Dacă există un lucru care ține treaz un manager de atelier de mașini noaptea, acesta este teama de performanța inconsecventă a sculei. Știi sentimentul. Aveți o comandă masivă de piese aerospațiale, mașina funcționează și dintr-o dată - snap. Instrumentul se rupe, piesa este casată, iar marja dvs. este lovită. La Dezhou Drillstar Cutting Tool Co., Ltd, vedem acest scenariu se desfășoară în mod constant. Cauza principală? Adesea, nu este mașina; este alegerea materialului sculei de tăiere.
Acest articol este ghidul tău cuprinzător pentru înțelegerea materialul sculei de tăiere peisaj. Ne vom scufunda adânc în de ce carbură a devenit standardul industriei, explorați unde scule de tăiat ceramică strălucește și uită-te la materiale superdure, cum ar fi nitrură de bor cubică. Fie că tăiați fontă, aluminiu, sau oțel călit, înțelegerea proprietăților acestor materiale este secretul unei deblocări mai bune durata de viata a sculei și finisarea suprafeței.
De ce alegerea materialului sculei de tăiere este critică pentru operațiunile dumneavoastră de prelucrare?
The selectarea sculei de tăiere este probabil cea mai importantă decizie în procesul de fabricație. The instrument de tăiere este punctul de contact dintre cei scumpi mașină unealtă iar cea brută piesa de prelucrat. Dacă acel punct de contact eșuează, totul se oprește.
În primul rând, luați în considerare căldura. În timpul operatii de prelucrare, temperaturi la marginea de tăiere poate crește până la peste 1000°C. Dacă materialul sculei de tăiere lipsuri duritate la cald, se va înmuia și se va deforma. Acest lucru duce la toleranțe slabe și la o piesă respinsă. Materiale folosite la sculele de tăiere trebuie să-și mențină stabilitatea chiar și atunci când căldura este pornită.
În al doilea rând, trebuie să vorbim despre rezistenta la uzura. Un instrument care se uzează prea repede necesită schimbări frecvente. Acest timp nefuncțional distruge eficiența. Prin alegerea unealta de tăiere potrivită cu echilibrul adecvat al tenacitate și rezistență la uzură, vă asigurați că linia dvs. de producție continuă să se miște. Este vorba de predictibilitate. Când un distribuitor ca tine vinde o unealtă unui atelier de mașini, trebuie să știe că va dura 500 de piese, nu eșuează la 50.
Care sunt principalele tipuri de materiale pentru scule de tăiere disponibile astăzi?
Istoria lui tăierea metalelor este cu adevărat o istorie a științei materialelor. În ultimul secol, am trecut de la oțelurile carbon simple la compozite avansate care pot tăia aliajele întărite precum untul.
Iată o defalcare rapidă a tipuri de materiale pentru scule de tăiere vedem de obicei:
- Oțel de mare viteză (HSS): Vechiul de încredere. Dur, dar lipsit de viteză.
- Carbură cimentată: Calul de bătaie. Excelent rezistenta la uzura și capacități de viteză.
- Ceramica: Demonii vitezei. Excelent pentru căldură mare, dar fragil.
- Cermeturi: Un amestec de ceramică și metal. Excelent pentru finisare.
- Materiale superdure (CBN și PCD): Specialistii pentru duritate extrema sau materiale abrazive.
Înțelegând acestea tipuri de tăiere materialele vă ajută să potriviți instrumentul cu aplicația. Nu ați folosi un ciocan de sticlă pentru a înfige un cui și nu ar trebui să folosiți HSS pentru a transforma oțelul de matriță întărit.
De ce este carbura cimentată standardul industrial pentru prelucrarea modernă?
Dacă intri în orice atelier CNC modern, marea majoritate a uneltelor pe care le vezi — freze, burghie, inserții — sunt fabricate din carbură cimentată. Dar ce este mai exact?
