การผสมผสานระหว่างอุปกรณ์การประมวลผลขั้นสูงและเครื่องมือตัด CNC ประสิทธิภาพสูงสามารถให้ประสิทธิภาพที่เหมาะสมอย่างเต็มที่และบรรลุผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจที่ดี ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของวัสดุเครื่องมือตัด วัสดุเครื่องมือตัดใหม่ๆ หลายชนิดได้ปรับปรุงคุณสมบัติทางกายภาพ เชิงกล และประสิทธิภาพการตัดให้ดีขึ้นอย่างมาก และยังขยายขอบเขตการใช้งานอย่างต่อเนื่องอีกด้วย
1. วัสดุเครื่องมือควรมีคุณสมบัติพื้นฐาน
การเลือกใช้วัสดุเครื่องมือมีผลอย่างมากต่ออายุการใช้งานของเครื่องมือ ประสิทธิภาพการประมวลผล คุณภาพการประมวลผล และต้นทุนการประมวลผล เมื่อเครื่องมือทำการตัด เครื่องมือจะต้องรับผลกระทบจากความดันสูง อุณหภูมิสูง แรงเสียดทาน การกระแทก และการสั่นสะเทือน ดังนั้นวัสดุเครื่องมือควรมีคุณสมบัติพื้นฐานดังต่อไปนี้:
(1) ความแข็งและความต้านทานการสึกหรอ ความแข็งของวัสดุเครื่องมือต้องสูงกว่าวัสดุชิ้นงาน โดยทั่วไปจะสูงกว่า 60HRC ยิ่งวัสดุเครื่องมือมีความแข็งมากเท่าใด ความต้านทานการสึกหรอก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น
(2) ความแข็งแรงและความเหนียว วัสดุเครื่องมือควรมีความแข็งแรงและความเหนียวสูงเพื่อทนต่อแรงตัด แรงกระแทก และแรงสั่นสะเทือน และป้องกันการแตกหักเปราะและการบิ่นของเครื่องมือ
(3) ทนความร้อน ความต้านทานความร้อนของวัสดุเครื่องมือดีกว่า สามารถทนต่ออุณหภูมิในการตัดสูง และต้านทานการเกิดออกซิเดชันได้ดี
(4) ประสิทธิภาพของกระบวนการและความประหยัด วัสดุเครื่องมือควรมีประสิทธิภาพการตีที่ดี ประสิทธิภาพการรักษาความร้อน ประสิทธิภาพการเชื่อม ประสิทธิภาพการเจียร ฯลฯ และควรมีอัตราส่วนประสิทธิภาพต่อราคาสูง
2. ประเภท คุณสมบัติ ลักษณะ และการนำไปใช้ของวัสดุเครื่องมือ
1. ประเภท คุณสมบัติ และลักษณะของวัสดุเครื่องมือเพชรและการใช้งานเครื่องมือ
เพชรเป็นองค์ประกอบหนึ่งของคาร์บอน และเป็นวัสดุที่แข็งที่สุดที่พบในธรรมชาติ เครื่องมือเพชรมีความแข็งสูง ทนทานต่อการสึกหรอสูง และมีค่าการนำความร้อนสูง และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการแปรรูปโลหะที่ไม่ใช่เหล็กและวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการตัดอะลูมิเนียมและโลหะผสมซิลิกอน-อะลูมิเนียมด้วยความเร็วสูง เครื่องมือเพชรเป็นเครื่องมือตัดประเภทหลักที่ยากต่อการเปลี่ยน เครื่องมือเพชรที่มีประสิทธิภาพสูง ความเสถียรสูง และอายุการใช้งานยาวนานเป็นเครื่องมือสำคัญที่ขาดไม่ได้ในการตัดเฉือน CNC สมัยใหม่
⑴ ประเภทของเครื่องมือเพชร
① เครื่องมือเพชรธรรมชาติ: เพชรธรรมชาติถูกใช้เป็นเครื่องมือเจียระไนมานานหลายร้อยปี เครื่องมือเพชรผลึกเดี่ยวตามธรรมชาติได้รับการเจียระไนอย่างประณีต และขอบเจียระไนสามารถเจียระไนได้คมมาก รัศมีคมตัดสามารถเข้าถึง 0.002μm ซึ่งสามารถตัดได้บางเฉียบและสามารถเป็นเครื่องมือตัดเฉือนที่มีความแม่นยำสูงพิเศษในอุดมคติและไม่สามารถถูกแทนที่ได้สำหรับการประมวลผลชิ้นงานที่มีความแม่นยำสูงมากและความหยาบผิวต่ำมาก
