Typer, ytelse, egenskaper og applikasjonsekspertise for 6 typer CNC-skjæreverktøy

Kombinasjonen av avansert prosessutstyr og høyytelses CNC-skjæreverktøy er nødvendig for å utnytte sin effektivitet fullt ut og oppnå gode økonomiske fordeler. Med den raske utviklingen av verktøymaterialer har forskjellige nye typer verktøymaterialer forbedret deres fysiske, mekaniske og skjæreytelse betraktelig, og deres anvendelsesområde utvides også stadig.
1 Verktøymaterialet skal ha grunnleggende egenskaper
Valget av verktøymaterialer har en betydelig innvirkning på verktøyets levetid, prosesseringseffektivitet, prosesskvalitet og prosesseringskostnader. Skjæreverktøy må tåle høyt trykk, høy temperatur, friksjon, slag og vibrasjoner under kutting. Derfor bør verktøymaterialer ha følgende grunnleggende egenskaper:
(1) Hardhet og slitestyrke. Hardheten til verktøymaterialet må være høyere enn arbeidsstykkematerialet, og krever vanligvis en hardhet på 60HRC eller høyere. Jo høyere hardhet verktøymaterialet har, desto bedre slitestyrke.
(2) Styrke og seighet. Verktøymaterialet bør ha høy styrke og seighet for å motstå skjærekrefter, støt og vibrasjoner, og for å forhindre sprø brudd og kantkollaps av verktøyet.
(3) Varmemotstand. Verktøymaterialet har god varmebestandighet, tåler høye skjæretemperaturer og har god oksidasjonsmotstand.
(4) Prosessytelse og økonomi. Verktøymaterialet skal ha god smiytelse, varmebehandlingsytelse og sveiseytelse; Sliping ytelse, og jakten på høye kostnader ytelsesforhold.
2, Typer, egenskaper, egenskaper og anvendelser av skjærende verktøymaterialer
1. Typer, egenskaper, egenskaper og bruksområder for diamantskjærende verktøymaterialer
Diamant er en allotrop av karbon, og det er det hardeste materialet som finnes i naturen. Diamantskjæreverktøy har høy hardhet, slitestyrke og termisk ledningsevne, og er mye brukt i behandlingen av ikke-jernholdige og ikke-metalliske materialer. Spesielt ved høyhastighetsskjæring av aluminium og silisiumaluminiumslegeringer er diamantskjæreverktøy hovedtypen skjæreverktøy som er vanskelige å erstatte. Diamantskjæreverktøy som kan oppnå høy effektivitet, høy stabilitet og lang levetid er uunnværlige og viktige verktøy i moderne CNC-bearbeiding.

⑴ Typer diamantskjærende verktøy
① Naturlig diamantskjæreverktøy: Naturlig diamant har en historie på over hundre år som et skjæreverktøy. Etter finsliping kan naturlig enkrystall diamantskjæreverktøy ha ekstremt skarpe kanter, med en skjæreradius på opptil 0.002 μm. Ved å være i stand til å oppnå ultratynn skjæring og oppnå ekstremt høy arbeidsstykkenøyaktighet og lav overflateruhet, er det et anerkjent, ideelt og uerstattelig ultrapresisjonsmaskinverktøy.
② PCD diamantskjæreverktøy: Naturlig diamant er dyrt, og polykrystallinsk diamant (PCD) er fortsatt mye brukt i skjærebehandling. Siden tidlig på 1970-tallet, etter den vellykkede utviklingen av polykrystallinske diamantblader (PCD) laget av høytemperatur- og høytrykkssynteseteknologi, har naturlige diamantskjæreverktøy blitt erstattet av kunstig polykrystallinsk diamant i mange situasjoner. PCD-råmaterialer er rikelig, og prisene deres er bare titalls til titalls ganger høyere enn for naturlig diamant.
PCD-verktøy kan ikke slipe ekstremt skarpe kanter, og overflatekvaliteten til det behandlede arbeidsstykket er ikke like god som naturlig diamant. Foreløpig er det ikke praktisk å produsere PCD-blader med sponspor i industrien. Derfor kan PCD kun brukes til presisjonsskjæring av ikke-jernholdige metaller og ikke-metaller, noe som gjør det vanskelig å oppnå ultrapresisjonsspeilskjæring.
③ CVD-diamantskjæreverktøy: Siden slutten av 1970-tallet til begynnelsen av 1980-tallet har CVD-diamantteknologi dukket opp i Japan. CVD-diamant refererer til syntesen av diamantfilmer på heterogene substrater (som harde legeringer, keramikk, etc.) ved bruk av kjemisk dampavsetning (CVD). CVD-diamant har samme struktur og egenskaper som naturlig diamant.
Ytelsen til CVD-diamant er veldig lik den til naturlig diamant, og den kombinerer fordelene med naturlig enkrystalldiamant og polykrystallinsk diamant (PCD), som til en viss grad overvinner deres mangler.
⑵ Ytelsesegenskaper til diamantskjæreverktøy
① Ekstremt høy hardhet og slitestyrke: Naturlig diamant er det hardeste stoffet som finnes i naturen. Diamant har ekstremt høy slitestyrke. Når du behandler materialer med høy hardhet, er levetiden til diamantskjæreverktøy 10-100 ganger så lang som for skjæreverktøy i hardlegering, og til og med hundrevis av ganger lengre.
