6 vrsta CNC alata za sečenje Tipovi, performanse, karakteristike i primjena

Kombinacija napredne opreme za obradu i CNC alata za rezanje visokih performansi može u potpunosti iskoristiti svoju dužnu efikasnost i postići dobre ekonomske koristi. S brzim razvojem materijala za rezne alate, razne nove vrste materijala za rezne alate uvelike su poboljšale svoje fizičke, mehaničke i rezne performanse, a opseg njihove primjene se također stalno širi.

1. Osnovna svojstva koja materijali reznog alata trebaju posjedovati

Odabir materijala za alat ima značajan utjecaj na vijek trajanja alata, efikasnost obrade, kvalitet obrade i troškove obrade. Alat za rezanje mora izdržati visok pritisak, visoku temperaturu, trenje, udarce i vibracije tokom rezanja. Dakle, materijali alata trebaju imati sljedeća osnovna svojstva:
(1) Tvrdoća i otpornost na habanje. Tvrdoća materijala alata mora biti veća od tvrdoće materijala radnog komada, što općenito zahtijeva tvrdoću preko 60HRC. Što je veća tvrdoća materijala alata, to je bolja njegova otpornost na habanje.
(2) Snaga i žilavost. Materijal alata treba da ima visoku čvrstoću i žilavost da izdrži silu rezanja, udarce i vibracije i da spreči krhko lomljenje i urušavanje ivica alata.
(3) Otpornost na toplotu. Materijal alata ima dobru otpornost na toplinu, može izdržati visoke temperature rezanja i ima dobru otpornost na oksidaciju.
(4) Performanse procesa i ekonomičnost. Materijal alata treba da ima dobre performanse kovanja, performanse termičke obrade i performanse zavarivanja; Performanse obrade mljevenja i težnja za visokim performansama i omjerom cijene.

2. Vrste, svojstva, karakteristike i primjena materijala za rezne alate

a. Vrste, svojstva, karakteristike i primjena alata dijamantskih alatnih materijala

Dijamant je alotrop ugljika i najtvrđi je materijal koji se nalazi u prirodi. Dijamantski rezni alati imaju visoku tvrdoću, otpornost na habanje i toplinsku provodljivost, te se široko koriste u obradi obojenih i nemetalnih materijala. Posebno u brzom rezanju aluminijuma i silicijum-aluminijumskih legura, dijamantski alati su glavne vrste reznih alata koje je teško zameniti. Dijamantski alati za rezanje koji mogu postići visoku efikasnost, visoku stabilnost i dugotrajnu mašinsku obradu su nezamjenjivi i važni alati u modernoj CNC obradi.

2. Vrste, svojstva, karakteristike i primjena alata kubnih alatnih materijala od bor nitrida

Druga vrsta supertvrdog materijala, kubni bor nitrid (CBN), sintetiziran metodom sličnom metodi proizvodnje dijamanata, drugi je nakon dijamanta po tvrdoći i toplinskoj provodljivosti. Ima odličnu termičku stabilnost i ne oksidira kada se zagreje na 10000 stepeni u atmosferi. CBN

ima izuzetno stabilna hemijska svojstva za crne metale i može se široko koristiti u preradi čeličnih proizvoda.

3. Vrsta, performanse i karakteristike keramičkih alatnih materijala i primjena alata

Keramički rezni alati se odlikuju visokom tvrdoćom, dobrom otpornošću na habanje, odličnom otpornošću na toplinu i kemijskom stabilnošću, te se teško spajaju s metalom. Keramički alati igraju veoma važnu ulogu u NC obradi. Keramički alati postali su jedan od glavnih alata za brzo rezanje i obradu teških materijala. Keramički alati se široko koriste u brzom rezanju, suhom rezanju, tvrdom rezanju i teško rezavim materijalima. Keramički alati mogu efikasno obraditi materijale visoke tvrdoće koji se ne mogu obraditi tradicionalnim alatima, ostvarujući "okretanje umjesto brušenja"; Optimalna brzina rezanja keramičkih alata može biti 2~10 puta veća od brzine rezanja alata od cementnog karbida, čime se značajno poboljšava proizvodna efikasnost rezanja; Glavne sirovine koje se koriste za keramičke alatne materijale su najzastupljeniji elementi u kori. Stoga je promocija i primjena keramičkih alata od velikog značaja za poboljšanje produktivnosti, smanjenje troškova obrade i uštedu strateških plemenitih metala, a također će uvelike promovirati napredak tehnologije rezanja.

