Хорошей лошади нужно хорошее седло, и используется передовое обрабатывающее оборудование с ЧПУ. Если используемые инструменты неверны, это будет бесполезно! Выбор подходящих инструментальных материалов оказывает большое влияние на срок службы инструмента, эффективность обработки, качество обработки и стоимость обработки. В этой статье представлены галантереи о знании ножей, закладки и вперед, давайте учиться вместе.
01
Инструментальные материалы должны обладать основными свойствами
Выбор материала инструмента оказывает большое влияние на срок службы инструмента, эффективность обработки, качество обработки и стоимость обработки. Когда инструмент режет, он должен выдерживать воздействие высокого давления, высокой температуры, трения, ударов и вибрации. Поэтому инструментальный материал должен обладать следующими основными свойствами:
(1) Твердость и износостойкость. Твердость материала инструмента должна быть выше, чем у материала заготовки, обычно выше 60HRC. Чем тверже инструментальный материал, тем выше износостойкость.
(2) Прочность и ударная вязкость. Инструментальные материалы должны обладать высокой прочностью и ударной вязкостью, чтобы выдерживать силы резания, удары и вибрации, а также предотвращать хрупкое разрушение и выкрашивание инструментов.
(3) Термостойкость. Термостойкость материала инструмента лучше, он может выдерживать высокие температуры резания и обладает хорошей стойкостью к окислению.
(4) Производительность и экономичность процесса. Инструментальные материалы должны иметь хорошие характеристики ковки, термообработки, сварки, шлифовки и т. д., а также должны обеспечивать высокое соотношение производительности и цены.
02
Типы, свойства, характеристики и применение материалов режущего инструмента
1. Материал алмазного инструмента
Алмаз — это аллотроп углерода, самого твердого материала, который когда-либо встречался в природе. Алмазный инструмент обладает высокой твердостью, высокой износостойкостью и высокой теплопроводностью, широко применяется при обработке цветных металлов и неметаллических материалов. Особенно при высокоскоростной резке алюминия и кремний-алюминиевых сплавов алмазные инструменты являются основными типами режущих инструментов, которые трудно заменить. Алмазные инструменты, которые могут обеспечить высокую эффективность, высокую стабильность и длительный срок службы, являются незаменимыми и важными инструментами в современной обработке с ЧПУ.
⑴ Типы алмазных инструментов
① Инструмент из природного алмаза. Природный алмаз использовался в качестве режущего инструмента на протяжении сотен лет. Инструмент из натурального монокристаллического алмаза был тонко отшлифован, а режущая кромка может быть очень острой. Радиус режущей кромки может достигать 0.002 мкм, что позволяет осуществлять сверхтонкую резку и может быть признанным, идеальным и незаменимым сверхточным обрабатывающим инструментом для обработки деталей с чрезвычайно высокой точностью и чрезвычайно низкой шероховатостью поверхности.
② Алмазный инструмент с ПКА: природный алмаз стоит дорого, а поликристаллический алмаз (ПКА) широко используется для резки. С начала 1970-х годов был разработан поликристаллический алмаз (поликристаллический алмаз, сокращенно PCD). После успеха инструменты из природного алмаза во многих случаях были заменены искусственными поликристаллическими алмазами. Сырье PCD богато источниками, а его цена составляет всего от нескольких десятых до одной десятой стоимости природных алмазов. Инструменты из поликристаллического алмаза не могут быть заточены до чрезвычайно острого качества. Качество поверхности обработанной заготовки не такое хорошее, как у природного алмаза, и в промышленности неудобно изготавливать лезвия из поликристаллического алмаза со стружколомами. Таким образом, PCD можно использовать только для тонкой резки цветных металлов и неметаллов, и трудно добиться сверхточной зеркальной резки.