② เครื่องมือเพชร PCD: เพชรธรรมชาติมีราคาแพง และเพชรโพลีคริสตัลไลน์ (PCD) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการเจียระไน ตั้งแต่ช่วงต้นทศวรรษ 1970 เป็นต้นมา เพชรโพลีคริสตัลไลน์ (Polycrystauine diamond หรือเรียกสั้นๆ ว่า PCD) ได้รับการพัฒนาขึ้น หลังจากประสบความสำเร็จ เครื่องมือเพชรธรรมชาติได้ถูกแทนที่ด้วยเพชรโพลีคริสตัลไลน์เทียมในหลายโอกาส วัตถุดิบของ PCD มีแหล่งที่มามากมาย และราคาของมันเพียงไม่กี่ในสิบถึงหนึ่งในสิบของเพชรธรรมชาติ
เครื่องมือ PCD ไม่สามารถเจียรขอบที่คมมากๆ ได้ และคุณภาพพื้นผิวของชิ้นงานที่ผ่านการแปรรูปก็ไม่ดีเท่าเพชรธรรมชาติ ไม่สะดวกในการผลิตเม็ดมีด PCD ที่มีร่องคายเศษในอุตสาหกรรม ดังนั้น PCD จึงสามารถใช้ได้เฉพาะกับการตัดละเอียดของโลหะที่ไม่ใช่เหล็กและอโลหะเท่านั้น และเป็นการยากที่จะได้การตัดกระจกที่มีความแม่นยำสูงเป็นพิเศษ
③ เครื่องมือเพชร CVD: ตั้งแต่ปลายทศวรรษ 1970 ถึงต้นทศวรรษ 1980 เทคโนโลยีเพชร CVD ปรากฏขึ้นในญี่ปุ่น เพชร CVD หมายถึงการสังเคราะห์ฟิล์มเพชรบนพื้นผิวต่างชนิดกัน (เช่น ซีเมนต์คาร์ไบด์ เซรามิก ฯลฯ) โดยการสะสมไอเคมี (CVD) เพชรซีวีดีมีโครงสร้างและคุณลักษณะเหมือนกับเพชรธรรมชาติทุกประการ
ประสิทธิภาพของเพชร CVD ใกล้เคียงกับเพชรธรรมชาติมาก และมีข้อได้เปรียบของเพชรผลึกเดี่ยวธรรมชาติและเพชรโพลีคริสตัลไลน์ (PCD) และเอาชนะข้อบกพร่องได้ในระดับหนึ่ง
⑵ ลักษณะการทำงานของเครื่องมือเพชร
① ความแข็งและความทนทานต่อการสึกหรอสูงมาก: เพชรธรรมชาติเป็นสารที่แข็งที่สุดที่พบในธรรมชาติ เพชรมีความทนทานต่อการสึกหรอสูงมาก เมื่อทำการแปรรูปวัสดุที่มีความแข็งสูง อายุการใช้งานของเครื่องมือเพชรคือ 10 ถึง 100 เท่าของเครื่องมือซีเมนต์คาร์ไบด์ หรือแม้แต่หลายร้อยเท่า
② มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำมาก: ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานระหว่างเพชรและโลหะอโลหะบางชนิดต่ำกว่าเครื่องมือตัดอื่น ๆ ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ การเสียรูประหว่างการประมวลผลมีน้อย และแรงตัดสามารถ จะลดลง
③ คมตัดมีความคมมาก: คมตัดของเครื่องมือเพชรสามารถลับคมได้ และเครื่องมือเพชรผลึกเดี่ยวธรรมชาติสามารถสูงถึง 0.002-0.008μm ซึ่งสามารถใช้สำหรับ - การตัดที่บางและการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำสูง
④ มีค่าการนำความร้อนสูง: เพชรมีค่าการนำความร้อนสูงและการแพร่กระจายความร้อน ความร้อนในการตัดจะกระจายตัวได้ง่าย และอุณหภูมิของส่วนตัดของเครื่องมือจะต่ำ
⑤ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ: ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของเพชรนั้นน้อยกว่าซีเมนต์คาร์ไบด์หลายเท่า และการเปลี่ยนแปลงขนาดเครื่องมือที่เกิดจากความร้อนในการตัดนั้นน้อยมาก ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำและความแม่นยำสูงเป็นพิเศษซึ่งต้องการระดับสูง ความแม่นยำของมิติ
