Một con ngựa tốt cần một chiếc yên tốt và thiết bị xử lý CNC tiên tiến được sử dụng. Nếu các công cụ được sử dụng là sai, nó sẽ là vô ích! Việc lựa chọn vật liệu dụng cụ phù hợp có ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ của dụng cụ, hiệu quả xử lý, chất lượng xử lý và chi phí xử lý. Bài viết này cung cấp hàng khô kiến thức về dao, đánh dấu và chuyển tiếp, chúng ta cùng tìm hiểu nhé.
01
Vật liệu công cụ nên có các thuộc tính cơ bản
Việc lựa chọn vật liệu dụng cụ có ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ của dụng cụ, hiệu quả xử lý, chất lượng xử lý và chi phí xử lý. Khi dụng cụ cắt, nó phải chịu tác động của áp suất cao, nhiệt độ cao, ma sát, sốc và rung. Do đó, vật liệu công cụ phải có các thuộc tính cơ bản sau:
(1) Độ cứng và khả năng chống mài mòn. Độ cứng của vật liệu dụng cụ phải cao hơn độ cứng của vật liệu phôi, thường trên 60HRC. Vật liệu dụng cụ càng cứng thì khả năng chống mài mòn càng tốt.
(2) Sức mạnh và sự dẻo dai. Vật liệu dụng cụ phải có độ bền và độ dẻo dai cao để chịu được lực cắt, chấn động và rung động, đồng thời ngăn ngừa gãy và mẻ dụng cụ.
(3) Khả năng chịu nhiệt. Khả năng chịu nhiệt của vật liệu dụng cụ tốt hơn, nó có thể chịu được nhiệt độ cắt cao và khả năng chống oxy hóa tốt.
(4) Hiệu suất và tính kinh tế của quy trình. Vật liệu dụng cụ phải có hiệu suất rèn tốt, hiệu suất xử lý nhiệt, hiệu suất hàn, hiệu suất mài, v.v., và nên theo đuổi tỷ lệ hiệu suất-giá cao.
02
Các loại, tính chất, đặc điểm và ứng dụng của vật liệu dụng cụ cắt
1. Vật liệu dụng cụ kim cương
Kim cương là một thù hình của carbon, vật liệu cứng nhất từng được tìm thấy trong tự nhiên. Dụng cụ kim cương có độ cứng cao, khả năng chống mài mòn cao và tính dẫn nhiệt cao, được sử dụng rộng rãi trong gia công kim loại màu và vật liệu phi kim loại. Đặc biệt là trong quá trình cắt nhôm và hợp kim nhôm-silicon tốc độ cao, dụng cụ kim cương là loại dụng cụ cắt chính khó thay thế. Các công cụ kim cương có thể đạt được hiệu quả cao, độ ổn định cao và tuổi thọ gia công lâu dài là những công cụ quan trọng và không thể thiếu trong gia công CNC hiện đại.
⑴ Các loại công cụ kim cương
① Công cụ kim cương tự nhiên: Kim cương tự nhiên đã được sử dụng làm công cụ cắt hàng trăm năm. Dụng cụ kim cương đơn tinh thể tự nhiên đã được mài mịn và lưỡi cắt có thể được mài cực kỳ sắc bén. Bán kính lưỡi cắt có thể đạt tới 0.002μm, có thể thực hiện cắt siêu mỏng và có thể. Nó là một công cụ gia công siêu chính xác được công nhận, lý tưởng và không thể thay thế để xử lý phôi có độ chính xác cực cao và độ nhám bề mặt cực thấp.
② Dụng cụ kim cương PCD: Kim cương tự nhiên đắt tiền và kim cương đa tinh thể (PCD) được sử dụng rộng rãi trong cắt gọt. Kể từ đầu những năm 1970, kim cương đa tinh thể (Polycrystauine diamond, viết tắt là PCD) đã được phát triển. Sau khi thành công, các công cụ kim cương tự nhiên đã được thay thế bằng kim cương đa tinh thể nhân tạo trong nhiều trường hợp. Nguyên liệu thô PCD rất phong phú về nguồn và giá của nó chỉ bằng vài phần mười đến một phần mười kim cương tự nhiên. Các công cụ PCD không thể được mài thành cực kỳ sắc nét. Chất lượng bề mặt của phôi gia công không tốt bằng kim cương tự nhiên và không thuận tiện để sản xuất các lưỡi dao PCD với máy cắt phoi trong ngành. Do đó, PCD chỉ có thể được sử dụng để cắt tốt kim loại màu và phi kim loại, và rất khó để đạt được khả năng cắt gương siêu chính xác.
