Nếu có một điều khiến người quản lý xưởng máy phải thao thức vào ban đêm thì đó là nỗi lo sợ về hiệu suất của dụng cụ không nhất quán. Bạn biết cảm giác đó. Bạn có một đơn đặt hàng lớn về các bộ phận hàng không vũ trụ, máy đang chạy và đột nhiên—bị hỏng. Công cụ bị hỏng, bộ phận bị loại bỏ và lợi nhuận của bạn bị ảnh hưởng. Tại Công ty TNHH Dụng cụ cắt Dezhou Drillstar, chúng tôi thấy tình huống này liên tục diễn ra. Nguyên nhân sâu xa? Thông thường, đó không phải là cái máy; nó là lựa chọn vật liệu dụng cụ cắt.
Bài viết này là hướng dẫn toàn diện giúp bạn hiểu được vật liệu dụng cụ cắt phong cảnh. Chúng ta sẽ đi sâu vào lý do tại sao cacbua đã trở thành tiêu chuẩn ngành, hãy khám phá nơi dụng cụ cắt gốm tỏa sáng và nhìn vào những vật liệu siêu cứng như khối boron nitrit. Cho dù bạn đang cắt gang, nhôm, hay thép cứng, hiểu rõ tính chất của những vật liệu này chính là bí quyết mở khóa tốt hơn tuổi thọ công cụ và hoàn thiện bề mặt.
Tại sao việc lựa chọn vật liệu dụng cụ cắt lại quan trọng đối với hoạt động gia công của bạn?
các lựa chọn dụng cụ cắt được cho là quyết định quan trọng nhất trong quá trình sản xuất. các dụng cụ cắt là điểm liên lạc giữa đắt tiền của bạn máy công cụ và thô phôi. Nếu điểm liên lạc đó không thành công, mọi thứ khác sẽ dừng lại.
Đầu tiên, hãy xem xét sức nóng. Trong thời gian hoạt động gia công, nhiệt độ ở tiên tiến có thể đạt tới nhiệt độ trên 1000°C. Nếu vật liệu dụng cụ cắt thiếu độ cứng nóng, nó sẽ mềm và biến dạng. Điều này dẫn đến dung sai kém và chi tiết bị loại bỏ. Vật liệu sử dụng trong dụng cụ cắt phải duy trì sự ổn định ngay cả khi bật nhiệt.
Thứ hai, chúng ta phải nói về chống mài mòn. Một công cụ bị mòn quá nhanh đòi hỏi phải thay đổi thường xuyên. Thời gian ngừng hoạt động này giết chết hiệu quả. Bằng cách chọn dụng cụ cắt phải với sự cân bằng thích hợp của độ dẻo dai và khả năng chống mài mòn, bạn đảm bảo rằng dây chuyền sản xuất của bạn luôn hoạt động. Đó là về khả năng dự đoán. Khi một nhà phân phối như bạn bán một công cụ cho một cửa hàng máy móc, họ cần biết nó sẽ tồn tại được 500 bộ phận chứ không phải hỏng hóc ở mức 50 bộ phận.
Các loại vật liệu dụng cụ cắt chính hiện nay là gì?
Lịch sử của cắt kim loại thực sự là một lịch sử của khoa học vật liệu. Trong thế kỷ qua, chúng ta đã chuyển từ thép carbon đơn giản sang vật liệu tổng hợp tiên tiến có thể cắt xuyên qua các hợp kim cứng như bơ.
Đây là bản phân tích nhanh về các loại vật liệu dụng cụ cắt chúng ta thường thấy:
- Thép tốc độ cao (HSS): Cái cũ đáng tin cậy. Mạnh mẽ nhưng thiếu tốc độ.
- cacbua xi măng: Con ngựa lao động. Tuyệt vời chống mài mòn và khả năng tốc độ.
- Gốm sứ: Những con quỷ tốc độ. Tuyệt vời cho nhiệt độ cao, nhưng giòn.
- Gốm kim loại: Sự kết hợp giữa gốm và kim loại. Tuyệt vời để hoàn thiện.
- Vật liệu siêu cứng (CBN & PCD): Các chuyên gia về độ cứng cực cao hoặc vật liệu mài mòn.
Hiểu những điều này các kiểu cắt vật liệu giúp bạn kết hợp công cụ với ứng dụng. Bạn sẽ không dùng búa thủy tinh để đóng đinh và cũng không nên dùng HSS để tiện thép khuôn đã cứng.
Tại sao cacbua xi măng là tiêu chuẩn công nghiệp cho gia công hiện đại?