② Har en veldig lav friksjonskoeffisient: Friksjonskoeffisienten mellom diamant og noen ikke-jernholdige metaller er lavere enn andre skjæreverktøy, med lav friksjonskoeffisient og liten deformasjon under maskinering, noe som kan redusere skjærekraften.
③ Skjæreggen er veldig skarp: skjærekanten på diamantverktøy kan slipes veldig skarpt, og naturlige enkrystall-diamantverktøy kan nå så høyt som 0.002-0.008 μm. I stand til ultratynn skjæring og ultrapresisjonsmaskinering.
④ Har høy termisk ledningsevne: Diamant har høy varmeledningsevne og termisk diffusjonshastighet, og skjærevarmen spres lett. Skjæretemperaturen til verktøyet er lav.
⑤ Har en lavere termisk ekspansjonskoeffisient: Den termiske ekspansjonskoeffisienten til diamant er flere ganger mindre enn den for hard legering, og endringen i verktøystørrelse forårsaket av skjærevarme er svært liten, noe som er spesielt viktig for presisjon og ultrapresisjonsmaskinering med krav til høy dimensjonsnøyaktighet.
Bruk av diamantskjærende verktøy
Diamantskjæreverktøy brukes ofte til finskjæring og boring av ikke-jernholdige og ikke-metalliske materialer ved høye hastigheter. Egnet for behandling av forskjellige slitesterke ikke-metalliske materialer, for eksempel glassfiberpulvermetallurgiemner, keramiske materialer, etc; Ulike slitasjebestandige ikke-jernholdige metaller, for eksempel en rekke silisium-aluminiumslegeringer; Ulike etterbehandlingsprosesser av ikke-jernholdige metaller.
Ulempen med diamantskjæreverktøy er deres dårlige termiske stabilitet. Når skjæretemperaturen overstiger 700 grader til 800 grader, vil hardheten deres gå helt tapt; I tillegg er den ikke egnet for å kutte svarte metaller fordi diamant (karbon) lett interagerer med jernatomer ved høye temperaturer, og konverterer karbonatomer til grafittstrukturer, noe som gjør verktøyet ekstremt utsatt for skade.
2. Typer, egenskaper, egenskaper og verktøyapplikasjoner for verktøymaterialer for kubisk bornitrid
Det andre superharde materialet, kubisk bornitrid (CBN), syntetisert ved hjelp av en metode som ligner på diamantproduksjon, er nest etter diamant når det gjelder hardhet og termisk ledningsevne. Den har utmerket termisk stabilitet og oksiderer ikke når den varmes opp til 10000C i atmosfæren. CBN har ekstremt stabile kjemiske egenskaper for svartmetaller og kan brukes mye i bearbeiding av stålprodukter.

Typer skjæreverktøy for kubisk bornitrid
Kubisk bornitrid (CBN) er et stoff som ikke finnes i naturen og kan deles inn i enkeltkrystall og polykrystallinsk, nemlig CBN enkeltkrystall og polykrystallinsk kubisk bornitrid (PCBN). CBN er en av isomerene av bornitrid (BN), med en struktur som ligner på diamant.
PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) er et polykrystallinsk materiale som sinter fine CBN-materialer sammen gjennom bindingsfaser (TiC, TiN, Al, Ti, etc.) under høy temperatur og trykk. Det er for tiden det nest hardeste verktøymaterialet syntetisert kunstig, og sammen med diamant omtales det som superhardt verktøymateriale. PCBN brukes hovedsakelig til å lage skjæreverktøy eller andre verktøy.
PCBN-skjæreverktøy kan deles inn i integrerte PCBN-blader og PCBN-komposittblader sintret med hardlegeringskompositter.
PCBN komposittblader lages ved å sintre et lag med O.{0}},0 mm tykt PCBN på en hard legering med god styrke og seighet. Ytelsen kombinerer god seighet, høy hardhet og slitestyrke, og løser problemene med lav bøyestyrke og sveisevansker til CBN-blader.
De viktigste egenskapene og egenskapene til kubisk bornitrid
Selv om hardheten til kubisk bornitrid er litt lavere enn diamant, er den mye høyere enn andre materialer med høy hardhet. Den enestående fordelen med CBN er at dens termiske stabilitet er mye høyere enn for diamant, og når over 1200 grader (700-800 grad for diamant), og en annen enestående fordel er dens høye kjemiske treghet, som ikke reagerer med jernelementer ved 1200-1300 grad. De viktigste ytelsesegenskapene til kubisk bornitrid er som følger.
① Høy hardhet og slitestyrke: CBN krystallstruktur ligner på diamant, med lignende hardhet og styrke som diamant. PCBN er spesielt egnet for bearbeiding av materialer med høy hardhet som kun kunne slipes før, og kan oppnå bedre overflatekvalitet på arbeidsstykker.
② Den har høy termisk stabilitet: varmemotstanden til CBN kan nå 1400-1500 grad, som er nesten 1 ganger høyere enn varmemotstanden til diamant (700-800 grad). PCBN-verktøy kan kutte høytemperaturlegeringer og bråkjølt stål med en hastighet 3-5 ganger høyere enn hardlegeringsverktøy.
