Gelişmiş işleme ekipmanı ve yüksek performanslı CNC kesme aletlerinin kombinasyonu, gereken performansı tam anlamıyla verebilir ve iyi ekonomik faydalar sağlayabilir. Kesici takım malzemelerinin hızlı gelişimi ile çeşitli yeni kesici takım malzemeleri fiziksel, mekanik özelliklerini ve kesme performanslarını büyük ölçüde iyileştirmiş ve uygulama alanları da genişlemeye devam etmiştir.
1. Alet malzemeleri temel özelliklere sahip olmalıdır
Takım malzemesi seçiminin takım ömrü, işleme verimliliği, işleme kalitesi ve işleme maliyeti üzerinde büyük etkisi vardır. Alet kesim yaparken yüksek basınç, yüksek sıcaklık, sürtünme, şok ve titreşim etkilerine dayanmalıdır. Bu nedenle, takım malzemesi aşağıdaki temel özelliklere sahip olmalıdır:
(1) Sertlik ve aşınma direnci. Alet malzemesinin sertliği, iş parçası malzemesinin sertliğinden daha yüksek, genellikle 60HRC'nin üzerinde olmalıdır. Alet malzemesi ne kadar sertse, aşınma direnci o kadar iyidir.
(2) Mukavemet ve tokluk. Takım malzemeleri, kesme kuvvetlerine, darbelere ve titreşimlere dayanacak ve aletlerin kırılgan kırılmasını ve ufalanmasını önleyecek yüksek mukavemete ve tokluğa sahip olmalıdır.
(3) Isı direnci. Takım malzemesinin ısı direnci daha iyidir, yüksek kesme sıcaklığına dayanabilir ve iyi oksidasyon direncine sahiptir.
(4) Proses performansı ve ekonomi. Takım malzemeleri iyi dövme performansına, ısıl işlem performansına, kaynak performansına, taşlama performansına vb. sahip olmalı ve yüksek performans-fiyat oranını takip etmelidir.
2. Alet malzemelerinin türleri, özellikleri, özellikleri ve uygulamaları
1. Elmas alet malzemelerinin türleri, özellikleri ve özellikleri ve alet uygulamaları
Elmas bir karbon allotropudur ve doğada bulunan en sert malzemedir. Elmas aletler, yüksek sertliğe, yüksek aşınma direncine ve yüksek ısı iletkenliğine sahiptir ve demir dışı metallerin ve metalik olmayan malzemelerin işlenmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle alüminyum ve silisyum-alüminyum alaşımlarının yüksek hızlı kesiminde elmas takımlar, değiştirilmesi zor olan kesici takımların başında gelmektedir. Yüksek verimlilik, yüksek kararlılık ve uzun ömürlü işleme elde edebilen elmas takımlar, modern CNC işlemede vazgeçilmez ve önemli takımlardır.
⑴ Elmas alet türleri
① Doğal elmas alet: Doğal elmas, yüzlerce yıldır kesici alet olarak kullanılmaktadır. Doğal tek kristal elmas alet ince bir şekilde taşlanmıştır ve kesme kenarı son derece keskin bir şekilde taşlanabilir. Kesici kenar yarıçapı 0.002μm'ye ulaşabilir, bu da ultra ince kesim gerçekleştirebilir ve son derece yüksek iş parçası hassasiyeti ve son derece düşük yüzey pürüzlülüğünü işlemek için tanınmış, ideal ve yeri doldurulamaz bir ultra hassas işleme aletidir.
② PCD elmas aleti: Doğal elmas pahalıdır ve çok kristalli elmas (PCD) kesme işleminde yaygın olarak kullanılmaktadır. 1970'lerin başından beri, çok kristalli elmas (Polycrystauine elmas, kısaca PCD) geliştirildi. Başarının ardından, doğal elmas aletlerin yerini birçok durumda yapay çok kristalli elmas aldı. PCD hammaddeleri kaynaklar açısından zengindir ve fiyatı, doğal elmasların yalnızca onda biri ile onda biri arasındadır.
PCD takımları son derece keskin kenarları bileyemez ve işlenen iş parçalarının yüzey kalitesi doğal elmasınki kadar iyi değildir. Endüstride talaş kırıcılı PCD kesici uçlar üretmek uygun değildir. Bu nedenle, PCD yalnızca demir dışı metallerin ve metal olmayanların hassas kesimi için kullanılabilir ve ultra hassas ayna kesimi elde etmek zordur.
③ CVD elmas araçları: 1970'lerin sonundan 1980'lerin başına kadar, CVD elmas teknolojisi Japonya'da ortaya çıktı. CVD elmas, kimyasal buhar biriktirme (CVD) ile heterojen alt tabakalar (sentetik karbür, seramik, vb.) üzerinde elmas filmin sentezini ifade eder. CVD pırlanta, doğal pırlanta ile tamamen aynı yapı ve özelliklere sahiptir.
CVD pırlantanın performansı doğal pırlantaya çok yakındır ve doğal tek kristal pırlanta ve polikristalin pırlantanın (PCD) avantajlarına sahiptir ve eksikliklerinin bir dereceye kadar üstesinden gelir.
⑵ Elmas aletlerin performans özellikleri
① Son derece yüksek sertlik ve aşınma direnci: Doğal elmas, doğada bulunan en sert maddedir. Elmas son derece yüksek aşınma direncine sahiptir. Yüksek sertlikteki malzemeleri işlerken, elmas aletlerin ömrü semente karbür aletlerin 10 ila 100 katı, hatta yüzlerce katıdır.
