Jeśli jest coś, co nie daje spać kierownikowi warsztatu mechanicznego, to jest nim strach przed niestabilną pracą narzędzia. Znasz to uczucie. Masz ogromne zamówienie na części lotnicze, maszyna działa i nagle – trzask. Narzędzie się psuje, część zostaje złomowana, a margines zostaje naruszony. W Dezhou Drillstar Cutting Tool Co., Ltd stale obserwujemy realizację tego scenariusza. Podstawowa przyczyna? Często nie jest to maszyna; to jest wybór materiału narzędzia tnącego.
Ten artykuł jest kompleksowym przewodnikiem po zrozumieniu materiał narzędzia tnącego krajobraz. Zagłębimy się w powód węglik stało się standardem branżowym, sprawdź gdzie ceramiczne narzędzia tnące lśnić i patrzeć na supertwarde materiały, takie jak sześcienny azotek boru. Niezależnie od tego, czy tniesz żeliwo, aluminiumlub hartowanej stali, zrozumienie właściwości tych materiałów jest sekretem lepszego odblokowania żywotność narzędzia i wykończenie powierzchni.
Dlaczego wybór materiału narzędzia skrawającego ma kluczowe znaczenie dla operacji obróbki skrawaniem?
The wybór narzędzia tnącego jest prawdopodobnie najważniejszą decyzją w procesie produkcyjnym. The narzędzie tnące jest punktem styku pomiędzy Twoim drogim obrabiarka i surowe przedmiot obrabiany. Jeśli ten punkt kontaktowy zawiedzie, wszystko inne się zatrzyma.
Po pierwsze, weź pod uwagę ciepło. Podczas operacji obróbczych, temperatury w najnowocześniejsze może wzrosnąć do ponad 1000°C. Jeśli materiał narzędzia tnącego brakuje gorąca twardość, zmięknie i odkształci się. Prowadzi to do słabych tolerancji i odrzucenia części. Materiały stosowane w narzędziach skrawających muszą zachować swoją stabilność nawet przy włączonym ogniu.
Po drugie, musimy porozmawiać odporność na zużycie. Narzędzie, które zużywa się zbyt szybko, wymaga częstych zmian. Ten przestój zabija wydajność. Wybierając prawe narzędzie tnące z odpowiednią równowagą wytrzymałość i odporność na zużyciemasz pewność, że Twoja linia produkcyjna będzie się poruszać. Chodzi o przewidywalność. Kiedy dystrybutor taki jak Ty sprzedaje narzędzie do warsztatu mechanicznego, musi wiedzieć, że wytrzyma ono 500 części, a nie 50.
Jakie są obecnie dostępne główne rodzaje materiałów na narzędzia skrawające?
Historia cięcie metalu to tak naprawdę historia inżynierii materiałowej. W ciągu ostatniego stulecia przeszliśmy od prostych stali węglowych do zaawansowanych kompozytów, które mogą przecinać utwardzane stopy, takie jak masło.
Oto szybki podział rodzaje materiałów narzędzi skrawających często widzimy:
- Stal szybkotnąca (HSS): Stary niezawodny. Twardy, ale brakuje mu szybkości.
- Węglik spiekany: Koń roboczy. Znakomicie odporność na zużycie i możliwości prędkości.
- Ceramika: Demony prędkości. Świetnie sprawdza się w wysokich temperaturach, ale jest kruchy.
- Cermetale: Połączenie ceramiki i metalu. Świetne do wykończenia.
- Materiały supertwarde (CBN i PCD): Specjaliści od ekstremalnej twardości lub materiałów ściernych.
Zrozumienie tych rodzaje cięcia materiały pomagają dopasować narzędzie do zastosowania. Nie użyłbyś młotka do szkła do wbicia gwoździa i nie powinieneś używać stali HSS do toczenia hartowanej stali formierskiej.
Dlaczego węglik spiekany jest standardem branżowym w nowoczesnej obróbce skrawaniem?
Jeśli wejdziesz do dowolnego nowoczesnego warsztatu CNC, zdecydowana większość narzędzi, które zobaczysz – frezy palcowe, wiertła, płytki – jest wykonana z węglik spiekany. Ale co to właściwie jest?
