Pažangios apdorojimo įrangos ir didelio našumo CNC pjovimo įrankių derinys gali visiškai išnaudoti reikiamą efektyvumą ir pasiekti gerą ekonominę naudą. Sparčiai tobulėjant pjovimo įrankių medžiagoms, įvairių naujų tipų pjovimo įrankių medžiagos labai pagerino savo fizines, mechanines ir pjovimo savybes, o jų taikymo sritis taip pat nuolat plečiasi.
1. Pagrindinės savybės, kurias turi turėti pjovimo įrankių medžiagos
Įrankių medžiagų parinkimas turi didelę įtaką įrankio tarnavimo laikui, apdorojimo efektyvumui, apdorojimo kokybei ir apdirbimo išlaidoms. Pjovimo įrankis turi atlaikyti aukštą slėgį, aukštą temperatūrą, trintį, smūgį ir vibraciją pjovimo metu. Todėl įrankių medžiagos turi turėti šias pagrindines savybes:
(1) Kietumas ir atsparumas dilimui. Įrankio medžiagos kietumas turi būti didesnis nei ruošinio medžiagos kietumas, paprastai reikalaujama, kad kietumas būtų didesnis nei 60 HRC. Kuo didesnis įrankio medžiagos kietumas, tuo didesnis jo atsparumas dilimui.
(2) Stiprumas ir tvirtumas. Įrankio medžiaga turi būti tvirta ir tvirta, kad atlaikytų pjovimo jėgas, smūgius ir vibracijas bei apsaugotų nuo trapios įrankio lūžimo ir briaunų griūties.
(3) Atsparumas karščiui. Įrankio medžiaga turi gerą atsparumą karščiui, gali atlaikyti aukštą pjovimo temperatūrą ir turi gerą atsparumą oksidacijai.
(4) Proceso efektyvumas ir ekonomiškumas. Įrankio medžiaga turi turėti geras kalimo, terminio apdorojimo ir suvirinimo savybes; Šlifavimo apdorojimo našumas ir didelio našumo ir kainos santykio siekimas.
2. Pjovimo įrankių medžiagų rūšys, savybės, charakteristikos ir panaudojimas
a. Deimantinių įrankių medžiagų tipai, savybės, charakteristikos ir įrankių panaudojimas
Deimantas yra anglies alotropas ir yra kiečiausia gamtoje randama medžiaga. Deimantiniai pjovimo įrankiai pasižymi dideliu kietumu, atsparumu dilimui ir šilumos laidumu, plačiai naudojami spalvotųjų ir nemetalinių medžiagų apdirbimui. Ypač greitai pjaunant aliuminį ir silicio aliuminio lydinius deimantiniai įrankiai yra pagrindinės pjovimo įrankių rūšys, kurias sunku pakeisti. Deimantiniai pjovimo įrankiai, galintys pasiekti aukštą efektyvumą, aukštą stabilumą ir ilgaamžiškumą, yra nepakeičiami ir svarbūs šiuolaikinio CNC apdirbimo įrankiai.
2. Kubinių boro nitrido įrankių medžiagų tipai, savybės, charakteristikos ir įrankių panaudojimas
Antroji itin kieta medžiaga, kubinis boro nitridas (CBN), susintetintas panašiu į deimantų gamybos metodą, savo kietumu ir šilumos laidumu nusileidžia tik deimantams. Jis pasižymi puikiu šiluminiu stabilumu ir nesioksiduoja atmosferoje kaitinant iki 10000 laipsnių. CBN
pasižymi itin stabiliomis juodųjų metalų cheminėmis savybėmis ir gali būti plačiai naudojamas plieno gaminių apdirbimui.
3. Keraminių įrankių medžiagų tipas, eksploatacinės savybės ir charakteristikos bei įrankių panaudojimas
Keraminiai pjovimo įrankiai pasižymi dideliu kietumu, geru atsparumu dilimui, puikiu atsparumu karščiui ir cheminiu stabilumu, juos nelengva suklijuoti su metalu. Keraminiai įrankiai vaidina labai svarbų vaidmenį NC apdirbime. Keraminiai įrankiai tapo vienu iš pagrindinių įrankių greitam pjovimui ir sudėtingų medžiagų apdirbimui. Keraminiai įrankiai plačiai naudojami pjovimui dideliu greičiu, sausam pjovimui, kietam pjovimui ir sunkiai pjaustomoms medžiagoms. Keraminiai įrankiai gali efektyviai apdirbti labai kietas medžiagas, kurių negalima apdirbti tradiciniais įrankiais, realizuojant „tekinimą, o ne šlifavimą“; Optimalus keraminių įrankių pjovimo greitis gali būti 2–10 kartų didesnis nei cementuoto karbido įrankių, todėl labai pagerėja pjovimo gamybos efektyvumas; Pagrindinės žaliavos, naudojamos keraminėms įrankių medžiagoms, yra gausiausiai plutoje esantys elementai. Todėl keraminių įrankių skatinimas ir taikymas yra labai svarbus siekiant pagerinti našumą, sumažinti perdirbimo išlaidas ir taupyti strateginius tauriuosius metalus, taip pat labai paskatins pjovimo technologijos pažangą.