⑶ การประยุกต์ใช้เครื่องมือเพชร
เครื่องมือเพชรส่วนใหญ่ใช้สำหรับการตัดละเอียดและการคว้านโลหะที่ไม่ใช่เหล็กและวัสดุที่ไม่ใช่โลหะด้วยความเร็วสูง เหมาะสำหรับการแปรรูปอโลหะที่ทนต่อการสึกหรอต่างๆ เช่น ช่องว่างโลหะผง FRP วัสดุเซรามิก ฯลฯ โลหะที่ไม่ใช่เหล็กที่ทนต่อการสึกหรอต่างๆ เช่น โลหะผสมซิลิกอน-อะลูมิเนียมต่างๆ การประมวลผลการตกแต่งโลหะที่ไม่ใช่เหล็กต่างๆ
ข้อเสียของเครื่องมือเพชรคือมีความเสถียรทางความร้อนต่ำ เมื่ออุณหภูมิการตัดเกิน 700 องศาถึง 800 องศา มันจะสูญเสียความแข็งไปโดยสิ้นเชิง นอกจากนี้ยังไม่เหมาะสำหรับการตัดโลหะประเภทเหล็ก เนื่องจากเพชร (คาร์บอน) สามารถยึดติดกับเหล็กได้ง่ายที่อุณหภูมิสูง การกระทำของอะตอมจะแปลงอะตอมของคาร์บอนให้เป็นโครงสร้างกราไฟต์ และเครื่องมือจะเสียหายได้ง่าย
2. ประเภท คุณสมบัติ และลักษณะของวัสดุเครื่องมือคิวบิกโบรอนไนไตรด์และการใช้เครื่องมือ
ลูกบาศก์โบรอนไนไตรด์ (CBN) ซึ่งเป็นวัสดุที่แข็งยิ่งยวดอันดับสองที่สังเคราะห์ขึ้นด้วยวิธีการที่คล้ายกับเพชร เป็นวัสดุที่มีความแข็งและการนำความร้อนเป็นอันดับสองรองจากเพชรเท่านั้น มีเสถียรภาพทางความร้อนที่ดีเยี่ยมและสามารถให้ความร้อนได้ถึง 10,000 องศาในบรรยากาศ ไม่เกิดออกซิเดชัน CBN มีคุณสมบัติทางเคมีที่เสถียรอย่างยิ่งสำหรับโลหะเหล็ก และสามารถใช้กันอย่างแพร่หลายในการแปรรูปผลิตภัณฑ์เหล็ก
รูปภาพ
⑴ ประเภทของเครื่องมือตัดลูกบาศก์โบรอนไนไตรด์
Cubic boron nitride (CBN) เป็นสารที่ไม่มีอยู่ในธรรมชาติ สามารถแบ่งออกเป็นผลึกเดี่ยวและโพลีคริสตัลไลน์ นั่นคือ ผลึกเดี่ยว CBN และโพลีคริสตัลไลน์คิวบิกโบรอนไนไตรด์ (Polycrystalline cubic bornnitride เรียกว่า PCBN) CBN เป็นหนึ่งในไอโซเมอร์ของโบรอนไนไตรด์ (BN) และมีโครงสร้างคล้ายกับเพชร
PCBN (โพลีคริสตัลไลน์คิวบิกโบรอนไนไตรด์) เป็นวัสดุโพลีคริสตัลไลน์ที่เผาวัสดุ CBN ละเอียดผ่านเฟสพันธะ (TiC, TiN, Al, Ti ฯลฯ) ภายใต้อุณหภูมิสูงและความดันสูง วัสดุเครื่องมือเพชร มันและเพชรรวมเรียกว่าวัสดุเครื่องมือ superhard PCBN ส่วนใหญ่ใช้ทำมีดหรือเครื่องมืออื่น ๆ
เครื่องมือ PCBN สามารถแบ่งออกเป็นเม็ดมีด PCBN และเม็ดมีดคอมโพสิต PCBN ที่เผาด้วยซีเมนต์คาร์ไบด์
เม็ดมีดคอมโพสิต PCBN ทำขึ้นโดยการเผาชั้นของ PCBN ที่มีความหนา {{0}}.5 ถึง 1.0 มม. บนซีเมนต์คาร์ไบด์ที่มีความแข็งแรงและความเหนียวดี ประสิทธิภาพของมันมีทั้งความเหนียวที่ดีและมีความแข็งสูงและทนต่อการสึกหรอ ปัญหาของแรงดัดต่ำและความยากในการเชื่อมของเม็ดมีด CBN ได้รับการแก้ไขแล้ว
⑵ คุณสมบัติหลักและลักษณะพิเศษของคิวบิกโบรอนไนไตรด์
