Wenn es eine Sache gibt, die einen Werkstattleiter nachts wach hält, dann ist es die Angst vor einer inkonsistenten Werkzeugleistung. Du kennst das Gefühl. Sie haben eine riesige Bestellung von Teilen für die Luft- und Raumfahrt, die Maschine läuft und plötzlich – schnappt es. Das Werkzeug geht kaputt, das Teil wird verschrottet und Ihre Marge leidet darunter. Bei Dezhou Drillstar Cutting Tool Co., Ltd erleben wir, dass sich dieses Szenario ständig abspielt. Die Grundursache? Oft ist es nicht die Maschine; es ist das Wahl des Schneidwerkzeugmaterials.
Dieser Artikel ist Ihr umfassender Leitfaden zum Verständnis der Schneidwerkzeugmaterial Landschaft. Wir werden uns eingehend mit dem Warum befassen Hartmetall ist zum Industriestandard geworden. Entdecken Sie, wo Keramikschneidwerkzeuge Glanz und Blick auf superharte Materialien wie kubisches Bornitrid. Ob Sie schneiden Gusseisen, Aluminiumoder gehärtetem Stahl ist das Verständnis der Eigenschaften dieser Materialien das Geheimnis für eine bessere Entriegelung Standzeit des Werkzeugs und Oberflächenbeschaffenheit.
Warum ist die Wahl des Schneidwerkzeugmaterials für Ihre Bearbeitungsvorgänge von entscheidender Bedeutung?
Die Auswahl des Schneidwerkzeugs ist wohl die wichtigste Entscheidung im Herstellungsprozess. Die Schneidwerkzeug ist der Berührungspunkt zwischen Ihren teuren Werkzeugmaschine und das Rohe Werkstück. Wenn dieser Kontaktpunkt ausfällt, stoppt alles andere.
Bedenken Sie zunächst die Hitze. Während Bearbeitungsvorgänge, Temperaturen am Schneide kann auf über 1000°C ansteigen. Wenn die Schneidwerkzeugmaterial fehlt heiße Härte, es wird weicher und verformt sich. Dies führt zu schlechten Toleranzen und einem Ausschussteil. Materialien, die in Schneidwerkzeugen verwendet werden müssen auch bei Hitze ihre Stabilität behalten.
Zweitens müssen wir darüber reden Verschleißfestigkeit. Ein Werkzeug, das zu schnell verschleißt, erfordert häufiges Wechseln. Diese Ausfallzeit beeinträchtigt die Effizienz. Durch die Auswahl der richtiges Schneidwerkzeug mit der entsprechenden Balance von Zähigkeit und Verschleißfestigkeitsorgen Sie dafür, dass Ihre Produktionslinie in Bewegung bleibt. Es geht um Vorhersehbarkeit. Wenn ein Händler wie Sie ein Werkzeug an eine Maschinenwerkstatt verkauft, muss er sicher sein, dass es für 500 Teile reicht und nicht schon bei 50 kaputt geht.
Welche sind heute die wichtigsten Arten von Schneidwerkzeugmaterialien?
Die Geschichte von Metallschneiden ist wirklich eine Geschichte der Materialwissenschaft. Im letzten Jahrhundert sind wir von einfachen Kohlenstoffstählen zu fortschrittlichen Verbundwerkstoffen übergegangen, die gehärtete Legierungen wie Butter durchschneiden können.
Hier ist eine kurze Aufschlüsselung der Arten von Schneidwerkzeugmaterialien Wir sehen häufig:
- Schnellarbeitsstahl (HSS): Der alte Zuverlässige. Zäh, aber es mangelt an Geschwindigkeit.
- Hartmetall: Das Arbeitstier. Ausgezeichnet Verschleißfestigkeit und Geschwindigkeitsfähigkeiten.
- Keramik: Die Geschwindigkeitsdämonen. Ideal für hohe Hitze, aber spröde.
- Cermets: Eine Mischung aus Keramik und Metall. Ideal zum Abschluss.
- Superharte Materialien (CBN und PCD): Die Spezialisten für extrem harte oder abrasive Materialien.
Diese verstehen Schnittarten Materialien helfen Ihnen, das Werkzeug an die Anwendung anzupassen. Sie würden keinen Glashammer verwenden, um einen Nagel einzuschlagen, und Sie sollten HSS nicht zum Drehen von gehärtetem Formstahl verwenden.
Warum ist Hartmetall der Industriestandard für die moderne Bearbeitung?
Wenn Sie eine moderne CNC-Werkstatt betreten, besteht die überwiegende Mehrheit der Werkzeuge, die Sie sehen – Schaftfräser, Bohrer, Wendeschneidplatten – aus Holz Hartmetall. Aber was genau ist das?