Węglik spiekany jest materiałem kompozytowym. Składa się z twardego węglik wolframu cząstki spojone metalicznym spoiwem, zwykle kobaltem. Pomyśl o tym jak o betonie: wolfram to kruszywo (kamień), a kobalt to cement. Ta kombinacja daje narzędzia węglikowe wyjątkową zaletę. Są niesamowicie twarde i dają haj odporność na zużycie, ale spoiwo kobaltowe zapewnia wystarczającą wytrzymałość, aby wytrzymać siły skrawania bez natychmiastowego rozbicia.
W Drillstar używamy wysokiej jakości mikroziarna węglik pręty do produkcji naszych Pręty pełnowęglikowe. Im drobniejsze ziarno, tym ostrzejszą krawędź możemy zeszlifować i tym mocniejsze jest narzędzie. Narzędzia skrawające z węglika może pracować z prędkością od 2 do 3 razy większą niż HSS, co przekłada się bezpośrednio na oszczędność czasu maszyny.
Czym różnią się narzędzia ze stali szybkotnącej (HSS) od narzędzi skrawających z węglików spiekanych?
Można się zastanawiać, czy węglik jest takie wspaniałe, dlaczego tak jest stal szybkotnąca nadal istnieje? Stal szybkotnąca (HSS) był rewolucją w momencie jego wprowadzenia, pozwalając na wiele wysokie prędkości skrawania niż starszy węglowe stale narzędziowe.
Główną zaletą stali HSS jest jej wytrzymałość. Może pochłaniać wstrząsy i wibracje, które mogłyby spowodować pęknięcie węglik narzędzie. Dzięki temu HSS idealnie nadaje się do:
- Starsze, mniej stabilne maszyny.
- Przerwane cięcia.
- Narzędzia o skomplikowanych kształtach, które są trudne do szlifowania z węglika spiekanego.
Jednak HSS ma poważną słabość: gorąca twardość. Kiedy prędkość cięcia wzrasta, ciepło wytwarza się szybko. W temperaturze około 600°C, HSS traci swoją twardość. Dla kontrastu, narzędzia z węglika spiekanego zachowują swoją twardość w znacznie wyższych temperaturach. W środowiskach o wysokiej wydajności, w których najważniejszy jest czas cyklu, cięcie węglika jest prawie zawsze najlepszym wyborem.
Kiedy warto używać ceramicznych narzędzi skrawających w swojej maszynie?
Ceramiczne narzędzia skrawające to fascynująca kategoria. Składają się przede wszystkim z tlenek glinu lub azotek krzemu. Materiały te są niezwykle twarde i stabilne chemicznie. Nie reagują z materiał przedmiotu obrabianego, co zapobiega zużyciu zwanemu zużyciem kraterowym.
Cięcie ceramiki błyszczy w konkretnych scenariuszach:
- Toczenie z dużą prędkością: Można obrabiać ceramikę z niewiarygodną prędkością powierzchniową.
- Toczenie twarde: Obróbka stali hartowanej (do 60-65 HRC).
- Nadstopy: Obróbka stopów na bazie niklu stosowanych w silnikach odrzutowych.
Jednakże, materiały ceramiczne mieć niska temperatura odporne na wstrząsy (w niektórych klasach) i są bardzo kruche. Jeśli masz maszynę z luźnymi łożyskami lub wykonujesz ciężką obróbkę przerywaną, a ceramiczne narzędzie do cięcia może się rozbić. Wymagają sztywnej konfiguracji. Ale przy prawidłowym zastosowaniu ceramiczne narzędzia tnące może usuwać metal z taką szybkością węglik po prostu nie mogę dotknąć.
Co to jest sześcienny azotek boru (CBN) i dlaczego jest to drugi najtwardszy materiał?
Kiedy mówimy o najtwardszych materiałach na ziemi, diament jest numerem jeden. Ale tuż za nim jest sześcienny azotek boru (CBN). CBN jest drugi najtwardszy materiał znane człowiekowi.
CBN jest używany głównie do obróbki twardych metali żelaznych. W przeciwieństwie do diamentu, CBN nie reaguje z węglem w wysokich temperaturach, dzięki czemu jest bezpieczny do cięcia stali. Narzędzia są używane z końcówkami CBN do obróbki stali hartowanych, żeliwa i żeliwa spiekanego.
Stosowanie CBN umożliwia producentom zastąpienie operacji szlifowania obróbką skrawaniem. Jest to proces znany jako „toczenie na twardo”. Zamiast przygotowywać tarczę szlifierską, do przykręcenia hartowanego wału do odpowiedniego rozmiaru stosuje się płytkę CBN. Jest to znacznie szybsze i bardziej przyjazne dla środowiska, ponieważ zużywa mniej chłodziwa.