② Çok düşük bir sürtünme katsayısına sahiptir: elmas ve bazı demir dışı metaller arasındaki sürtünme katsayısı diğer kesme aletlerinden daha düşüktür, sürtünme katsayısı düşüktür, işleme sırasındaki deformasyon küçüktür ve kesme kuvveti olabilir azaltılabilir.
③ Keskin uçlu çok keskindir: elmas aletlerin kesici kenarı keskinleştirilebilir ve doğal tek kristalli elmas alet, ultra için kullanılabilen 0.002-0.008μm kadar yüksek olabilir -ince kesim ve ultra hassas işleme.
④ Yüksek termal iletkenliğe sahiptir: elmas yüksek termal iletkenliğe ve termal yayılmaya sahiptir, kesme ısısı kolayca dağılır ve aletin kesme kısmının sıcaklığı düşüktür.
⑤ Düşük termal genleşme katsayısı: Elmasın termal genleşme katsayısı semente karbürden birkaç kat daha küçüktür ve kesme ısısının neden olduğu alet boyutundaki değişiklik çok küçüktür, bu da özellikle hassas ve yüksek hassasiyet gerektiren ultra hassas işleme için önemlidir. boyutsal doğruluk.
⑶ Elmas aletlerin uygulanması
Elmas takımlar çoğunlukla demir dışı metallerin ve metalik olmayan malzemelerin yüksek hızda hassas kesilmesi ve delinmesi için kullanılır. FRP toz metalurji boşlukları, seramik malzemeler vb. gibi çeşitli aşınmaya dayanıklı metal olmayanların işlenmesi için uygundur; çeşitli silikon-alüminyum alaşımları gibi çeşitli aşınmaya dayanıklı demir dışı metaller; çeşitli demir dışı metal bitirme işlemleri.
Elmas aletlerin dezavantajı, zayıf termal stabiliteye sahip olmalarıdır. Kesme sıcaklığı 700 derece ile 800 dereceyi geçtiğinde sertliğini tamamen kaybeder; ayrıca demirli metalleri kesmek için uygun değildir, çünkü elmas (karbon) yüksek sıcaklıklarda demir ile kolayca bağlanır. Atomik etki, karbon atomlarını bir grafit yapıya dönüştürür ve alet kolayca zarar görür.
2. Kübik bor nitrür alet malzemelerinin türleri, özellikleri ve özellikleri ve alet uygulamaları
Elmasa benzer bir yöntemle sentezlenen ikinci süper sert malzeme olan kübik bor nitrür (CBN), sertlik ve termal iletkenlik açısından elmastan sonra ikinci sıradadır. Mükemmel termal stabiliteye sahiptir ve atmosferde 10,000 dereceye kadar ısıtılabilir. Oksidasyon oluşmaz. CBN, demirli metaller için son derece kararlı kimyasal özelliklere sahiptir ve çelik ürünlerin işlenmesinde yaygın olarak kullanılabilir.
resim
⑴ Kübik bor nitrür kesici takım türleri
Kübik bor nitrür (CBN) doğada bulunmayan bir maddedir. Tek kristal ve polikristalin, yani CBN tek kristal ve polikristalin kübik bor nitrür (PCBN olarak adlandırılan polikristalin kübik bornnitrür) olarak ayrılabilir. CBN, bor nitrürün (BN) izomerlerinden biridir ve yapısı elmasınkine benzer.
PCBN (çok kristalli kübik bor nitrür), ince CBN malzemelerini yüksek sıcaklık ve yüksek basınç altında bir bağlama fazı (TiC, TiN, Al, Ti, vb.) yoluyla sinterleyen çok kristalli bir malzemedir. Elmas alet malzemesi, o ve elmas toplu olarak süper sert alet malzemesi olarak anılır. PCBN esas olarak bıçak veya diğer araçları yapmak için kullanılır.
PCBN araçları, yekpare PCBN kesici uçlara ve semente karbür ile sinterlenmiş PCBN kompozit kesici uçlara ayrılabilir.
PCBN kompozit kesici uçlar, {{0}},5 ila 1,0 mm kalınlığında bir PCBN tabakasının iyi mukavemet ve tokluğa sahip sinterlenmiş bir karbür üzerinde sinterlenmesiyle yapılır. Performansı hem iyi tokluğa hem de yüksek sertliğe ve aşınma direncine sahiptir. CBN uçların düşük eğilme mukavemeti ve kaynak zorlukları sorunları çözülmüştür.
⑵ Kübik bor nitrürün ana özellikleri ve özellikleri
Kübik bor nitrürün sertliği elmastan biraz daha düşük olmasına rağmen, diğer yüksek sertlikteki malzemelerden çok daha yüksektir. CBN'nin olağanüstü avantajı, ısıl kararlılığının, 1200 derecenin (elmas için 700-800 derece) üzerine çıkabilen elmasınkinden çok daha yüksek olmasıdır. reaksiyon. Kübik bor nitrürün ana performans özellikleri aşağıdaki gibidir.
① Yüksek sertlik ve aşınma direnci: CBN'nin kristal yapısı elmasınkine benzer ve elmasa benzer sertlik ve mukavemete sahiptir. PCBN, özellikle daha önce yalnızca taşlanabilen ve iş parçalarında daha iyi yüzey kalitesi elde edebilen yüksek sertlikteki malzemeleri işlemek için uygundur.
② Yüksek termal kararlılık: CBN'nin ısı direnci, elmasınkinden (700-800 derece) neredeyse 1 kat daha yüksek olan 1400-1500 dereceye ulaşabilir. PCBN takımları, yüksek sıcaklık alaşımlarını ve sertleştirilmiş çelikleri semente karbür takımlardan 3 ila 5 kat daha yüksek bir hızda kesebilir.