③ Utmerket kjemisk stabilitet: Den reagerer ikke kjemisk med jernbaserte materialer selv ved temperaturer mellom 1200-1300 grader, og slites ikke skarpt som diamant. På dette tidspunktet kan den fortsatt opprettholde hardheten til harde legeringer; PCBN-skjæreverktøy er egnet for kutting av bråkjølte ståldeler og kaldt hardt støpejern, og kan brukes mye for høyhastighetsskjæring av støpejern.
④ Å ha god varmeledningsevne: Selv om den termiske ledningsevnen til CBN ikke kan hamle opp med diamant, er den termiske ledningsevnen til PCBN bare nest etter diamant i forskjellige verktøymaterialer, mye høyere enn for høyhastighetsstål og harde legeringer.
⑤ Å ha en lavere friksjonskoeffisient: En lavere friksjonskoeffisient kan føre til en reduksjon i skjærekraft, en reduksjon i skjæretemperatur og en forbedring i overflatekvalitet under bearbeiding.
Påføring av skjæreverktøy for kubisk bornitrid
Kubisk bornitrid er egnet for presisjonsbearbeiding av ulike materialer som er vanskelige å kutte, som bråkjølt stål, hardt støpejern, høytemperaturlegeringer, harde legeringer og overflatespraymaterialer. Maskineringsnøyaktigheten kan nå IT5 (hull IT6), og overflateruhetsverdien kan være så lav som Ra1.25-0.20 μM.
Seigheten og bøyestyrken til skjæreverktøymaterialer for kubisk bornitrid er dårlig. Derfor er dreieverktøy for kubisk bornitrid ikke egnet for grov bearbeiding ved lave hastigheter og med høy slagbelastning; Den er ikke egnet for å kutte materialer med høy plastisitet, slik som aluminiumlegeringer, kobberlegeringer, nikkelbaserte legeringer og stål med høy plastisitet, fordi kutting av disse metallene vil produsere alvorlige sponavleiringer, som vil forringe maskinoverflaten.
3. Typer, egenskaper, egenskaper og verktøyapplikasjoner for keramiske verktøymaterialer
Keramiske skjæreverktøy har egenskapene høy hardhet, god slitestyrke, utmerket varmebestandighet og kjemisk stabilitet, og er ikke lett å binde med metaller. Keramiske skjæreverktøy spiller en svært viktig rolle i CNC-bearbeiding, og har blitt et av de viktigste skjæreverktøyene for høyhastighetsskjæring og vanskelig å bearbeide materialer. Keramiske skjæreverktøy er mye brukt i høyhastighetsskjæring, tørrskjæring, hard skjæring og skjæring av materialer som er vanskelige å bearbeide. Keramiske skjæreverktøy kan effektivt behandle materialer med høy hardhet som ikke kan bearbeides med tradisjonelle skjæreverktøy, og oppnå "dreiing i stedet for sliping"; Den optimale skjærehastigheten til keramiske skjæreverktøy kan være 2 til 10 ganger høyere enn for skjæreverktøy i hardlegering, noe som i stor grad forbedrer produksjonseffektiviteten til skjæring; De viktigste råvarene som brukes til keramiske skjæreverktøy er de mest tallrike elementene i jordskorpen. Derfor er promotering og bruk av keramiske skjæreverktøy av stor betydning for å forbedre produktiviteten, redusere prosesseringskostnadene og spare strategiske edle metaller. Det vil også i stor grad fremme fremgangen innen skjæreteknologi.

⑴ Typer av keramiske verktøymaterialer
Typer av keramiske verktøymaterialer kan generelt deles inn i tre kategorier: aluminabasert keramikk, silisiumnitridbasert keramikk og kompositt silisiumnitrid aluminabasert keramikk. Blant dem er aluminabaserte og silisiumnitridbaserte keramiske verktøymaterialer de mest brukte. Ytelsen til silisiumnitridbasert keramikk er overlegen ytelsen til aluminabasert keramikk.
⑵ Ytelse og egenskaper til keramiske skjæreverktøy
Ytelsesegenskapene til keramiske skjæreverktøy er som følger:
① Høy hardhet og god slitestyrke: Selv om hardheten til keramiske skjæreverktøy ikke er så høy som PCD og PCBN, er den betydelig høyere enn hard legering og høyhastighets stål skjæreverktøy, og når 93-95HRA. Keramiske skjæreverktøy kan behandle høyharde materialer som er vanskelige å bearbeide med tradisjonelle verktøy, noe som gjør dem egnet for høyhastighetsskjæring og hard skjæring.
② Høy temperaturbestandighet og god varmebestandighet: Keramiske skjæreverktøy kan fortsatt kutte ved høye temperaturer over 1200 grader. Keramiske skjæreverktøy har utmerkede høytemperatur mekaniske egenskaper, og oksidasjonsmotstanden til A12O3 keramiske skjæreverktøy er spesielt god. Selv når skjærekanten er i rødglødende tilstand, kan den brukes kontinuerlig. Derfor kan keramiske skjæreverktøy oppnå tørr skjæring, og dermed spare skjærevæske.