Hartmetall ist ein Verbundwerkstoff. Es besteht aus hart Wolframcarbid Partikel, die durch ein metallisches Bindemittel, normalerweise Kobalt, zusammengeklebt sind. Stellen Sie es sich wie Beton vor: Wolfram ist der Zuschlagstoff (Stein) und Kobalt ist der Zement. Diese Kombination ergibt Hartmetallwerkzeuge ein einzigartiger Vorteil. Sie sind unglaublich hart und bieten High Verschleißfestigkeit, aber der Kobaltbinder bietet genügend Zähigkeit, um den Schnittkräften standzuhalten, ohne sofort zu zerbrechen.
Bei Drillstar verwenden wir hochwertiges Mikrokorn Hartmetall Stangen zur Herstellung unserer Vollhartmetallstäbe. Je feiner die Körnung, desto schärfer können wir die Kante schleifen und desto stärker ist das Werkzeug. Hartmetall-Schneidwerkzeuge kann zwei- bis dreimal schneller laufen als HSS, was sich direkt in einer Einsparung von Maschinenzeit niederschlägt.
Wie unterscheiden sich Werkzeuge aus Schnellarbeitsstahl (HSS) von Schneidwerkzeugen aus Hartmetall?
Sie fragen sich vielleicht, ob Hartmetall ist so toll, warum auch? Schnellarbeitsstahl gibt es noch? Schnellarbeitsstahl (HSS) war bei seiner Einführung eine Revolution und ermöglichte viel hohe Schnittgeschwindigkeiten als älter Kohlenstoff-Werkzeugstähle.
Der Hauptvorteil von HSS ist seine Zähigkeit. Es kann Stöße und Vibrationen absorbieren, die ein Bruch verursachen würden Hartmetall Werkzeug. Dadurch ist HSS ideal für:
- Ältere, weniger stabile Maschinen.
- Unterbrochene Schnitte.
- Komplex geformte, schwer zu schleifende Werkzeuge aus Vollhartmetall.
Allerdings hat HSS eine große Schwäche: heiße Härte. Wenn die Schnittgeschwindigkeit steigt, entsteht schnell Wärme. Bei etwa 600 °C HSS verliert seine Härte. Im Gegensatz dazu Werkzeuge aus Hartmetall behalten ihre Härte auch bei viel höheren Temperaturen. Für Umgebungen mit hoher Produktion, in denen die Zykluszeit entscheidend ist, Hartmetallschneiden ist fast immer die bessere Wahl.
Wann sollten Sie Keramikschneidwerkzeuge in Ihrer Maschine verwenden?
Keramische Schneidwerkzeuge sind eine faszinierende Kategorie. Sie bestehen hauptsächlich aus Aluminiumoxid oder Siliziumnitrid. Diese Materialien sind unglaublich hart und chemisch stabil. Sie reagieren nicht mit dem Werkstückmaterial, wodurch eine Art Verschleiß verhindert wird, der Kraterverschleiß genannt wird.
Schneiden von Keramik glänzt in bestimmten Szenarien:
- Hochgeschwindigkeitsdrehen: Sie können Keramik mit unglaublichen Oberflächengeschwindigkeiten bearbeiten.
- Hartdrehen: Bearbeitung von gehärtetem Stahl (bis 60-65 HRC).
- Superlegierungen: Bearbeitung von Nickelbasislegierungen, die in Strahltriebwerken verwendet werden.
Allerdings keramische Materialien habe niedrige Thermik sind stoßfest (in einigen Qualitäten) und sehr spröde. Wenn Sie eine Maschine mit losen Lagern haben oder schwere, unterbrochene Schnitte ausführen, a Keramikschneidwerkzeug könnte zerbrechen. Sie erfordern einen starren Aufbau. Aber bei richtiger Anwendung Keramikschneidwerkzeuge kann Metall mit Geschwindigkeiten entfernen Hartmetall kann einfach nicht anfassen.
Was ist kubisches Bornitrid (CBN) und warum ist es das zweithärteste Material?
Wenn wir über die härtesten Materialien der Erde sprechen, steht Diamant an erster Stelle. Aber direkt dahinter ist kubisches Bornitrid (CBN). CBN ist das zweithärtestes Material dem Menschen bekannt.
CBN wird hauptsächlich zur Bearbeitung harter Eisenmetalle verwendet. Im Gegensatz zu Diamant reagiert CBN bei hohen Temperaturen nicht mit Kohlenstoff, wodurch es sicher zum Schneiden von Stahl geeignet ist. Werkzeuge werden verwendet mit CBN-Spitzen zur Bearbeitung von gehärtetem Stahl, Gusseisen und Sintereisen.
Der Einsatz von CBN ermöglicht es Herstellern, Schleifvorgänge durch maschinelle Bearbeitung zu ersetzen. Dies ist ein Vorgang, der als „Hartdrehen“ bekannt ist. Anstatt eine Schleifscheibe einzurichten, verwenden Sie eine CBN-Wendeschneidplatte, um eine gehärtete Welle auf Maß zu drehen. Das geht deutlich schneller und ist umweltfreundlicher, da weniger Kühlmittel verbraucht wird.