4. Performanse i karakteristike obloženih alatnih materijala i primjena alata

Premazivanje alata je jedan od važnih načina za poboljšanje njegovih performansi. Pojava obloženih reznih alata napravila je značajan napredak u njihovim reznim performansama. Obloženi rezni alati su presvučeni jednim ili više slojeva vatrostalnih jedinjenja sa dobrom otpornošću na habanje na telu alata sa dobrom žilavošću. Kombinuju matricu alata sa tvrdim premazom, čime se značajno poboljšavaju performanse alata. Obloženi rezni alati mogu poboljšati efikasnost obrade, poboljšati tačnost obrade, produžiti vijek trajanja alata i smanjiti troškove obrade.
Oko 80 posto alata za rezanje koji se koriste u novim CNC alatnim mašinama koriste obložene alate. Obloženi alati će u budućnosti biti najvažnija sorta alata u oblasti CNC obrade.

5. Vrste, svojstva, karakteristike i primjena materijala za rezne alate od tvrdih legura

Alati za rezanje od tvrde legure, posebno alati za rezanje od tvrdih legura, vodeći su proizvodi CNC alata za obradu. Od 1980-ih, različite vrste integriranih i indeksiranih reznih alata ili oštrica od tvrde legure proširile su se na različita polja reznih alata. Među njima, alati za rezanje tvrdih legura koji se mogu indeksirati proširili su se od jednostavnih alata za struganje i površinsko glodanje na različita precizna, složena i oblikovana polja alata.
Vrste reznih alata od tvrdih legura
Prema glavnom hemijskom sastavu, tvrde legure se mogu podijeliti na tvrde legure na bazi volfram karbida i tvrde legure na bazi titanijum karbida (TiC (N).
Cementirani karbidi na bazi volfram karbida uključuju volfram kobalt (YG), volfram kobalt titanijum (YT) i dodan rijetki karbid (YW). Oni imaju svoje prednosti i mane. Glavne komponente su volfram karbid (WC), titanijum karbid (TiC), tantal karbid (TaC), niobijum karbid (NbC), itd. Uobičajena faza vezivanja metala je Co.
Tvrde legure na bazi ugljika (azota) su tvrde legure s TiC kao glavnom komponentom (neke s dodanim drugim karbidima ili nitridima), a najčešće korištene metalne vezne faze su Mo i Ni.
ISO (Međunarodna organizacija za standardizaciju) dijeli rezanje tvrdih legura u tri kategorije:
Klasa K, uključujući Kl0-K40, je ekvivalentna klasi YG u Kini (uglavnom se sastoji od WC Co).
Klasa P, uključujući P01 do P50, je ekvivalentna klasi YT u Kini (uglavnom se sastoji od WC TiC Co).
Klasa M, uključujući M10 do M40, je ekvivalentna klasi YW u Kini (uglavnom se sastoji od WC TiC TaC (NbC) Co).
Svaka marka predstavlja seriju legura u rasponu od visoke tvrdoće do maksimalne žilavosti s brojevima između 01 i 50.