③ God kjemisk stabilitet: Keramiske skjæreverktøy er ikke enkle å binde med metaller, og er korrosjonsbestandige med god kjemisk stabilitet, noe som kan redusere limslitasjen til skjæreverktøy.
④ Lav friksjonskoeffisient: Keramiske skjæreverktøy har lav affinitet med metaller, noe som resulterer i en lav friksjonskoeffisient som kan redusere skjærekraft og skjæretemperatur.
⑶ Keramiske kniver har bruksområder
Keramikk er et av verktøymaterialene som hovedsakelig brukes til høyhastighets presisjonsmaskinering og semi-presisjonsmaskinering. Keramiske skjæreverktøy er egnet for kutting av ulike støpejern (grå støpejern, duktilt jern, formbart støpejern, kaldt hardt støpejern, høylegert slitebestandig støpejern) og stål (karbonkonstruksjonsstål, legert konstruksjonsstål, høyfast stål , høyt manganstål, bråkjølt stål, etc.), og kan også brukes til å kutte kobberlegeringer, grafitt, ingeniørplast og komposittmaterialer.
Keramiske verktøymaterialer har problemer med lav bøyestyrke og dårlig slagfasthet, noe som gjør dem uegnet for skjæring ved lave hastigheter og under støtbelastning.
4. Ytelse og egenskaper for belagte verktøymaterialer og påføring av verktøy
Å belegge skjæreverktøyene er en av de viktige måtene å forbedre ytelsen på. Fremveksten av belagte skjæreverktøy har gjort betydelige gjennombrudd i deres kutteytelse. Belagte skjæreverktøy er de som er belagt med ett eller flere lag av ildfaste forbindelser med god slitestyrke på verktøykroppen med god seighet. De kombinerer verktøymatrisen med et hardt belegg, og forbedrer dermed verktøyets ytelse betraktelig. Belagte skjæreverktøy kan forbedre maskineringseffektiviteten, forbedre maskineringsnøyaktigheten, forlenge verktøyets levetid og redusere maskineringskostnadene.
Omtrent 80 % av skjæreverktøyene som brukes i nye CNC-maskiner bruker belagte verktøy. Belagte skjæreverktøy vil være den viktigste verktøyvarianten innen CNC-bearbeiding i fremtiden.

⑴ Typer belagte skjæreverktøy
I henhold til forskjellige beleggingsmetoder kan belagte verktøy deles inn i verktøy belagt med kjemisk dampavsetning (CVD) og belagt verktøy med fysisk dampavsetning (PVD). Belagte skjæreverktøy i hardlegering bruker vanligvis kjemisk dampavsetningsmetode, med en avsetningstemperatur på rundt 1000 grader. Belagt høyhastighets stålskjæreverktøy bruker vanligvis fysisk dampavsetningsmetode, med en avsetningstemperatur på rundt 500 grader;
I henhold til de forskjellige substratmaterialene til belagte verktøy, kan belagte verktøy deles inn i hardlegeringsbelagte verktøy, høyhastighets stålbelagte verktøy og belagte verktøy på keramikk og superharde materialer (diamant og kubisk bornitrid).
I henhold til egenskapene til beleggmaterialer kan belagte verktøy deles inn i to kategorier, nemlig "hardt" belagt verktøy og "mykt" belagt verktøy. Hovedmålet for "hardt" belagte skjæreverktøy er høy hardhet og slitestyrke, med hovedfordelene høy hardhet og god slitestyrke, typisk for disse TiC- og TiN-belegg. Målet for "myke" belagte verktøy er lav friksjonskoeffisient, også kjent som selvsmørende verktøy. Friksjonskoeffisienten med arbeidsstykkematerialet er svært lav, bare ca. 0.1, noe som kan redusere vedheft, redusere friksjon og senke skjærekraft og skjæretemperatur.
Nylig har nanobeleggverktøy blitt utviklet. Dette belagte verktøyet kan bruke forskjellige kombinasjoner av beleggsmaterialer (som metall/metall, metall/keramikk, keramikk/keramikk, etc.) for å møte ulike funksjons- og ytelseskrav. Et godt designet nanobelegg kan gi verktøymaterialer utmerkede anti-friksjon, anti-slitasjeegenskaper og selvsmørende egenskaper, noe som gjør dem egnet for høyhastighets tørrkutting.
Egenskaper for belagte skjæreverktøy
Ytelsesegenskapene til belagte skjæreverktøy er som følger:
① God mekanisk og kutteytelse: Belagte skjæreverktøy kombinerer de utmerkede egenskapene til underlaget og belegningsmaterialene, opprettholder god seighet og høy styrke på underlaget, samt høy hardhet, slitestyrke og lav friksjonskoeffisient til belegget. Derfor kan skjærehastigheten til belagte verktøy økes med mer enn to ganger sammenlignet med ubelagte verktøy, og høyere matehastigheter er tillatt. Levetiden til belagte skjæreverktøy har også blitt forbedret.
② Sterk allsidighet: Belagte verktøy har et bredt spekter av allsidighet og utvider behandlingsområdet betydelig. Ett belagt verktøy kan erstatte flere ikke-belagte verktøy.
