en taaiheid, goede plasticiteit en verwerkbaarheid, en wordt veel gebruikt bij de productie van verschillende complexe snijgereedschappen.
① Wolfraamstaal: de typische kwaliteit van universeel snelstaal wolfraamstaal is W18Cr4V, (aangeduid als W18), dat goede uitgebreide eigenschappen en een hoge temperatuurhardheid van 48,5HRC bij 6000 graden heeft. Het kan worden gebruikt om verschillende complexe snijgereedschappen te vervaardigen. Het heeft voordelen zoals goede maalbaarheid en lage ontkolingsgevoeligheid, maar vanwege het hoge gehalte aan carbiden, ongelijke verdeling, grotere deeltjes en lage sterkte en taaiheid.
② Wolfraam-molybdeenstaal: verwijst naar een hogesnelheidsstaal dat wordt verkregen door een deel van wolfraam in wolfraamstaal te vervangen door molybdeen. De typische kwaliteit van wolfraam-molybdeenstaal is W6Mo5Cr4V2, of kortweg M2. De carbidedeeltjes van M2 zijn fijn en uniform, met een betere sterkte, taaiheid en plasticiteit bij hoge temperaturen dan W18Cr4V. Een ander type wolfraam-molybdeenstaal is W9Mo3Cr4V (afgekort als W9), dat een iets hogere thermische stabiliteit heeft dan M2-staal, een betere buigsterkte en taaiheid dan W6M05Cr4V2, en een goede bewerkbaarheid heeft.
(2) Hoogwaardige snijgereedschappen voor snel staal
Hoogwaardig snelstaal verwijst naar een nieuw type staal dat wat koolstofgehalte, vanadiumgehalte en legeringselementen zoals Co en Al toevoegt aan de samenstelling van universeel snelstaal, waardoor de hittebestendigheid en slijtvastheid worden verbeterd . Er zijn voornamelijk de volgende categorieën:
① Snelstaal met hoog koolstofgehalte. Snelstaal met een hoog koolstofgehalte (zoals 95W18Cr4V) heeft een hoge hardheid bij kamertemperatuur en hoge temperaturen, waardoor het geschikt is voor de productie en verwerking van gewoon staal en gietijzer, boren, ruimers, tappen en frezen met hoge eisen aan slijtvastheid, of snijgereedschappen voor het bewerken van hardere materialen. Het is niet geschikt om grote schokken te weerstaan.
② Hoog vanadium snelstaal. Typische kwaliteiten, zoals W12Cr4V4Mo, (afgekort EV4), met een V-gehalte verhoogd tot 3 procent ~ 5 procent, hebben een goede slijtvastheid en zijn geschikt voor het snijden van materialen met grote gereedschapsslijtage, zoals vezels, hard rubber, plastic, enz., en kan ook worden gebruikt voor het verwerken van roestvrij staal, hoogwaardig staal, legeringen op hoge temperatuur en andere materialen.
③ Kobalt snelstaal. Het is een kobalthoudend superhard snelstaal met een typische kwaliteit, zoals W2Mo9Cr4VCo8 (aangeduid als M42), dat een hoge hardheid heeft tot 69~70HRC. Het is geschikt voor het bewerken van moeilijk te bewerken materialen zoals hittebestendig staal met hoge sterkte, legeringen voor hoge temperaturen, titaniumlegeringen, enz. M42 heeft een goede slijpbaarheid en is geschikt voor het maken van precisie- en complexe snijgereedschappen, maar het is niet geschikt voor werken onder impact snijden omstandigheden.
④ Aluminium snelstaal. Het is een aluminiumhoudend superhard snelstaal met een typische kwaliteit, zoals W6Mo5Cr4V2Al (afgekort als 501). De hardheid bij hoge temperatuur bij 6000 graden bereikt ook 54HRC en de snijprestaties zijn gelijk aan M42. Het is geschikt voor het vervaardigen van frezen, boren, ruimers, tandwielfrezen, treksnijders, enz., en wordt gebruikt voor het bewerken van materialen zoals gelegeerd staal, roestvrij staal, hoogwaardig staal en legeringen voor hoge temperaturen.
⑤ Stikstof superhard snelstaal. Een typische soort, zoals W12M03Cr4V3N, afgekort als (V3N), is een stikstofhoudend superhard snelstaal met een hardheid, sterkte en taaiheid vergelijkbaar met M42. Het kan worden gebruikt als vervanging voor kobalthoudend snelstaal voor het snijden met lage snelheid van moeilijk te bewerken materialen en het met hoge precisie bewerken met lage snelheid.
(3) Smelten van snelstaal en poedermetallurgie snelstaal
Volgens verschillende productieprocessen kan snelstaal worden onderverdeeld in gesmolten snelstaal en poedermetallurgie snelstaal.
① Smelten van snelstaal: zowel gewoon snelstaal als hoogwaardig snelstaal worden vervaardigd volgens de smeltmethode. Er worden snijgereedschappen van gemaakt via processen zoals smelten, ingotsgieten en plateren en walsen. Het ernstige probleem dat zich vaak voordoet bij het smelten van snelstaal is de segregatie van carbide. Harde en brosse carbiden zijn ongelijk verdeeld in sneldraaistaal en de korrelgrootte is grof (tot tientallen micrometers), wat nadelige gevolgen heeft voor de slijtvastheid, taaiheid en snijprestaties van sneldraaistaalgereedschappen.
② Poedermetallurgie High Speed Steel (PM HSS): Poedermetallurgie High Speed Steel (PM HSS) is een staalvloeistof die wordt gesmolten in een hoogfrequente inductieoven. Het wordt verstoven met argon onder hoge druk of zuiver stikstofgas en vervolgens geblust om een fijne en uniforme kristallijne structuur te verkrijgen (snelstaalpoeder). Het resulterende poeder wordt vervolgens bij hoge temperatuur en druk tot een stuk gereedschap geperst, of eerst tot een stalen knuppel gemaakt en vervolgens gesmeed en in de vorm van een gereedschap gerold. Vergeleken met snelstaal vervaardigd door smeltmethode, heeft PM HSS de voordelen van fijne en uniforme carbidekorrels, aanzienlijk verbeterde sterkte, taaiheid en slijtvastheid in vergelijking met gesmolten snelstaal. PM HSS-gereedschappen zullen zich verder ontwikkelen en een belangrijke positie innemen op het gebied van complexe CNC-gereedschappen. Typische kwaliteiten, zoals F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN, enz., kunnen worden gebruikt om grote, zware en slagvaste snijgereedschappen te vervaardigen, evenals precisiesnijgereedschappen.
