Lõiketööriistade materjalide ülim juhend: miks karbiid ja täiustatud komposiidid valitsevad kaupluse põrandat

Kui on üks asi, mis masinatöökoja juhatajat öösel ärkvel hoiab, on see hirm tööriista ebaühtlase töö ees. Teate seda tunnet. Teil on tohutul hulgal kosmoseosade tellimusi, masin töötab ja järsku – plõks. Tööriist puruneb, osa lammutatakse ja teie veeris saab löögi. Ettevõttes Dezhou Drillstar Cutting Tool Co., Ltd näeme seda stsenaariumi pidevalt täitmas. Algpõhjus? Sageli pole see masin; see on lõiketööriista materjali valik.

See artikkel on teie põhjalik juhend selle mõistmiseks lõikeriista materjal maastik. Sukeldume sügavale, miks karbiid on muutunud valdkonna standardiks, uurige, kus keraamilised lõikeriistad sära ja vaadake ülikõvad materjalid nagu kuupmeetriline boornitriid. Kas te lõikate malm, alumiiniumist, ehk karastatud terasest, on nende materjalide omaduste mõistmine parema avamise saladus tööriista eluiga ja pinnaviimistlus.

Miks on lõiketööriista materjali valik teie töötlemistoimingute jaoks kriitiline?

The lõikeriista valik on vaieldamatult kõige olulisem otsus tootmisprotsessis. The lõikeriist on kokkupuutepunkt teie kallis tööpink ja toores töödeldav detail. Kui see kontaktpunkt ebaõnnestub, peatub kõik muu.

Esiteks kaaluge kuumust. ajal mehaanilised toimingud, temperatuurid kell lõikeserv võib tõusta üle 1000°C. Kui lõikeriista materjal puuduvad kuum kõvadus, see pehmendab ja deformeerub. See toob kaasa halvad tolerantsid ja tagasilükatud osa. Lõiketööriistades kasutatavad materjalid peavad säilitama oma stabiilsuse ka siis, kui küte on sisse lülitatud.

Teiseks peame rääkima kulumiskindlus. Liiga kiiresti kuluv tööriist nõuab sagedast vahetust. See seisak vähendab tõhusust. Valides õige lõikeriist sobiva tasakaaluga sitkus ja kulumiskindlus, tagate, et teie tootmisliin jätkab liikumist. See puudutab ennustatavust. Kui edasimüüja nagu teie müüb tööriista masinatöökojale, peavad nad teadma, et sellest jätkub 500 osaks, mitte 50 osaga.

Millised on tänapäeval saadaolevad peamised lõikeriistade materjalid?

Ajalugu metalli lõikamine on tõesti materjaliteaduse ajalugu. Viimase sajandi jooksul oleme liikunud lihtsatelt süsinikterastelt täiustatud komposiitide juurde, mis suudavad läbi lõigata kõvastunud sulameid nagu või.

Siin on kiire jaotus lõiketööriistade materjalide tüübid tavaliselt näeme:

• Kiirteras (HSS): Vana usaldusväärne. Karm, aga kiirust napib.
• Tsementeeritud karbiid: Tööhobune. Suurepärane kulumiskindlus ja kiiruse võimalused.
• Keraamika: Kiirusdeemonid. Suurepärane kõrge kuumuse jaoks, kuid rabe.
• Keraamika: Keraamika ja metalli segu. Suurepärane viimistlemiseks.
• Superkõvad materjalid (CBN ja PCD): Ekstreemse kõvaduse või abrasiivsete materjalide spetsialistid.

Nendest arusaamine lõikamise tüübid materjalid aitavad teil tööriista rakendusega sobitada. Te ei kasutaks naela löömiseks klaashaamrit ega karastatud vormiterase treimiseks HSS-i.

Miks on tsementeeritud karbiid tänapäevase töötlemise tööstusstandard?

Kui sisenete mõnda kaasaegsesse CNC kauplusesse, on enamik nähtavaid tööriistu – otsafreesid, puurid, sisetükid – valmistatud tsementeeritud karbiid. Aga mis see täpsemalt on?