③ Công cụ kim cương CVD: Từ cuối những năm 1970 đến đầu những năm 1980, công nghệ kim cương CVD đã xuất hiện ở Nhật Bản. Kim cương CVD đề cập đến quá trình tổng hợp màng kim cương trên các chất nền không đồng nhất (chẳng hạn như cacbua xi măng, gốm sứ, v.v.) bằng phương pháp lắng đọng hơi hóa học (CVD). Kim cương CVD có cấu trúc và đặc tính hoàn toàn giống với kim cương tự nhiên. Hiệu suất của kim cương CVD rất gần với kim cương tự nhiên, và nó có những ưu điểm của kim cương đơn tinh thể tự nhiên và kim cương đa tinh thể (PCD), đồng thời khắc phục những thiếu sót của chúng ở một mức độ nhất định.
⑵ Đặc tính hiệu suất của dụng cụ kim cương
① Độ cứng và khả năng chống mài mòn cực cao: Kim cương tự nhiên là chất cứng nhất được tìm thấy trong tự nhiên. Kim cương có khả năng chống mài mòn cực cao. Khi xử lý vật liệu có độ cứng cao, tuổi thọ của dụng cụ kim cương gấp 10 đến 100 lần so với dụng cụ cacbua xi măng, thậm chí hàng trăm lần.
② Hệ số ma sát rất thấp: hệ số ma sát giữa kim cương và một số kim loại màu thấp hơn so với các công cụ khác, hệ số ma sát thấp, biến dạng trong quá trình xử lý nhỏ và lực cắt có thể giảm.
③ Lưỡi cắt rất sắc: lưỡi cắt của dụng cụ kim cương có thể được mài sắc hơn và dụng cụ kim cương đơn tinh thể tự nhiên có thể cao tới 0.002-0.008μm, có thể thực hiện siêu sắc nét cắt mỏng và gia công siêu chính xác.
④ Độ dẫn nhiệt cao: kim cương có độ dẫn nhiệt và độ khuếch tán nhiệt cao, nhiệt cắt dễ tiêu tán và nhiệt độ của phần cắt của dụng cụ thấp.
⑤ Hệ số giãn nở nhiệt thấp: Hệ số giãn nở nhiệt của kim cương nhỏ hơn nhiều lần so với cacbua xi măng và sự thay đổi kích thước dụng cụ do nhiệt cắt gây ra là rất nhỏ, điều này đặc biệt quan trọng đối với gia công chính xác và siêu chính xác đòi hỏi cao độ chính xác kích thước.
⑶ Ứng dụng của công cụ kim cương
Dụng cụ kim cương chủ yếu được sử dụng để cắt tinh và doa kim loại màu và vật liệu phi kim loại ở tốc độ cao. Nó phù hợp để xử lý các loại phi kim loại chịu mài mòn khác nhau, chẳng hạn như phôi luyện kim bột FRP, vật liệu gốm, v.v.; các kim loại màu chịu mài mòn khác nhau, chẳng hạn như các hợp kim nhôm-silic khác nhau; xử lý hoàn thiện kim loại màu khác nhau.
Nhược điểm của công cụ kim cương là chúng có độ ổn định nhiệt kém. Khi nhiệt độ cắt vượt quá 700 độ đến 800 độ, nó sẽ mất hoàn toàn độ cứng; Ngoài ra, nó không thích hợp để cắt kim loại đen, vì kim cương (cacbon) dễ liên kết với sắt ở nhiệt độ cao. Tác động nguyên tử chuyển đổi các nguyên tử carbon thành cấu trúc than chì và công cụ này dễ bị hỏng.
2. Vật liệu dụng cụ boron nitride khối
Nitrua boron khối (CBN), vật liệu siêu cứng thứ hai được tổng hợp bằng phương pháp tương tự như phương pháp của kim cương, chỉ đứng sau kim cương về độ cứng và độ dẫn nhiệt. Nó có độ ổn định nhiệt tuyệt vời và có thể được làm nóng đến 10,000 độ trong khí quyển. Quá trình oxy hóa không xảy ra. CBN có tính chất hóa học cực kỳ ổn định đối với kim loại màu và có thể được sử dụng rộng rãi trong quá trình gia công các sản phẩm thép.
⑴ Các loại dụng cụ cắt boron nitride hình khối
Nitride boron khối (CBN) là một chất không tồn tại trong tự nhiên. Nó có thể được chia thành đơn tinh thể và đa tinh thể, cụ thể là đơn tinh thể CBN và nitrua boron khối đa tinh thể (PCBN). CBN là một trong những đồng phân của boron nitride (BN), và cấu trúc của nó tương tự như cấu trúc của kim cương.
PCBN (nitrit boron khối đa tinh thể) là vật liệu đa tinh thể thiêu kết các vật liệu CBN mịn thông qua giai đoạn liên kết (TiC, TiN, Al, Ti, v.v.) dưới nhiệt độ cao và áp suất cao. Vật liệu dụng cụ kim cương, nó và kim cương được gọi chung là vật liệu dụng cụ siêu cứng. PCBN được sử dụng chủ yếu để làm dao hoặc các dụng cụ khác.