③ Beleggtykkelse: Når beleggtykkelsen øker, øker også verktøyets levetid, men når beleggtykkelsen når metning, øker ikke lenger verktøyets levetid vesentlig. Når belegget er for tykt, er det lett å forårsake avskalling; Når belegget er for tynt, er slitestyrken dårlig.
④ Slipbarhet: Belagte blader har dårlig slipbarhet, komplekst belegningsutstyr, høye prosesskrav og lang belegningstid.
⑤ Beleggmaterialer: Skjæreverktøy med forskjellige beleggmaterialer har forskjellig skjæreytelse. For eksempel under lavhastighetsskjæring har TiC-belegg en fordel; TiN er mer egnet for høyhastighetsskjæring.
Påføring av belagte skjæreverktøy
Belagte skjæreverktøy har stort potensial innen CNC-bearbeiding og vil være den viktigste verktøyvarianten i fremtiden. Beleggingsteknologi har blitt brukt på endefreser, rømmere, borkroner, kompositt hullbehandlingsverktøy, redskapskuttere, kuttere til skjæring av tannhjul, kuttere til skjæremaskiner, forming av brosjer og forskjellige maskinklemme vendbare innsatser, som tilfredsstiller behovene til høyhastighetsskjæring av ulike materialer som stål og støpejern, varmebestandige legeringer og ikke-jernholdige metaller.
5. Typer, egenskaper, egenskaper og anvendelser av hardlegerte skjæreverktøymaterialer

Skjæreverktøy i hardlegering, spesielt indekserbare skjæreverktøy i hardlegering, er de ledende produktene til CNC-maskinverktøy. Siden 1980-tallet har ulike typer integrerte og indekserbare skjæreverktøy eller kniver i hardlegering utvidet seg til ulike skjæreverktøyfelt. Blant dem har indekserbare skjæreverktøy i hardlegering utvidet seg fra enkle dreieverktøy og planfreser til forskjellige presisjons, komplekse og formede verktøyfelt.
⑴ Typer skjæreverktøy i hardlegering
I henhold til den viktigste kjemiske sammensetningen kan harde legeringer deles inn i wolframkarbidbaserte harde legeringer og titankarbidbaserte (TiC (N)) harde legeringer.
Wolframkarbidbaserte harde legeringer inkluderer tre typer: wolframkobolt (YG), wolframkobolttitan (YT) og sjeldne karbider tilsatt (YW), hver med sine egne fordeler og ulemper. Hovedkomponentene er wolframkarbid (WC), titankarbid (TiC), tantalkarbid (TaC), niobkarbid (NbC), etc. Den vanlig brukte metallbindingsfasen er Co.
Karbon (nitrogen) titanbasert hardlegering er en hard legering hovedsakelig sammensatt av TiC (noen med tillegg av andre karbider eller nitrider), og de vanligste metallbindingsfasene er Mo og Ni.
ISO (International Organization for Standardization) deler skjæring av harde legeringer i tre kategorier:
K-klassen, inkludert Kl0-K40, tilsvarer YG-klassen i Kina (hovedsakelig sammensatt av WC. Co).
P-klassen, inkludert P01-P50, tilsvarer YT-klassen i Kina (hovedsakelig sammensatt av WC. TiC. Co).
M-klassen, inkludert M10~M40, tilsvarer YW-klassen i Kina (hovedsakelig sammensatt av WC TiC TaC (NbC) - Co).
En serie legeringer som strekker seg fra høy hardhet til maksimal seighet er representert med tall mellom 01 og 50 for hver klasse.
⑵ Ytelsesegenskaper for skjæreverktøy i hardlegering
Ytelsesegenskapene til skjæreverktøy i hardlegering er som følger:
① Høy hardhet: Hardlegeringsskjæreverktøy er laget av pulvermetallurgi av karbider (kalt harde faser) og metallbindemidler (kalt bindefaser) med høy hardhet og smeltepunkt. Hardheten deres når 89-93HRA, som er mye høyere enn for høyhastighetsstål. Ved 5400C kan hardheten deres fortsatt nå 82-87HRA, som er det samme som for høyhastighetsstål ved romtemperatur (83-86HRA). Hardhetsverdien til harde legeringer varierer med egenskapene, kvantiteten, partikkelstørrelsen og innholdet av metallbindingsfaser av karbider, og avtar generelt med en økning i innholdet av bindende metallfaser. Når limfaseinnholdet er det samme, er hardheten til legeringer av YT-type høyere enn for legeringer av YG-type, og legeringer med tilsatt TaC (NbC) har høyere hardhet ved høy temperatur.
② Bøyestyrke og seighet: Bøyestyrken til vanlige harde legeringer varierer fra 900 til 1500 MPa. Jo høyere innhold av metallbindingsfase, jo høyere bøyestyrke. Når liminnholdet er det samme, er styrken til YG type (WC Co) legering høyere enn for YT type (WC TiC Co) legering, og styrken avtar med økningen av TiC innhold. Hard legering er et sprøtt materiale, og slagfastheten ved romtemperatur er bare 1/30-1/8 av høyhastighetsstål.