6. Vrste, karakteristike i primjena alata za rezanje brzoreznog čelika

Brzorezni čelik (HSS) je vrsta visokolegiranog alatnog čelika koji sadrži veliku količinu legirajućih elemenata kao što su W, Mo, Cr i V. Alati za rezanje brzoreznog čelika imaju odlične sveobuhvatne performanse u smislu čvrstoće, žilavosti i obradivost. U složenim reznim alatima, posebno za izradu alata za obradu rupa, alata za glodanje, alata za rezanje navoja, provlačenja, alata za rezanje zupčanika i drugih složenih alata za rezanje rubova, brzorezni čelik i dalje zauzima glavnu poziciju. Alati od brzoreznog čelika lako se bruse oštre rezne ivice.
Prema različitim namjenama, brzorezni čelik se može podijeliti na brzorezni čelik opće namjene i brzorezni čelik visokih performansi.

(1) Univerzalni alati za rezanje brzog čelika
Univerzalni brzorezni čelik. Generalno, može se podijeliti u dvije kategorije: volfram čelik i volfram molibden čelik. Ova vrsta brzoreznog čelika sadrži (C) u rasponu od 0,7 posto do 0,9 posto. Prema različitom sadržaju volframa u čeliku, može se podijeliti na volfram čelik koji sadrži 12 posto ili 18 posto W, volfram molibden čelik koji sadrži 6 posto ili 8 posto W i molibden čelik koji sadrži 2 posto ili nikakav W. Univerzalni brzorezni čelik ima određeni stepen tvrdoće (63-66HRC) i otpornosti na habanje, visoku čvrstoću i žilavost, dobru plastičnost i sposobnost obrade, te se široko koristi u proizvodnji raznih složenih reznih alata.
① Volfram čelik: Tipični razred univerzalnog brzoreznog čelika volfram čelika je W18Cr4V, (koji se naziva W18), koji ima dobra sveobuhvatna svojstva i tvrdoću na visokoj temperaturi od 48,5HRC na 6000 stepeni. Može se koristiti za izradu raznih složenih reznih alata. Ima prednosti kao što su dobra mljevenost i niska osjetljivost na razugljičenje, ali zbog visokog sadržaja karbida, neravnomjerne raspodjele, većih čestica i niske čvrstoće i žilavosti.
② Volfram molibdenski čelik: odnosi se na brzorezni čelik dobijen zamjenom dijela volframa u volfram čeliku molibdenom. Tipični razred volfram-molibdenskog čelika je W6Mo5Cr4V2, ili skraćeno M2. Čestice karbida M2 su fine i ujednačene, sa boljom čvrstoćom, žilavošću i visokotemperaturnom plastičnošću od W18Cr4V. Druga vrsta volfram-molibdenskog čelika je W9Mo3Cr4V (skraćeno W9), koji ima nešto veću termičku stabilnost od čelika M2, bolju čvrstoću i žilavost od W6M05Cr4V2 i ima dobru obradivost.
(2) Alati za rezanje čelika visokih performansi
Brzorezni čelik visokih performansi odnosi se na novu vrstu čelika koji dodaje određeni sadržaj ugljika, sadržaj vanadija i legure kao što su Co i Al u sastav brzoreznog čelika opće namjene, čime se poboljšava njegova otpornost na toplinu i otpornost na habanje . Uglavnom postoje sljedeće kategorije:
① Visokougljični brzorezni čelik. Visokougljični brzorezni čelik (kao što je 95W18Cr4V) ima visoku tvrdoću na sobnim i visokim temperaturama, što ga čini pogodnim za proizvodnju i obradu običnog čelika i livenog gvožđa, svrdla, razvrtača, slavina i glodala sa visokim zahtevima otpornosti na habanje, ili rezni alati za obradu tvrđih materijala. Nije pogodan da izdrži velike udare.