Các dụng cụ PCBN có thể được chia thành các lưỡi PCBN tích hợp và các lưỡi hỗn hợp PCBN được thiêu kết bằng cacbua xi măng.
Hạt dao hỗn hợp PCBN được tạo ra bằng cách thiêu kết một lớp PCBN có độ dày từ {{0}}.5 đến 1.0mm trên cacbua xi măng có độ bền và độ dẻo dai tốt. Hiệu suất của nó có cả độ dẻo dai tốt, độ cứng cao và khả năng chống mài mòn. Các vấn đề về cường độ uốn thấp và khó hàn của hạt dao CBN đã được giải quyết.
⑵ Tính chất và đặc điểm chính của nitrua boron khối
Mặc dù độ cứng của nitrua boron khối kém hơn một chút so với kim cương, nhưng nó cao hơn nhiều so với các vật liệu có độ cứng cao khác. Ưu điểm nổi bật của CBN là độ ổn định nhiệt cao hơn nhiều so với kim cương, có thể đạt trên 1200 độ (700-800 độ đối với kim cương). sự phản ứng lại. Các đặc tính hiệu suất chính của nitrua boron khối như sau.
① Độ cứng và khả năng chống mài mòn cao: Cấu trúc tinh thể CBN tương tự như kim cương, có độ cứng và độ bền tương tự như kim cương. PCBN đặc biệt thích hợp để xử lý các vật liệu có độ cứng cao mà trước đây chỉ có thể được mài và có thể thu được chất lượng bề mặt phôi tốt hơn.
② Độ ổn định nhiệt cao: Khả năng chịu nhiệt của CBN có thể đạt tới 1400-1500 độ , cao hơn gần 1 lần so với kim cương (700-800 độ ). Dụng cụ PCBN có thể cắt hợp kim nhiệt độ cao và thép cứng với tốc độ cao gấp 3 đến 5 lần so với dụng cụ cacbua xi măng.
③Tính ổn định hóa học tuyệt vời: Nó không có tương tác hóa học với vật liệu gốc sắt ở 1200-1300 độ, và nó sẽ không bị mài mòn mạnh như kim cương, và nó vẫn có thể duy trì độ cứng của cacbua kết dính vào thời điểm này; Dụng cụ PCBN phù hợp để cắt các bộ phận bằng thép cứng và gang nguội, có thể được sử dụng rộng rãi trong cắt gang tốc độ cao.
④ Độ dẫn nhiệt tốt: Mặc dù độ dẫn nhiệt của CBN không tốt bằng kim cương, nhưng độ dẫn nhiệt của PCBN chỉ đứng sau kim cương trong số các vật liệu dụng cụ khác nhau và cao hơn nhiều so với thép tốc độ cao và cacbua xi măng.
⑤ Có hệ số ma sát thấp: hệ số ma sát thấp có thể làm giảm lực cắt trong quá trình cắt, giảm nhiệt độ cắt và cải thiện chất lượng bề mặt gia công.
⑶ Ứng dụng công cụ nitrua boron khối
Nitrua boron khối phù hợp để hoàn thiện các vật liệu khó cắt khác nhau như thép cứng, gang cứng, siêu hợp kim, hợp kim cứng và vật liệu phun bề mặt. Độ chính xác gia công có thể đạt tới IT5 (lỗ là IT6) và độ nhám bề mặt có thể nhỏ tới Ra1.25-0.20μm.
Vật liệu dụng cụ boron nitride hình khối có độ bền và độ bền uốn kém. Do đó, các công cụ tiện boron nitride khối không phù hợp để gia công thô với tốc độ thấp và tải trọng tác động cao; Cạnh tích tụ nghiêm trọng sẽ xảy ra trong trường hợp kim loại, điều này sẽ làm xấu đi bề mặt gia công.
3. Chất liệu dao gốm
Dao gốm có đặc điểm là độ cứng cao, chống mài mòn tốt, khả năng chịu nhiệt và ổn định hóa học tuyệt vời, không dễ kết dính với kim loại. Dụng cụ cắt gốm chiếm một vị trí rất quan trọng trong gia công CNC. Dụng cụ cắt gốm đã trở thành một trong những dụng cụ cắt chính để cắt tốc độ cao và xử lý các vật liệu khó gia công. Dụng cụ cắt gốm được sử dụng rộng rãi trong cắt tốc độ cao, cắt khô, cắt cứng và cắt các vật liệu khó gia công. Dao gốm có thể xử lý hiệu quả các vật liệu có độ cứng cao mà dao truyền thống hoàn toàn không thể xử lý và nhận ra "thay thế mài bằng ô tô"; tốc độ cắt tối ưu của dao gốm có thể cao hơn từ 2 đến 10 lần so với dao cacbua xi măng, do đó cải thiện đáng kể hiệu quả sản xuất của quá trình cắt. Nguyên liệu thô chính được sử dụng trong vật liệu dụng cụ gốm là nguyên tố dồi dào nhất trong vỏ trái đất. Do đó, việc phổ biến và ứng dụng các công cụ gốm có ý nghĩa to lớn để nâng cao năng suất, giảm chi phí xử lý và tiết kiệm kim loại quý chiến lược, đồng thời sẽ thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển của công nghệ cắt. tiến triển.