③Mükemmel kimyasal kararlılık: Demir bazlı malzemelerle 1200-1300 derecede kimyasal etkileşime sahip değildir ve elmas kadar keskin bir şekilde aşınmaz ve şu anda semente karbürün sertliğini koruyabilir; PCBN araçları, sertleştirilmiş çelik Parçaları ve soğutulmuş dökme demiri kesmek için uygundur, dökme demirin yüksek hızda kesilmesinde yaygın olarak kullanılabilir.
④ İyi termal iletkenlik: CBN'nin termal iletkenliği elmasınki kadar iyi olmasa da, PCBN'nin termal iletkenliği çeşitli alet malzemeleri arasında elmastan sonra ikinci sıradadır ve yüksek hız çeliği ve semente karbürden çok daha yüksektir.
⑤ Düşük sürtünme katsayısı: Düşük bir sürtünme katsayısı, kesme sırasında kesme kuvvetini azaltabilir, kesme sıcaklığını azaltabilir ve işlenmiş yüzeyin kalitesini iyileştirebilir.
⑶ Kübik bor nitrür aracı uygulaması
Kübik bor nitrür, sertleştirilmiş çelik, sert dökme demir, yüksek sıcaklık alaşımı, sert alaşım ve yüzey püskürtme malzemeleri gibi çeşitli kesilmesi zor malzemeleri bitirmek için uygundur. İşleme hassasiyeti IT5'e ulaşabilir (delik IT6'dır) ve yüzey pürüzlülüğü Ra1.25-0.20μm kadar küçük olabilir.
Kübik bor nitrür alet malzemesi zayıf tokluğa ve bükülme direncine sahiptir. Bu nedenle, kübik bor nitrür tornalama takımları, düşük hız ve yüksek darbe yükü ile kaba işleme için uygun değildir; Metal olması durumunda, işlenmiş yüzeyi bozacak ciddi kenar yığılması meydana gelecektir.
3. Seramik alet malzemelerinin türleri, özellikleri ve özellikleri ve alet uygulamaları
Seramik kesme aletleri, yüksek sertlik, iyi aşınma direnci, mükemmel ısı direnci ve kimyasal kararlılık özelliklerine sahiptir ve metal ile bağlanması kolay değildir. Seramik kesici takımlar, CNC işlemede çok önemli bir yer tutar. Seramik kesme takımları, işlenmesi zor malzemelerin yüksek hızda kesilmesi ve işlenmesi için ana kesici takımlardan biri haline gelmiştir. Seramik kesme takımları, yüksek hızlı kesme, kuru kesme, sert kesme ve işlenmesi zor malzemelerin kesilmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Seramik bıçaklar, geleneksel bıçakların hiç işleyemeyeceği yüksek sertlikteki malzemeleri verimli bir şekilde işleyebilir ve "taşlamayı bir araba ile değiştirmeyi" gerçekleştirebilir; Seramik bıçakların optimum kesme hızı, sinterlenmiş karbür bıçaklardan 2 ila 10 kat daha yüksek olabilir, böylece kesme işleminin üretim verimliliğini büyük ölçüde artırır Seramik alet malzemelerinde kullanılan ana hammadde, yer kabuğunda en bol bulunan elementtir. Bu nedenle, üretkenliği artırmak, işleme maliyetlerini azaltmak ve stratejik değerli metalleri korumak için seramik aletlerin yaygınlaştırılması ve uygulanması büyük önem taşımaktadır ve ayrıca kesme teknolojisinin gelişimini büyük ölçüde teşvik edecektir. ilerlemek.
⑴ Seramik alet malzemeleri türleri
Seramik alet malzemelerinin türleri genel olarak üç kategoriye ayrılabilir: alümina bazlı seramikler, silikon nitrür bazlı seramikler ve kompozit silikon nitrür-alümina bazlı seramikler. Bunlar arasında alümina esaslı ve silisyum nitrür esaslı seramik alet malzemeleri en çok kullanılanlardır. Silisyum nitrür bazlı seramiklerin performansı, alümina bazlı seramiklerden daha üstündür.
⑵ Seramik kesme aletlerinin performansı ve özellikleri
Seramik kesici takımların performans özellikleri aşağıdaki gibidir:
① Yüksek sertlik ve iyi aşınma direnci: Seramik aletlerin sertliği PCD ve PCBN'ninki kadar yüksek olmasa da semente karbür ve yüksek hız çeliği aletlerden çok daha yüksektir ve 93-95HRA'ya ulaşır. Seramik aletler, geleneksel aletlerle işlenmesi zor olan yüksek sertlikteki malzemeleri işleyebilir ve yüksek hızlı kesme ve sert kesme için uygundur.
② Yüksek sıcaklık direnci ve iyi ısı direnci: Seramik aletler, 1200 derecenin üzerindeki yüksek sıcaklıklarda hala kesim yapabilir. Seramik bıçaklar iyi yüksek sıcaklık mekanik özelliklerine sahiptir ve A12O3 seramik bıçakların oksidasyon direnci özellikle iyidir. Kesici kenar kızgın durumda olsa bile sürekli olarak kullanılabilir. Bu nedenle, seramik aletler, kesme sıvısından tasarruf edebilen kuru kesime ulaşabilir.
③ İyi kimyasal kararlılık: Seramik kesme aletlerinin metalle bağlanması kolay değildir ve kesme aletlerinin yapışma aşınmasını azaltabilen korozyona dayanıklı ve kimyasal olarak kararlıdır.
