Jos jokin asia pitää konepajan johtajan hereillä öisin, se on pelko epäjohdonmukaisesta työkalun suorituskyvystä. Tiedät tunteen. Sinulla on valtava tilaus ilmailu-avaruusosia, kone on käynnissä ja yhtäkkiä - napsahtaa. Työkalu katkeaa, osa romutetaan ja marginaali osuu. Dezhou Drillstar Cutting Tool Co., Ltd:ssä näemme tämän skenaarion jatkuvan. Perimmäinen syy? Usein se ei ole kone; se on leikkuutyökalun materiaalin valinta.
Tämä artikkeli on kattava opas sen ymmärtämiseen leikkaustyökalun materiaali maisema. Sukellaan syvälle miksi kovametalli on tullut alan standardi, tutki missä keraamiset leikkaustyökalut kiiltoa ja katso superkovia materiaaleja, kuten kuutiometrinen boorinitridi. Leikkaatpa sitten valurautaa, alumiinia, tai karkaistu teräs, näiden materiaalien ominaisuuksien ymmärtäminen on salaisuus paremman lukituksen avaamiseen työkalun käyttöikä ja pintakäsittely.
Miksi leikkuutyökalun materiaalin valinta on kriittinen työstössäsi?
The leikkuutyökalun valinta on luultavasti tärkein päätös valmistusprosessissa. The leikkaustyökalu on yhteyspiste kalliiden välillä työstökone ja raaka työkappale. Jos yhteyspiste epäonnistuu, kaikki muu pysähtyy.
Ensinnäkin, harkitse lämpöä. aikana koneistustoiminnot, lämpötilat klo kärjessä voi nousta yli 1000 asteeseen. Jos leikkaustyökalun materiaali puuttuu kuuma kovuus, se pehmenee ja muotoutuu. Tämä johtaa huonoihin toleransseihin ja hylättyyn osaan. Leikkaustyökaluissa käytetyt materiaalit on säilytettävä vakaana myös lämmön ollessa päällä.
Toiseksi meidän on puhuttava kulutuskestävyys. Liian nopeasti kuluva työkalu vaatii säännöllisiä muutoksia. Tämä seisokki tappaa tehokkuuden. Valitsemalla oikea leikkaustyökalu sopivalla tasapainolla sitkeys ja kulutuskestävyys, varmistat, että tuotantolinjasi pysyy liikkeessä. Kyse on ennustettavuudesta. Kun kaltainen jakelija myy työkalun konepajalle, heidän on tiedettävä, että se kestää 500 osaa, ei 50 osasta.
Mitkä ovat tärkeimmät leikkaustyökalujen materiaalit, joita on saatavilla nykyään?
Historia metallin leikkaus on todella materiaalitieteen historiaa. Viime vuosisadan aikana olemme siirtyneet yksinkertaisista hiiliteräksistä kehittyneisiin komposiitteihin, jotka pystyvät leikkaamaan kovettuneet seokset, kuten voin.
Tässä on nopea erittely leikkaustyökalujen materiaalityypit näemme yleensä:
- High Speed Steel (HSS): Vanha luotettava. Kova, mutta nopeus puuttuu.
- Sementoitu karbidi: Työhevonen. Erinomainen kulutuskestävyys ja nopeusominaisuudet.
- Keramiikka: Nopeuden demonit. Sopii korkealle kuumuudelle, mutta hauras.
- Kermetit: Sekoitus keramiikkaa ja metallia. Erinomainen viimeistelyyn.
- Superkovat materiaalit (CBN ja PCD): Äärimmäisen kovuuden tai hankaavien materiaalien asiantuntijat.
Näiden ymmärtäminen leikkaustyypit materiaalit auttavat sovittamaan työkalun sovellukseen. Et käyttäisi lasivasaraa naulan lyömiseen, etkä käytä HSS:ää karkaistun muottiteräksen sorvaamiseen.
Miksi kovametalli on nykyaikaisen koneistuksen alan standardi?
Jos astut mihin tahansa moderniin CNC-liikkeeseen, suurin osa näkemistäsi työkaluista – päätyjyrsimet, porat, terät – on valmistettu sementoitu kovametalli. Mutta mikä se tarkalleen on?
Sementoitu kovametalli on komposiittimateriaalia. Se koostuu kovasta volframikarbidi hiukkaset, jotka on liitetty yhteen metallisella sideaineella, yleensä koboltilla. Ajattele sitä kuin betonia: volframi on kiviaines ja koboltti sementti. Tämä yhdistelmä antaa kovametalli työkalut ainutlaatuinen etu. Ne ovat uskomattoman kovia ja tarjoavat korkean kulutuskestävyys, mutta kobolttisideaine tarjoaa tarpeeksi sitkeyttä kestämään leikkausvoimia rikkoutumatta välittömästi.