⑴ Các loại vật liệu dụng cụ gốm
Các loại vật liệu công cụ gốm nói chung có thể được chia thành ba loại: gốm dựa trên alumina, gốm dựa trên silicon nitride và gốm dựa trên silicon nitride-alumina tổng hợp. Trong số đó, vật liệu dụng cụ gốm dựa trên alumina và silicon nitride được sử dụng rộng rãi nhất. Hiệu suất của gốm dựa trên silicon nitride vượt trội so với gốm dựa trên alumina.
⑵ Hiệu suất và đặc điểm của dụng cụ cắt gốm
① Độ cứng cao và khả năng chống mài mòn tốt: Mặc dù độ cứng của dụng cụ gốm không cao bằng PCD và PCBN, nhưng nó cao hơn nhiều so với độ cứng của dụng cụ bằng cacbua xi măng và thép tốc độ cao, đạt 93-95HRA. Các công cụ gốm có thể xử lý các vật liệu có độ cứng cao khó xử lý bằng các công cụ truyền thống và phù hợp để cắt tốc độ cao và cắt cứng.
② Khả năng chịu nhiệt độ cao và khả năng chịu nhiệt tốt: Dụng cụ bằng sứ vẫn có thể cắt ở nhiệt độ cao trên 1200 độ. Dao gốm có tính chất cơ học ở nhiệt độ cao tốt và khả năng chống oxy hóa của dao gốm A12O3 đặc biệt tốt. Ngay cả khi lưỡi cắt ở trạng thái nóng đỏ, nó vẫn có thể được sử dụng liên tục. Do đó, các dụng cụ gốm có thể cắt khô, tiết kiệm chất lỏng cắt.
③ Tính ổn định hóa học tốt: Dụng cụ cắt bằng sứ không dễ kết dính với kim loại, đồng thời có khả năng chống ăn mòn và ổn định về mặt hóa học, có thể làm giảm sự mài mòn liên kết của dụng cụ cắt.
④ Hệ số ma sát thấp: Ái lực giữa dụng cụ gốm và kim loại nhỏ, hệ số ma sát thấp, có thể làm giảm lực cắt và nhiệt độ cắt.
⑶ Ứng dụng của dao gốm
Gốm là một trong những vật liệu dụng cụ chủ yếu được sử dụng để hoàn thiện và bán hoàn thiện tốc độ cao. Dụng cụ cắt gốm phù hợp để cắt tất cả các loại gang (gang xám, gang dẻo, gang dẻo, gang nguội, gang chịu mài mòn hợp kim cao) và thép (thép kết cấu carbon, thép kết cấu hợp kim, thép cường độ cao) , thép mangan cao, thép tôi, v.v.), cũng có thể được sử dụng để cắt hợp kim đồng, than chì, nhựa kỹ thuật và vật liệu composite.
Có vấn đề về độ bền uốn thấp và độ bền va đập kém trong hiệu suất của vật liệu dụng cụ cắt gốm, không phù hợp để cắt ở tốc độ thấp và tải trọng va đập.
4. Vật liệu dụng cụ tráng
Phủ bóng cho dụng cụ là một trong những cách quan trọng để cải thiện hiệu suất của dụng cụ. Sự xuất hiện của các công cụ cắt được phủ đã tạo ra một bước đột phá lớn trong hiệu suất cắt của các công cụ cắt. Công cụ được phủ được phủ một hoặc nhiều lớp hợp chất chịu lửa có khả năng chống mài mòn tốt trên thân công cụ cứng hơn, kết hợp đế công cụ với lớp phủ cứng, nhờ đó hiệu suất của công cụ được cải thiện đáng kể. Các công cụ cắt được phủ có thể cải thiện hiệu quả xử lý, cải thiện độ chính xác của quá trình xử lý, kéo dài tuổi thọ của dụng cụ và giảm chi phí xử lý.
Khoảng 80 phần trăm dụng cụ cắt được sử dụng trong máy công cụ CNC mới sử dụng dụng cụ có lớp phủ. Dụng cụ cắt có lớp phủ sẽ là loại dụng cụ quan trọng nhất trong lĩnh vực gia công CNC trong tương lai.