Tsemenditud karbiid on komposiitmaterjal. See koosneb kõvast volframkarbiid osakesed, mis on kokku tsementeeritud metallilise sideainega, tavaliselt koobaltiga. Mõelge sellele nagu betoonile: volfram on täitematerjal (kivi) ja koobalt on tsement. See kombinatsioon annab karbiidist tööriistad ainulaadne eelis. Need on uskumatult kõvad, pakkudes kõrget kulumiskindlus, kuid koobaltsideaine annab piisavalt tugevust, et taluda lõikejõude koheselt purunemata.

Drillstaris kasutame kvaliteetset mikrotera karbiid vardad meie valmistamiseks Täiskarbiidvardad. Mida peenem on tera, seda teravama serva saame lihvida ja seda tugevam on tööriist. Karbiidist lõikeriistad võib töötada 2–3 korda kiirematel kiirustel kui HSS, mis tähendab otseselt masina aja säästmise raha.

Kuidas võrreldakse kiirterasest (HSS) tööriistu karbiidist lõiketööriistadega?

Võite küsida, kas karbiid on nii suurepärane, miks kiirteras ikka olemas? Kiirteras (HSS) oli selle kasutuselevõtmisel revolutsioon, mis võimaldas palju suured lõikekiirused kui vanemad süsiniktööriistade terased.

HSS-i peamine eelis on selle sitkus. See võib neelata lööke ja vibratsiooni, mis võivad a karbiid tööriist. See muudab HSS-i ideaalseks:

• Vanemad, vähem stabiilsed masinad.
• Katkestatud lõiked.
• Keerulised vormitööriistad, mida on raske kõvametallist lihvida.

HSS-il on aga suur nõrkus: kuum kõvadus. Kui lõikekiirus suureneb, soojus tekib kiiresti. Umbes 600 °C juures HSS kaotab oma kõvaduse. Seevastu tsementeeritud karbiidist tööriistad säilitavad oma kõvaduse palju kõrgematel temperatuuridel. Suure tootlikkusega keskkondade jaoks, kus tsükliaeg on kuningas, karbiidi lõikamine on peaaegu alati parem valik.

Millal peaksite oma masinas kasutama keraamilisi lõiketööriistu?

Keraamilised lõikeriistad on põnev kategooria. Need koosnevad peamiselt alumiiniumoksiid või räni nitriid. Need materjalid on uskumatult kõvad ja keemiliselt stabiilsed. Nad ei reageeri tooriku materjal, mis hoiab ära teatud tüüpi kulumise, mida nimetatakse kraatri kulumiseks.

Keraamiline lõikamine paistab konkreetsetes stsenaariumides:

1. Kiire pööramine: Keraamikat saate käivitada uskumatu pinnakiirusega.
2. Raske pööramine: Karastatud terase töötlemine (kuni 60-65 HRC).
3. Supersulamid: Reaktiivmootorites kasutatavate niklipõhiste sulamite töötlemine.

Siiski keraamilised materjalid on madal termiline löögikindlus (mõnedes klassides) ja on väga rabedad. Kui teil on lahtiste laagritega masin või kui teete raskeid katkestuslõikeid, a keraamiline lõiketööriist võib puruneda. Need nõuavad jäika seadistust. Kuid õigesti rakendades keraamilised lõikeriistad suudab metalli eemaldada sellise kiirusega karbiid lihtsalt ei saa puudutada.

Mis on kuubikboornitriid (CBN) ja miks see on kõvemuselt teine materjal?

Kui me räägime kõige kõvematest materjalidest maa peal, on teemant number üks. Aga kohe selle taga on kuupmeetriline boornitriid (CBN). CBN on teine kõige kõvem materjal inimesele teada.

CBN-i kasutatakse peamiselt kõvade mustmetallide töötlemiseks. Erinevalt teemandist ei reageeri CBN kõrgel temperatuuril süsinikuga, mistõttu on see terase lõikamiseks ohutu. Kasutatakse tööriistu CBN-otstega karastatud terase, malmi ja paagutatud raudade töötlemiseks.

CBN-i kasutamine võimaldab tootjatel asendada lihvimistoimingud töötlemisega. Seda protsessi nimetatakse "kõvaks keeramiseks". Lihvketta seadistamise asemel kasutate karastatud võlli õigeks keeramiseks CBN-i. See on palju kiirem ja keskkonnasõbralikum, kuna kasutab vähem jahutusvedelikku.