4. Dengtų įrankių medžiagų veikimas ir charakteristikos bei įrankių panaudojimas
Įrankio dengimas yra vienas iš svarbių būdų pagerinti jo veikimą. Dengtų pjovimo įrankių atsiradimas padarė didelį jų pjovimo našumo proveržį. Dengti pjovimo įrankiai yra padengti vienu ar keliais ugniai atsparių junginių sluoksniais, turinčiais gerą įrankio korpuso atsparumą dilimui ir gerą kietumą. Jie sujungia įrankio matricą su kieta danga, taip žymiai pagerindami įrankio veikimą. Dengti pjovimo įrankiai gali pagerinti apdirbimo efektyvumą, pagerinti apdirbimo tikslumą, pailginti įrankio tarnavimo laiką ir sumažinti apdirbimo išlaidas.
Apie 80 procentų pjovimo įrankių, naudojamų naujose CNC staklėse, naudojami dengti įrankiai. Dengti įrankiai ateityje bus svarbiausia įrankių įvairovė CNC apdirbimo srityje.
5. Kietojo lydinio pjovimo įrankių medžiagų rūšys, savybės, charakteristikos ir panaudojimas
Kietojo lydinio pjovimo įrankiai, ypač indeksuojami kietojo lydinio pjovimo įrankiai, yra pagrindiniai CNC apdirbimo įrankių gaminiai. Nuo devintojo dešimtmečio įvairių tipų integruoti ir indeksuojami kietojo lydinio pjovimo įrankiai ar peiliai buvo išplėsti į įvairias pjovimo įrankių sritis. Tarp jų indeksuojami kietojo lydinio pjovimo įrankiai išsiplėtė nuo paprastų tekinimo ir paviršiaus frezavimo įrankių iki įvairių tikslių, sudėtingų ir formuojamų įrankių laukų.
Kietojo lydinio pjovimo įrankių rūšys
Pagal pagrindinę cheminę sudėtį kietieji lydiniai gali būti skirstomi į kietuosius lydinius volframo karbido pagrindu ir titano karbido (TiC (N) pagrindu pagamintus kietuosius lydinius).
Volframo karbido pagrindu pagaminti cementiniai karbidai apima volframo kobaltą (YG), volframo kobalto titaną (YT) ir pridėtą retą karbidą (YW). Jie turi savų privalumų ir trūkumų. Pagrindiniai komponentai yra volframo karbidas (WC), titano karbidas (TiC), tantalo karbidas (TaC), niobio karbidas (NbC) ir kt. Paprastųjų metalų surišimo fazė yra Co.
Anglies (azoto) titano pagrindu pagaminti kietieji lydiniai yra kietieji lydiniai, kurių pagrindinis komponentas yra TiC (kai kuriuose yra pridėta kitų karbidų ar nitridų), o dažniausiai naudojamos metalo surišimo fazės yra Mo ir Ni.
ISO (Tarptautinė standartizacijos organizacija) skirsto kietųjų lydinių pjovimą į tris kategorijas:
K klasė, įskaitant Kl{0}}K40, yra lygiavertė YG klasei Kinijoje (daugiausia sudaryta iš WC Co).
P klasė, įskaitant P01–P50, yra lygiavertė YT klasei Kinijoje (daugiausia sudaryta iš WC TiC Co).
M klasė, įskaitant M10–M40, yra lygiavertė YW klasei Kinijoje (daugiausia sudaryta iš WC TiC TaC (NbC) Co).
Kiekvienas prekės ženklas atstovauja lydinių serijai nuo didelio kietumo iki didžiausio atsparumo, kurių skaičiai yra nuo 01 iki 50.