② Brzorezni čelik visokog vanadijuma. Tipični tipovi, kao što je W12Cr4V4Mo, (EV4 skraćeno), sa sadržajem V povećanom na 3 posto ~5 posto, imaju dobru otpornost na habanje i pogodni su za rezanje materijala sa velikim trošenjem alata, kao što su vlakna, tvrda guma, plastika, itd., a može se koristiti i za obradu nerđajućeg čelika, čelika visoke čvrstoće, visokotemperaturnih legura i drugih materijala.
③ Kobalt brzorezni čelik. To je supertvrdi brzorezni čelik koji sadrži kobalt i tipičnog razreda, kao što je W2Mo9Cr4VCo8 (koji se naziva M42), koji ima visoku tvrdoću do 69~70HRC. Pogodan je za obradu materijala koji se teško obrađuje kao što su čelik visoke čvrstoće otporan na toplotu, legure na visoke temperature, legure titana itd. M42 ima dobru brusnost i pogodan je za izradu preciznih i složenih reznih alata, ali nije pogodan za rad u uslovima udarnog rezanja.
④ Aluminijski brzorezni čelik. To je supertvrdi brzorezni čelik koji sadrži aluminij i tipične klase, kao što je W6Mo5Cr4V2Al (skraćeno kao 501). Tvrdoća na visokim temperaturama na 6000 stepeni takođe dostiže 54HRC, a učinak rezanja je ekvivalentan M42. Pogodan je za proizvodnju glodala, svrdla, razvrtača, zupčastih glodala, provlačenja itd., a koristi se za obradu materijala kao što su legirani čelik, nerđajući čelik, čelik visoke čvrstoće i legure na visokim temperaturama.
⑤ Dušik supertvrdi brzorezni čelik. Tipična klasa, kao što je W12M03Cr4V3N, skraćeno (V3N), je supertvrdi brzorezni čelik koji sadrži azot, čija je tvrdoća, čvrstoća i žilavost uporedivi sa M42. Može se koristiti kao zamjena za brzorezni čelik koji sadrži kobalt za brzo rezanje materijala koji se teško obrađuje i preciznu mašinsku obradu male brzine.
(3) Topljenje brzoreznog čelika i brzoreznog čelika iz metalurgije praha
Prema različitim proizvodnim procesima, brzorezni čelik se može podijeliti na rastopljeni brzorezni čelik i brzorezni čelik za metalurgiju praha.
① Topljenje brzoreznog čelika: I obični brzorezni čelik i brzorezni čelik visokih performansi se proizvode metodom topljenja. Izrađuju se u alate za rezanje kroz procese kao što su topljenje, livenje u ingotima, prevlačenje i valjanje. Ozbiljan problem koji se može pojaviti kod topljenja brzoreznog čelika je segregacija karbida. Tvrdi i lomljivi karbidi su neravnomjerno raspoređeni u brzoreznom čeliku, a veličina zrna je krupna (do desetina mikrometara), što negativno utječe na otpornost na habanje, žilavost i učinak rezanja alata od brzoreznog čelika.
② Čelik velike brzine za metalurgiju praha (PM HSS): Čelik velike brzine za metalurgiju praha (PM HSS) je čelična tekućina koja se topi u visokofrekventnoj indukcijskoj peći. Raspršuje se sa argonom pod visokim pritiskom ili čistim gasom dušika, a zatim se gasi kako bi se dobila fina i ujednačena kristalna struktura (prašak od brzoreznog čelika). Dobijeni prah se zatim utiskuje u zatvor za alat na visokoj temperaturi i pritisku, ili se prvo pravi u čeličnu gredicu, a zatim se kuje i valja u oblik alata. U poređenju sa brzoreznim čelikom proizvedenim metodom topljenja, PM HSS ima prednosti finih i ujednačenih zrna karbida, značajno poboljšanu čvrstoću, žilavost i otpornost na habanje u odnosu na rastopljeni brzorezni čelik. PM HSS alati će se dalje razvijati i zauzimati važnu poziciju u polju složenih CNC alata. Tipične klase, kao što su F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN, itd., mogu se koristiti za proizvodnju reznih alata velikih dimenzija, teških opterećenja i otpornih na udarce, kao i preciznih reznih alata.