Якщо є одна річ, яка не дає спати керівнику механічного цеху вночі, то це страх перед нестабільною продуктивністю інструменту. Ви знаєте це почуття. У вас величезне замовлення аерокосмічних деталей, машина працює, і раптом — тріск. Інструмент ламається, деталь викидається на металобрухт, і ваш запас отримує удар. У Dezhou Drillstar Cutting Tool Co., Ltd ми бачимо, як цей сценарій розгортається постійно. Першопричина? Часто це не машина; це вибір матеріалу ріжучого інструменту.
Ця стаття є вашим вичерпним посібником для розуміння матеріал ріжучого інструменту пейзаж. Ми детально розберемося, чому карбід стало галузевим стандартом, дізнайтеся, де інструменти для різання кераміки сяяти, дивитися на надтверді матеріали, як кубічний нітрид бору. Незалежно від того, чи ви ріжете чавун, алюміній, або загартованої сталі, розуміння властивостей цих матеріалів є секретом кращого розблокування ресурс інструменту і обробка поверхні.
Чому вибір матеріалу ріжучого інструменту є критичним для ваших операцій обробки?
The вибір ріжучого інструменту є, мабуть, найважливішим рішенням у виробничому процесі. The ріжучий інструмент є точкою дотику між вашим дорогим верстат і сирий заготовка. Якщо ця контактна точка виходить з ладу, все інше зупиняється.
По-перше, враховуйте тепло. Протягом операції механічної обробки, температури на ріжуча кромка може підніматися до 1000°C. Якщо матеріал ріжучого інструменту недоліки гаряча твердість, вона розм’якшиться і деформується. Це призводить до низьких допусків і бракування деталі. Матеріали, які використовуються в різальних інструментах повинні зберігати свою стабільність навіть при включеному нагріванні.
По-друге, ми повинні поговорити про зносостійкість. Інструмент, який надто швидко зношується, вимагає частої заміни. Цей простой вбиває ефективність. Вибираючи правильний ріжучий інструмент з відповідним балансом міцність і зносостійкість, ви гарантуєте, що ваша виробнича лінія продовжує рухатися. Йдеться про передбачуваність. Коли такий дистриб’ютор, як ви, продає інструмент у машинобудівний цех, він повинен знати, що його вистачить на 500 деталей, а не на 50 з ладу.
Які основні види матеріалів ріжучого інструменту існують сьогодні?
Історія різання металу це справді історія матеріалознавства. Протягом останнього століття ми перейшли від простих вуглецевих сталей до вдосконалених композитів, які можуть прорізати загартовані сплави, як масло.
Ось короткий розбір види матеріалів ріжучого інструменту ми зазвичай бачимо:
- Швидкорізальна сталь (HSS): Старий надійний. Жорсткий, але не вистачає швидкості.
- Цементований карбід: Робоча конячка. Чудово зносостійкість і швидкісні можливості.
- Кераміка: Демони швидкості. Чудово підходить для високої температури, але крихкий.
- Металокераміка: Поєднання кераміки та металу. Чудово підходить для обробки.
- Надтверді матеріали (CBN і PCD): Спеціалісти з екстремальної твердості або абразивних матеріалів.
Розуміння цих види різання матеріали допомагають підібрати інструмент до програми. Ви не будете використовувати скляний молоток, щоб забити цвях, і ви не повинні використовувати HSS для точіння загартованої сталі.
Чому твердий сплав є промисловим стандартом для сучасної обробки?
Якщо ви зайдете в будь-який сучасний цех із ЧПК, то переважна більшість інструментів, які ви побачите — кінцеві фрези, свердла, пластини — виготовлені з цементований карбід. Але що саме це?
Цементований карбід є композиційним матеріалом. Складається з жорстких карбід вольфраму частинки, з'єднані між собою металевою сполучною речовиною, як правило, кобальтом. Думайте про це як про бетон: вольфрам — це заповнювач (камінь), а кобальт — це цемент. Це поєднання дає твердосплавні інструменти унікальна перевага. Вони неймовірно жорсткі, пропонуючи високі зносостійкість, але кобальтова зв’язуюча речовина забезпечує достатню міцність, щоб витримувати сили різання без негайного розбивання.
У Drillstar ми використовуємо високоякісне мікрозерно карбід стрижнів для виробництва наших Твердосплавні стрижні. Чим дрібніше зерно, тим гостріший край ми можемо відшліфувати, і тим міцніший інструмент. Твердосплавні ріжучі інструменти може працювати на швидкості в 2-3 рази швидше, ніж HSS, що безпосередньо означає економію грошей на машинному часі.
Як інструменти для швидкорізальної сталі (HSS) відрізняються від твердосплавних ріжучих інструментів?
Ви можете запитати, якщо карбід так чудово, чому швидкорізальна сталь все ще існують? Швидкорізальна сталь (HSS) була революцією, коли вона була представлена, дозволяючи багато чого високі швидкості різання ніж старше вуглецеві інструментальні сталі.