แม้ว่าความแข็งของคิวบิกโบรอนไนไตรด์จะด้อยกว่าเพชรเล็กน้อย แต่ก็สูงกว่าวัสดุที่มีความแข็งสูงอื่นๆ มาก ข้อได้เปรียบที่โดดเด่นของ CBN คือความคงตัวทางความร้อนสูงกว่าเพชรมาก ซึ่งสามารถสูงถึง 1200 องศา (700-800 องศาสำหรับเพชร) ปฏิกิริยา. ลักษณะการทำงานหลักของคิวบิกโบรอนไนไตรด์มีดังนี้
① ความแข็งและความทนทานต่อการสึกหรอสูง: โครงสร้างผลึกของ CBN คล้ายกับเพชร และมีความแข็งและความแข็งแรงใกล้เคียงกับเพชร PCBN เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการแปรรูปวัสดุที่มีความแข็งสูงซึ่งก่อนหน้านี้สามารถบดได้เท่านั้น และจะได้คุณภาพพื้นผิวของชิ้นงานที่ดีขึ้น
② เสถียรภาพทางความร้อนสูง: ความต้านทานความร้อนของ CBN สูงถึง 1400-1500 องศา ซึ่งสูงกว่าเพชรเกือบ 1 เท่า (700-800 องศา ) เครื่องมือ PCBN สามารถตัดโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงและเหล็กกล้าชุบแข็งด้วยความเร็วสูงกว่าเครื่องมือซีเมนต์คาร์ไบด์ 3 ถึง 5 เท่า
③ความเสถียรทางเคมีที่ดีเยี่ยม: ไม่มีปฏิกิริยาทางเคมีกับวัสดุที่มีธาตุเหล็กเป็นส่วนประกอบหลักที่ระดับ 1200-1300 และจะไม่เสื่อมสภาพอย่างรวดเร็วเหมือนเพชร และยังสามารถรักษาความแข็งของซีเมนต์คาร์ไบด์ได้ในขณะนี้ เครื่องมือ PCBN เหมาะสำหรับการตัดชิ้นส่วนเหล็กชุบแข็งและเหล็กหล่อเย็น สามารถใช้กันอย่างแพร่หลายในการตัดเหล็กหล่อด้วยความเร็วสูง
④ การนำความร้อนที่ดี: แม้ว่าค่าการนำความร้อนของ CBN จะไม่ดีเท่าของเพชร แต่ค่าการนำความร้อนของ PCBN เป็นวัสดุเครื่องมือประเภทต่างๆ เป็นอันดับสองรองจากเพชร และสูงกว่าเหล็กกล้าความเร็วสูงและซีเมนต์คาร์ไบด์มาก
⑤ ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ: ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำสามารถลดแรงตัดระหว่างการตัด ลดอุณหภูมิในการตัด และปรับปรุงคุณภาพของพื้นผิวการตัดเฉือน
⑶ การใช้งานเครื่องมือลูกบาศก์โบรอนไนไตรด์
คิวบิกโบรอนไนไตรด์เหมาะสำหรับการเก็บผิวละเอียดบนวัสดุที่ตัดยากต่างๆ เช่น เหล็กชุบแข็ง เหล็กหล่อแข็ง โลหะผสมอุณหภูมิสูง โลหะผสมแข็ง และวัสดุพ่นผิว ความแม่นยำในการตัดเฉือนสามารถเข้าถึง IT5 (รูคือ IT6) และความขรุขระของพื้นผิวอาจมีขนาดเล็กถึง Ra125-0.20μm
วัสดุเครื่องมือลูกบาศก์โบรอนไนไตรด์มีความเหนียวและกำลังดัดต่ำ ดังนั้นเครื่องมือกลึงคิวบิกโบรอนไนไตรด์จึงไม่เหมาะสำหรับการกลึงหยาบด้วยความเร็วต่ำและภาระกระแทกสูง ในกรณีของโลหะจะเกิดขอบสะสมอย่างรุนแรง ซึ่งจะทำให้พื้นผิวที่ตัดเฉือนเสื่อมสภาพ
3. ประเภท คุณสมบัติ และลักษณะของวัสดุเครื่องมือเซรามิกและการใช้งานเครื่องมือ
