Если есть что-то, что не дает менеджеру механического цеха спать по ночам, так это страх нестабильной работы инструмента. Вы знаете это чувство. У вас крупный заказ на авиакосмические детали, машина работает, и вдруг — щелк. Инструмент ломается, деталь отправляется на слом, и ваша прибыль страдает. В компании Dezhou Drillstar Cutting Tool Co., Ltd мы постоянно наблюдаем, как этот сценарий реализуется. Основная причина? Зачастую дело не в машине; это выбор материала режущего инструмента.
Эта статья представляет собой подробное руководство по пониманию материал режущего инструмента пейзаж. Мы углубимся в то, почему карбид стал отраслевым стандартом, узнайте, где керамические режущие инструменты сиять и смотреть на сверхтвердые материалы, такие как кубический нитрид бора. Режете ли вы чугун, алюминий, или закаленная сталь, понимание свойств этих материалов — секрет лучшего раскрытия срок службы инструмента и отделка поверхности.
Почему выбор материала режущего инструмента имеет решающее значение для ваших операций обработки?
The выбор режущего инструмента Это, пожалуй, самое важное решение в производственном процессе. режущий инструмент это точка соприкосновения между вашими дорогими станок и сырой заготовка. Если эта точка контакта выйдет из строя, все остальное остановится.
Во-первых, подумайте о жаре. Во время операции механической обработки, температуры в передний край может достигать температуры более 1000°C. Если материал режущего инструмента не хватает горячая твердость, он размягчится и деформируется. Это приводит к плохим допускам и браку детали. Материалы, используемые в режущих инструментах должны сохранять свою стабильность даже при включенном нагреве.
Во-вторых, нам предстоит поговорить о износостойкость. Инструмент, который слишком быстро изнашивается, требует частой замены. Эти простои убивают эффективность. Выбрав правильный режущий инструмент с соответствующим балансом прочность и износостойкость, вы гарантируете, что ваша производственная линия продолжает работать. Речь идет о предсказуемости. Когда такой дистрибьютор, как вы, продает инструмент в механическую мастерскую, он должен знать, что он прослужит 500 деталей, а не выйдет из строя через 50.
Какие основные типы материалов режущего инструмента доступны сегодня?
История резка металла на самом деле это история материаловедения. За последнее столетие мы перешли от простых углеродистых сталей к современным композитам, которые могут резать закаленные сплавы, как масло.
Вот краткий обзор виды материалов режущего инструмента мы обычно видим:
- Быстрорежущая сталь (HSS): Старый надежный. Жесткий, но не хватает скорости.
- Цементированный карбид: Рабочая лошадка. Отлично износостойкость и скоростные возможности.
- Керамика: Демоны скорости. Отлично выдерживает высокую температуру, но хрупкий.
- Металлокерамика: Смесь керамики и металла. Отлично подходит для отделки.
- Сверхтвердые материалы (CBN и PCD): Специалисты по материалам чрезвычайной твердости и абразивности.
Понимание этих виды резки Материалы помогут подобрать инструмент для конкретного применения. Вы не будете использовать стеклянный молоток, чтобы забить гвоздь, и вам не следует использовать HSS для обработки закаленной стали.
Почему цементированный твердый сплав является отраслевым стандартом для современной обработки?
Если вы зайдете в любой современный цех с ЧПУ, то увидите, что подавляющее большинство инструментов, которые вы видите — концевые фрезы, сверла, вставки — изготовлены из цементированный карбид. Но что именно?
Цементированный карбид является композиционным материалом. Он состоит из жестких карбид вольфрама частицы, склеенные между собой металлическим связующим, обычно кобальтом. Думайте об этом как о бетоне: вольфрам — это заполнитель (камень), а кобальт — это цемент. Эта комбинация дает твердосплавные инструменты уникальное преимущество. Они невероятно тверды и предлагают высокие износостойкость, но кобальтовая связка обеспечивает достаточную прочность, чтобы выдерживать режущие силы, не разрушаясь при этом немедленно.
В Drillstar мы используем высококачественное микрозерно. карбид стержни для производства наших Твердосплавные стержни. Чем мельче зерно, тем острее кромку мы можем заточить и тем прочнее инструмент. Твердосплавные режущие инструменты может работать со скоростью в 2–3 раза быстрее, чем HSS, что напрямую приводит к экономии денег на машинном времени.
Чем инструменты из быстрорежущей стали (HSS) отличаются от твердосплавных режущих инструментов?
Вы можете задаться вопросом, если карбид это так здорово, почему быстрорежущая сталь еще существуют? Быстрорежущая сталь (HSS) была революцией, когда она была введена, позволяя многое высокие скорости резания чем старше углеродистые инструментальные стали.
Главным преимуществом HSS является его прочность. Он может поглощать удары и вибрации, которые могут сломать карбид инструмент. Это делает HSS идеальным для:
- Старые, менее стабильные машины.