④ Düşük sürtünme katsayısı: Seramik kesme aletleri ile metal arasındaki yakınlık küçüktür ve sürtünme katsayısı düşüktür, bu da kesme kuvvetini ve kesme sıcaklığını azaltabilir.
⑶ Seramik bıçakların uygulanması
Seramikler, esas olarak yüksek hızlı bitirme ve yarı bitirme için kullanılan alet malzemelerinden biridir. Seramik kesme aletleri, her türlü dökme demir (gri dökme demir, sfero döküm, dövülebilir dökme demir, soğutulmuş dökme demir, yüksek alaşımlı aşınmaya dayanıklı dökme demir) ve çeliği (karbon yapısal çelik, alaşımlı yapısal çelik, yüksek mukavemetli çelik) kesmek için uygundur. , yüksek manganlı çelik, söndürülmüş çelik vb.), bakır alaşımlarını, grafiti, mühendislik plastiklerini ve kompozit malzemeleri kesmek için de kullanılabilir.
Düşük hız ve darbe yükü altında kesmeye uygun olmayan seramik takım malzemelerinin performansında düşük eğilme mukavemeti ve zayıf darbe tokluğu sorunları vardır.
4. Kaplanmış Kesici Takım Malzemelerinin Özellikleri ve Karakteristikleri ve Kesici Takımların Uygulanması
Aletin kaplanması, aletin performansını artırmanın önemli yollarından biridir. Kaplamalı kesici takımların ortaya çıkışı, kesici takımların kesme performansında büyük bir atılım yapmıştır. Kaplanmış alet, alet alt tabakasını sert kaplama ile birleştiren daha tok alet gövdesi üzerinde iyi aşınma direncine sahip bir veya daha fazla refrakter bileşik katmanı ile kaplanır, böylece aletin performansı büyük ölçüde iyileştirilir. Kaplamalı kesici takımlar, işleme verimliliğini artırabilir, işleme doğruluğunu iyileştirebilir, takım ömrünü uzatabilir ve işleme maliyetlerini azaltabilir.
Yeni CNC takım tezgahlarında kullanılan kesici takımların yaklaşık yüzde 80'i kaplamalı takımlar kullanır. Kaplamalı kesici takımlar, gelecekte CNC işleme alanında en önemli takım çeşitleri olacaktır.
⑴ Kaplanmış takım türleri
Farklı kaplama yöntemlerine göre kaplanmış aletler, kimyasal buhar biriktirme (CVD) kaplı aletler ve fiziksel buhar biriktirme (PVD) kaplı aletler olarak ayrılabilir. Kaplamalı karbür aletler genellikle kimyasal buhar biriktirme kullanır ve biriktirme sıcaklığı yaklaşık 1000 derecedir. Kaplamalı yüksek hızlı çelik aletler genellikle fiziksel buhar biriktirme kullanır ve biriktirme sıcaklığı yaklaşık 500 derecedir;
Kaplanmış aletlerin farklı alt tabaka malzemelerine göre, kaplanmış aletler karbür kaplı aletler, yüksek hız çeliği kaplı aletler ve seramik ve süper sert malzemeler (elmas ve kübik bor nitrür) üzerinde kaplanmış aletler olarak ayrılabilir.
Kaplama malzemesinin doğasına göre, kaplanmış takımlar "sert" kaplanmış aletler ve "yumuşak" kaplanmış aletler olmak üzere iki kategoriye ayrılabilir. "Sert" kaplamalı takımların izlediği ana hedefler, yüksek sertlik ve aşınma direncidir. Başlıca avantajları, tipik olarak TiC ve TiN kaplamalar olmak üzere yüksek sertlik ve iyi aşınma direncidir. "Yumuşak" kaplama araçları tarafından izlenen amaç, kendinden yağlamalı araçlar olarak da bilinen düşük bir sürtünme katsayısı ve bunun iş parçası malzemesiyle olan sürtünmesidir. Katsayı çok düşüktür, yalnızca yaklaşık 0.1, bu da azaltabilir bağ, sürtünmeyi azaltın, kesme kuvvetini ve kesme sıcaklığını azaltın.
Son zamanlarda bir nano kaplama (Nanoeoating) aracı geliştirdi. Bu kaplamalı araç, farklı işlevsellik ve performans gereksinimlerini karşılamak için çeşitli kaplama malzemelerinin (metal/metal, metal/seramik, seramik/seramik vb.) farklı kombinasyonlarını kullanabilir. Düzgün tasarlanmış bir nano kaplama, takım malzemesinin mükemmel sürtünme önleme ve aşınma önleme işlevlerine ve yüksek hızlı kuru kesme için uygun olan kendi kendini yağlama özelliklerine sahip olmasını sağlayabilir.
⑵ Kaplanmış aletlerin özellikleri
Kaplanmış takımların performans özellikleri aşağıdaki gibidir:
① İyi mekanik ve kesme özellikleri: kaplanmış takımlar, temel malzemenin ve kaplama malzemesinin mükemmel özelliklerini bir araya getirir
Sadece matrisin iyi tokluğunu ve yüksek mukavemetini korumakla kalmaz, aynı zamanda kaplamanın yüksek sertliğine, yüksek aşınma direncine ve düşük sürtünme katsayısına sahiptir. Bu nedenle, kaplamalı takımın kesme hızı, kaplamasız takıma göre 2 kattan daha fazla artırılabilir ve daha yüksek bir ilerleme hızına izin verilir. Kaplamalı takım ömrü de artar.