Bruk av vanlig brukte skjæreverktøy i hardlegering
YG-legeringer brukes hovedsakelig til behandling av støpejern, ikke-jernholdige metaller og ikke-metalliske materialer. Finkornede harde legeringer (som YG3X, YG6X) har høyere hardhet og slitestyrke enn middels kornete harde legeringer når koboltinnholdet er det samme. De er egnet for bearbeiding av spesielt hardt støpejern, austenittisk rustfritt stål, varmebestandige legeringer, titanlegeringer, hard bronse og slitesterke isolasjonsmaterialer.
De enestående fordelene med YT-type harde legeringer er høy hardhet, god varmebestandighet, høyere hardhet og trykkstyrke ved høye temperaturer sammenlignet med YG-type, og god oksidasjonsmotstand. Derfor, når det kreves at kniven har høy varmebestandighet og slitestyrke, bør en kvalitet med høyere TiC-innhold velges. YT-legeringer er egnet for bearbeiding av plastmaterialer som stål, men er ikke egnet for bearbeiding av titanlegeringer eller silisiumaluminiumslegeringer.
YW type legeringer har egenskapene til YG og YT typer legeringer, med god omfattende ytelse. De kan brukes til bearbeiding av stålmaterialer, samt til bearbeiding av støpejern og ikke-jernholdige metaller. Hvis koboltinnholdet økes på passende måte, kan denne typen legeringer ha høy styrke og kan brukes til grovbearbeiding og intermitterende skjæring av forskjellige vanskelig bearbeidbare materialer.
6. Typer, egenskaper og bruksområder for høyhastighets skjæreverktøy i stål
High Speed ​​Steel (HSS) er en type høylegert verktøystål som inneholder en betydelig mengde legeringselementer som W, Mo, Cr og V. Høyhastighets stålskjæreverktøy har utmerket omfattende ytelse når det gjelder styrke, seighet og bearbeidbarhet. I komplekse skjæreverktøy, spesielt ved produksjon av hullbehandlingsverktøy, freser, gjengeskjæreverktøy, tegnekuttere, girskjæreverktøy og andre komplekse kantformede skjæreverktøy, inntar høyhastighetsstål fortsatt hovedposisjonen. Høyhastighets skjæreverktøy i stål er enkle å slipe skarpe skjærekanter.
I henhold til forskjellige bruksområder kan høyhastighetsstål deles inn i høyhastighetsstål for generell bruk og høyhastighetsstål med høy ytelse.

⑴ Universalt høyhastighets skjæreverktøy i stål
Universalt høyhastighetsstål. Generelt kan det deles inn i to kategorier: wolframstål og wolframmolybdenstål. Denne typen høyhastighetsstål inneholder (C) fra 0,7 % til 0,9 %. I henhold til det forskjellige wolframinnholdet i stål kan det deles inn i wolframstål med et W-innhold på 12% eller 18%, wolframmolybdenstål med et W-innhold på 6% eller 8%, og molybdenstål med et W-innhold på 2 % eller ingen W. Universalt høyhastighetsstål har en viss hardhet (63-66HRC) og slitestyrke, høy styrke og seighet, god plastisitet og bearbeidbarhet, og er mye brukt i produksjon av ulike komplekse skjæreverktøy.
① Wolframstål: Den typiske karakteren for høyhastighetsstål av tungstenstål for generell bruk er W18Cr4V, (referert til som W18), som har gode omfattende egenskaper og en høytemperaturhardhet på 48,5HRC ved 6000C. Den kan brukes til å produsere ulike komplekse skjæreverktøy. Den har fordeler som god slipbarhet og lav avkarboniseringsfølsomhet, men på grunn av det høye innholdet av karbider, ujevn fordeling, større partikler og lav styrke og seighet.
② Tungsten molybden stål: refererer til et høyhastighets stål oppnådd ved å erstatte en del av wolfram i wolfram stål med molybden. Den typiske typen wolframmolybdenstål er W6Mo5Cr4V2, forkortet til M2. Karbidpartiklene til M2 er små og jevne, med bedre styrke, seighet og høytemperaturplastisitet enn W18Cr4V. En annen type wolframmolybdenstål er W9Mo3Cr4V (forkortet til W9), som har litt høyere termisk stabilitet enn M2-stål, bedre bøyestyrke og seighet enn W6M05Cr4V2, og har god bearbeidbarhet.
⑵ Høyytelses høyhastighets skjæreverktøy i stål
Høyytelses høyhastighetsstål refererer til en ny type stål som tilfører noe karbon- og vanadiuminnhold, samt legeringselementer som Co og Al, til sammensetningen av høyhastighetsstål for generell bruk, for å forbedre varmen. motstand og slitestyrke. Det er hovedsakelig følgende kategorier:
① Høyt karbon høyhastighetsstål. Høyt karbon høyhastighetsstål (som 95W18Cr4V) har høy hardhet ved romtemperatur og høy temperatur, noe som gjør det egnet for produksjon og prosessering av vanlig stål og støpejern, borkroner, rømmere, kraner og freser med høye krav til slitestyrke, eller skjæreverktøy for bearbeiding av hardere materialer. Den er ikke egnet til å tåle store påvirkninger.
② Høyhastighetsstål av vanadium. Typiske kvaliteter, som W12Cr4V4Mo (referert til som EV4), øker V-innholdet til 3 % -5 %, har god slitestyrke og er egnet for å kutte materialer som forårsaker betydelig verktøyslitasje, som fibre, hard gummi , plast, etc. De kan også brukes til å behandle materialer som rustfritt stål, høyfast stål og høytemperaturlegeringer.