③ Алмазный инструмент CVD: С конца 1970-х до начала 1980-х годов в Японии появилась алмазная технология CVD. Алмаз CVD относится к синтезу алмазной пленки на гетерогенных подложках (таких как цементированный карбид, керамика и т. д.) путем химического осаждения из паровой фазы (CVD). CVD-алмаз имеет точно такую же структуру и характеристики, что и природный алмаз. Характеристики CVD-алмаза очень близки к характеристикам природного алмаза, и он обладает преимуществами природного монокристаллического алмаза и поликристаллического алмаза (PCD) и в определенной степени преодолевает их недостатки.
⑵ Эксплуатационные характеристики алмазного инструмента
① Чрезвычайно высокая твердость и износостойкость: природный алмаз — самое твердое вещество, встречающееся в природе. Алмаз обладает чрезвычайно высокой износостойкостью. При обработке материалов высокой твердости срок службы алмазных инструментов в 10-100 раз выше, чем у инструментов из цементированного карбида, а то и в сотни раз.
② Очень низкий коэффициент трения: коэффициент трения между алмазом и некоторыми цветными металлами ниже, чем у других инструментов, коэффициент трения низкий, деформация во время обработки мала, а сила резания может быть уменьшена.
③ Режущая кромка очень острая: режущая кромка алмазного инструмента может быть заточена, а алмазный инструмент из натурального монокристалла может достигать 0.002-0.008 мкм, что позволяет выполнять ультра- тонкое резание и сверхточная обработка.
④ Высокая теплопроводность: алмаз обладает высокой теплопроводностью и температуропроводностью, теплота резания легко рассеивается, а температура режущей части инструмента низкая.
⑤ Низкий коэффициент теплового расширения: коэффициент теплового расширения алмаза в несколько раз меньше, чем у цементированного карбида, а изменение размера инструмента, вызванное теплом резания, очень мало, что особенно важно для прецизионной и сверхточной обработки, требующей высокой размерная точность.
⑶ Применение алмазного инструмента
Алмазные инструменты в основном используются для тонкой резки и растачивания цветных металлов и неметаллических материалов на высокой скорости. Он подходит для обработки различных износостойких неметаллов, таких как заготовки порошковой металлургии FRP, керамические материалы и т. д.; различные износостойкие цветные металлы, например различные кремний-алюминиевые сплавы; различные отделочные обработки цветных металлов.
Недостатком алмазных инструментов является их плохая термостойкость. Когда температура резки превышает 700-800 градусов, он полностью теряет свою твердость; кроме того, он не подходит для резки черных металлов, так как алмаз (углерод) легко сцепляется с железом при высоких температурах. Атомное действие превращает атомы углерода в графитовую структуру, и инструмент легко повреждается.
2. Инструментальный материал из кубического нитрида бора.
Кубический нитрид бора (CBN) — второй сверхтвердый материал, синтезированный по методу, аналогичному алмазу, уступает только алмазу по твердости и теплопроводности. Он обладает отличной термической стабильностью и может нагреваться до 10000 градусов в атмосфере. Окисления не происходит. CBN обладает чрезвычайно стабильными химическими свойствами для черных металлов и может широко применяться при обработке стальных изделий.
⑴ Типы режущих инструментов из кубического нитрида бора
Кубический нитрид бора (CBN) — вещество, не существующее в природе. Его можно разделить на монокристаллический и поликристаллический, а именно монокристаллический CBN и поликристаллический кубический нитрид бора (PCBN). CBN является одним из изомеров нитрида бора (BN), и его структура аналогична алмазу.
PCBN (поликристаллический кубический нитрид бора) представляет собой поликристаллический материал, который спекает тонкие материалы CBN через связующую фазу (TiC, TiN, Al, Ti и т. д.) при высокой температуре и высоком давлении. Алмазный инструментальный материал, он и алмаз вместе называются сверхтвердым инструментальным материалом. PCBN в основном используется для изготовления ножей или других инструментов.
Инструменты из ПКНБ можно разделить на цельные лезвия из ПКНБ и композитные лезвия из ПКНБ, спеченные с твердым сплавом.
Композитные вставки PCBN изготавливаются путем спекания слоя PCBN толщиной от {{0}},5 до 1,0 мм на твердом сплаве с хорошей прочностью и ударной вязкостью. Его характеристики имеют как хорошую прочность, так и высокую твердость и износостойкость. Решены проблемы низкой прочности на изгиб и сложности сварки вставок из CBN.