Käytämme Drillstarilla korkealaatuista mikroviljaa kovametalli tangot valmistamaan meidän Kiinteät kovametallitangot. Mitä hienompi rakeisuus, sitä terävämpi reuna voimme hioa ja sitä vahvempi työkalu. Kovametallileikkaustyökalut voi ajaa 2-3 kertaa nopeammilla nopeuksilla kuin HSS, mikä tarkoittaa suoraan rahaa säästyyn koneen ajassa.
Miten High-Speed Steel (HSS) -työkalut eroavat kovametallileikkaustyökaluista?
Saatat ihmetellä, jos kovametalli on niin hienoa, miksi tekee nopea teräs vielä olemassa? Nopea teräs (HSS) oli vallankumous, kun se otettiin käyttöön, mikä mahdollisti paljon suuret leikkausnopeudet kuin vanhempi hiilityökaluteräkset.
HSS:n tärkein etu on sen sitkeys. Se voi vaimentaa iskuja ja tärinöitä, jotka napsahtavat a kovametalli työkalu. Tämä tekee HSS:stä ihanteellisen:
- Vanhemmat, vähemmän vakaat koneet.
- Keskeytyneet leikkaukset.
- Monimutkaiset muototyökalut, joita on vaikea hioa kiinteästä kovametallista.
HSS:llä on kuitenkin suuri heikkous: kuuma kovuus. Kun leikkausnopeus kasvaa, lämpöä syntyy nopeasti. Noin 600 °C:ssa, HSS menettää kovuutensa. Sitä vastoin kovametallityökalut säilyttävät kovuutensa paljon korkeammissa lämpötiloissa. Korkean tuotannon ympäristöihin, joissa sykliaika on kuningas, kovametallin leikkaus on lähes aina paras valinta.
Milloin sinun tulee käyttää keraamisia leikkaustyökaluja koneessasi?
Keraamiset leikkaustyökalut ovat kiehtova kategoria. Ne koostuvat pääasiassa alumiinioksidi tai piinitridi. Nämä materiaalit ovat uskomattoman kovia ja kemiallisesti kestäviä. He eivät reagoi työkappaleen materiaali, joka estää kraatterin kulumisen.
Keraaminen leikkaus loistaa tietyissä skenaarioissa:
- Nopea kääntyminen: Voit ajaa keramiikkaa uskomattomilla pintanopeuksilla.
- Kova kääntö: Karkaistun teräksen koneistus (60-65 HRC asti).
- Superseokset: Suihkumoottoreissa käytettyjen nikkelipohjaisten metalliseosten koneistus.
kuitenkin keraamiset materiaalit on alhainen lämpö iskunkestävyys (joissakin luokissa) ja ovat erittäin hauraita. Jos koneessasi on löysät laakerit tai jos teet raskaita katkonaisia leikkauksia, a keraaminen leikkaustyökalu saattaa särkyä. Ne vaativat jäykän asennuksen. Mutta oikein käytettynä keraamiset leikkaustyökalut voi poistaa metallia tällä nopeudella kovametalli ei vain saa koskea.
Mikä on Cubic Boron Nitride (CBN) ja miksi se on toiseksi kovin materiaali?
Kun puhumme maan kovimmista materiaaleista, timantti on ykkönen. Mutta sen takana on kuutiometrinen boorinitridi (CBN). CBN on toiseksi kovin materiaali ihmisen tiedossa.
CBN:ää käytetään ensisijaisesti kovien rautametallien koneistukseen. Toisin kuin timantti, CBN ei reagoi hiilen kanssa korkeissa lämpötiloissa, joten se on turvallinen teräksen leikkaamiseen. Työkaluja käytetään CBN-kärjeillä karkaistujen terästen, valurautojen ja sintrattujen rautojen koneistamiseen.
CBN:n avulla valmistajat voivat korvata hiontatoiminnot työstyksellä. Tämä on prosessi, joka tunnetaan nimellä "kova kääntäminen". Hiomalaikan asentamisen sijaan käytät CBN-terää karkaistun akselin kääntämiseen sopivan kokoiseksi. Tämä on paljon nopeampi ja ympäristöystävällisempi, koska se käyttää vähemmän jäähdytysnestettä.