③ Kobolt høyhastighetsstål. Det tilhører koboltholdig superhardt høyhastighetsstål, med en typisk karakter som W2Mo9Cr4VCo8 (referert til som M42), som har høy hardhet og kan nå 69-70HRC. Den er egnet for bearbeiding av høyfast varmebestandig stål, høytemperaturlegeringer, titanlegeringer og andre vanskelige å bearbeide materialer. M42 har god slipbarhet og er egnet for å lage presisjon og komplekse skjæreverktøy, men den er ikke egnet for arbeid under støtskjæringsforhold.
④ Høyhastighetsstål i aluminium. Den tilhører aluminium som inneholder superhardt høyhastighetsstål, med typiske kvaliteter som W6Mo5Cr4V2Al (referert til som 501). Høytemperaturhardheten ved 6000C når også 54HRC, og kutteytelsen tilsvarer M42. Den er egnet for produksjon av freser, borkroner, rømmer, skjæreverktøy, brosjer, etc., og brukes til bearbeiding av legert stål, rustfritt stål, høyfast stål og høytemperaturlegeringer.
⑤ Nitrogen superhardt høyhastighetsstål. En typisk karakter, slik som W12M03Cr4V3N, forkortet til V3N, er et nitrogenholdig superhardt høyhastighetsstål med hardhet, styrke og seighet som kan sammenlignes med M42. Den kan brukes som erstatning for koboltholdig høyhastighetsstål for lavhastighetsskjæring av vanskelig bearbeidede materialer og lavhastighets høypresisjonsmaskinering.
⑶ Smelting av høyhastighetsstål og pulvermetallurgisk høyhastighetsstål
I henhold til forskjellige produksjonsprosesser kan høyhastighetsstål deles inn i smeltet høyhastighetsstål og pulvermetallurgi høyhastighetsstål.
① Smelte høyhastighetsstål: Både vanlig høyhastighetsstål og høyytelses høyhastighetsstål produseres ved hjelp av smeltemetoden. De blir gjort til skjærende verktøy gjennom prosesser som smelting, støping av blokker og plettering og valsing. Det alvorlige problemet som er tilbøyelig til å oppstå under smelting av høyhastighetsstål er karbidsegregering. Harde og sprø karbider er ujevnt fordelt i høyhastighetsstål, og kornstørrelsen er grov (opptil titalls mikrometer), noe som har negative effekter på slitestyrken, seigheten og skjæreytelsen til høyhastighets stålskjæreverktøy.
② Powder Metallurgical High Speed ​​Steel (PM HSS): Powder Metallurgical High Speed ​​Steel (PM HSS) er en stålvæske smeltet i en høyfrekvent induksjonsovn, som forstøves med høytrykksargon eller ren nitrogengass, og deretter raskt avkjølt for å oppnå en liten og jevn krystallinsk struktur (høyhastighets stålpulver). Det resulterende pulveret blir deretter presset inn i et skjæreverktøyemne ved høy temperatur og trykk, eller først gjort til en stålemne og deretter smidd og rullet til en skjæreverktøyform. Sammenlignet med høyhastighetsstål produsert ved smeltemetode, har PM HSS fordelene med små og jevne karbidkorn, betydelig forbedret styrke, seighet og slitestyrke sammenlignet med smeltet høyhastighetsstål. PM HSS-verktøy vil videreutvikle og innta en viktig posisjon innen komplekse CNC-verktøy. Typiske kvaliteter, som F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN, etc., kan brukes til å produsere store, kraftige og slagfaste skjæreverktøy, samt presisjonsskjæreverktøy.
III Utvelgelsesprinsippene for CNC-verktøymaterialer
De mye brukte CNC-verktøymaterialene inkluderer for tiden diamantverktøy, kubisk bornitridverktøy, keramiske verktøy, belagte verktøy, hardlegeringsverktøy og høyhastighetsstålverktøy. Det er mange generelle kvaliteter av skjæreverktøymaterialer, og ytelsen varierer sterkt. De viktigste ytelsesindikatorene for ulike verktøymaterialer er vist i tabellen nedenfor.

Valg av skjærende verktøymaterialer for CNC-bearbeiding må baseres på arbeidsstykket som bearbeides og maskineringsegenskapene. Valget av verktøymaterialer bør være rimelig tilpasset bearbeidingsobjektet. Tilpasningen av skjærende verktøymaterialer med maskineringsobjektet refererer hovedsakelig til tilpasningen av deres mekaniske, fysiske og kjemiske egenskaper, for å oppnå den lengste verktøylevetiden og maksimal skjæreproduktivitet.
1. Matching av mekaniske egenskaper mellom skjærende verktøymaterialer og maskineringsobjekter
Det mekaniske ytelsesmatchingsproblemet mellom skjæreverktøy og maskineringsobjekter refererer hovedsakelig til matching av mekaniske ytelsesparametere som styrke, seighet og hardhet mellom verktøyene og arbeidsstykkematerialene. Skjæreverktøymaterialene med forskjellige mekaniske egenskaper er egnet for bearbeiding av forskjellige arbeidsstykkematerialer.