⑵ Основные свойства и характеристики кубического нитрида бора
Хотя твердость кубического нитрида бора немного уступает твердости алмаза, она намного выше, чем у других материалов с высокой твердостью. Выдающимся преимуществом CBN является то, что его термическая стабильность намного выше, чем у алмаза, которая может достигать более 1200 градусов (700-800 градусов для алмаза). реакция. Основные эксплуатационные характеристики кубического нитрида бора следующие.
① Высокая твердость и износостойкость: кристаллическая структура CBN аналогична алмазу и имеет такую же твердость и прочность, что и алмаз. PCBN особенно подходит для обработки материалов с высокой твердостью, которые можно было только предварительно отшлифовать, и позволяет получить лучшее качество поверхности заготовок.
② Высокая термическая стабильность: термостойкость CBN может достигать 1400-1500 градусов, что почти в 1 раз выше, чем у алмаза (700-800 градусов). Инструменты из ПКНБ могут резать жаропрочные сплавы и закаленные стали со скоростью в 3-5 раз выше, чем у инструментов из цементированного карбида.
③Отличная химическая стабильность: он не вступает в химическое взаимодействие с материалами на основе железа при степени 1200-1300, и он не будет изнашиваться так резко, как алмаз, и в это время он все еще может сохранять твердость цементированного карбида; Инструменты PCBN подходят для резки деталей из закаленной стали и закаленного чугуна, могут широко использоваться при высокоскоростной резке чугуна.
④ Хорошая теплопроводность: хотя теплопроводность CBN не такая хорошая, как у алмаза, теплопроводность PCBN уступает только алмазу среди различных инструментальных материалов и намного выше, чем у быстрорежущей стали и цементированного карбида.
⑤ Имеет низкий коэффициент трения: низкий коэффициент трения позволяет снизить силу резания при резке, снизить температуру резания и улучшить качество обрабатываемой поверхности.
⑶ Применение инструмента из кубического нитрида бора
Кубический нитрид бора подходит для финишной обработки различных труднообрабатываемых материалов, таких как закаленная сталь, твердый чугун, суперсплавы, твердые сплавы и материалы для поверхностного напыления. Точность обработки может достигать IT5 (отверстие IT6), а шероховатость поверхности может достигать Ra1.25-0.20 мкм.
Инструментальный материал из кубического нитрида бора имеет плохую ударную вязкость и прочность на изгиб. Поэтому токарные инструменты из кубического нитрида бора не подходят для черновой обработки с низкой скоростью и высокой ударной нагрузкой; В случае металла возникнет сильный нарост на кромке, что приведет к ухудшению обработанной поверхности.
3. Материал керамического ножа
Керамические ножи обладают высокой твердостью, хорошей износостойкостью, отличной термостойкостью и химической стабильностью, и их нелегко склеивать с металлом. Керамические режущие инструменты занимают очень важное место в обработке с ЧПУ. Керамические режущие инструменты стали одним из основных режущих инструментов для высокоскоростной резки и обработки труднообрабатываемых материалов. Керамические режущие инструменты широко используются при высокоскоростной резке, сухой резке, жесткой резке и резке труднообрабатываемых материалов. Керамические ножи могут эффективно обрабатывать высокотвердые материалы, которые традиционные ножи вообще не могут обрабатывать, и реализовать «замену шлифования машиной»; оптимальная скорость резания керамических ножей может быть в 2-10 раз выше, чем у ножей из цементированного карбида, что значительно повышает эффективность обработки резки. Основное сырье, используемое в керамических инструментальных материалах, является наиболее распространенным элементом в земной коре. Поэтому популяризация и применение керамических инструментов имеет большое значение для повышения производительности, снижения затрат на обработку и экономии стратегических драгоценных металлов, а также будет в значительной степени способствовать развитию технологии резки. прогресс.