⑴ Các loại dụng cụ phủ
Theo các phương pháp phủ khác nhau, dụng cụ tráng có thể được chia thành dụng cụ tráng lắng đọng hơi hóa học (CVD) và dụng cụ tráng lắng đọng hơi vật lý (PVD). Các công cụ cacbua phủ thường sử dụng phương pháp lắng đọng hơi hóa học và nhiệt độ lắng đọng là khoảng 1000 độ. Các công cụ thép tốc độ cao được phủ thường sử dụng phương pháp lắng đọng hơi vật lý và nhiệt độ lắng đọng là khoảng 500 độ;
Theo các vật liệu nền khác nhau của các công cụ được phủ, các công cụ được phủ có thể được chia thành các công cụ được phủ cacbua, các công cụ được phủ bằng thép tốc độ cao và các công cụ được phủ trên gốm và vật liệu siêu cứng (nitrit boron và boron kim cương).
Theo bản chất của vật liệu phủ, dụng cụ tráng có thể được chia thành hai loại, đó là dụng cụ tráng "cứng" và dụng cụ tráng "mềm". Các mục tiêu chính mà các công cụ được phủ "cứng" theo đuổi là độ cứng cao và khả năng chống mài mòn. Ưu điểm chính của nó là độ cứng cao và khả năng chống mài mòn tốt, điển hình là lớp phủ TiC và TiN. Mục tiêu mà các công cụ phủ "mềm" theo đuổi là hệ số ma sát thấp, còn được gọi là công cụ tự bôi trơn và hệ số ma sát của nó với vật liệu phôi rất thấp, chỉ khoảng 0.1, có thể làm giảm liên kết, giảm ma sát, giảm lực cắt và nhiệt độ cắt.
Các công cụ ăn uống nano đã được phát triển gần đây. Công cụ được phủ này có thể sử dụng các kết hợp khác nhau của các vật liệu phủ khác nhau (chẳng hạn như kim loại/kim loại, kim loại/gốm, gốm/gốm, v.v.) để đáp ứng các yêu cầu về chức năng và hiệu suất khác nhau. Lớp phủ nano được thiết kế phù hợp có thể làm cho vật liệu dụng cụ có chức năng chống ma sát và chống mài mòn tuyệt vời cũng như đặc tính tự bôi trơn, phù hợp cho việc cắt khô tốc độ cao.
⑵ Đặc điểm của dụng cụ phủ
① Hiệu suất cơ học và cắt tốt: Dụng cụ được phủ kết hợp các đặc tính tuyệt vời của vật liệu cơ bản và vật liệu phủ, không chỉ duy trì độ dẻo dai tốt và độ bền cao của đế mà còn có độ cứng cao, khả năng chống mài mòn cao và độ mài mòn thấp điện trở của lớp phủ. hệ số ma sát. Do đó, tốc độ cắt của dụng cụ được phủ có thể tăng hơn 2 lần so với tốc độ cắt của dụng cụ không được phủ và cho phép tốc độ nạp cao hơn. Tuổi thọ của dụng cụ được phủ cũng tăng lên.
② Tính linh hoạt cao: Các công cụ được phủ có tính linh hoạt cao và phạm vi xử lý được mở rộng đáng kể. Một công cụ được phủ có thể thay thế một số công cụ không được phủ.
③ Độ dày lớp phủ: Khi độ dày lớp phủ tăng lên, tuổi thọ của dụng cụ cũng sẽ tăng lên, nhưng khi độ dày lớp phủ đạt đến mức bão hòa, tuổi thọ của dụng cụ sẽ không còn tăng đáng kể nữa. Khi sơn phủ quá dày dễ gây bong tróc; khi lớp phủ quá mỏng, khả năng chống mài mòn kém.
④ Khả năng mài lại: Các lưỡi được tráng có khả năng mài lại kém, thiết bị sơn phức tạp, yêu cầu quy trình cao và thời gian sơn lâu.
⑤ Vật liệu phủ: các dụng cụ có vật liệu phủ khác nhau sẽ có hiệu suất cắt khác nhau. Ví dụ: khi cắt ở tốc độ thấp, lớp phủ TiC có lợi thế hơn; khi cắt ở tốc độ cao, TiN phù hợp hơn.
⑶ Ứng dụng của dụng cụ phủ
Các công cụ cắt được phủ có tiềm năng lớn trong lĩnh vực gia công CNC và sẽ là loại công cụ quan trọng nhất trong lĩnh vực gia công CNC trong tương lai. Công nghệ phủ đã được áp dụng cho máy phay ngón, mũi doa, mũi khoan, gia công lỗ ghép
Dụng cụ cắt, vấu bánh răng, dao cắt định hình bánh răng, dao cạo bánh răng, dao chuốt tạo hình và các hạt dao có thể lập chỉ mục khác nhau cho kẹp máy đáp ứng nhu cầu cắt và gia công tốc độ cao các loại thép, gang, hợp kim chịu nhiệt và kim loại màu.