Carbură cimentată este un material compozit. Este format din greu carbură de tungsten particule cimentate împreună de un liant metalic, de obicei cobalt. Gândiți-vă la asta ca la beton: wolfram este agregatul (piatra), iar cobaltul este cimentul. Această combinație dă scule din carbură un avantaj unic. Sunt incredibil de greu, oferind mare rezistenta la uzura, dar liantul de cobalt oferă suficientă duritate pentru a rezista forțelor de tăiere fără a se sparge imediat.
La Drillstar, folosim microgranule de înaltă calitate carbură tije pentru fabricarea noastră Tije din carbură solidă. Cu cât boabele sunt mai fine, cu atât marginea este mai ascuțită și cu atât instrumentul este mai puternic. Scule de tăiere din carbură poate rula la viteze de 2 până la 3 ori mai repede decât HSS, ceea ce se traduce direct în bani economisiți în timpul mașinii.
Cum se compară sculele din oțel de mare viteză (HSS) cu sculele de tăiere cu carbură?
S-ar putea să vă întrebați, dacă carbură este atât de grozav, de ce oțel de mare viteză mai exista? Oțel de mare viteză (HSS) a fost o revoluție când a fost introdus, permițând multe viteze mari de tăiere decât mai în vârstă oțeluri de scule carbon.
Principalul avantaj al HSS este duritatea sa. Poate absorbi șocurile și vibrațiile care s-ar rupe a carbură instrument. Acest lucru face ca HSS să fie ideal pentru:
- Mașini mai vechi, mai puțin stabile.
- Tăieri întrerupte.
- Scule de formă complexă, greu de șlefuit din carbură solidă.
Cu toate acestea, HSS are o slăbiciune majoră: duritate la cald. Când cel viteza de taiere crește, căldura se generează rapid. La aproximativ 600°C, HSS își pierde duritatea. În contrast, scule din carbură cimentată își păstrează duritatea la temperaturi mult mai ridicate. Pentru medii de înaltă producție în care timpul ciclului este rege, tăiere cu carbură este aproape întotdeauna alegerea superioară.
Când ar trebui să utilizați unelte de tăiat ceramică în mașina dvs.?
Unelte de tăiat ceramică sunt o categorie fascinantă. Ele sunt compuse în primul rând din oxid de aluminiu sau nitrură de siliciu. Aceste materiale sunt incredibil de dure și stabile din punct de vedere chimic. Ei nu reacţionează cu materialul piesei de prelucrat, care previne un tip de uzură numit uzura craterului.
Tăiere ceramică strălucește în scenarii specifice:
- Viraj de mare viteză: Puteți rula ceramica la viteze incredibile de suprafață.
- strunjire grea: Prelucrarea oțelului călit (până la 60-65 HRC).
- Superaliaje: Prelucrarea aliajelor pe bază de nichel utilizate în motoarele cu reacție.
Cu toate acestea, materiale ceramice au termică scăzută rezistență la șoc (în unele grade) și sunt foarte fragile. Dacă aveți o mașină cu rulmenți slăbiți sau dacă efectuați tăieri grele întrerupte, a instrument de tăiere ceramică s-ar putea sparge. Ele necesită o configurație rigidă. Dar atunci când este aplicat corect, scule de tăiat ceramică poate îndepărta metalul la rate care carbură pur și simplu nu pot atinge.
Ce este nitrura cubică de bor (CBN) și de ce este al doilea cel mai dur material?
Când vorbim despre cele mai dure materiale de pe pământ, diamantul este numărul unu. Dar chiar în spatele ei este nitrură de bor cubică (CBN). CBN este al doilea cel mai dur material cunoscută omului.
CBN este utilizat în principal pentru prelucrarea metalelor feroase dure. Spre deosebire de diamant, CBN nu reacționează cu carbonul la temperaturi ridicate, ceea ce îl face sigur pentru tăierea oțelului. Se folosesc instrumente cu vârfuri CBN pentru a prelucra oțeluri călite, fonte și fier sinterizat.
Utilizarea CBN permite producătorilor să înlocuiască operațiunile de șlefuire cu prelucrare. Acesta este un proces cunoscut sub numele de „strunjire dură”. În loc să configurați o roată de șlefuit, utilizați o inserție CBN pentru a transforma un arbore întărit la dimensiune. Acest lucru este mult mai rapid și mai ecologic, deoarece utilizează mai puțin lichid de răcire.