⑴ Типы керамических инструментальных материалов
Типы керамических инструментальных материалов обычно можно разделить на три категории: керамика на основе оксида алюминия, керамика на основе нитрида кремния и композитная керамика на основе нитрида кремния и оксида алюминия. Среди них наибольшее распространение получили керамические инструментальные материалы на основе оксида алюминия и нитрида кремния. Характеристики керамики на основе нитрида кремния превосходят характеристики керамики на основе оксида алюминия.
⑵ Производительность и характеристики керамических режущих инструментов
① Высокая твердость и хорошая износостойкость: хотя твердость керамических инструментов не так высока, как у инструментов из PCD и PCBN, она намного выше, чем у инструментов из цементированного карбида и быстрорежущей стали, достигая 93-95HRA. Керамические инструменты могут обрабатывать материалы высокой твердости, которые трудно обрабатывать традиционными инструментами, и подходят для высокоскоростной резки и жесткой резки.
② Высокая термостойкость и хорошая термостойкость: керамические инструменты могут резать при высоких температурах выше 1200 градусов. Керамические ножи обладают хорошими механическими свойствами при высоких температурах, а стойкость к окислению керамических ножей A12O3 особенно хороша. Даже если режущая кромка находится в раскаленном состоянии, ее можно использовать непрерывно. Таким образом, керамические инструменты могут обеспечить сухую резку, что может сэкономить смазочно-охлаждающую жидкость.
③ Хорошая химическая стойкость: керамические режущие инструменты нелегко склеивать с металлом, они устойчивы к коррозии и химически стабильны, что может снизить износ режущих инструментов.
④ Низкий коэффициент трения: сродство между керамическими инструментами и металлом невелико, а коэффициент трения низкий, что может снизить силу резания и температуру резания.
⑶ Применение керамических ножей
Керамика является одним из инструментальных материалов, в основном используемых для высокоскоростной чистовой и получистовой обработки. Керамические режущие инструменты подходят для резки всех видов чугуна (серый чугун, ковкий чугун, ковкий чугун, отбеленный чугун, высоколегированный износостойкий чугун) и стали (углеродистая конструкционная сталь, легированная конструкционная сталь, высокопрочная сталь). , сталь с высоким содержанием марганца, закаленная сталь и т. д.), также может использоваться для резки медных сплавов, графита, конструкционных пластиков и композитных материалов.
Существуют проблемы с низкой прочностью на изгиб и плохой ударной вязкостью в характеристиках керамических материалов для режущего инструмента, которые не подходят для резки при низкой скорости и ударной нагрузке.
4. Инструментальный материал с покрытием
Покрытие инструмента является одним из важных способов улучшить его работу. Появление режущих инструментов с покрытием сделало большой прорыв в производительности режущих инструментов. Инструмент с покрытием покрыт одним или несколькими слоями огнеупорного состава с хорошей износостойкостью на более жестком корпусе инструмента, который сочетает в себе основу инструмента с твердым покрытием, так что производительность инструмента значительно улучшается. Режущие инструменты с покрытием могут повысить эффективность обработки, повысить точность обработки, продлить срок службы инструмента и снизить затраты на обработку.
Около 80 процентов режущих инструментов, используемых в новых станках с ЧПУ, используют инструменты с покрытием. Режущие инструменты с покрытием будут в будущем наиболее важными инструментами в области обработки с ЧПУ.
⑴ Типы инструментов с покрытием
В соответствии с различными методами покрытия инструменты с покрытием можно разделить на инструменты с химическим осаждением из паровой фазы (CVD) и инструменты с покрытием с физическим осаждением из паровой фазы (PVD). Твердосплавные инструменты с покрытием обычно используют химическое осаждение из паровой фазы, а температура осаждения составляет около 1000 градусов. Инструменты из быстрорежущей стали с покрытием обычно используют физическое осаждение из паровой фазы, а температура осаждения составляет около 500 градусов;
В соответствии с различными материалами основы инструментов с покрытием, инструменты с покрытием можно разделить на инструменты с покрытием из карбида, инструменты с покрытием из быстрорежущей стали и инструменты с покрытием из керамики и сверхтвердых материалов (алмаз и кубический нитрид бора).