Czy diamentowe narzędzia skrawające (PCD) to najlepsze rozwiązanie w przypadku materiałów nieżelaznych?
Narzędzia z diamentu polikrystalicznego (PCD) to najtwardsze dostępne narzędzia skrawające. Cięcie diamentu oferuje niezrównane odporność na zużycie. Jednakże jest pewien haczyk. Nie można używać diamentu do cięcia stali.
Dlaczego? Ponieważ stal zawiera węgiel, a diament to czysty węgiel. W wysokich temperaturach obróbki atomy węgla w diamencie chcą migrować do stali. Powoduje to szybkie zużycie chemiczne.
Dlatego Narzędzia PCD są najlepsze narzędzie tnące wybór dla materiały nieżelazne. Obejmuje to:
- Aluminium stopy (zwłaszcza aluminium wysokokrzemowe stosowane w silnikach samochodowych).
- Miedź i mosiądz.
- Kompozyty z włókna węglowego.
- Materiały ścierne jak drewno i ceramika.
Jeśli obrabiasz obudowy aluminiowe do elektroniki, narzędzie PCD może wytrzymać od 50 do 100 razy dłużej niż narzędzie skrawające z węglika spiekanego.
W jaki sposób powłoki takie jak azotek tytanu poprawiają krawędź skrawającą?
Materiał bazowy to tylko połowa historii. Aby maksymalnie wykorzystać narzędzie, często nakładamy cienką powłokę. Najbardziej znana to ta złota powłoka, którą widać na wiertłach: azotek tytanu (TiN).
Powłoki służą kilku celom:
- Twardość: Są twardsze od podłoża i chronią najnowocześniejsze.
- Smarowność: Zmniejszają tarcie pomiędzy narzędziem a wiórem, redukując wydzielanie ciepła.
- Bariera termiczna: Mają niższe przewodność cieplna, utrzymując ciepło w chipie i poza narzędziem.
Oprócz TiN stosujemy zaawansowane powłoki, takie jak węgloazotek tytanu (TiCN) i azotek tytanu aluminium (AlTiN). AlTiN jest szczególnie dobry do narzędzia skrawające z węglików spiekanych stosowany w obróbce na sucho, ponieważ gdy się nagrzeje, tworzy warstwę ochronną tlenek glinu.
Jakie czynniki powinny kierować się wyborem narzędzia tnącego?
The wybór materiału narzędzia tnącego nie powinno być domysłem. Powinna to być decyzja przemyślana i oparta na konkretnych zmiennych. Kiedy konsultujemy się z klientami na temat naszych Wiertła węglikowe, pytamy:
- Materiał przedmiotu obrabianego: Czy jest to miękkie aluminium czy ścierne żeliwo? Materiały takie jak tytan wymaga narzędzi o określonych właściwościach chemicznych, aby zapobiec zatarciu.
- Twardość: Jeśli HRC przekracza 50, potrzebujesz wysokowydajnego węglika lub CBN.
- Stan maszyny: Czy Twoje wrzeciono jest sztywne? Jeśli tak, możesz użyć twardszych, bardziej kruchych gatunków. Jeśli nie, potrzebujesz wytrzymałości.
- Wielkość produkcji: W przypadku prototypu HSS może być tani i dobry. Dla 10 000 części, koszt części powlekanej węglik narzędzie jest znacznie niższe.
The właściwe narzędzie to ten, który zapewnia najniższy koszt otworu lub obrobionej powierzchni, niekoniecznie ten z najniższą ceną na pudełku.
Jak definiujemy i mierzymy trwałość narzędzia w różnych materiałach?
Żywotność narzędzia jest ogólnie definiowany jako czas, w którym narzędzie tnie skutecznie, zanim ulegnie awarii lub wytworzy niedopuszczalne części. Awarie zdarzają się z powodu zużycie narzędziaodpryskiwanie lub odkształcenie plastyczne.
w cięcie węglika spiekanego, szukamy przewidywalnych wzorców zużycia. Chcemy, aby zużycie flanki rosło powoli i równomiernie. Jeśli najnowocześniejsze wióry (mikropęknięcia), narzędzie może zakończyć się katastrofalnie.