Nếu bạn bước vào bất kỳ cửa hàng CNC hiện đại nào, phần lớn các công cụ bạn nhìn thấy—phay ngón, mũi khoan, hạt dao—được làm bằng cacbua xi măng. Nhưng chính xác thì nó là gì?
cacbua xi măng là vật liệu tổng hợp. Nó bao gồm cứng cacbua vonfram các hạt được kết dính với nhau bằng chất kết dính kim loại, thường là coban. Hãy nghĩ về nó giống như bê tông: vonfram là cốt liệu (đá) và coban là xi măng. Sự kết hợp này mang lại công cụ cacbua một lợi thế độc đáo. Họ cực kỳ khó khăn, cung cấp cao chống mài mònnhưng chất kết dính coban có đủ độ dẻo dai để chịu được lực cắt mà không bị vỡ ngay lập tức.
Tại Drillstar, chúng tôi sử dụng hạt vi mô chất lượng cao cacbua thanh để sản xuất của chúng tôi Thanh cacbua rắn. Hạt càng mịn, cạnh chúng ta có thể mài càng sắc nét và dụng cụ càng chắc chắn. Dụng cụ cắt cacbua có thể chạy ở tốc độ nhanh hơn 2 đến 3 lần so với HSS, điều này trực tiếp giúp tiết kiệm thời gian sử dụng máy.
Làm thế nào để so sánh các công cụ Thép tốc độ cao (HSS) với các công cụ cắt cacbua?
Bạn có thể thắc mắc, nếu cacbua thật tuyệt vời, tại sao lại như vậy thép tốc độ cao vẫn còn tồn tại? Thép tốc độ cao (HSS) là một cuộc cách mạng khi nó được giới thiệu, cho phép nhiều tốc độ cắt cao lớn hơn thép công cụ cacbon.
Ưu điểm chính của HSS là độ dẻo dai của nó. Nó có thể hấp thụ những cú sốc và rung động có thể gây ra cacbua công cụ. Điều này làm cho HSS trở nên lý tưởng cho:
- Máy cũ, kém ổn định.
- Các vết cắt gián đoạn.
- Dụng cụ có hình dạng phức tạp khó mài từ cacbua rắn.
Tuy nhiên, HSS có một điểm yếu lớn: độ cứng nóng. Khi tốc độ cắt tăng, nhiệt sinh ra nhanh. Ở nhiệt độ khoảng 600°C, HSS mất độ cứng. Ngược lại, công cụ cacbua xi măng giữ được độ cứng của chúng ở nhiệt độ cao hơn nhiều. Đối với môi trường sản xuất cao trong đó thời gian chu kỳ là quan trọng, cắt cacbua hầu như luôn là sự lựa chọn ưu việt.
Khi nào bạn nên sử dụng dụng cụ cắt gốm trong máy của mình?
Dụng cụ cắt gốm là một thể loại hấp dẫn. Chúng được cấu tạo chủ yếu từ oxit nhôm hoặc silicon nitrit. Những vật liệu này cực kỳ cứng và ổn định về mặt hóa học. Họ không phản ứng với vật liệu phôi, giúp ngăn ngừa một loại mài mòn gọi là mài mòn miệng núi lửa.
Cắt gốm tỏa sáng trong các tình huống cụ thể:
- Quay tốc độ cao: Bạn có thể chạy đồ gốm ở tốc độ bề mặt đáng kinh ngạc.
- Quay cứng: Gia công thép cứng (đến 60-65 HRC).
- Siêu hợp kim: Gia công hợp kim gốc niken dùng trong động cơ phản lực.
Tuy nhiên, vật liệu gốm sứ có nhiệt độ thấp khả năng chống sốc (ở một số loại) và rất giòn. Nếu bạn có một máy có vòng bi lỏng hoặc nếu bạn đang thực hiện các vết cắt gián đoạn nặng, dụng cụ cắt gốm có thể vỡ tan. Họ yêu cầu một thiết lập cứng nhắc. Nhưng khi áp dụng đúng cách, dụng cụ cắt gốm có thể loại bỏ kim loại với tốc độ cacbua chỉ là không thể chạm vào.
Cubic Boron Nitride (CBN) là gì và tại sao nó là vật liệu cứng thứ hai?
Khi nói về những vật liệu cứng nhất trên trái đất, kim cương là số một. Nhưng ngay đằng sau nó là khối boron nitrit (CBN). CBN là vật liệu cứng thứ hai được con người biết đến.
CBN chủ yếu được sử dụng để gia công kim loại màu cứng. Không giống như kim cương, CBN không phản ứng với carbon ở nhiệt độ cao nên an toàn khi cắt thép. Công cụ được sử dụng với đầu CBN để gia công thép cứng, gang và sắt thiêu kết.
Sử dụng CBN cho phép nhà sản xuất thay thế hoạt động mài bằng gia công. Đây là một quá trình được gọi là "quay cứng". Thay vì lắp đặt bánh mài, bạn sử dụng miếng chèn CBN để xoay trục đã cứng theo kích thước. Điều này nhanh hơn và thân thiện với môi trường hơn vì nó sử dụng ít chất làm mát hơn.