② Güçlü çok yönlülük: Kaplamalı takımlar geniş bir çok yönlülüğe sahiptir ve işleme aralığı önemli ölçüde genişletilmiştir. Kaplamalı bir alet, birkaç kaplanmamış aletin yerini alabilir.
③ Kaplama kalınlığı: Kaplama kalınlığının artmasıyla takım ömrü de artacaktır, ancak kaplama kalınlığı doygunluğa ulaştığında takım ömrü artık önemli ölçüde artmayacaktır. Kaplama çok kalın olduğunda soyulmaya neden olmak kolaydır; kaplama çok ince olduğunda, aşınma direnci zayıftır.
④ Yeniden öğütülebilirlik: Kaplamalı bıçaklar zayıf yeniden öğütülebilirliğe, karmaşık kaplama ekipmanına, yüksek işlem gereksinimlerine ve uzun kaplama süresine sahiptir.
⑤ Kaplama malzemesi: Farklı kaplama malzemelerine sahip takımlar, farklı kesme performanslarına sahiptir. Örneğin: düşük hızda kesim yaparken TiC kaplamanın bir avantajı vardır; yüksek hızda kesim yaparken TiN daha uygundur.
⑶ Kaplanmış aletlerin uygulanması
Kaplamalı kesici takımlar, CNC işleme alanında büyük bir potansiyele sahiptir ve gelecekte CNC işleme alanında en önemli takım çeşitliliği olacaktır. Kaplama teknolojisi, yüksek hızlı kesme gereksinimlerini karşılamak için parmak frezelere, raybalara, matkaplara, bileşik delik işleme aletlerine, dişli ocaklara, dişli şekillendirici kesicilere, dişli traş kesicilere, şekillendirme broşlarına ve çeşitli makine sıkmalı değiştirilebilir kesici uçlara uygulanmıştır Çelik ve dökme demir , ısıya dayanıklı alaşımlar ve demir dışı metaller ve diğer malzemeler.
5. Semente karbür takım malzemelerinin türleri, özellikleri, özellikleri ve uygulamaları
Karbür kesici takımlar, özellikle değiştirilebilir karbür kesici takımlar, CNC işleme takımlarının önde gelen ürünleridir. 1980'lerden bu yana, çeşitli yekpare ve değiştirilebilir karbür kesme takımları veya bıçakları, çeşitli kesici takımlar alanında, değiştirilebilir karbür takımlar basit tornalama takımlarından ve yüzey frezeleme takımlarından çeşitli hassas, karmaşık ve biçimlendirme takım alanlarına kadar genişledi.
⑴ Semente karbür alet türleri
Ana kimyasal bileşime göre semente karbür, tungsten karbür bazlı semente karbür ve titanyum karbon (nitrür) (TiC(N)) bazlı semente karbür olarak ayrılabilir.
Tungsten karbür bazlı semente karbür üç tip içerir: tungsten-kobalt (YG), tungsten-kobalt-titanyum (YT) ve her birinin kendi avantajları ve dezavantajları olan nadir karbürler (YW). Ana bileşenler tungsten karbür (WC), titanyum karbür (TiC), tantal karbür (TaC), niyobyum karbür (NbC), vs.'dir ve yaygın olarak kullanılan metal bağlayıcı faz Co'dur.
Karbon (nitrür) titanyum bazlı semente karbür, ana bileşen olarak TiC içeren semente bir karbürdür (diğer bazı karbürler veya nitrürler eklenir) ve yaygın olarak kullanılan metal bağlayıcı fazlar Mo ve Ni'dir.
ISO (Uluslararası Standardizasyon Örgütü), semente karbürü kesim için üç kategoriye ayırır:
Kl0~K40 dahil olmak üzere K kategorisi, ülkemin YG kategorisine eşdeğerdir (ana bileşen WC.Co'dur).
P01~P50 dahil olmak üzere P kategorisi, ülkemin YT kategorisine eşdeğerdir (esas olarak WC.TiC.Co'dan oluşur).
M10~M40 dahil M kategorisi, ülkemin YW kategorisine eşdeğerdir (ana bileşen WC-TiC-TaC(NbC)-Co'dur).
Her sınıf, 01 ile 50 arasındaki sayılarla yüksek sertlikten maksimum tokluğa kadar bir dizi alaşımı temsil eder.
⑵ Semente karbür kesici takımların performans özellikleri
Semente karbür kesici takımların performans özellikleri aşağıdaki gibidir:
① Yüksek sertlik: Çimentolu karbür kesici takımlar, toz metalurjisi yöntemiyle yüksek sertlik ve erime noktasına (sert faz denir) ve metal bağlayıcıya (bağ fazı denir) sahip karbürden yapılır ve sertliği 89-93HRA'ya ulaşır, çok daha yüksektir yüksek hız çeliği, 540°C'de, sertlik hâlâ 82-87HRA'ya ulaşabilir, bu da oda sıcaklığında yüksek hız çeliğininkiyle aynıdır (83-86HRA). Semente karbürün sertlik değeri, karbürün metal bağlama fazının doğasına, miktarına, parçacık boyutuna ve içeriğine göre değişir ve genellikle bağlayıcı metal faz içeriğinin artmasıyla azalır. Bağlayıcı faz içeriği aynı olduğunda, YT alaşımlarının sertliği YG alaşımlarından daha yüksektir ve TaC (NbC) ile eklenen alaşımlar daha yüksek yüksek sıcaklık sertliğine sahiptir.