① The hardness order of tool materials is: diamond tools>cubic boron nitride tools>ceramic tools>hard alloys>høyhastighets stål.
② The order of bending strength of tool materials is: high-speed steel>hard alloy>ceramic tools>diamant- og kubisk bornitridverktøy.
③ The order of toughness of tool materials is: high-speed steel>hard alloy>kubisk bornitrid, diamant og keramiske verktøy.
Arbeidsstykkematerialer med høy hardhet må behandles med skjæreverktøy med høyere hardhet, og hardheten til skjæreverktøymaterialet må være høyere enn arbeidsstykkematerialet, og krever vanligvis en hardhet på 60HRC eller over. Jo høyere hardhet verktøymaterialet har, desto bedre slitestyrke. For eksempel, når koboltinnholdet i harde legeringer øker, øker deres styrke og seighet, mens hardheten reduseres, noe som gjør dem egnet for grov bearbeiding; Når koboltinnholdet synker, øker hardheten og slitestyrken, noe som gjør den egnet for presisjonsmaskinering.
Verktøy med utmerkede høytemperaturmekaniske egenskaper er spesielt egnet for høyhastighetsskjæring. Den utmerkede høytemperaturytelsen til keramiske skjæreverktøy gjør at de kan skjære med høy hastighet, og den tillatte skjærehastigheten kan økes med 2-10 ganger sammenlignet med harde legeringer.
2. Tilsvare de fysiske egenskapene til skjærende verktøymaterialer og maskineringsobjekter
Verktøy med forskjellige fysiske egenskaper, som høyhastighetsstålverktøy med høy termisk ledningsevne og lavt smeltepunkt, keramiske verktøy med høyt smeltepunkt og lav termisk ekspansjon, og diamantverktøy med høy varmeledningsevne og lav termisk ekspansjon, er egnet for behandling av forskjellige arbeidsstykkematerialer. Ved bearbeiding av arbeidsstykker med dårlig varmeledningsevne bør verktøymaterialer med god varmeledningsevne brukes for raskt å overføre skjærevarme og redusere skjæretemperaturen. Diamant, på grunn av sin høye termiske ledningsevne og termiske diffusjonshastighet, er tilbøyelig til å spre skjærevarme og produserer ikke betydelig termisk deformasjon, noe som er spesielt viktig for presisjonsbearbeidingsverktøy som krever høy dimensjonsnøyaktighet.
① Varmebestandighetstemperaturen til ulike skjæreverktøymaterialer: 700-8000C for diamantskjærende verktøy, 13000-15000C for PCBN-skjæreverktøy, 1100-12000C for keramiske skjæreverktøy, 900-11000C for TiC (N)-baserte harde legeringer, 800-9000C for WC-baserte ultrafinkornede harde legeringer, og 600-7000C for HSS.
② The thermal conductivity order of various tool materials is: PCD>PCBN>WC based hard alloy>TiC (N) based hard alloy>HSS>Si3N4 based ceramic>A1203 basert keramikk.
③ The order of thermal expansion coefficients for various tool materials is: HSS>WC based hard alloy>TiC (N)>A1203 based ceramic>PCBN>Si3N4 based ceramic>PCD.
④ The order of thermal shock resistance of various tool materials is: HSS>WC based hard alloy>Si3N4 based ceramic>PCBN>PCD>TiC (N) based hard alloy>A1203 basert keramikk.
3. Matching av kjemiske egenskaper mellom skjærende verktøymaterialer og maskineringsobjekter
Det kjemiske ytelsesmatchingsproblemet mellom skjærende verktøymaterialer og maskineringsobjekter refererer hovedsakelig til matching av kjemiske ytelsesparametere som kjemisk affinitet, kjemisk reaksjon, diffusjon og oppløsning mellom verktøymaterialer og arbeidsstykkematerialer. Skjæreverktøyene med forskjellige materialer er egnet for bearbeiding av forskjellige arbeidsstykkematerialer.
① The temperature resistance of various cutting tool materials to adhesion (compared to steel) is as follows: PCBN>ceramic>hard alloy>HSS.
② The oxidation resistance temperature of various tool materials is as follows: ceramic>PCBN>hard alloy>diamond>HSS.
③ The diffusion strength of different cutting tool materials (for steel) is: diamond>Si3N4 based ceramics>PCBN>A1203 based ceramics. The diffusion intensity (for titanium) is: A1203 based ceramics>PCBN>SiC>Si3N4>diamant.
4. Rimelig utvalg av CNC-verktøymaterialer
Generelt sett er PCBN, keramiske skjæreverktøy, belagte harde legeringer og TiCN-baserte skjæreverktøy av hardlegering egnet for CNC-bearbeiding av svarte metaller som stål; PCD-verktøy er egnet for behandling av ikke-jernholdige metallmaterialer som Al, Mg, Cu, samt deres legeringer og ikke-metalliske materialer. Tabell 3-3-2 viser noen arbeidsstykkematerialer som er egnet for maskinering med de ovennevnte verktøymaterialene.
Tabellen nedenfor viser noen arbeidsstykkematerialer som er egnet for bearbeiding med forskjellige verktøymaterialer.