Kas teemantlõiketööriistad (PCD) on parim lahendus värviliste materjalide jaoks?

Polükristallilised teemanttööriistad (PCD) on kõige kõvemad saadaolevad lõiketööriistad. Teemantlõikus pakub võrratuid kulumiskindlus. Siiski on konks. Terase lõikamiseks ei saa te teemanti kasutada.

Miks? Kuna teras sisaldab süsinikku ja teemant on puhas süsinik. Töötlemise kõrgetel temperatuuridel tahavad teemandis olevad süsinikuaatomid rännata terasse. See põhjustab kiiret keemilist kulumist.

Seetõttu PCD tööriistad on parim lõiketööriist valik värvilised materjalid. See hõlmab järgmist:

• Alumiiniumist sulamid (eriti kõrge ränisisaldusega alumiinium, mida kasutatakse automootorites).
• Vask ja messing.
• Süsinikkiust komposiidid.
• Abrasiivsed materjalid nagu puit ja keraamika.

Kui töötlete elektroonika alumiiniumkorpusi, võib PCD-tööriist kesta 50–100 korda kauem kui tsementeeritud karbiidist lõiketööriist.

Kuidas sellised katted nagu titaannitriid parandavad lõikeserva?

Alusmaterjal on vaid pool lugu. Tööriistast maksimaalse kasu saamiseks kanname sageli õhukese kattekihi. Kõige kuulsam on see kullavärvi kate, mida näete puuriteradel: Titaannitriid (TiN).

Kattel on mitu eesmärki:

1. Kõvadus: Need on substraadist kõvemad, kaitstes lõikeserv.
2. Määrimine: Need vähendavad hõõrdumist tööriista ja kiibi vahel, vähendades kuumust.
3. Termiline barjäär: Neil on madalam soojusjuhtivus, hoides soojust kiibis ja tööriistast väljas.

Lisaks TiN-ile kasutame täiustatud katteid, nagu titaankarbonitriid (TiCN) ja alumiiniumtitaannitriid (AlTiN). AlTiN sobib eriti hästi karbiidist lõikeriistad kasutatakse kuivtöötlemisel, kuna kuumenedes moodustab see kaitsekihi alumiiniumoksiid.

Millised tegurid peaksid teie lõikeriista valimisel juhtima?

The lõiketööriista materjali valik ei tohiks olla oletus. See peaks olema arvutatud otsus, mis põhineb konkreetsetel muutujatel. Kui konsulteerime klientidega meie Karbiidi puurid, küsime:

1. Töödeldava detaili materjal: Kas see on pehme alumiinium või abrasiivne malm? Materjalid nagu titaan vajab kinnikiilumise vältimiseks spetsiifiliste keemiliste omadustega tööriistu.
2. Kõvadus: Kui HRC on üle 50, vajate suure jõudlusega karbiidi või CBN-i.
3. Masina seisukord: Kas teie spindel on jäik? Kui jah, võite kasutada kõvemaid ja rabedamaid sorte. Kui ei, siis vajate sitkust.
4. Tootmismaht: Prototüübi jaoks võib HSS olla odav ja hea. 10 000 osa puhul pinnakattega osa maksumus karbiid tööriist on palju madalam.

The õige tööriist on see, mis annab teile madalaima kulu augu või töödeldud pinna kohta, mitte tingimata see, millel on kasti madalaim hind.

Kuidas me määratleme ja mõõdame tööriista eluiga erinevates materjalides?

Tööriista eluiga on üldiselt määratletud kui aeg, mil tööriist tõhusalt lõikab, enne kui see ebaõnnestub või toodab vastuvõetamatuid osi. Ebaõnnestumised tekivad tänu tööriista kulumine, lõhenemine või plastiline deformatsioon.

sisse tsementeeritud karbiidi lõikamine, otsime etteaimatavaid kulumismustreid. Soovime, et külje kulumine kasvaks aeglaselt ja ühtlaselt. Kui lõikeserv kiibid (mikropraod), võib tööriist katastroofiliselt ebaõnnestuda.