5. Vật liệu dụng cụ cacbua
Các công cụ cắt cacbua, đặc biệt là các công cụ cắt cacbua có thể lập chỉ mục, là sản phẩm hàng đầu của các công cụ gia công CNC. Kể từ những năm 1980, các công cụ hoặc lưỡi cắt cacbua tích hợp và có thể lập chỉ mục khác nhau đã được mở rộng thành nhiều loại khác nhau. Trong lĩnh vực các công cụ cắt khác nhau, các công cụ cacbua có thể lập chỉ mục đã mở rộng từ các công cụ tiện đơn giản và dao phay mặt sang các lĩnh vực công cụ tạo hình, phức tạp và chính xác khác nhau.
⑴ Các loại dụng cụ cacbua xi măng
Theo thành phần hóa học chính, cacbua xi măng có thể được chia thành cacbua xi măng dựa trên cacbua vonfram và cacbua xi măng dựa trên carbon (nitride) titan (TiC (N)).
Cacbua xi măng dựa trên cacbua vonfram bao gồm ba loại: vonfram-coban (YG), vonfram-coban-titan (YT) và cacbua hiếm (YW), mỗi loại đều có ưu và nhược điểm riêng. Các thành phần chính là cacbua vonfram (WC), cacbua titan (TiC), cacbua tantalum (TaC), cacbua niobi (NbC), v.v., và pha kết dính kim loại thường được sử dụng là Co.
Cacbua xi măng dựa trên titan carbon (nitrit) là một cacbua xi măng với thành phần chính là TiC (một số cacbua hoặc nitrua khác được thêm vào), và các pha kết dính kim loại thường được sử dụng là Mo và Ni.
ISO (Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế) chia cacbua xi măng để cắt thành ba loại:
Loại K gồm Kl0 ~ K40, tương đương với loại YG của nước mình (thành phần chính là WC.Co).
Danh mục P, bao gồm P01~P50, tương đương với danh mục YT của quốc gia tôi (chủ yếu bao gồm WC.TiC.Co).
Loại M, bao gồm M10~M40, tương đương với loại YW của nước tôi (thành phần chính là WC-TiC-TaC(NbC)-Co).
Mỗi loại đại diện cho một loạt các hợp kim từ độ cứng cao đến độ dẻo dai tối đa với các số từ 01 đến 50.
⑵ Đặc tính hiệu suất của dụng cụ cắt cacbua xi măng
① Độ cứng cao: Dụng cụ cắt cacbua xi măng được làm bằng cacbua có độ cứng và điểm nóng chảy cao (gọi là pha cứng) và chất kết dính kim loại (gọi là pha liên kết) bằng phương pháp luyện kim bột, độ cứng của nó đạt 89-93HRA, cao hơn nhiều so với thép tốc độ cao, ở 5400C, độ cứng vẫn có thể đạt tới 82-87HRA, tương đương với độ cứng của thép tốc độ cao ở nhiệt độ phòng (83-86HRA). Giá trị độ cứng của cacbua xi măng thay đổi theo tính chất, số lượng, kích thước hạt và hàm lượng của pha liên kết kim loại của cacbua, và thường giảm khi hàm lượng pha kim loại liên kết tăng lên. Khi hàm lượng pha chất kết dính giống nhau, độ cứng của hợp kim YT cao hơn hợp kim YG và hợp kim được thêm TaC (NbC) có độ cứng ở nhiệt độ cao cao hơn.
② Độ bền uốn và độ bền uốn: Độ bền uốn của cacbua xi măng thường được sử dụng nằm trong khoảng 900-1500MPa. Hàm lượng pha chất kết dính kim loại càng cao thì độ bền uốn càng cao. Khi hàm lượng chất kết dính như nhau, độ bền của hợp kim loại YG (WC-Co) cao hơn so với hợp kim loại YT (WC-TiC-Co) và độ bền giảm khi hàm lượng TiC tăng. Cacbua xi măng là một vật liệu giòn và độ bền va đập của nó ở nhiệt độ phòng chỉ bằng 1/30 đến 1/8 so với thép tốc độ cao.
⑶ Ứng dụng của các dụng cụ cắt cacbua thông dụng
Hợp kim YG chủ yếu được sử dụng để gia công gang, kim loại màu và vật liệu phi kim loại. Hợp kim cứng hạt mịn (như YG3X, YG6X) có độ cứng và khả năng chống mài mòn cao hơn hợp kim cứng hạt trung bình khi hàm lượng coban như nhau, phù hợp để gia công một số loại gang cứng đặc biệt, thép không gỉ austenit, chịu nhiệt. hợp kim, hợp kim Titan, đồng cứng và vật liệu cách điện chịu mài mòn, v.v.