② Eğilme mukavemeti ve tokluk: Yaygın olarak kullanılan semente karbürün eğilme mukavemeti 900-1500MPa aralığındadır. Metal bağlayıcı faz içeriği ne kadar yüksek olursa, eğilme mukavemeti de o kadar yüksek olur. Bağlayıcı içeriği aynı olduğunda, YG tipi (WC-Co) alaşımının mukavemeti YT tipi (WC-TiC-Co) alaşımına göre daha yüksek olup, TiC içeriğinin artmasıyla mukavemeti azalmaktadır. Semente karbür kırılgan bir malzemedir ve oda sıcaklığındaki darbe tokluğu, yüksek hız çeliğininkinin yalnızca 1/30 ila 1/8'i kadardır.
⑶ Yaygın olarak kullanılan karbür kesici takımların uygulanması
YG alaşımları esas olarak dökme demir, demir dışı metaller ve metalik olmayan malzemeleri işlemek için kullanılır. İnce taneli sert alaşımlar (YG3X, YG6X gibi), kobalt içeriği aynı olduğunda orta taneli sert alaşımlardan daha yüksek sertliğe ve aşınma direncine sahiptir ve bazı özel sert dökme demir, östenitik paslanmaz çelik, ısıya dayanıklı işleme için uygundur. alaşımları, Titanyum alaşımı, sert bronz ve aşınmaya dayanıklı yalıtım malzemeleri vb.
YT semente karbürün öne çıkan avantajları, YG semente karbüre göre yüksek sertlik, iyi ısı direnci, yüksek sıcaklıkta daha yüksek sertlik ve basınç dayanımı ve iyi oksidasyon direncidir. Bu nedenle, bıçağın daha yüksek ısı direncine ve aşınma direncine sahip olması istendiğinde, daha yüksek TiC içeriğine sahip kalite seçilmelidir. YT alaşımları, çelik gibi plastik malzemelerin işlenmesi için uygundur, ancak titanyum alaşımları ve silikon-alüminyum alaşımlarının işlenmesi için uygun değildir.
YW alaşımı, YG ve YT alaşımlarının özelliklerine sahiptir ve iyi bir kapsamlı performansa sahiptir. Sadece çelik malzemeleri işlemek için değil, aynı zamanda dökme demir ve demir dışı metalleri işlemek için de kullanılabilir. Kobalt içeriği uygun şekilde arttırılırsa, bu tür alaşımın mukavemeti çok yüksek olabilir ve işlenmesi zor çeşitli malzemelerin kaba işlemesi ve aralıklı kesimi için kullanılabilir.
6. Yüksek hız çeliği kesme takımlarının türleri, özellikleri ve uygulamaları
Yüksek Hız Çeliği (kısaca HSS), W, Mo, Cr ve V gibi daha fazla alaşım elementi eklenmiş yüksek alaşımlı bir takım çeliğidir. Yüksek hız çeliği kesici takımları, dayanıklılık, tokluk ve üretilebilirlik açısından mükemmel kapsamlı performansa sahiptir. Karmaşık kesici takımlarda, özellikle delik işleme takımlarının, freze takımlarının, diş açma takımlarının, broşların, dişli kesici takımların ve diğer karmaşık kesici takımların imalatında, yüksek hız çeliği hala baskın bir konuma sahiptir. Yüksek hızlı çelik bıçakların kesme kenarlarının keskinleştirilmesi kolaydır.
Farklı kullanımlara göre, yüksek hız çeliği genel amaçlı yüksek hız çeliği ve yüksek performanslı yüksek hız çeliği olarak ayrılabilir.
⑴ Genel amaçlı yüksek hızlı çelik kesme aletleri
Genel amaçlı yüksek hız çeliği. Genel olarak iki türe ayrılabilir: tungsten çeliği ve tungsten molibden çeliği. Bu tür yüksek hız çeliği, yüzde 0,7 ila yüzde 0,9 arasında katkı maddesi (C) içerir. Çelikteki farklı tungsten içeriğine göre, yüzde 12 veya yüzde 18 W içeren tungsten çeliği, yüzde 6 veya yüzde 8 W içeren tungsten-molibden çeliği ve yüzde 2 W içeren veya içermeyen molibden çeliği olarak ayrılabilir. Genel amaçlı yüksek hız çeliği belirli bir sertliğe (63-66HRC) ve aşınma direncine, yüksek mukavemete ve tokluğa, iyi plastisiteye ve işleme teknolojisine sahiptir, bu nedenle çeşitli karmaşık aletlerin imalatında yaygın olarak kullanılmaktadır.
① Tungsten çeliği: Genel amaçlı yüksek hızlı çelik tungsten çeliğinin tipik kalitesi, iyi bir kapsamlı performansa sahip olan W18Cr4V'dir (kısaca W18). 6000C'deki yüksek sıcaklık sertliği 48.5HRC'dir ve çeşitli karmaşık aletlerin imalatında kullanılabilir. İyi öğütülebilirlik ve düşük dekarbürizasyon hassasiyeti avantajlarına sahiptir, ancak yüksek karbür içeriği nedeniyle dağılım nispeten düzensizdir, parçacıklar büyüktür ve mukavemet ve tokluk yüksek değildir.
② Tungsten-molibden çeliği: tungsten çeliğindeki tungstenin bir kısmının molibden ile değiştirilmesiyle elde edilen yüksek hızlı çeliği ifade eder. Tungsten-molibden çeliğinin tipik kalitesi W6Mo5Cr4V2'dir (kısaca M2). M2'nin karbür parçacıkları ince ve muntazamdır ve mukavemeti, tokluğu ve yüksek sıcaklıktaki plastisitesi W18Cr4V'den daha iyidir. Diğer bir tungsten-molibden çeliği W9Mo3Cr4V'dir (kısaca W9), termal kararlılığı M2 çeliğinden biraz daha yüksektir, bükülme mukavemeti ve tokluğu W6M05Cr4V2'den daha iyidir ve iyi işlenebilirliğe sahiptir.