Dụng cụ cắt kim cương (PCD) có phải là giải pháp tối ưu cho vật liệu kim loại màu không?
Dụng cụ kim cương đa tinh thể (PCD) là những dụng cụ cắt cứng nhất hiện có. Cắt kim cương ưu đãi tuyệt vời chống mài mòn. Tuy nhiên, có một nhược điểm. Bạn không thể sử dụng kim cương để cắt thép.
Tại sao? Bởi vì thép có chứa carbon và kim cương là carbon nguyên chất. Ở nhiệt độ gia công cao, các nguyên tử carbon trong kim cương muốn di chuyển vào thép. Điều này gây ra sự hao mòn hóa học nhanh chóng.
Vì vậy, công cụ PCD là công cụ cắt tốt nhất sự lựa chọn cho vật liệu kim loại màu. Điều này bao gồm:
- Nhôm hợp kim (đặc biệt là nhôm có hàm lượng silicon cao dùng trong động cơ ô tô).
- Đồng và đồng thau.
- Vật liệu tổng hợp sợi carbon.
- Vật liệu mài mòn như gỗ và gốm sứ.
Nếu bạn đang gia công vỏ nhôm cho thiết bị điện tử, công cụ PCD có thể bền hơn từ 50 đến 100 lần so với công cụ PCD. dụng cụ cắt cacbua xi măng.
Các lớp phủ như Titanium Nitride cải thiện khả năng tiên tiến như thế nào?
Chất liệu cơ bản chỉ là một nửa câu chuyện. Để tận dụng tối đa công cụ, chúng tôi thường phủ một lớp phủ mỏng. Nổi tiếng nhất là lớp phủ màu vàng mà bạn nhìn thấy trên mũi khoan: Titan Nitrat (TiN).
Lớp phủ phục vụ một số mục đích:
- độ cứng: Chúng cứng hơn chất nền, bảo vệ tiên tiến.
- bôi trơn: Chúng làm giảm ma sát giữa dụng cụ và chip, giảm nhiệt.
- Rào cản nhiệt: Họ có thấp hơn độ dẫn nhiệt, giữ nhiệt trong chip và thoát ra khỏi dụng cụ.
Ngoài TiN, chúng tôi còn sử dụng các lớp phủ tiên tiến như Titanium Carbonitride (TiCN) và Aluminium Titanium Nitride (AlTiN). AlTiN đặc biệt tốt cho dụng cụ cắt cacbua được sử dụng trong gia công khô vì khi nóng lên, nó tạo thành một lớp bảo vệ oxit nhôm.
Những yếu tố nào sẽ hướng dẫn bạn lựa chọn công cụ cắt?
các lựa chọn vật liệu dụng cụ cắt không nên là một phỏng đoán. Nó phải là một quyết định được tính toán dựa trên các biến số cụ thể. Khi chúng tôi tư vấn với khách hàng về Máy khoan cacbua, chúng tôi hỏi:
- Vật liệu phôi: Đó là nhôm mềm hay gang mài mòn? Vật liệu như titan yêu cầu các công cụ có đặc tính hóa học cụ thể để tránh bị kẹt.
- độ cứng: Nếu HRC trên 50, bạn cần cacbua hoặc CBN hiệu suất cao.
- Tình trạng máy: Trục xoay của bạn có cứng không? Nếu có, bạn có thể sử dụng các loại cứng hơn, giòn hơn. Nếu không, bạn cần sự dẻo dai.
- Khối lượng sản xuất: Đối với một nguyên mẫu, HSS có thể rẻ và ổn. Đối với 10.000 bộ phận, giá mỗi bộ phận của lớp phủ cacbua công cụ thấp hơn nhiều.
các đúng công cụ là loại mang lại cho bạn chi phí trên mỗi lỗ hoặc trên mỗi bề mặt được gia công thấp nhất, không nhất thiết là loại có giá thấp nhất trên hộp.
Làm thế nào để chúng ta xác định và đo lường tuổi thọ dụng cụ trong các vật liệu khác nhau?
Tuổi thọ công cụ thường được định nghĩa là thời gian một công cụ cắt hiệu quả trước khi nó bị hỏng hoặc tạo ra các bộ phận không thể chấp nhận được. Sự cố xảy ra do mài mòn dụng cụ, sứt mẻ hoặc biến dạng dẻo.
trong cắt cacbua xi măng, chúng tôi tìm kiếm các kiểu hao mòn có thể dự đoán được. Chúng tôi muốn độ mòn ở sườn tăng chậm và đều. Nếu tiên tiến chip (vết nứt vi mô), công cụ này có thể bị lỗi nghiêm trọng.
Khác nhau các kiểu cắt tạo ra sự mài mòn khác nhau.