Ưu điểm nổi bật của cacbua xi măng loại YT là độ cứng cao, khả năng chịu nhiệt tốt, độ cứng và cường độ nén ở nhiệt độ cao cao hơn loại YG, khả năng chống oxy hóa tốt. Do đó, khi yêu cầu dao có khả năng chịu nhiệt và chống mài mòn cao hơn, nên chọn loại có hàm lượng TiC cao hơn. Hợp kim YT thích hợp để gia công các vật liệu nhựa như thép, nhưng không thích hợp để gia công hợp kim titan và hợp kim nhôm-silicon.
Hợp kim YW có các đặc tính của hợp kim YG và YT, đồng thời có hiệu suất toàn diện tốt. Nó không chỉ được sử dụng để gia công vật liệu thép mà còn có thể gia công gang và kim loại màu. Nếu hàm lượng coban được tăng lên một cách thích hợp, độ bền của loại hợp kim này có thể rất cao, và nó có thể được sử dụng để gia công thô và cắt gián đoạn các vật liệu khó gia công khác nhau.
6. Dao thép tốc độ cao
Thép tốc độ cao (viết tắt là HSS) là thép công cụ hợp kim cao được bổ sung thêm các nguyên tố hợp kim như W, Mo, Cr và V. Dụng cụ cắt thép tốc độ cao có hiệu suất toàn diện xuất sắc về độ bền, độ dẻo dai và khả năng sản xuất. Trong các dụng cụ cắt phức tạp, đặc biệt là trong sản xuất các dụng cụ gia công lỗ, dao phay, dụng cụ ren, chuốt, dụng cụ cắt bánh răng và các dụng cụ cắt phức tạp khác, thép tốc độ cao vẫn chiếm vị trí thống trị. Dao thép tốc độ cao dễ mài các cạnh cắt.
Theo các mục đích sử dụng khác nhau, thép tốc độ cao có thể được chia thành thép tốc độ cao đa năng và thép tốc độ cao hiệu suất cao.
các
⑴ Dụng cụ cắt thép tốc độ cao đa dụng
các
Mục đích chung thép tốc độ cao. Nói chung, nó có thể được chia thành hai loại: thép vonfram và thép molypden vonfram. Loại thép tốc độ cao này có chứa phụ gia (C) từ 0.7 phần trăm đến 0.9 phần trăm . Theo hàm lượng vonfram khác nhau trong thép, nó có thể được chia thành thép vonfram có 12% hoặc 18% W, thép vonfram-molypden có 6% hoặc 8% W và thép molypden có 2% hoặc không có W. . Thép tốc độ cao đa năng có độ cứng nhất định (63-66HRC) và khả năng chống mài mòn, độ bền và độ dẻo dai cao, độ dẻo tốt và công nghệ xử lý nên được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các công cụ phức tạp khác nhau.
① Thép vonfram: Loại điển hình của thép vonfram thép tốc độ cao thông thường là W18Cr4V, (viết tắt là W18), có hiệu suất toàn diện tốt. Độ cứng nhiệt độ cao ở 6000C là 48,5HRC và có thể được sử dụng để sản xuất các công cụ phức tạp khác nhau. Nó có ưu điểm là khả năng mài tốt và độ nhạy khử cacbon thấp, nhưng do hàm lượng cacbua cao nên sự phân bố tương đối không đồng đều, hạt lớn, độ bền và độ dẻo dai không cao.
② Thép vonfram-molypden: dùng để chỉ một loại thép tốc độ cao thu được bằng cách thay thế một phần vonfram trong thép vonfram bằng molypden. Loại điển hình của thép vonfram-molypden là W6Mo5Cr4V2, (viết tắt là M2). Các hạt cacbua của M2 mịn và đồng đều, độ bền, độ dẻo dai và độ dẻo ở nhiệt độ cao của nó tốt hơn so với W18Cr4V. Một loại thép vonfram-molypden khác là W9Mo3Cr4V (viết tắt là W9), độ ổn định nhiệt cao hơn một chút so với thép M2, độ bền uốn và độ dẻo dai tốt hơn W6M05Cr4V2, khả năng gia công tốt.
⑵ Dụng cụ cắt thép tốc độ cao hiệu suất cao
các
Thép tốc độ cao hiệu suất cao đề cập đến một loại thép mới bổ sung một số hàm lượng carbon, hàm lượng vanadi và các nguyên tố hợp kim như Co và Al vào thành phần thép tốc độ cao đa năng, nhờ đó cải thiện khả năng chịu nhiệt và chống mài mòn. . Chủ yếu có các loại sau:
① Thép tốc độ cao carbon cao. Thép tốc độ cao carbon cao (chẳng hạn như 95W18Cr4V), có độ cứng cao ở nhiệt độ phòng và nhiệt độ cao, thích hợp để sản xuất và gia công thép thông thường và gang, máy khoan, mũi doa, vòi và dao phay có yêu cầu chống mài mòn cao, hoặc công cụ để xử lý vật liệu cứng hơn. Nó không thích hợp để chịu được tác động lớn.