В зависимости от характера материала покрытия инструменты с покрытием можно разделить на две категории, а именно инструменты с «твердым» покрытием и инструменты с «мягким» покрытием. Основными целями, которые преследуют инструменты с «твердым» покрытием, являются высокая твердость и износостойкость. Его основными преимуществами являются высокая твердость и хорошая износостойкость, как правило, покрытия TiC и TiN. Целью, которую преследуют инструменты с «мягким» покрытием, является низкий коэффициент трения, также известный как самосмазывающийся инструмент, и его трение о материал заготовки. Коэффициент очень низкий, всего около 0,1, что может снизить склеивание, уменьшить трение, снизить силу резания и температуру резания.
Недавно были разработаны инструменты для нанопоедания. Этот инструмент с покрытием может использовать различные комбинации различных материалов покрытия (например, металл/металл, металл/керамика, керамика/керамика и т. д.) для удовлетворения различных функциональных требований и требований к производительности. Правильно разработанное нанопокрытие может придать инструментальному материалу отличные антифрикционные и противоизносные свойства, а также самосмазывающиеся свойства, что подходит для высокоскоростной сухой резки.
⑵ Характеристики инструментов с покрытием
① Хорошие механические и режущие характеристики: инструмент с покрытием сочетает в себе превосходные свойства основного материала и материала покрытия, который не только поддерживает хорошую ударную вязкость и высокую прочность основы, но также обладает высокой твердостью, высокой износостойкостью и низким износом. стойкость покрытия. коэффициент трения. Следовательно, скорость резания инструмента с покрытием может быть увеличена более чем в 2 раза по сравнению с инструментом без покрытия, а также допускается более высокая скорость подачи. Срок службы инструмента с покрытием также увеличивается.
② Сильная универсальность: инструменты с покрытием обладают широкой универсальностью, а диапазон обработки значительно расширен. Один инструмент с покрытием может заменить несколько инструментов без покрытия.
③ Толщина покрытия: с увеличением толщины покрытия срок службы инструмента также увеличивается, но когда толщина покрытия достигает насыщения, срок службы инструмента больше не будет значительно увеличиваться. Когда покрытие слишком толстое, легко вызвать отслоение; когда покрытие слишком тонкое, износостойкость плохая.
④ Возможность повторного шлифования: лезвия с покрытием имеют плохую способность к повторному шлифованию, сложное оборудование для нанесения покрытия, высокие требования к процессу и длительное время покрытия.
⑤ Материал покрытия: инструменты с разными материалами покрытия имеют разную режущую способность. Например: при резке на низкой скорости преимущество имеет покрытие TiC; при резке на высокой скорости больше подходит TiN.
⑶ Применение инструментов с покрытием
Режущие инструменты с покрытием имеют большой потенциал в области обработки с ЧПУ и в будущем станут самым важным инструментом в области обработки с ЧПУ. Технология покрытия применяется для концевых фрез, разверток, сверл, обработки составных отверстий.
Режущие инструменты, зубофрезы, зубодолбежные фрезы, зуборезные фрезы, формовочные протяжки и различные сменные вставки для станочных зажимов удовлетворяют потребности высокоскоростной резки и обработки различных сталей, чугунов, жаропрочных сплавов и цветных металлов.
5. Карбидный инструментальный материал
Твердосплавные режущие инструменты, особенно сменные твердосплавные режущие инструменты, являются ведущими продуктами для станков с ЧПУ. С 1980-х годов различные цельные и сменные твердосплавные режущие инструменты или лезвия были расширены до различных. В области различных режущих инструментов сменные твердосплавные инструменты расширились от простых токарных инструментов и торцевых фрез до различных прецизионных, сложных и формовочных инструментов.
⑴ Типы инструментов из цементированного карбида
По основному химическому составу цементированный карбид можно разделить на цементированный карбид на основе карбида вольфрама и цементированный карбид на основе углерода (нитрида) титана (TiC (N)) .