- Miệng núi lửa mặc: Một vết lõm lõm trên mặt công cụ, gây ra bởi phản ứng hóa học và nhiệt. Phổ biến trong cắt thép.
- Mặc sườn: Sự mài mòn ở mặt bên của dụng cụ. Đây là cơ chế kết thúc vòng đời bình thường của hầu hết công cụ cacbua.
Sử dụng vật liệu có tính năng cao độ cứng nóng và độ ổn định hóa học (như cacbua titan lớp phủ hoặc silicon nitrit gốm sứ) làm trì hoãn các cơ chế mài mòn này.
Độ dẫn nhiệt ảnh hưởng thế nào đến quá trình cắt?
Nhiệt là kẻ thù. Khả năng xử lý nhiệt của vật liệu được xác định bởi khả năng độ dẫn nhiệt.
Trong một số trường hợp, bạn muốn độ dẫn điện cao. Ví dụ PCD (kim cương) có độ dẫn nhiệt rất cao, giúp kéo nhiệt ra khỏi vùng cắt khi gia công. nhôm.
Trong các trường hợp khác, bạn muốn độ dẫn điện thấp. Chất liệu dụng cụ cắt gốm thường có độ dẫn nhiệt thấp. Điều này giữ nhiệt trong chip và phôi, bảo vệ cấu trúc dụng cụ. Tuy nhiên, điều này cũng có nghĩa là gốm sứ dễ bị sốc nhiệt. Nếu bạn phun chất làm mát lên một miếng gốm nóng, nó có thể nứt như một chiếc cốc nóng trong nước lạnh.
Hiểu được điều này sẽ giúp chọn dụng cụ cắt chiến lược—chẳng hạn như chạy ướt (với chất làm mát) hay chạy khô.
Cân bằng giữa chi phí và hiệu suất: Quan điểm của nhà sản xuất
Với tư cách là nhà sản xuất Chèn cacbua xi măng, Tôi thường phải giải thích cho các nhà phân phối tại sao một công cụ lại có giá như vậy.
Một công cụ tiêu chuẩn có thể sử dụng hạt thô hơn cacbua vonfram. Nó rẻ hơn. Một công cụ cao cấp sử dụng cacbua hạt siêu nhỏ với 12% coban và lớp phủ nano nhiều lớp. Công cụ cao cấp có thể đắt hơn 30% nhưng sử dụng lâu hơn 300%.
cho hoạt động gia công trong đó thời gian ngừng hoạt động tốn kém (như trên dây chuyền sản xuất tự động lớn), công cụ đắt tiền thực sự là lựa chọn rẻ hơn. Tuy nhiên, đối với một cửa hàng nhỏ thực hiện việc sửa chữa một lần, cắt cao hiệu suất của các lớp cao cấp có thể là quá mức cần thiết.
các hướng dẫn sử dụng dụng cụ cắt việc mua hàng rất đơn giản: tính chi phí cho mỗi bộ phận chứ không phải chi phí cho mỗi công cụ.
Tóm tắt: Những điểm chính cần rút ra khi lựa chọn vật liệu dụng cụ cắt
Điều hướng thế giới của chèn dụng cụ cắt và các công cụ rắn có thể phức tạp. Dưới đây là những điều quan trọng nhất cần nhớ từ hướng dẫn này:
- Cacbua xi măng là vua: Nó cung cấp sự cân bằng tốt nhất của độ cứng và độ dẻo dai cho 80% ứng dụng cắt.
- Phù hợp với chất liệu: Sử dụng PCD cho vật liệu kim loại màu thích nhôm. Sử dụng CBN cho thép cứng. Sử dụng gốm sứ cho siêu hợp kim.
- Quản lý nhiệt: nhiệt độ cao giết công cụ. Lựa chọn vật liệu có kích thước phù hợp độ cứng nóng và độ dẫn nhiệt.
- Chất phủ: titan nitrit và các lớp phủ PVD/CVD khác mở rộng đáng kể tuổi thọ công cụ bằng cách giảm ma sát và chặn nhiệt.
- Chi phí so với giá trị: Đừng chỉ nhìn vào thẻ giá. A lưỡi cắt sắc bén kéo dài lâu hơn làm giảm thời gian ngừng hoạt động của máy và tỷ lệ phế liệu.
- HSS có một phân khúc: Đừng giảm giá thép tốc độ cao đối với các thiết lập không ổn định hoặc các máy cũ hơn sự dẻo dai nhịp đập tốc độ.
Tại Drillstar, chúng tôi cam kết giúp bạn tìm thấy dụng cụ cắt phải cho công việc. Cho dù bạn cần tiêu chuẩn Máy mài mũi khoan giải pháp hoặc biên dạng cacbua tùy chỉnh, hiểu biết về khoa học của vật liệu là bước đầu tiên hướng tới thành công trong gia công.