các
② Thép tốc độ cao vanadi cao. Các loại điển hình, chẳng hạn như W12Cr4V4Mo, (gọi tắt là EV4), chứa V tăng từ 3% đến 5%, chống mài mòn tốt, thích hợp để cắt các vật liệu có độ mài mòn dụng cụ lớn, chẳng hạn như sợi, cao su cứng, nhựa, v.v., có thể cũng được sử dụng để gia công các Vật liệu như thép không gỉ, thép cường độ cao và hợp kim nhiệt độ cao.
các
③ Thép coban tốc độ cao. Nó là một loại thép tốc độ cao siêu cứng có chứa coban, một loại điển hình, chẳng hạn như W2Mo9Cr4VCo8, (viết tắt là M42), có độ cứng cao và độ cứng của nó có thể đạt tới 69-70HRC. Nó phù hợp để gia công thép chịu nhiệt cường độ cao, hợp kim nhiệt độ cao, hợp kim titan, v.v. Vật liệu gia công, M42 có khả năng mài tốt và phù hợp để chế tạo các dụng cụ chính xác và phức tạp, nhưng không phù hợp để gia công cắt va đập các điều kiện.
④ Nhôm thép tốc độ cao. Nó thuộc về thép tốc độ cao siêu cứng có chứa nhôm, các loại điển hình, chẳng hạn như W6Mo5Cr4V2Al, (viết tắt là 501), độ cứng ở nhiệt độ cao đạt 54HRC ở 6000C và hiệu suất cắt tương đương với M42. Nó phù hợp để sản xuất dao phay, máy khoan, mũi doa, máy cắt bánh răng và máy chuốt. v.v., dùng để gia công các loại vật liệu như thép hợp kim, thép không gỉ, thép cường độ cao và siêu hợp kim.
các
⑤ Thép tốc độ cao siêu cứng nitơ. Các loại điển hình, chẳng hạn như W12M03Cr4V3N, được gọi là (V3N), là thép tốc độ cao siêu cứng có chứa nitơ. Độ cứng, độ bền và độ dẻo dai tương đương với M42. Chế biến.
các
(3) Luyện thép tốc độ cao và luyện kim bột thép tốc độ cao
Theo các quy trình sản xuất khác nhau, thép tốc độ cao có thể được chia thành thép tốc độ cao nóng chảy và thép tốc độ cao luyện kim bột.
các
① Luyện thép tốc độ cao: Cả thép tốc độ cao thông thường và thép tốc độ cao hiệu suất cao đều được sản xuất bằng cách nấu chảy. Chúng được chế tạo thành dao thông qua các quá trình như nấu chảy, đúc thỏi, mạ và cán. Vấn đề nghiêm trọng có khả năng xảy ra trong quá trình luyện thép tốc độ cao là sự phân tách cacbua. Các cacbua cứng và giòn được phân bố không đều trong thép tốc độ cao và các hạt thô (lên đến hàng chục micron). và ảnh hưởng xấu đến hiệu suất cắt.
các
② Thép tốc độ cao luyện kim bột (PM HSS): Thép tốc độ cao luyện kim bột (PM HSS) là thép nóng chảy được nấu chảy trong lò cảm ứng tần số cao, được nguyên tử hóa bằng argon áp suất cao hoặc nitơ nguyên chất, sau đó được làm nguội để thu được độ mịn và tinh thể đồng nhất Cấu trúc vi mô (bột thép tốc độ cao), sau đó ép bột thu được vào phôi dao dưới nhiệt độ cao và áp suất cao, hoặc trước tiên tạo phôi thép rồi rèn và cuộn thành hình dao. So với thép tốc độ cao được sản xuất bằng phương pháp nấu chảy, PM HSS có những ưu điểm sau: hạt cacbua mịn và đồng đều, độ bền, độ dẻo dai và khả năng chống mài mòn được cải thiện nhiều so với thép tốc độ cao được sản xuất bằng phương pháp nấu chảy. Trong lĩnh vực công cụ CNC phức tạp, công cụ PM HSS sẽ phát triển hơn nữa và đóng một vai trò quan trọng. Các loại điển hình, chẳng hạn như F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN, v.v., có thể được sử dụng để sản xuất các loại dao cỡ lớn, chịu lực lớn, chịu lực cao và cũng có thể được sử dụng để sản xuất các loại dao chính xác.
03
Nguyên tắc lựa chọn vật liệu công cụ CNC
Hiện nay, các vật liệu dụng cụ cắt CNC được sử dụng rộng rãi chủ yếu bao gồm dụng cụ cắt kim cương, dụng cụ cắt boron nitride khối, dụng cụ cắt gốm, dụng cụ cắt tráng, dụng cụ cắt cacbua và dụng cụ cắt thép tốc độ cao.