- Прерывистые сокращения.
- Инструменты сложной формы, трудно подтачиваемые из цельного твердого сплава.
Однако у HSS есть серьезный недостаток: горячая твердость. Когда скорость резания увеличивается, быстро выделяется тепло. При температуре около 600°С, HSS теряет твердость. Напротив, инструменты из цементированного карбида сохраняют свою твердость при гораздо более высоких температурах. Для высокопроизводительных сред, где время цикла имеет решающее значение, твердосплавная резка почти всегда лучший выбор.
Когда следует использовать в станке керамические режущие инструменты?
Керамические режущие инструменты представляют собой увлекательную категорию. Они состоят преимущественно из оксид алюминия или нитрид кремния. Эти материалы невероятно тверды и химически стабильны. Они не реагируют на материал заготовки, что предотвращает тип износа, называемый кратерным износом.
Керамическая резка светится в конкретных сценариях:
- Высокоскоростной поворот: Вы можете обрабатывать керамику с невероятной скоростью.
- Жесткий поворот: Обработка закаленной стали (до 60-65 HRC).
- Суперсплавы: Механическая обработка сплавов на основе никеля, используемых в реактивных двигателях.
Однако, керамические материалы иметь низкий тепловой ударопрочны (в некоторых сортах) и очень хрупкие. Если у вас есть машина с ослабленными подшипниками или вы выполняете тяжелые прерывистые резы, керамический режущий инструмент может разбиться. Они требуют жесткой настройки. Но при правильном применении керамические режущие инструменты может удалять металл со скоростью, карбид просто не могу прикоснуться.
Что такое кубический нитрид бора (CBN) и почему он второй по твердости материал?
Когда мы говорим о самых твердых материалах на земле, алмаз занимает первое место. Но прямо за этим стоит кубический нитрид бора (ЦБН). КБН – это второй по твердости материал известно человеку.
CBN в основном используется для обработки твердых черных металлов. В отличие от алмаза, CBN не вступает в реакцию с углеродом при высоких температурах, что делает его безопасным для резки стали. Инструменты используются с наконечниками из CBN для обработки закаленной стали, чугуна и спеченного чугуна.
Использование CBN позволяет производителям заменить шлифовальные операции механической обработкой. Это процесс, известный как «жесткое точение». Вместо настройки шлифовального круга вы используете пластину из CBN, чтобы обточить закаленный вал до нужного размера. Это намного быстрее и экологичнее, поскольку используется меньше охлаждающей жидкости.
Являются ли алмазные режущие инструменты (PCD) идеальным решением для обработки цветных металлов?
Инструменты из поликристаллического алмаза (PCD) являются самыми твердыми режущими инструментами. Алмазная резка предлагает беспрецедентные износостойкость. Однако есть одна загвоздка. Вы не можете использовать алмаз для резки стали.
Почему? Потому что сталь содержит углерод, а алмаз — это чистый углерод. При высоких температурах обработки атомы углерода в алмазе стремятся мигрировать в сталь. Это приводит к быстрому химическому износу.
Следовательно, PCD инструменты являются лучший режущий инструмент выбор для цветные металлы. Это включает в себя:
- Алюминий сплавы (особенно алюминий с высоким содержанием кремния, используемый в автомобильных двигателях).
- Медь и латунь.
- Композиты из углеродного волокна.
- Абразивные материалы как дерево и керамика.
Если вы обрабатываете алюминиевые корпуса для электроники, инструмент из поликристаллического алмаза может прослужить в 50–100 раз дольше, чем инструмент. режущий инструмент из цементированного карбида.
Как покрытия, такие как нитрид титана, улучшают режущую кромку?
Основной материал – это только половина дела. Чтобы максимально эффективно использовать инструмент, мы часто наносим тонкое покрытие. Самый известный из них — это золотистое покрытие, которое можно увидеть на сверлах: Нитрид Титана (ТиН).
Покрытия служат нескольким целям:
- Твердость: Они тверже, чем подложка, и защищают передний край.
- Смазывающая способность: Они уменьшают трение между инструментом и стружкой, уменьшая нагрев.
- Тепловой барьер: У них ниже теплопроводность, сохраняя тепло внутри стружки и снаружи инструмента.
Помимо TiN, мы используем современные покрытия, такие как карбонитрид титана (TiCN) и нитрид алюминия и титана (AlTiN). AlTiN особенно хорош для твердосплавные режущие инструменты используется при сухой обработке, поскольку при нагревании образует защитный слой оксид алюминия.
Какими факторами следует руководствоваться при выборе режущего инструмента?
The выбор материала режущего инструмента не должно быть предположением. Это должно быть расчетное решение, основанное на конкретных переменных. Когда мы консультируемся с клиентами по поводу наших Твердосплавные сверла, мы спрашиваем:
- Материал заготовки: Это мягкий алюминий или абразивный чугун? Такие материалы, как Для предотвращения заедания титана требуются инструменты с особыми химическими свойствами.