Erinevad lõikamise tüübid tekitavad erinevat kulumist.

• Kraatri kulumine: Nõgus lohk tööriista nägu, mis on põhjustatud keemilisest reaktsioonist ja kuumusest. Levinud terase lõikamisel.
• Külje kulumine: Hõõrdumine tööriista küljel. See on enamiku jaoks tavaline kasutusea lõppemise mehhanism karbiidist tööriistad.

Materjalide kasutamine kõrge kuum kõvadus ja keemiline stabiilsus (nt titaankarbiid katted või räni nitriid keraamika) aeglustab neid kulumismehhanisme.

Kuidas mõjutab soojusjuhtivus lõikamisprotsessi?

Kuumus on vaenlane. Materjali võime taluda soojust on määratletud selle järgi soojusjuhtivus.

Mõnel juhul soovite kõrget juhtivust. Näiteks PCD-l (teemant) on väga kõrge soojusjuhtivus, mis aitab töötlemisel soojust lõiketsoonist eemale tõmmata. alumiiniumist.

Muudel juhtudel soovite madalat juhtivust. Keraamiline lõiketööriistade materjal on sageli madala soojusjuhtivusega. See hoiab soojust kiibis ja tooriku sees, kaitstes tööriista struktuuri. See tähendab aga ka keraamiline on vastuvõtlik termiline šokk. Kui puhute jahutusvedelikku kuumale keraamilisele sisetükile, võib see praguneda nagu kuum klaas külmas vees.

Selle mõistmine aitab kaasa lõikeriista valimine strateegiad – näiteks kas sõita märjalt (jahutusvedelikuga) või kuivalt.

Kulude ja jõudluse tasakaalustamine: tootja vaade

Tootjana Tsementeeritud karbiidist sisetükid, pean sageli turustajatele selgitama, miks tööriist maksab sama palju.

Tavaline tööriist võib kasutada jämedamat tera volframkarbiid. See on odavam. Esmaklassiline tööriist kasutab submikroteralist karbiidi 12% koobalti ja mitmekihilise nanokattega. Esmaklassiline tööriist võib maksta 30% rohkem, kuid kestab 300% kauem.

Sest mehaanilised toimingud kus seisakud on kallid (nagu massiivsel automatiseeritud tootmisliinil), on kallis tööriist tegelikult odavam valik. Ühekordset remonti tegeva väikese töökoja jaoks aga kõrge lõikamine esmaklassiliste klasside jõudlus võib olla üle jõu käiv.

The lõikeriista juhend ostmine on lihtne: arvutage osa maksumus, mitte tööriista maksumus.

Kokkuvõte: Lõikeriistade materjalide valimise peamised näpunäited

Maailmas navigeerimine lõiketööriistade sisetükid ja kindlad tööriistad võivad olla keerulised. Siin on kõige olulisemad asjad, mida sellest juhendist meeles pidada.

• Tsementeeritud karbiid on kuningas: See pakub parimat tasakaalu kõvadus ja tugevus 80% ulatuses lõikamisrakendused.
• Sobitage materjal: Kasutage selleks PCD-d värvilised materjalid meeldib alumiiniumist. Kasutage kõvade teraste jaoks CBN-i. Supersulamite jaoks kasutage keraamikat.
• Soojusjuhtimine: Kõrged temperatuurid tapariistad. Valige sobivad materjalid kuum kõvadus ja soojusjuhtivus.
• Kattekihi tähtsus: Titaannitriid ja muud PVD/CVD katted oluliselt pikendada tööriista eluiga vähendades hõõrdumist ja blokeerides kuumuse.
• Kulu vs väärtus: Ärge vaadake ainult hinnasilti. A terav lõikeserv mis kestab kauem, vähendab masina seisakuaega ja praagi määra.
• HSS-il on nišš: Ärge tehke allahindlust kiirteras ebastabiilsete seadistuste või vanemate masinate jaoks, kus sitkus ületab kiirust.

Meie Drillstar on pühendunud sellele, et aidata teil leida õige lõikeriist töö eest. Kas vajate standardset Drill Bit Lihvimismasin lahendusi või kohandatud karbiidprofiile, on materjali teaduse mõistmine esimene samm töötlemise edu suunas.