6. Greitaeigių plieno pjovimo įrankių tipai, charakteristikos ir pritaikymas
Greitaeigis plienas (HSS) yra labai legiruoto įrankių plieno tipas, kuriame yra daug legiruojamųjų elementų, tokių kaip W, Mo, Cr ir V. Greitaeigių plieno pjovimo įrankių savybės yra puikios tvirtumo, kietumo ir apdorojamumas. Sudėtinguose pjovimo įrankiuose, ypač gaminant skylių apdirbimo įrankius, frezavimo įrankius, sriegio pjovimo įrankius, įpjovas, krumpliaračių pjovimo įrankius ir kitus sudėtingus briaunos formos pjovimo įrankius, greitaeigis plienas vis dar užima pagrindinę vietą. Greitaeigio plieno įrankiais lengva šlifuoti aštrius pjovimo kraštus.
Pagal skirtingus tikslus greitaeigį plieną galima suskirstyti į bendrosios paskirties greitaeigį plieną ir didelio našumo greitaeigį plieną.
(1) Universalūs greitaeigiai plieno pjovimo įrankiai
Universalus greitaeigis plienas. Paprastai jį galima suskirstyti į dvi kategorijas: volframo plieną ir volframo molibdeno plieną. Šio tipo greitaeigiame pliene yra (C) nuo 0,7 iki 0,9 proc. Pagal skirtingą volframo kiekį pliene jį galima suskirstyti į volframo plieną, turintį 12 procentų arba 18 procentų W, volframo molibdeno plieną, kuriame yra 6 procentų arba 8 procentų W, ir molibdeno plieną, kuriame yra 2 procentai arba visai ne. Universalus greitaeigis plienas turi tam tikrą kietumo (63-66HRC) ir atsparumo dilimui laipsnį, didelį stiprumą ir kietumą, gerą plastiškumą ir apdirbamumą bei yra plačiai naudojamas įvairių sudėtingų pjovimo įrankių gamyboje.
① Volframo plienas: tipiškas universalaus greitaeigio plieno volframo plienas yra W18Cr4V (vadinamas W18), pasižymintis geromis visapusiškomis savybėmis ir 48,5 HRC kietumu aukštoje temperatūroje, esant 6000 laipsnių. Jis gali būti naudojamas įvairių sudėtingų pjovimo įrankių gamybai. Jis turi tokius privalumus, kaip geras šlifavimas ir mažas dekarbonizacijos jautrumas, tačiau dėl didelio karbidų kiekio, netolygaus pasiskirstymo, didesnių dalelių ir mažo stiprumo bei kietumo.
② Volframo molibdeno plienas: tai greitaeigis plienas, gaunamas pakeitus volframo dalį volframo pliene molibdenu. Tipinė volframo molibdeno plieno rūšis yra W6Mo5Cr4V2 arba M2 trumpiau. M2 karbido dalelės yra smulkios ir vienodos, jų stiprumas, kietumas ir plastiškumas aukštoje temperatūroje yra geresnis nei W18Cr4V. Kitas volframo molibdeno plieno tipas yra W9Mo3Cr4V (sutrumpintas kaip W9), kurio šiluminis stabilumas yra šiek tiek didesnis nei M2 plieno, geresnis lenkimo stiprumas ir kietumas nei W6M05Cr4V2 ir geras apdirbamumas.
(2) Didelio našumo greitaeigiai plieniniai pjovimo įrankiai
Didelio našumo greitaeigis plienas reiškia naujo tipo plieną, kuris prideda šiek tiek anglies, vanadžio ir legiruotų elementų, tokių kaip Co ir Al, į bendrosios paskirties greitaeigį plieną, taip pagerindamas jo atsparumą karščiui ir atsparumą dilimui. . Iš esmės yra šios kategorijos:
① Didelės anglies greitaeigis plienas. Didelės anglies greitaeigis plienas (pvz., 95W18Cr4V) pasižymi dideliu kietumu kambario ir aukštoje temperatūroje, todėl tinka gaminti ir apdirbti įprastą plieną ir ketų, grąžtus, grąžtus, sriegius ir frezavimo stakles, kurioms keliami dideli atsparumo dilimui reikalavimai, arba pjovimo įrankiai kietesnėms medžiagoms apdirbti. Netinka atlaikyti didelius smūgius.