- Твердость: Если HRC выше 50, вам нужен высокопроизводительный твердый сплав или CBN.
- Состояние машины: Ваш шпиндель жесткий? Если да, вы можете использовать более твердые и хрупкие сорта. Если нет, то вам нужна твердость.
- Объем производства: Для прототипа HSS может быть дешевым и подходящим решением. Для 10 000 деталей стоимость детали с покрытием карбид инструмент намного ниже.
The правильный инструмент это тот, который дает вам самую низкую стоимость за отверстие или за обработанную поверхность, и не обязательно тот, у которого самая низкая цена на упаковке.
Как мы определяем и измеряем срок службы инструмента в различных материалах?
Срок службы инструмента обычно определяется как время, в течение которого инструмент эффективно режет, прежде чем он выйдет из строя или создаст неприемлемые детали. Неисправности случаются из-за износ инструмента, сколы или пластическая деформация.
В резка цементированного карбида, мы ищем предсказуемые закономерности износа. Мы хотим, чтобы износ флангов рос медленно и равномерно. Если передний край сколы (микротрещины), инструмент может катастрофически выйти из строя.
Разные виды резки создают различный износ.
- Кратерный износ: Вогнутое углубление на торец инструмента, вызванное химической реакцией и нагреванием. Распространен при резке стали.
- Боковой износ: Истирание боковой части инструмента. Это нормальный механизм окончания срока службы для большинства твердосплавные инструменты.
Использование материалов с высоким горячая твердость и химическая стабильность (например, карбид титана покрытия или нитрид кремния керамика) задерживает эти механизмы изнашивания.
Как теплопроводность влияет на процесс резки?
Тепло – враг. Способность материала переносить тепло определяется его теплопроводность.
В некоторых случаях требуется высокая проводимость. Например, PCD (алмаз) имеет очень высокую теплопроводность, что помогает отводить тепло от зоны резания при обработке. алюминий.
В других случаях вам нужна низкая проводимость. Керамический материал режущего инструмента часто имеет низкую теплопроводность. Это сохраняет тепло в стружке и заготовке, защищая структуру инструмента. Однако это также означает, что керамический подвержен тепловой удар. Если вы нанесете охлаждающую жидкость на горячую керамическую вставку, она может треснуть, как горячее стекло в холодной воде.
Понимание этого помогает выбор режущего инструмента стратегии — например, работать ли в мокром режиме (с охлаждающей жидкостью) или всухую.
Баланс между стоимостью и производительностью: взгляд производителя
Как производитель Вставки из цементированного карбидаМне часто приходится объяснять дистрибьюторам, почему инструмент стоит такую цену.
Стандартный инструмент может использовать более крупное зерно. карбид вольфрама. Это дешевле. В инструменте премиум-класса используется карбид субмикрозерен с содержанием кобальта 12 % и многослойное нанопокрытие. Инструмент премиум-класса может стоить на 30 % дороже, но служить на 300 % дольше.
Для операции механической обработки там, где простой стоит дорого (например, на огромной автоматизированной производственной линии), дорогой инструмент на самом деле является более дешевым вариантом. Однако для небольшой мастерской, выполняющей разовый ремонт, высокая резка производительность премиальных классов может быть излишней.
The руководство по режущему инструменту Процесс покупки прост: рассчитайте стоимость детали, а не стоимость инструмента.
Резюме: Ключевые выводы по выбору материалов режущего инструмента
Навигация по миру вставки для режущего инструмента а прочные инструменты могут быть сложными. Вот самые важные вещи, которые следует запомнить из этого руководства:
- Цементированный карбид – король: Он предлагает лучший баланс твердость и прочность на 80% приложения для резки.
- Сопоставьте материал: Используйте PCD для цветные металлы нравится алюминий. Используйте CBN для твердых сталей. Используйте керамику для суперсплавов.
- Управление теплом: Высокие температуры инструменты для убийства. Выбирайте материалы с подходящими горячая твердость и теплопроводность.
- Покрытия имеют значение: Нитрид титана и другие покрытия PVD/CVD значительно расширяют срок службы инструмента за счет уменьшения трения и блокировки тепла.
- Стоимость против ценности: Не смотрите только на ценник. А острый режущий край который служит дольше, сокращает время простоя оборудования и процент брака.
- У HSS есть ниша: Не делайте скидку быстрорежущая сталь для нестабильных установок или старых машин, где прочность превосходит скорость.
В Drillstar мы стремимся помочь вам найти правильный режущий инструмент для работы. Нужен ли вам стандарт Станок для шлифования сверл решений или индивидуальных твердосплавных профилей, понимание науки о материале является первым шагом на пути к успеху в обработке.