Sind Diamantschneidwerkzeuge (PKD) die ultimative Lösung für Nichteisenmaterialien?
Werkzeuge aus polykristallinem Diamant (PKD) sind die härtesten verfügbaren Schneidwerkzeuge. Diamantschneiden Angebote, die ihresgleichen suchen Verschleißfestigkeit. Allerdings gibt es einen Haken. Sie können Diamant nicht zum Schneiden von Stahl verwenden.
Warum? Denn Stahl enthält Kohlenstoff und Diamant ist reiner Kohlenstoff. Bei den hohen Temperaturen der Bearbeitung wollen die Kohlenstoffatome des Diamanten in den Stahl wandern. Dies führt zu einem schnellen chemischen Verschleiß.
Deshalb, PKD-Werkzeuge sind die bestes Schneidwerkzeug Wahl für Nichteisenmaterialien. Dazu gehört:
- Aluminium Legierungen (insbesondere Aluminium mit hohem Siliziumgehalt, das in Automobilmotoren verwendet wird).
- Kupfer und Messing.
- Kohlefaserverbundwerkstoffe.
- Schleifmittel wie Holz und Keramik.
Wenn Sie Aluminiumgehäuse für die Elektronik bearbeiten, kann ein PKD-Werkzeug 50 bis 100 Mal länger halten als ein Schneidwerkzeug aus Hartmetall.
Wie verbessern Beschichtungen wie Titannitrid die Schneidkante?
Das Grundmaterial ist nur die halbe Wahrheit. Um das Beste aus einem Werkzeug herauszuholen, tragen wir oft eine dünne Schicht auf. Die bekannteste davon ist die goldfarbene Beschichtung, die man auf Bohrern sieht: Titannitrid (TiN).
Beschichtungen dienen mehreren Zwecken:
- Härte: Sie sind härter als der Untergrund und schützen so das Schneide.
- Schmierfähigkeit: Sie reduzieren die Reibung zwischen Werkzeug und Span und reduzieren so die Hitze.
- Wärmebarriere: Sie haben niedrigere WärmeleitfähigkeitDadurch bleibt die Wärme im Chip und außerhalb des Werkzeugs.
Über TiN hinaus verwenden wir fortschrittliche Beschichtungen wie Titancarbonitrid (TiCN) und Aluminiumtitannitrid (AlTiN). AlTiN eignet sich besonders gut für Hartmetall-Schneidwerkzeuge Wird bei der Trockenbearbeitung verwendet, da es bei Hitze eine Schutzschicht bildet Aluminiumoxid.
Welche Faktoren sollten Sie bei der Auswahl des Schneidwerkzeugs beeinflussen?
Die Wahl des Schneidwerkzeugmaterials sollte keine Vermutung sein. Es sollte eine kalkulierte Entscheidung sein, die auf bestimmten Variablen basiert. Wenn wir uns mit Kunden über unsere beraten Hartmetallbohrer, wir fragen:
- Werkstückmaterial: Ist es weiches Aluminium oder abrasives Gusseisen? Materialien wie Titan erfordert Werkzeuge mit spezifischen chemischen Eigenschaften, um ein Festfressen zu verhindern.
- Härte: Liegt der HRC über 50, benötigen Sie Hochleistungshartmetall oder CBN.
- Maschinenzustand: Ist Ihre Spindel starr? Wenn ja, können Sie härtere, sprödere Sorten verwenden. Wenn nicht, brauchen Sie Zähigkeit.
- Produktionsvolumen: Für einen Prototyp könnte HSS günstig und in Ordnung sein. Für 10.000 Teile betragen die Kosten pro Teil einer beschichteten Hartmetall Werkzeug ist viel niedriger.
Die richtiges Werkzeug ist diejenige, die Ihnen die niedrigsten Kosten pro Loch oder pro bearbeiteter Oberfläche bietet, nicht unbedingt diejenige mit dem niedrigsten Preisschild auf der Verpackung.
Wie definieren und messen wir die Werkzeugstandzeit in verschiedenen Materialien?
Standzeit wird im Allgemeinen als die Zeit definiert, die ein Werkzeug effektiv schneidet, bevor es ausfällt oder inakzeptable Teile produziert. Fehler passieren aufgrund von Werkzeugverschleiß, Absplitterungen oder plastische Verformung.
In HartmetallschneidenWir suchen nach vorhersehbaren Verschleißmustern. Wir wollen, dass der Freiflächenverschleiß langsam und gleichmäßig zunimmt. Wenn die Schneide B. Späne (Mikrorisse), kann das Werkzeug katastrophal ausfallen.