② Greitaeigis plienas iš didelio vanadžio. Įprastos markės, tokios kaip W12Cr4V4Mo (trumpiau EV4), kurių V kiekis padidintas iki 3–5 procentų, turi gerą atsparumą dilimui ir yra tinkamos pjauti medžiagas, kurių įrankiai labai nusidėvėję, pvz., pluoštą, kietą kaučiuką, plastiką, ir tt, taip pat gali būti naudojamas nerūdijančio plieno, didelio stiprio plieno, aukštos temperatūros lydinio ir kitų medžiagų apdirbimui.
③ Greitaeigis kobalto plienas. Tai kobalto sudėtyje esantis itin kietas greitaeigis plienas, kurio tipinė klasė, pvz., W2Mo9Cr4VCo8 (vadinama M42), kurio kietumas yra iki 69–70 HRC. Tinka apdoroti sunkiai apdirbamoms medžiagoms, tokioms kaip didelio stiprumo karščiui atsparus plienas, aukštos temperatūros lydiniai, titano lydiniai ir kt. M42 yra gerai šlifuojamas ir tinka tiksliam ir sudėtingam pjovimo įrankiui gaminti, tačiau jis netinka dirbti smūgio pjovimo sąlygomis.
④ Aliuminio greitaeigis plienas. Tai aliuminio turintis itin kietas greitaeigis plienas, kurio tipinė klasė, pvz., W6Mo5Cr4V2Al (sutrumpintai kaip 501). Aukštos temperatūros kietumas 6000 laipsnių taip pat siekia 54HRC, o pjovimo našumas prilygsta M42. Jis tinka frezavimo pjaustytuvams, grąžtams, grąžtams, krumpliaračių pjaustytuvams, įpjovoms ir kt. gaminti, taip pat naudojamas apdirbti tokias medžiagas kaip legiruotasis plienas, nerūdijantis plienas, didelio stiprumo plienas ir aukštos temperatūros lydiniai.
⑤ Itin kietas azoto greitaeigis plienas. Įprasta rūšis, pvz., W12M03Cr4V3N, sutrumpintai (V3N), yra azoto turintis itin kietas greitaeigis plienas, kurio kietumas, stiprumas ir kietumas panašus į M42. Jis gali būti naudojamas kaip kobalto turinčio greitaeigio plieno pakaitalas, pjaustant sunkiai apdirbamas medžiagas mažu greičiu ir atliekant mažo greičio didelio tikslumo apdirbimą.
(3) Greitaeigio plieno ir miltelinės metalurgijos greitaeigio plieno lydymas
Pagal skirtingus gamybos procesus greitaeigį plieną galima suskirstyti į lydytą greitaeigį plieną ir miltelinės metalurgijos greitaeigį plieną.
① Lydymosi greitaeigis plienas: ir paprastas greitaeigis plienas, ir didelio našumo greitaeigis plienas gaminami lydymosi metodu. Iš jų gaminami pjovimo įrankiai atliekant tokius procesus kaip lydymas, liejimas iš luitų, dengimas ir valcavimas. Rimta problema, kuri gali kilti lydant greitapjovį plieną, yra karbido segregacija. Kieti ir trapūs karbidai netolygiai pasiskirsto greitaeigiame pliene, o grūdelių dydis yra stambus (iki dešimčių mikrometrų), o tai neigiamai veikia greitaeigių plieno įrankių atsparumą dilimui, kietumą ir pjovimo našumą.
② Miltelinės metalurgijos greitaeigis plienas (PM HSS): Miltelinės metalurgijos greitaeigis plienas (PM HSS) yra plieno skystis, lydomas aukšto dažnio indukcinėje krosnyje. Jis purškiamas aukšto slėgio argonu arba gryno azoto dujomis, o po to gesinamas, kad būtų gauta smulki ir vienoda kristalinė struktūra (greitai plieno milteliai). Tada gauti milteliai aukštoje temperatūroje ir slėgyje suspaudžiami į įrankio ruošinį arba iš pradžių padaromi plieno ruošiniu, o paskui kaliami ir susukami į įrankio formą. Lyginant su greitaeigiu plienu, pagamintu lydymosi metodu, PM HSS turi smulkių ir vienodų karbido grūdelių pranašumus, žymiai pagerintą stiprumą, kietumą ir atsparumą dilimui, palyginti su lydytu greitaeigiu plienu. PM HSS įrankiai toliau vystysis ir užims svarbią vietą sudėtingų CNC įrankių srityje. Įprastos markės, tokios kaip F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVM ir kt., gali būti naudojamos didelių gabaritų, didelių apkrovų ir smūgiams atspariems pjovimo įrankiams, taip pat tiksliam pjovimo įrankiams gaminti.