Sunt sculele de tăiere cu diamant (PCD) soluția supremă pentru materialele neferoase?
Uneltele cu diamant policristalin (PCD) sunt cele mai dure scule de tăiere disponibile. Tăiere cu diamant oferte de neegalat rezistenta la uzura. Cu toate acestea, există o captură. Nu puteți folosi diamantul pentru a tăia oțel.
De ce? Pentru că oțelul conține carbon, iar diamantul este carbon pur. La temperaturile ridicate de prelucrare, atomii de carbon din diamant vor să migreze în oțel. Acest lucru determină uzura chimică rapidă.
Prin urmare, instrumente PCD sunt cele cel mai bun instrument de tăiere alegere pentru materiale neferoase. Aceasta include:
- Aluminiu aliaje (în special aluminiu cu conținut ridicat de siliciu utilizat în motoarele de automobile).
- Cupru și alamă.
- Compozite din fibră de carbon.
- Materiale abrazive precum lemnul și ceramica.
Dacă prelucrați carcase din aluminiu pentru electronice, o unealtă PCD poate dura de 50 până la 100 de ori mai mult decât o unealtă de tăiere cu carbură cimentată.
Cum îmbunătățesc acoperirile precum nitrura de titan muchia de tăiere?
Materialul de bază este doar jumătate din poveste. Pentru a profita la maximum de un instrument, aplicăm adesea un strat subțire. Cel mai faimos este acel strat auriu pe care îl vedeți pe burghie: Nitrură de titan (TiN).
Acoperirile servesc mai multor scopuri:
- Duritate: Sunt mai dure decât substratul, protejând marginea de tăiere.
- Lubricitate: Acestea reduc frecarea dintre sculă și cip, reducând căldura.
- Bariera termica: Au mai jos conductivitate termică, păstrând căldura în cip și în afara unealtă.
Dincolo de TiN, folosim acoperiri avansate precum carbonitrură de titan (TiCN) și nitrură de titan de aluminiu (AlTiN). AlTiN este deosebit de bun pentru scule de tăiere din carbură folosit la prelucrarea uscată deoarece atunci când se încălzește, formează un strat protector de oxid de aluminiu.
Ce factori ar trebui să ghideze alegerea instrumentului de tăiere?
The alegerea materialului sculei de tăiere nu ar trebui să fie o presupunere. Ar trebui să fie o decizie calculată bazată pe variabile specifice. Când ne consultăm cu clienții în legătură cu noi Burghie din carbură, intrebam:
- Material piesa de prelucrat: Este aluminiu moale sau fontă abrazivă? Materiale ca titanul necesită unelte cu proprietăți chimice specifice pentru a preveni griparea.
- Duritate: Dacă HRC este peste 50, aveți nevoie de carbură de înaltă performanță sau CBN.
- Starea mașinii: Este axul tau rigid? Dacă da, puteți folosi note mai dure, mai fragile. Dacă nu, ai nevoie de duritate.
- Volumul productiei: Pentru un prototip, HSS ar putea fi ieftin și bun. Pentru 10.000 de piese, costul pe piesă al unui strat acoperit carbură instrumentul este mult mai jos.
The instrumentul potrivit este cea care vă oferă cel mai mic cost pe gaură sau pe suprafață prelucrată, nu neapărat cea cu cel mai mic preț pe cutie.
Cum definim și măsuram durata de viață a sculei în diferite materiale?
Durata de viață a sculei este, în general, definită ca timpul pe care o sculă taie eficient înainte de a se defecta sau de a produce piese inacceptabile. Eșecurile se întâmplă din cauza uzura sculei, ciobire sau deformare plastică.
În tăiere cu carbură cimentată, căutăm modele de uzură previzibile. Dorim ca uzura flancului să crească încet și uniform. Dacă marginea de tăiere așchii (micro-fisuri), unealta poate eșua catastrofal.
Diferite tipuri de tăiere generează uzură diferită.