Твердый сплав на основе карбида вольфрама включает три типа: вольфрам-кобальт (YG), вольфрам-кобальт-титан (YT) и редкие карбиды (YW), каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Основными компонентами являются карбид вольфрама (WC), карбид титана (TiC), карбид тантала (TaC), карбид ниобия (NbC) и т. д., а обычно используемой металлической связующей фазой является Co.
Углеродный (нитридный) цементированный карбид на основе титана представляет собой цементированный карбид с TiC в качестве основного компонента (добавлены некоторые другие карбиды или нитриды), а обычно используемыми металлическими связующими фазами являются Mo и Ni.
ISO (Международная организация по стандартизации) делит цементированный карбид для резки на три категории:
Категория K, включая Kl0 ~ K40, эквивалентна категории YG моей страны (основной компонент — WC.Co).
Категория P, включая P01~P50, эквивалентна категории YT моей страны (в основном состоит из WC.TiC.Co).
Категория M, включая M10~M40, эквивалентна категории YW моей страны (основным компонентом является WC-TiC-TaC(NbC)-Co).
Каждая марка представляет собой серию сплавов от высокой твердости до максимальной ударной вязкости с номерами от 01 до 50.
⑵ Эксплуатационные характеристики режущих инструментов из цементированного карбида
① Высокая твердость: Режущие инструменты из цементированного карбида изготовлены из карбида с высокой твердостью и температурой плавления (называемого твердой фазой) и металлического связующего (называемого связующей фазой) методом порошковой металлургии, а его твердость достигает 89-93HRA, что намного выше, чем быстрорежущей стали, при 5400°C твердость все еще может достигать 82-87HRA, что соответствует твердости быстрорежущей стали при комнатной температуре (83-86HRA). Значение твердости цементированного карбида варьируется в зависимости от природы, количества, размера частиц и содержания металлической связующей фазы карбида и обычно уменьшается с увеличением содержания связующей металлической фазы. При одинаковом содержании связующей фазы твердость сплавов YT выше, чем у сплавов YG, а сплавы с добавлением TaC (NbC) имеют более высокую жаропрочность.
② Прочность на изгиб и ударная вязкость. Прочность на изгиб обычно используемого цементированного карбида находится в диапазоне 900-1500 МПа. Чем выше содержание фазы металлического связующего, тем выше прочность на изгиб. Когда содержание связующего одинаково, прочность сплава типа YG (WC-Co) выше, чем у сплава типа YT (WC-TiC-Co), и прочность уменьшается с увеличением содержания TiC. Цементированный карбид является хрупким материалом, и его ударная вязкость при комнатной температуре составляет всего от 1/30 до 1/8 ударной вязкости быстрорежущей стали.
⑶ Применение широко используемых твердосплавных режущих инструментов
Сплавы YG в основном используются для обработки чугуна, цветных металлов и неметаллических материалов. Мелкозернистые твердые сплавы (такие как YG3X, YG6X) имеют более высокую твердость и износостойкость, чем среднезернистые твердые сплавы при одинаковом содержании кобальта, и подходят для обработки некоторых специальных твердых чугунов, аустенитных нержавеющих сталей, жаропрочных сплавы, титановый сплав, твердая бронза и износостойкие изоляционные материалы и т. д.
Выдающимися преимуществами цементированного карбида типа YT являются высокая твердость, хорошая термостойкость, более высокая твердость и прочность на сжатие при высоких температурах, чем у типа YG, а также хорошая стойкость к окислению. Поэтому, когда от ножа требуется более высокая термостойкость и износостойкость, следует выбирать марку с более высоким содержанием TiC. Сплавы YT подходят для обработки пластиковых материалов, таких как сталь, но не подходят для обработки титановых сплавов и кремний-алюминиевых сплавов.
Сплав YW обладает свойствами сплавов YG и YT и обладает хорошими комплексными характеристиками. Его можно использовать не только для обработки стальных материалов, но и для обработки чугуна и цветных металлов. При соответствующем увеличении содержания кобальта прочность этого типа сплава может быть очень высокой, и его можно использовать для черновой и прерывистой обработки различных труднообрабатываемых материалов.