Anders Schnittarten erzeugen unterschiedlichen Verschleiß.
- Kraterverschleiß: Eine konkave Vertiefung auf der Werkzeugfläche, verursacht durch chemische Reaktion und Hitze. Häufig beim Schneiden von Stahl.
- Flankenverschleiß: Abrieb an der Seite des Werkzeugs. Dies ist für die meisten der normale End-of-Life-Mechanismus Hartmetallwerkzeuge.
Verwendung von Materialien mit hoher Qualität heiße Härte und chemische Stabilität (wie Titankarbid Beschichtungen bzw Siliziumnitrid Keramik) verzögert diese Verschleißmechanismen.
Wie wirkt sich die Wärmeleitfähigkeit auf den Schneidprozess aus?
Hitze ist der Feind. Die Fähigkeit eines Materials, Wärme zu verarbeiten, wird durch seine definiert Wärmeleitfähigkeit.
In manchen Fällen ist eine hohe Leitfähigkeit erforderlich. PKD (Diamant) hat beispielsweise eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit, die bei der Bearbeitung dazu beiträgt, die Wärme aus der Schneidzone abzuleiten Aluminium.
In anderen Fällen ist eine niedrige Leitfähigkeit erforderlich. Keramisches Schneidwerkzeugmaterial hat oft eine geringe Wärmeleitfähigkeit. Dadurch bleibt die Wärme im Span und im Werkstück erhalten und die Werkzeugstruktur wird geschont. Dies bedeutet jedoch auch, dass Keramik ist anfällig für Thermoschock. Wenn Sie Kühlmittel auf einen heißen Keramikeinsatz strahlen, kann dieser wie ein heißes Glas in kaltem Wasser zerspringen.
Das zu verstehen hilft dabei Auswahl des Schneidwerkzeugs Strategien – etwa, ob nass (mit Kühlmittel) oder trocken gefahren werden soll.
Ausgleich zwischen Kosten und Leistung: Die Perspektive eines Herstellers
Als Hersteller von Hartmetalleinsätze, muss ich Händlern oft erklären, warum ein Werkzeug so viel kostet, wie es leistet.
Ein Standardwerkzeug verwendet möglicherweise eine gröbere Körnung Wolframcarbid. Es ist billiger. Ein Premium-Werkzeug verwendet Submikrokorn-Hartmetall mit 12 % Kobalt und einer mehrschichtigen Nanobeschichtung. Das Premium-Tool kostet möglicherweise 30 % mehr, hält aber 300 % länger.
Für Bearbeitungsvorgänge Wo Ausfallzeiten teuer sind (wie bei einer riesigen automatisierten Produktionslinie), ist das teure Werkzeug tatsächlich die günstigere Option. Für eine kleine Werkstatt, die einmalige Reparaturen durchführt, ist dies jedoch der Fall hochschneidend Die Leistung von Premium-Qualitäten könnte übertrieben sein.
Die Anleitung zum Schneidwerkzeug Der Einkauf ist einfach: Berechnen Sie die Kosten pro Teil, nicht die Kosten pro Werkzeug.
Zusammenfassung: Wichtige Erkenntnisse für die Auswahl von Schneidwerkzeugmaterialien
Navigieren durch die Welt von Schneidwerkzeugeinsätze und solide Werkzeuge können komplex sein. Hier sind die wichtigsten Dinge, die Sie in diesem Leitfaden beachten sollten:
- Hartmetall ist König: Es bietet die beste Balance zwischen Härte und Zähigkeit für 80 % Schneidanwendungen.
- Passen Sie das Material an: Verwenden Sie PCD für Nichteisenmaterialien wie Aluminium. Verwenden Sie CBN für harte Stähle. Verwenden Sie Keramik für Superlegierungen.
- Wärmemanagement: Hohe Temperaturen Tötungswerkzeuge. Wählen Sie geeignete Materialien aus heiße Härte und Wärmeleitfähigkeit.
- Beschichtungsstoff: Titannitrid und andere PVD/CVD-Beschichtungen erheblich erweitern Standzeit des Werkzeugs durch Reduzierung der Reibung und Blockierung von Hitze.
- Kosten vs. Wert: Schauen Sie nicht nur auf das Preisschild. A scharfe Schneide das länger hält, reduziert Maschinenstillstandszeiten und Ausschussraten.
- HSS hat eine Nische: Diskontieren Sie nicht Schnellarbeitsstahl für instabile Setups oder ältere Maschinen wo Zähigkeit schlägt Geschwindigkeit.
Bei Drillstar möchten wir Ihnen dabei helfen, das zu finden richtiges Schneidwerkzeug für den Job. Ob Sie Standard benötigen Bohrerschleifmaschine Lösungen oder kundenspezifische Hartmetallprofile: Das Verständnis der Materialwissenschaft ist der erste Schritt zum Bearbeitungserfolg.