Головною перевагою HSS є його міцність. Він може поглинати удари та вібрацію, які могли б розбити a карбід інструмент. Це робить HSS ідеальним для:
- Старіші, менш стабільні машини.
- Перервані розрізи.
- Інструменти складної форми, які важко піддаються шліфуванню з твердого сплаву.
Однак HSS має серйозну слабкість: гаряча твердість. Коли швидкість різання збільшується, швидко виділяється тепло. Близько 600°C, HSS втрачає свою твердість. На відміну від цього, інструменти з твердого сплаву зберігають свою твердість при значно вищих температурах. Для високопродуктивних середовищ, де час циклу є головним, твердосплавне різання майже завжди кращий вибір.
Коли слід використовувати керамічні ріжучі інструменти у вашій машині?
Керамічні ріжучі інструменти є захоплюючою категорією. Вони складаються переважно з оксид алюмінію або нітрид кремнію. Ці матеріали неймовірно тверді та хімічно стійкі. Вони не реагують на матеріал заготовки, що запобігає типу зносу, який називається кратерним зносом.
Керамічне різання світить у конкретних сценаріях:
- Високошвидкісна обробка: Ви можете керувати керамікою з неймовірною поверхневою швидкістю.
- Важке поворот: Механічна обробка загартованої сталі (до 60-65 HRC).
- Суперсплави: Механічна обробка сплавів на основі нікелю, які використовуються в реактивних двигунах.
однак, керамічні матеріали мати низька термічна ударостійкість (у деяких сортах) і дуже крихка. Якщо у вас машина з ослабленими підшипниками або якщо ви виконуєте важкі переривчасті різання, a інструмент для різання кераміки може розбитися. Вони вимагають жорсткої установки. Але при правильному застосуванні, інструменти для різання кераміки може видалити метал зі швидкістю, що карбід просто не можна торкатися.
Що таке кубічний нітрид бору (CBN) і чому він є другим найтвердішим матеріалом?
Коли ми говоримо про найтвердіші матеріали на землі, алмаз є номером один. Але відразу за ним кубічний нітрид бору (CBN). CBN - це другий за міцністю матеріал відомий людині.
CBN в основному використовується для обробки твердих чорних металів. На відміну від алмазу, CBN не реагує з вуглецем при високих температурах, що робить його безпечним для різання сталі. Використовуються інструменти з наконечниками CBN для обробки загартованої сталі, чавуну та спеченого чавуну.
Використання CBN дозволяє виробникам замінити операції шліфування механічною обробкою. Це процес, відомий як «жорстке точіння». Замість того, щоб налаштовувати шліфувальний круг, ви використовуєте вставку з CBN, щоб обточувати загартований вал на відповідний розмір. Це набагато швидше та екологічніше, оскільки споживається менше теплоносія.
Чи є алмазні ріжучі інструменти (PCD) оптимальним рішенням для кольорових матеріалів?
Інструменти з полікристалічного алмазу (PCD) є найтвердішими інструментами для різання. Алмазна огранка пропонує неперевершені зносостійкість. Однак тут є заковика. Ви не можете використовувати алмаз для різання сталі.
чому Тому що сталь містить вуглець, а алмаз – чистий вуглець. При високих температурах механічної обробки атоми вуглецю в алмазі хочуть мігрувати в сталь. Це призводить до швидкого хімічного зносу.
тому Інструменти PCD є найкращий ріжучий інструмент вибір для кольорові матеріали. Це включає:
- Алюміній сплави (особливо алюміній з високим вмістом кремнію, що використовується в автомобільних двигунах).
- Мідь і латунь.
- Вуглеволокнисті композити.
- Абразивні матеріали як дерево та кераміка.
Якщо ви обробляєте алюмінієві корпуси для електроніки, інструмент PCD може прослужити в 50-100 разів довше, ніж інструмент твердосплавний ріжучий інструмент.
Як такі покриття, як нітрид титану, покращують ріжучу кромку?
Базовий матеріал – це лише половина справи. Щоб отримати максимальну віддачу від інструменту, ми часто наносимо тонке покриття. Найвідомішим є покриття золотистого кольору, яке ви бачите на свердлах: Нітрид титану (TiN).
Покриття виконують кілька цілей:
- твердість: Вони твердіші за субстрат, захищаючи ріжуча кромка.
- Змащувальна здатність: Вони зменшують тертя між інструментом і стружкою, зменшуючи тепло.
- Термічний бар'єр: У них нижче теплопровідність, утримуючи тепло в стружці та поза інструментом.
Окрім TiN, ми використовуємо передові покриття, такі як карбонітрид титану (TiCN) і нітрид алюмінію та титану (AlTiN). AlTiN особливо корисний для твердосплавні ріжучі інструменти використовується при сухій обробці, тому що коли він нагрівається, він утворює захисний шар оксид алюмінію.
Якими факторами слід керуватися при виборі різального інструменту?