6. Ножи из быстрорежущей стали
Быстрорежущая сталь (сокращенно HSS) — это высоколегированная инструментальная сталь с добавлением большего количества легирующих элементов, таких как W, Mo, Cr и V. Режущие инструменты из быстрорежущей стали обладают превосходными комплексными характеристиками с точки зрения прочности, ударной вязкости и технологичности. В сложнорежущих инструментах, особенно при изготовлении инструментов для обработки отверстий, фрез, резьбонарезных инструментов, протяжек, зуборезных инструментов и других сложных режущих инструментов, быстрорежущие стали по-прежнему занимают доминирующее положение. Ножи из быстрорежущей стали легко затачиваются, режущие кромки.
В зависимости от использования быстрорежущие стали можно разделить на быстрорежущие стали общего назначения и высокопроизводительные быстрорежущие стали.
в
⑴ Режущие инструменты общего назначения из быстрорежущей стали
в
Быстрорежущая сталь общего назначения. Как правило, его можно разделить на два типа: вольфрамовая сталь и вольфрамово-молибденовая сталь. Этот тип быстрорежущей стали содержит добавку (С) от 0,7% до 0,9%. В зависимости от содержания вольфрама в стали его можно разделить на вольфрамовую сталь с содержанием вольфрама 12 или 18 процентов, вольфрамово-молибденовую сталь с содержанием вольфрама 6 или 8 процентов и молибденовую сталь с содержанием вольфрама 2 процента или без него. Быстрорежущая сталь общего назначения обладает определенной твердостью (63-66HRC) и износостойкостью, высокой прочностью и ударной вязкостью, хорошей пластичностью и технологией обработки, поэтому ее широко применяют при изготовлении различного сложного инструмента.
① Вольфрамовая сталь: типичным сортом вольфрамовой стали общего назначения из быстрорежущей стали является W18Cr4V (сокращенно W18), которая обладает хорошими комплексными характеристиками. Высокотемпературная твердость при 6000°С составляет 48,5HRC, и может быть использована для изготовления различных сложных инструментов. Он имеет преимущества хорошей измельчаемости и низкой чувствительности к обезуглероживанию, но из-за высокого содержания карбидов распределение относительно неравномерно, частицы крупные, а прочность и ударная вязкость невысокие.
② Вольфрамово-молибденовая сталь: относится к быстрорежущей стали, полученной путем замены части вольфрама в вольфрамовой стали молибденом. Типичная марка вольфрамомолибденовой стали - W6Mo5Cr4V2 (сокращенно M2). Карбидные частицы M2 мелкие и однородные, а его прочность, ударная вязкость и пластичность при высоких температурах лучше, чем у W18Cr4V. Другая вольфрамо-молибденовая сталь - W9Mo3Cr4V (сокращенно W9), ее термическая стабильность немного выше, чем у стали M2, ее прочность на изгиб и ударная вязкость лучше, чем у W6M05Cr4V2, и она имеет хорошую обрабатываемость.
⑵ Высокопроизводительные режущие инструменты из быстрорежущей стали
в
Быстрорежущая сталь с высокими эксплуатационными характеристиками относится к новому типу стали, в состав которой добавляют некоторое количество углерода, ванадия и легирующих элементов, таких как Co и Al, в состав быстрорежущей стали общего назначения, тем самым улучшая ее жаропрочность и износостойкость. . В основном это следующие категории:
① Высокоуглеродистая быстрорежущая сталь. Высокоуглеродистая быстрорежущая сталь (например, 95W18Cr4V), с высокой твердостью при комнатной температуре и высокой температуре, подходит для изготовления и обработки обычной стали и чугуна, сверл, разверток, метчиков и фрез с высокими требованиями к износостойкости, или инструменты для обработки твердых материалов. Он не подходит для того, чтобы выдерживать сильные удары.