- Uzura craterului: O depresiune concavă pe faţa unealtă, cauzate de reacții chimice și căldură. Frecvent în tăierea oțelului.
- Uzura flancului: Abraziune pe partea laterală a sculei. Acesta este mecanismul normal de sfârșit de viață pentru majoritatea scule din carbură.
Folosind materiale cu înaltă duritate la cald și stabilitate chimică (cum ar fi carbură de titan acoperiri sau nitrură de siliciu ceramică) întârzie aceste mecanisme de uzură.
Cum afectează conductibilitatea termică procesul de tăiere?
Căldura este inamicul. Capacitatea unui material de a gestiona căldura este definită de el conductivitate termică.
În unele cazuri, doriți o conductivitate ridicată. De exemplu, PCD (diamantul) are o conductivitate termică foarte mare, ceea ce ajută la îndepărtarea căldurii din zona de tăiere la prelucrare. aluminiu.
În alte cazuri, doriți o conductivitate scăzută. Material pentru scule de tăiere ceramice adesea are conductivitate termică scăzută. Acest lucru păstrează căldura în cip și piesa de prelucrat, protejând structura sculei. Cu toate acestea, aceasta înseamnă și ceramică este susceptibil la soc termic. Dacă aruncați lichid de răcire pe o inserție ceramică fierbinte, acesta s-ar putea crăpa ca un pahar fierbinte în apă rece.
Înțelegerea acestui lucru ajută la alegerea instrumentului de tăiere strategii—cum ar fi dacă să rulați umed (cu lichid de răcire) sau uscat.
Echilibrarea costului față de performanță: perspectiva unui producător
În calitate de producător de Inserții din carbură cimentată, de multe ori trebuie să explic distribuitorilor de ce un instrument costă ceea ce face.
O unealtă standard poate folosi o bobină mai grosieră carbură de tungsten. Este mai ieftin. O unealtă premium folosește carbură sub-microgranulație cu 12% cobalt și un nano-acoperire cu mai multe straturi. Instrumentul premium ar putea costa cu 30% mai mult, dar durează cu 300% mai mult.
Pentru operatii de prelucrare unde timpul de nefuncționare este costisitor (ca pe o linie de producție automată masivă), instrumentul scump este de fapt opțiunea mai ieftină. Cu toate acestea, pentru un mic atelier de lucru care face reparații unice, tăiere înaltă performanța claselor premium ar putea fi exagerată.
The ghid pentru instrumentul de tăiere achiziționarea este simplă: calculați costul pe piesă, nu costul pe unealtă.
Rezumat: Recomandări cheie pentru selectarea materialelor sculelor de tăiere
Navigarea prin lumea inserții pentru scule de tăiere iar instrumentele solide pot fi complexe. Iată cele mai importante lucruri de reținut din acest ghid:
- Carbura cimentată este regele: Oferă cel mai bun echilibru al duritate și duritate pentru 80% din aplicații de tăiere.
- Potriviți materialul: Utilizați PCD pentru materiale neferoase ca aluminiu. Utilizați CBN pentru oțeluri dure. Utilizați ceramică pentru superaliaje.
- Managementul căldurii: Temperaturi ridicate ucide unelte. Selectați materialele potrivite duritate la cald şi conductivitate termică.
- Acoperirile contează: Nitrură de titan și alte acoperiri PVD/CVD se extind semnificativ durata de viata a sculei prin reducerea frecării și blocarea căldurii.
- Cost vs valoare: Nu te uita doar la eticheta de preț. A muchie ascuțită care durează mai mult reduce timpul de oprire a mașinii și ratele de deșeuri.
- HSS are o nișă: Nu reduceți oțel de mare viteză pentru setări instabile sau mașini mai vechi unde duritate bate viteza.
La Drillstar, ne angajăm să vă ajutăm să găsiți unealta de tăiere potrivită pentru job. Fie că aveți nevoie de standard Mașină de șlefuit burghiu soluții sau profile de carbură personalizate, înțelegerea științei materialului este primul pas către succesul prelucrării.