Ovatko timanttileikkaustyökalut (PCD) paras ratkaisu ei-rautametallien käsittelyyn?
Polycrystalline Diamond (PCD) -työkalut ovat kovimmat saatavilla olevat leikkaustyökalut. Timanttileikkaus tarjoaa vertaansa vailla kulutuskestävyys. Siinä on kuitenkin saalis. Et voi käyttää timantteja teräksen leikkaamiseen.
Miksi? Koska teräs sisältää hiiltä ja timantti on puhdasta hiiltä. Työstön korkeissa lämpötiloissa timantin hiiliatomit haluavat siirtyä teräkseen. Tämä aiheuttaa nopeaa kemiallista kulumista.
Siksi PCD-työkalut ovat paras leikkaustyökalu valinta varten ei-rautapitoiset materiaalit. Tämä sisältää:
- Alumiini metalliseokset (erityisesti korkeapiipitoinen alumiini, jota käytetään autojen moottoreissa).
- Kuparia ja messinkiä.
- Hiilikuitukomposiitit.
- Hankaavat materiaalit kuten puu ja keramiikka.
Jos koneistat alumiinikoteloita elektroniikkaa varten, PCD-työkalu voi kestää 50-100 kertaa pidempään kuin sementoitu kovametalli leikkaustyökalu.
Kuinka pinnoitteet, kuten titaaninitridi, parantavat leikkuuterää?
Pohjamateriaali on vain puolet tarinasta. Saadaksemme parhaan hyödyn työkalusta levitämme usein ohuen pinnoitteen. Tunnetuin niistä on kullanvärinen pinnoite, jonka näet poranterissä: Titaaninitridi (TiN).
Pinnoitteilla on useita tarkoituksia:
- Kovuus: Ne ovat kovempia kuin alusta, suojaten kärjessä.
- Voitelukyky: Ne vähentävät kitkaa työkalun ja lastun välillä ja vähentävät lämpöä.
- Lämpöeste: Heillä on matalampi lämmönjohtavuus, pitää lämmön sirussa ja poissa työkalusta.
TiN:n lisäksi käytämme kehittyneitä pinnoitteita, kuten titaanikarbonitridia (TiCN) ja alumiinititaaninitridia (AlTiN). AlTiN sopii erityisen hyvin kovametalli leikkaustyökalut käytetään kuivakoneistuksessa, koska se kuumeneessaan muodostaa suojaavan kerroksen alumiinioksidi.
Minkä tekijöiden pitäisi ohjata leikkuutyökalun valintaa?
The leikkuutyökalun materiaalin valinta ei pitäisi olla arvailua. Sen pitäisi olla laskettu päätös, joka perustuu tiettyihin muuttujiin. Kun neuvottelemme asiakkaiden kanssa meidän Kovametalliporat, kysymme:
- Työkappaleen materiaali: Onko se pehmeää alumiinia vai hankaavaa valurautaa? Materiaalit kuten titaani vaatii työkaluja, joilla on erityiset kemialliset ominaisuudet estämään takertumisen.
- Kovuus: Jos HRC on yli 50, tarvitset korkean suorituskyvyn kovametallia tai CBN:ää.
- Koneen kunto: Onko karasi jäykkä? Jos kyllä, voit käyttää kovempia, hauraampia laatuja. Jos ei, tarvitset sitkeyttä.
- Tuotantomäärä: Prototyypillä HSS saattaa olla halpa ja hieno. 10 000 osalle päällystetyn osan hinta kovametalli työkalu on paljon matalampi.
The oikea työkalu on se, joka antaa sinulle halvimman reiän tai koneistetun pinnan kustannukset, ei välttämättä se, jonka hintalappu on alhaisin laatikossa.
Kuinka määrittelemme ja mittaamme työkalun käyttöikää eri materiaaleissa?
Työkalun käyttöikä määritellään yleensä ajaksi, jolloin työkalu leikkaa tehokkaasti ennen kuin se epäonnistuu tai tuottaa kelpaamattomia osia. Epäonnistumiset johtuvat työkalujen kuluminen, lohkeilu tai plastinen muodonmuutos.
sisään kovametallin leikkaus, etsimme ennakoitavissa olevia kulumismalleja. Haluamme kyljen kulumisen kasvavan hitaasti ja tasaisesti. Jos kärjessä lastut (mikrohalkeamat), työkalu voi epäonnistua katastrofaalisesti.
Erilainen leikkaustyypit aiheuttaa erilaista kulumista.