в
② Быстрорежущая сталь с высоким содержанием ванадия. Типичные сплавы, такие как W12Cr4V4Mo (обозначаемые как EV4), с содержанием V, увеличенным до 3-5 процентов, с хорошей износостойкостью, подходят для резки материалов с большим износом инструмента, таких как волокно, твердая резина, пластик и т. д., могут также может использоваться для обработки таких материалов, как нержавеющая сталь, высокопрочная сталь и жаропрочные сплавы.
в
③ Кобальтовая быстрорежущая сталь. Это кобальтсодержащая сверхтвердая быстрорежущая сталь, типичная марка, такая как W2Mo9Cr4VCo8 (сокращенно М42), имеет высокую твердость, ее твердость может достигать 69-70HRC. Он подходит для обработки высокопрочной жаропрочной стали, жаропрочных сплавов, титановых сплавов и т. д. Обрабатываемый материал М42 обладает хорошей шлифуемостью и подходит для изготовления прецизионных и сложных инструментов, но не подходит для работы при резке с ударом. условия.
④ Алюминий, быстрорежущая сталь. Он относится к алюминийсодержащей сверхтвердой быстрорежущей стали, типичных марок, таких как W6Mo5Cr4V2Al, (сокращенно 501), жаропрочная твердость достигает 54HRC при 6000С, а режущая способность эквивалентна М42. Он подходит для изготовления фрез, сверл, разверток, зуборезных станков и протяжек. и т. д., используемые для обработки таких материалов, как легированная сталь, нержавеющая сталь, высокопрочная сталь и суперсплав.
в
⑤ Азотная сверхтвердая быстрорежущая сталь. Типичные марки, такие как W12M03Cr4V3N, обозначаемые как (V3N), представляют собой азотсодержащие сверхтвердые быстрорежущие стали. Твердость, прочность и ударная вязкость эквивалентны M42. обработка.
в
(3) Плавка быстрорежущей стали и порошковой металлургии быстрорежущей стали
В соответствии с различными производственными процессами быстрорежущая сталь может быть разделена на быстрорежущую сталь для плавки и быстрорежущую сталь для порошковой металлургии.
в
① Плавка быстрорежущей стали: как обычная быстрорежущая сталь, так и высокопроизводительная быстрорежущая сталь производятся путем плавки. Из них делают ножи с помощью таких процессов, как плавка, литье в слитки, гальваника и прокатка. Серьезной проблемой, которая может возникнуть при выплавке быстрорежущей стали, является сегрегация карбида. Твердые и хрупкие карбиды распределены в быстрорежущей стали неравномерно, зерна крупные (до десятков микрон). и неблагоприятное влияние на производительность резания.
в
② Быстрорежущая сталь для порошковой металлургии (PM HSS): Быстрорежущая сталь для порошковой металлургии (PM HSS) представляет собой расплавленную сталь, выплавленную в высокочастотной индукционной печи, распыленную аргоном под высоким давлением или чистым азотом, а затем закаленную для получения мелкозернистой стали. и однородные кристаллы микроструктуры (порошок быстрорежущей стали), а затем прессуют полученный порошок в заготовку ножа при высокой температуре и высоком давлении, или сначала делают стальную заготовку, а затем выковывают и раскатывают ее в форме ножа. По сравнению с быстрорежущей сталью, полученной методом плавления, PM HSS имеет следующие преимущества: зерна карбида мелкие и однородные, а прочность, ударная вязкость и износостойкость значительно улучшены по сравнению с быстрорежущей сталью, полученной плавлением. В области сложных инструментов ЧПУ инструменты PM HSS получат дальнейшее развитие и будут играть важную роль. Типовые марки, такие как Ф15, ФР71, ГФл, ГФ2, ГФ3, ПТ1, ПВН и др., могут быть использованы для изготовления крупногабаритных, сверхпрочных, ударопрочных ножей, а также могут применяться для изготовления прецизионных ножей.
03
Принципы выбора материалов для станков с ЧПУ
В настоящее время широко используемые режущие инструменты с ЧПУ в основном включают алмазные режущие инструменты, режущие инструменты из кубического нитрида бора, керамические режущие инструменты, режущие инструменты с покрытием, режущие инструменты из карбида и режущие инструменты из быстрорежущей стали.