Różne rodzaje cięcia generują różne zużycie.
- Zużycie krateru: Wklęsłe zagłębienie na twarz narzędzia, spowodowane reakcją chemiczną i ciepłem. Powszechne przy cięciu stali.
- Zużycie flanki: Przetarcia na boku narzędzia. Dla większości jest to normalny mechanizm końca życia narzędzia węglikowe.
Używanie materiałów o wysokiej zawartości gorąca twardość i stabilność chemiczna (np węglik tytanu powłoki lub azotek krzemu ceramika) opóźnia te mechanizmy zużycia.
Jak przewodność cieplna wpływa na proces cięcia?
Ciepło jest wrogiem. Zdolność materiału do przewodzenia ciepła jest określona przez jego przewodność cieplna.
W niektórych przypadkach wymagana jest wysoka przewodność. Na przykład PCD (diament) ma bardzo wysoką przewodność cieplną, co pomaga odprowadzać ciepło ze strefy skrawania podczas obróbki aluminium.
W innych przypadkach wymagana jest niska przewodność. Ceramiczny materiał na narzędzia skrawające często ma niską przewodność cieplną. Dzięki temu ciepło pozostaje w wiórach i przedmiocie obrabianym, chroniąc konstrukcję narzędzia. Oznacza to jednak również ceramiczny jest podatny na szok termiczny. Jeśli nadmuchujesz chłodziwo na gorącą wkładkę ceramiczną, może ona pęknąć jak gorące szkło w zimnej wodzie.
Zrozumienie tego pomaga wybór narzędzia tnącego strategie — na przykład czy jeździć na mokro (z płynem chłodzącym), czy na sucho.
Równoważenie kosztów i wydajności: perspektywa producenta
Jako producent Wkładki z węglika spiekanego, często muszę wyjaśniać dystrybutorom, dlaczego narzędzie kosztuje tyle, ile robi.
Standardowe narzędzie może mieć grubsze ziarno węglik wolframu. Jest taniej. W tym narzędziu klasy premium zastosowano węglik o submikroziarnieniu z 12% zawartością kobaltu i wielowarstwową nanopowłokę. Narzędzie premium może kosztować 30% więcej, ale działać o 300% dłużej.
Dla operacji obróbczych tam, gdzie przestoje są kosztowne (jak na ogromnej zautomatyzowanej linii produkcyjnej), drogie narzędzie jest w rzeczywistości tańszą opcją. Jednak w przypadku małego warsztatu wykonującego jednorazowe naprawy, wysokie cięcie wydajność klas premium może być przesadą.
The przewodnik po narzędziu tnącym zakupy są proste: oblicz koszt części, a nie koszt narzędzia.
Podsumowanie: Kluczowe wnioski dotyczące wyboru materiałów na narzędzia skrawające
Poruszanie się po świecie płytki narzędzi skrawających i solidne narzędzia mogą być złożone. Oto najważniejsze rzeczy, o których należy pamiętać z tego przewodnika:
- Węglik spiekany jest królem: Oferuje najlepszą równowagę twardość i wytrzymałość w 80%. aplikacje do cięcia.
- Dopasuj materiał: Użyj PCD do materiały nieżelazne jak aluminium. Stosuj CBN do twardych stali. Do nadstopów używaj ceramiki.
- Zarządzanie ciepłem: Wysokie temperatury zabić narzędzia. Wybierz materiały z odpowiednimi gorąca twardość i przewodność cieplna.
- Powłoki mają znaczenie: Azotek tytanu i inne powłoki PVD/CVD znacznie się rozciągają żywotność narzędzia poprzez zmniejszenie tarcia i blokowanie ciepła.
- Koszt a wartość: Nie patrz tylko na cenę. A ostra krawędź tnąca który trwa dłużej, zmniejsza przestoje maszyn i liczbę złomowań.
- HSS ma niszę: Nie rabatuj stal szybkotnąca w przypadku niestabilnych konfiguracji lub starszych maszyn, gdzie wytrzymałość bije prędkość.
W Drillstar dokładamy wszelkich starań, aby pomóc Ci znaleźć prawe narzędzie tnące dla tej pracy. Niezależnie od tego, czy potrzebujesz standardu Szlifierka do wierteł rozwiązań lub niestandardowych profili węglikowych, zrozumienie wiedzy o materiale jest pierwszym krokiem do sukcesu w obróbce.