⑵ Yüksek performanslı yüksek hızlı çelik kesme aletleri
Yüksek performanslı yüksek hız çeliği, ısı direncini iyileştirmek için genel amaçlı yüksek hız çeliği bileşimine biraz karbon içeriği, vanadyum içeriği ve Co ve Al gibi alaşım elementleri ekleyen yeni bir çelik türünü ifade eder. aşınma direnci. Esas olarak aşağıdaki kategoriler vardır:
① Yüksek karbonlu yüksek hız çeliği. Oda sıcaklığında ve yüksek sıcaklıkta yüksek sertliğe sahip yüksek karbonlu yüksek hız çeliği (95W18Cr4V gibi), yüksek aşınma direnci gereksinimleri olan sıradan çelik ve dökme demir, matkaplar, raybalar, kılavuzlar ve freze bıçaklarının üretimi ve işlenmesi için uygundur veya daha sert malzemeleri işlemek için araçlar. Büyük darbelere dayanmaya uygun değildir.
② Yüksek vanadyum yüksek hız çeliği. W12Cr4V4Mo (EV4 olarak anılır) gibi tipik kaliteler, yüzde 3 ila yüzde 5 arasında artan V içeren, iyi aşınma direnci, elyaf, sert kauçuk, plastik vb. ayrıca paslanmaz çelik, yüksek mukavemetli çelik ve yüksek sıcaklık alaşımları gibi Malzemelerin işlenmesi için de kullanılabilir.
③ Kobalt yüksek hız çeliği. Kobalt içeren süper sert bir yüksek hız çeliğidir, W2Mo9Cr4VCo8 (kısaca M42) gibi tipik bir kalitedir, yüksek sertliğe sahiptir ve sertliği 69-70HRC'ye ulaşabilir. Yüksek mukavemetli ısıya dayanıklı çelik, yüksek sıcaklık alaşımları, titanyum alaşımları vb. işlemek için uygundur. İşleme malzemesi, M42 iyi öğütülebilirliğe sahiptir ve hassas ve karmaşık aletler yapmak için uygundur, ancak darbeli kesme altında çalışmak için uygun değildir koşullar.
④ Alüminyum yüksek hız çeliği. Alüminyum içeren süper sert yüksek hızlı çelik, W6Mo5Cr4V2Al (501 olarak kısaltılır) gibi tipik sınıflara aittir, yüksek sıcaklık sertliği 6000C'de 54HRC'ye ulaşır ve kesme performansı M42'ye eşdeğerdir. Freze bıçakları, matkaplar, raybalar, dişli kesiciler ve broşların imalatı için uygundur. vb. alaşımlı çelik, paslanmaz çelik, yüksek dayanımlı çelik ve süper alaşım gibi malzemeleri işlemek için kullanılır.
⑤ Azot süper sert yüksek hız çeliği. (V3N) olarak adlandırılan W12M03Cr4V3N gibi tipik kaliteler nitrojen içeren süper sert yüksek hız çelikleridir. Sertlik, güç ve tokluk M42'ye eşdeğerdir. işleme.
(3) Yüksek hız çeliği ve toz metalürjisi yüksek hız çeliğinin eritilmesi
Farklı üretim süreçlerine göre, yüksek hız çeliği, eritme yüksek hız çeliği ve toz metalürjisi yüksek hız çeliği olarak ayrılabilir.
① Yüksek hız çeliğinin eritilmesi: Hem sıradan yüksek hız çeliği hem de yüksek performanslı yüksek hız çeliği ergitme yöntemiyle üretilir. Eritme, külçe döküm ve kaplama ve haddeleme gibi işlemlerle bıçak haline getirilirler. Yüksek hız çeliğinin eritilmesinde ortaya çıkması muhtemel ciddi sorun, karbür segregasyonudur. Sert ve kırılgan karbürler, yüksek hız çeliğinde eşit olmayan bir şekilde dağılmıştır ve taneler kabadır (onlarca mikrona kadar). ve kesme performansı üzerindeki olumsuz etkiler.
② Toz metalurjisi yüksek hız çeliği (PM HSS): Toz metalurjisi yüksek hız çeliği (PM HSS), yüksek frekanslı bir endüksiyon fırınında ergitilmiş, yüksek basınçlı argon veya saf nitrojen ile atomize edilmiş ve daha sonra ince elde etmek için söndürülmüş erimiş çeliktir. ve homojen kristaller Mikroyapı (yüksek hızlı çelik tozu) ve ardından elde edilen tozu yüksek sıcaklık ve yüksek basınç altında bir bıçak boşluğuna bastırın veya önce bir çelik kütük yapın ve ardından dövüp bıçak şekline getirin. Eritme yöntemiyle üretilen yüksek hız çeliği ile karşılaştırıldığında, PM HSS aşağıdaki avantajlara sahiptir: Karbür taneleri ince ve muntazamdır ve eritme ile üretilen yüksek hız çeliğine kıyasla mukavemet, tokluk ve aşınma direnci çok daha gelişmiştir. Karmaşık CNC araçları alanında, PM HSS araçları daha da gelişecek ve önemli bir rol oynayacaktır. F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN, vb. gibi tipik kaliteler, büyük boyutlu, ağır hizmet tipi, yüksek etkili bıçakların imalatında kullanılabilir ve ayrıca hassas bıçakların imalatında da kullanılabilir.