- Kraatterin kuluminen: Kovera painauma päällä työkalun kasvotkemiallisen reaktion ja lämmön aiheuttama. Yleistä teräksen leikkauksessa.
- Kylkikulutus: Hankausta työkalun sivulla. Tämä on normaali käyttöiän päättymismekanismi useimmille kovametalli työkalut.
Materiaalien käyttö korkealla kuuma kovuus ja kemiallinen stabiilisuus (esim titaanikarbidi pinnoitteet tai piinitridi keramiikka) viivästyttää näitä kulumismekanismeja.
Miten lämmönjohtavuus vaikuttaa leikkausprosessiin?
Kuumuus on vihollinen. Materiaalin kyky kestää lämpöä määritellään sen mukaan lämmönjohtavuus.
Joissakin tapauksissa haluat korkean johtavuuden. Esimerkiksi PCD:llä (timantilla) on erittäin korkea lämmönjohtavuus, mikä auttaa vetämään lämpöä pois leikkausalueelta koneistuksen aikana alumiinia.
Muissa tapauksissa haluat alhaisen johtavuuden. Keraaminen leikkaustyökalun materiaali on usein alhainen lämmönjohtavuus. Tämä pitää lämmön lastussa ja työkappaleessa ja suojaa työkalun rakennetta. Tämä tarkoittaa kuitenkin myös keramiikka on herkkä lämpöshokki. Jos suihkutat jäähdytysnestettä kuumaan keraamiseen sisäosaan, se saattaa halkeilla kuin kuuma lasi kylmässä vedessä.
Tämän ymmärtäminen auttaa leikkuutyökalun valinta strategioita – kuten ajetaanko märkänä (jäähdytysnesteen kanssa) vai kuivana.
Kustannusten ja suorituskyvyn tasapainottaminen: valmistajan näkökulma
Valmistajana Sementoidut kovametallisisäkkeet, minun on usein selitettävä jakelijoille, miksi työkalu maksaa sen, mitä se maksaa.
Vakiotyökalu saattaa käyttää karkeampaa rakeita volframikarbidi. Se on halvempaa. Ensiluokkaisessa työkalussa käytetään submikroraekarbidia, jossa on 12 % kobolttia ja monikerroksinen nanopinnoite. Premium-työkalu saattaa maksaa 30 % enemmän, mutta kestää 300 % pidempään.
varten koneistustoiminnot missä seisokit ovat kalliita (kuten massiivisella automatisoidulla tuotantolinjalla), kallis työkalu on itse asiassa halvempi vaihtoehto. Pienelle työpajalle, joka tekee kertakorjauksia, kuitenkin korkea leikkaus premium-luokkien suorituskyky saattaa olla ylivoimainen.
The leikkaustyökalun opas ostaminen on yksinkertaista: laske osan hinta, älä työkalukohtaista hintaa.
Yhteenveto: Tärkeimmät ohjeet leikkaustyökalujen materiaalien valinnassa
Navigointi maailmassa leikkuutyökalujen terät ja kiinteät työkalut voivat olla monimutkaisia. Tässä ovat tärkeimmät asiat, jotka kannattaa muistaa tästä oppaasta:
- Sementoitu karbidi on kuningas: Se tarjoaa parhaan tasapainon kovuus ja sitkeys 80 % leikkaussovelluksia.
- Sovi materiaali: Käytä PCD:tä ei-rautapitoiset materiaalit kuten alumiinia. Käytä koville teräksille CBN:ää. Käytä keramiikkaa superseoksille.
- Lämmönhallinta: Korkeat lämpötilat tappaa työkaluja. Valitse sopivat materiaalit kuuma kovuus ja lämmönjohtavuus.
- Pinnoitteilla on väliä: Titaaninitridi ja muut PVD/CVD-pinnoitteet laajentavat merkittävästi työkalun käyttöikä vähentämällä kitkaa ja estämällä lämpöä.
- Hinta vs. arvo: Älä katso vain hintalappua. A terävä leikkuureuna joka kestää pidempään, vähentää koneen seisokkeja ja romumääriä.
- HSS:llä on markkinarako: Älä alenna nopea teräs epävakaille asetuksille tai vanhemmille koneille sitkeys voittaa nopeuden.
Drillstar on sitoutunut auttamaan sinua löytämään oikea leikkaustyökalu työtä varten. Tarvitsetko standardia Poranterän hiomakone ratkaisuja tai räätälöityjä kovametalliprofiileja, materiaalitieteen ymmärtäminen on ensimmäinen askel kohti työstön menestystä.
