Как выбрать правильный инструмент для обрабатываемых деталей из разных материалов?

В механообработке выбор инструментов — это технология. Мы знаем, что режущая способность инструмента часто зависит от материала режущей части инструмента, конструкции инструмента и геометрического материала инструмента. На срок службы инструмента, эффективность обработки, качество обработки и стоимость обработки влияет материал самого инструмента и материал заготовки, обрабатываемой инструментом.

Поэтому при механической обработке выбор подходящих инструментов для обработки деталей из различных материалов не только повышает эффективность и качество обработки, но также продлевает срок службы инструмента и снижает затраты на обработку.

В настоящее время существует шесть основных материалов для обрабатывающих инструментов:алмазные инструменты, инструменты из ПКНБ, керамические инструменты, инструменты с покрытием, инструменты из карбида и инструменты из быстрорежущей стали. Давайте посмотрим, какие материалы подходят для обработки деталей этими шестью инструментами.

Алмаз Т ох

Алмазные инструменты делятся на:инструменты с природными алмазами, алмазные инструменты с PCD и алмазные инструменты с CVD.

Алмазные инструменты в основном используются для тонкой резки и растачивания цветных металлов и неметаллических материалов на высоких скоростях. Подходит для обработки различных износостойких неметаллов и различных износостойких цветных металлов. Недостатком алмазных инструментов является плохая термостойкость. Когда температура резки превышает 700℃～800℃, его твердость будет полностью потеряна. Кроме того, он не подходит для резки черных металлов, так как алмаз (углерод) легко взаимодействует с атомами железа при высоких температурах, превращая атомы углерода в графитовые структуры, и инструмент легко повреждается.

ПХБН Т ох

Инструменты из ПКНБ можно разделить на цельные лезвия из ПКНБ и композитные лезвия из ПКНБ, спеченные с твердым сплавом.

Инструменты из ПКНБ подходят для чистовой обработки различных труднообрабатываемых материалов, таких как закаленная сталь, твердый чугун, жаропрочные сплавы, твердые сплавы и материалы для поверхностного напыления. Точность обработки может достигать IT5 (отверстие IT6), а значение шероховатости поверхности может составлять всего Ra1,25～0,20 м. Инструменты из ПКНБ имеют плохую ударную вязкость и прочность на изгиб. Поэтому токарные инструменты из кубического нитрида бора не подходят для черновой обработки на низких скоростях и больших ударных нагрузках. В то же время они не подходят для резки материалов с высокой пластичностью (таких как алюминиевые сплавы, медные сплавы, сплавы на основе никеля, стали с высокой пластичностью и т. д.). Поскольку резка этих металлов приведет к серьезным наростам, которые ухудшат обрабатываемую поверхность.

С керамический Т ох

Керамические инструментальные материалы 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.

Керамика является одним из инструментальных материалов, в основном используемых для высокоскоростной чистовой и получистовой обработки. Керамический инструмент подходит для резки всех видов чугуна (серого чугуна, высокопрочного чугуна, ковкого чугуна, отбеленного чугуна, высоколегированного износостойкого чугуна) и стали (углеродистой конструкционной стали, легированной конструкционной стали, высокопрочной сталь, высокомарганцевая сталь, закаленная сталь и т. д.), также может использоваться для резки медных сплавов, графита, конструкционных пластиков и композитных материалов. Керамические инструментальные материалы имеют проблемы с низкой прочностью на изгиб и плохой ударной вязкостью. Они не подходят для резки на низких скоростях и ударных нагрузках.

С покрытием Т ох

В соответствии с различными методами нанесения покрытия его можно разделить на инструменты с покрытием, нанесенным химическим осаждением из паровой фазы (CVD), и инструменты с покрытием, нанесенным методом физического осаждения из паровой фазы (PVD). В зависимости от материала подложки их можно разделить на инструменты с покрытием из твердого сплава, инструменты с покрытием из быстрорежущей стали и инструменты с покрытием из керамических и сверхтвердых материалов. По характеру материала его можно разделить на инструменты с твердым покрытием и инструменты с мягким покрытием. Есть также популярные инструменты с нанопокрытием.

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 применялась для концевых фрез, разверток, сверл, инструментов для обработки композитных отверстий, червячных фрез, зубодолбежных фрез, формовочных протяжек и различных индексируемых пластин с механическим зажимом для удовлетворения требований высокоскоростной резки. Потребность в материалах таких как сталь и чугун, жаропрочные сплавы и цветные металлы. По мере увеличения толщины покрытия срок службы инструмента увеличивается, но когда толщина покрытия достигает насыщения, срок службы инструмента больше не будет значительно увеличиваться. Когда покрытие слишком толстое, легко вызвать отслоение, а когда покрытие слишком тонкое, износостойкость низкая.

С арбид Т ох

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)) . Среди них цементированные карбиды на основе карбида вольфрама включают вольфрам-кобальт (YG), вольфрам-кобальт-титан (YT) и добавление редкого карбида (YW). У них есть свои преимущества и недостатки. Основными компонентами являются карбид вольфрама (WC) и карбид титана (TiC), карбид тантала (TaC), карбид ниобия (NbC) и т. д.

Сплавы YG в основном используются для обработки чугуна, цветных металлов и неметаллических материалов. Мелкозернистый твердый сплав (например, YG3X, YG6X) имеет более высокую твердость и износостойкость, чем среднезернистый, при одинаковом содержании кобальта. Он подходит для обработки некоторых видов специального твердого чугуна, аустенитной нержавеющей стали, жаропрочных сплавов, титановых сплавов, твердой бронзы и износостойких изоляционных материалов и т. д. Выдающимися преимуществами твердого сплава YT являются высокая твердость, хорошая термостойкость, высокая твердость и прочность на сжатие при высокой температуре, чем у YG, и лучшая стойкость к окислению. Сплавы YW обладают свойствами сплавов YG и YT с хорошими общими характеристиками.

Н высокоскоростной С сталь Т ох

По разным целям быстрорежущие стали можно разделить на обычные быстрорежущие стали и высокопроизводительные быстрорежущие стали. Быстрорежущие стали общего назначения в общем случае можно разделить на два типа:вольфрамовые стали и вольфрамомолибденовые стали. Высокопроизводительная быстрорежущая сталь в основном включает следующие категории:высокоуглеродистая быстрорежущая сталь, высокованадиевая быстрорежущая сталь, кобальтовая быстрорежущая сталь, алюминиевая быстрорежущая сталь, азотная сверхтвердая быстрорежущая сталь.

Быстрорежущая сталь общего назначения:в основном используется для изготовления режущих инструментов (таких как сверла, метчики, пильные полотна) и прецизионных инструментов (таких как фрезы, зубодолбежные станки и протяжки) для металлических материалов с твердостью при резании HB≤300. Обычно используются марки стали W18Cr4V, W6Mo5Cr4V2 и т. д.

Быстрорежущая сталь специального назначения:в том числе кобальтовая быстрорежущая сталь и сверхтвердая быстрорежущая сталь (твердость HRC68～70), в основном используемые для изготовления инструментов для резки труднообрабатываемых металлов (таких как жаропрочные сплавы, титан сплавы и высокопрочные стали). Обычно используются марки стали W12Cr4V5Co5, W2Mo9Cr4VCo8 и т. д.