3. CNC kesici takım malzemelerinin seçim ilkeleri
the
Şu anda, yaygın olarak kullanılan CNC takım malzemeleri arasında esas olarak elmas aletler, kübik bor nitrür aletler, seramik aletler, kaplamalı aletler, karbür aletler ve yüksek hızlı çelik aletler bulunmaktadır. Birçok kesici takım malzemesi sınıfı vardır ve performansları büyük ölçüde değişir. Çeşitli takım malzemelerinin ana performans göstergeleri aşağıdaki tabloda gösterilmektedir.
resim
NC işleme için takım malzemesi, işlenecek iş parçasına ve işlemenin doğasına göre seçilmelidir. Alet malzemesinin seçimi, işleme nesnesi ile makul bir şekilde eşleştirilmelidir. Kesici takım malzemesinin ve işlenen nesnenin eşleşmesi, en uzun takım ömrünü ve maksimum kesme üretkenliğini elde etmek için ikisinin mekanik özelliklerinin, fiziksel özelliklerinin ve kimyasal özelliklerinin eşleşmesini ifade eder.
1. Kesici takım malzemesi, işlenmiş nesnenin mekanik özelliklerine uygundur
Kesici takımın ve işlenen nesnenin mekanik özelliklerinin eşleşmesi, temel olarak kesici takımın ve iş parçası malzemesinin mukavemeti, tokluğu ve sertliği gibi mekanik özellik parametrelerinin eşleşmesini ifade eder. Farklı mekanik özelliklere sahip takım malzemeleri, farklı iş parçası malzemeleri için uygundur.
① The order of tool material hardness is: diamond tool>cubic boron nitride tool>ceramic tool>tungsten carbide>yüksek hız çeliği.
② Alet malzemelerinin eğilme mukavemeti sırası şu şekildedir: yüksek hız çeliği > semente karbür > seramik aletler > elmas ve kübik bor nitrür aletleri.
③ Kesici takım malzemelerinin tokluk sırası şu şekildedir: yüksek hız çeliği > semente karbür > kübik bor nitrür, elmas ve seramik kesici takımlar.
Yüksek sertliğe sahip iş parçası malzemesi, daha yüksek sertliğe sahip bir takımla işlenmelidir. Takım malzemesinin sertliği, genellikle 60HRC'nin üzerinde olması gereken iş parçası malzemesinin sertliğinden daha yüksek olmalıdır. Alet malzemesi ne kadar sertse, aşınma direnci o kadar iyidir. Örneğin semente karbürdeki kobalt miktarı arttığında mukavemeti ve tokluğu artar ve kaba işlemeye uygun olan sertliği azalır; kobalt miktarı azaldığında sertliği ve aşınma direnci artar, bu da finisaj için uygundur.
Mükemmel yüksek sıcaklık mekanik özelliklerine sahip takımlar, özellikle yüksek hızlı kesme için uygundur. Seramik aletlerin mükemmel yüksek sıcaklık performansı, onların yüksek hızlarda kesmelerini sağlar ve semente karbür ile karşılaştırıldığında izin verilen kesme hızı 2 ila 10 kat artırılabilir.
2. Kesici takım malzemesinin işlenmiş nesnenin fiziksel özellikleriyle eşleşmesi
Yüksek termal iletkenliğe ve düşük erime noktasına sahip yüksek hızlı çelik aletler, yüksek erime noktasına ve düşük termal genleşmeye sahip seramik aletler, yüksek termal iletkenliğe ve düşük termal genleşmeye sahip elmas aletler vb. gibi farklı fiziksel özelliklere sahip aletler uygundur. farklı iş parçası malzemeleri. Düşük termal iletkenliğe sahip iş parçalarını işlerken, kesme ısısının hızlı bir şekilde iletilebilmesi ve kesme sıcaklığının azaltılabilmesi için daha iyi termal iletkenliğe sahip takım malzemeleri kullanılmalıdır. Elmasın yüksek termal iletkenliği ve termal yayılımı nedeniyle, kesme ısısının dağılması kolaydır ve yüksek boyutsal doğruluk gerektiren hassas işleme takımları için özellikle önemli olan büyük termal deformasyona neden olmaz.
① Çeşitli alet malzemelerinin ısıya dayanıklı sıcaklığı: Elmas aletler için 700-8000C, PCBN aletler için 13000-15000C, seramik aletler için 1100-12000C, TiC için 900-11000C(N) ) bazlı semente karbür ve WC bazlı ultra ince taneler için 900-11000C Semente karbür 800~9000C, HSS 600~7000C'dir.
② The order of thermal conductivity of various tool materials: PCD>PCBN>WC-based cemented carbide>TiC(N)-based cemented carbide>HSS>Si3N4-based ceramics>Bir1203-esaslı seramik.
③ The order of thermal expansion coefficient of various tool materials is: HSS>WC-based cemented carbide>TiC(N)>A1203-based ceramics>PCBN>Si3N4-based ceramics>PCD.
④ The order of thermal shock resistance of various tool materials is: HSS>WC-based cemented carbide>Si3N4-based ceramics>PCBN>PCD>TiC(N)-based cemented carbide>Bir1203-esaslı seramik.
3. Kesici takım malzemesinin işlenmiş nesnenin kimyasal özelliklerine uygun hale getirilmesi
Kesici takım malzemeleri ile işlenen nesneler arasındaki kimyasal özelliklerin eşleşmesi, temel olarak takım malzemeleri ile iş parçası malzemeleri arasındaki kimyasal afinite, kimyasal reaksiyon, difüzyon ve çözünme gibi kimyasal performans parametrelerinin eşleşmesini ifade eder. farklı malzemelerden bıçaklar