The вибір матеріалу ріжучого інструменту не повинно бути припущенням. Це має бути розраховане рішення на основі конкретних змінних. Коли ми консультуємося з клієнтами щодо наших Твердосплавні свердла, запитуємо:
- Матеріал заготовки: Це м’який алюміній чи абразивний чавун? Такі матеріали для титану потрібні інструменти зі спеціальними хімічними властивостями, щоб запобігти заїданню.
- твердість: Якщо HRC вище 50, вам потрібен високоефективний карбід або CBN.
- Стан машини: Ваш шпиндель жорсткий? Якщо так, ви можете використовувати більш тверді та крихкі сорти. Якщо ні, вам потрібна твердість.
- Обсяг виробництва: Для прототипу HSS може бути дешевим і хорошим. Для 10 000 деталей, ціна за деталь з покриттям карбід інструмент набагато нижчий.
The правильний інструмент це той, який дає вам найнижчу вартість за отвір або за оброблену поверхню, не обов’язково той, який має найнижчу ціну на коробці.
Як ми визначаємо та вимірюємо довговічність інструменту в різних матеріалах?
Термін служби інструменту зазвичай визначається як час, протягом якого інструмент ефективно ріже, перш ніж він виходить з ладу або виробляє неприйнятні деталі. Невдачі трапляються через знос інструменту, сколювання або пластична деформація.
в різання твердого сплаву, ми шукаємо передбачувані моделі зносу. Ми хочемо, щоб знос флангів зростав повільно та рівномірно. Якщо ріжуча кромка сколів (мікротріщин), інструмент може катастрофічно вийти з ладу.
Різні види різання породжують різний знос.
- Знос кратера: Увігнуте заглиблення на обличчя інструменту, спричинений хімічною реакцією та теплом. Поширений у різанні сталі.
- Знос флангу: Потертість збоку інструменту. Це нормальний механізм кінця життя для більшості твердосплавні інструменти.
Використання матеріалів з високою гаряча твердість і хімічна стабільність (як карбід титану покриття або нітрид кремнію кераміка) затримує ці механізми зносу.
Як теплопровідність впливає на процес різання?
Тепло - ворог. Здатність матеріалу витримувати тепло визначається його теплопровідність.
У деяких випадках потрібна висока провідність. Наприклад, PCD (алмаз) має дуже високу теплопровідність, що допомагає відводити тепло від зони різання під час обробки. алюміній.
В інших випадках потрібна низька провідність. Матеріал керамічного ріжучого інструменту часто має низьку теплопровідність. Це зберігає тепло в стружці та заготовці, захищаючи структуру інструменту. Однак це також означає керамічний сприйнятливий до термічний удар. Якщо ви струїте холодоагентом на гарячу керамічну вставку, вона може тріснути, як гаряче скло в холодній воді.
Розуміння цього допомагає вибір різального інструменту стратегії, наприклад, чи працювати вологим (з охолоджуючою рідиною) чи сухим.
Збалансування вартості та продуктивності: погляд виробника
Як виробник Вставки з твердого сплаву, мені часто доводиться пояснювати дистриб’юторам, чому інструмент коштує стільки, скільки він дає.
Стандартний інструмент може використовувати більш грубе зерно карбід вольфраму. Це дешевше. Преміальний інструмент використовує субмікрозернистий карбід із 12% кобальту та багатошарове нанопокриття. Преміальний інструмент може коштувати на 30% дорожче, але служити на 300% довше.
для операції механічної обробки там, де час простою дорогий (наприклад, на масивній автоматизованій виробничій лінії), дорогий інструмент насправді є дешевшим варіантом. Однак для невеликої майстерні, яка виконує одноразовий ремонт, високий зріз продуктивність преміальних сортів може бути надмірною.
The керівництво до різального інструменту закупівля проста: розраховуйте вартість деталі, а не вартість інструменту.
Резюме: основні висновки щодо вибору матеріалів для ріжучого інструменту
Навігація у світі вставки ріжучого інструменту і надійні інструменти можуть бути складними. Ось найважливіші речі, які слід пам’ятати з цього посібника:
- Цементований карбід є королем: Він пропонує найкращий баланс твердість і міцність на 80%. вирізання аплікацій.
- Зіставте матеріал: Використовуйте PCD для кольорові матеріали як алюміній. Використовуйте CBN для твердих сталей. Використовуйте кераміку для суперсплавів.
- Управління теплом: Високі температури вбити інструменти. Виберіть відповідні матеріали гаряча твердість і теплопровідність.
- Матеріал покриття: Нітрид титану та інші PVD/CVD покриття значно подовжуються ресурс інструменту шляхом зменшення тертя та блокування тепла.
- Ціна проти вартості: Не просто дивіться на цінник. А гостра ріжуча кромка що служить довше, зменшує час простою машини та кількість браку.
- HSS має нішу: Не скидайте швидкорізальна сталь для нестабільних налаштувань або старих машин міцність перемагає швидкість.
У Drillstar ми прагнемо допомогти вам знайти правильний ріжучий інструмент за роботу. Чи потрібен вам стандарт Шліфувальний верстат для свердла рішень або нестандартних твердосплавних профілів, розуміння матеріалу є першим кроком до успіху обробки.