เครื่องมือตัดเซรามิกมีลักษณะความแข็งสูง ทนต่อการสึกหรอได้ดี ทนความร้อนได้ดีเยี่ยม และมีความเสถียรทางเคมี และไม่ยึดติดกับโลหะได้ง่าย เครื่องมือตัดเซรามิกมีตำแหน่งที่สำคัญมากในการตัดเฉือน CNC เครื่องมือตัดเซรามิกได้กลายเป็นหนึ่งในเครื่องมือตัดหลักสำหรับการตัดความเร็วสูงและการประมวลผลวัสดุที่ยากต่อการตัดเฉือน เครื่องมือตัดเซรามิกใช้กันอย่างแพร่หลายในการตัดความเร็วสูง การตัดแบบแห้ง การตัดแบบแข็ง และการตัดวัสดุที่ตัดเฉือนยาก มีดเซรามิกสามารถแปรรูปวัสดุที่มีความแข็งสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพซึ่งมีดแบบดั้งเดิมไม่สามารถแปรรูปได้เลย และตระหนักถึง "แทนที่การเจียรด้วยรถยนต์" ความเร็วตัดที่เหมาะสมของมีดเซรามิกอาจสูงกว่ามีดซีเมนต์คาร์ไบด์ 2 ถึง 10 เท่า ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตของกระบวนการตัดได้อย่างมาก วัตถุดิบหลักที่ใช้ในวัสดุเครื่องมือเซรามิกเป็นองค์ประกอบที่มีมากที่สุดในเปลือกโลก ดังนั้นการทำให้เป็นที่นิยมและการประยุกต์ใช้เครื่องมือเซรามิกจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในการปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต ลดต้นทุนการประมวลผล และประหยัดโลหะมีค่าเชิงกลยุทธ์ และยังช่วยส่งเสริมการพัฒนาเทคโนโลยีการตัดเฉือนอย่างมากอีกด้วย ความคืบหน้า.
⑴ ประเภทของวัสดุเครื่องมือเซรามิก
ประเภทของวัสดุเครื่องมือเซรามิกโดยทั่วไปสามารถแบ่งออกได้เป็นสามประเภท: เซรามิกที่มีอะลูมินาเป็นหลัก เซรามิกที่มีซิลิกอนไนไตรด์เป็นส่วนประกอบ และเซรามิกที่มีส่วนประกอบของซิลิกอนไนไตรด์เป็นอะลูมินา วัสดุเครื่องมือเซรามิกที่มีฐานเป็นอะลูมินาและซิลิกอนไนไตรด์เป็นวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด ประสิทธิภาพของเซรามิกที่มีฐานเป็นซิลิคอนไนไตรด์นั้นเหนือกว่าเซรามิกที่มีฐานเป็นอะลูมินา
⑵ ประสิทธิภาพและลักษณะของเครื่องมือตัดเซรามิก
ลักษณะการทำงานของเครื่องมือตัดเซรามิกมีดังนี้:
① ความแข็งสูงและทนต่อการสึกหรอได้ดี: แม้ว่าความแข็งของเครื่องมือเซรามิกจะไม่สูงเท่าของ PCD และ PCBN แต่ก็สูงกว่าของซีเมนต์คาร์ไบด์และเครื่องมือเหล็กกล้าความเร็วสูงมาก โดยถึง 93-95HRA เครื่องมือเซรามิกสามารถแปรรูปวัสดุที่มีความแข็งสูงซึ่งยากต่อการประมวลผลด้วยเครื่องมือแบบดั้งเดิม และเหมาะสำหรับการตัดความเร็วสูงและการตัดแบบแข็ง
② ทนต่ออุณหภูมิสูงและทนความร้อนได้ดี: เครื่องมือเซรามิกยังคงสามารถตัดที่อุณหภูมิสูงกว่า 1200 องศา มีดเซรามิกมีคุณสมบัติเชิงกลที่อุณหภูมิสูงที่ดีและความต้านทานการเกิดออกซิเดชันของมีดเซรามิก A12O3 นั้นดีเป็นพิเศษ แม้ว่าคมตัดจะร้อนแดง แต่ก็สามารถใช้งานได้อย่างต่อเนื่อง ดังนั้น เครื่องมือเซรามิกจึงสามารถตัดแบบแห้งได้ ซึ่งช่วยประหยัดน้ำมันตัด
③ ความเสถียรทางเคมีที่ดี: เครื่องมือตัดเซรามิกไม่ง่ายต่อการยึดติดกับโลหะ และทนทานต่อการกัดกร่อนและมีความเสถียรทางเคมี ซึ่งสามารถลดการสึกหรอของเครื่องมือตัด
④ ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ: ความสัมพันธ์ระหว่างเครื่องมือตัดเซรามิกกับโลหะมีค่าน้อย และค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ ซึ่งสามารถลดแรงตัดและอุณหภูมิในการตัดได้
⑶ การใช้มีดเซรามิก
เซรามิกเป็นหนึ่งในวัสดุเครื่องมือที่ใช้เป็นหลักสำหรับการเก็บผิวละเอียดและการเก็บผิวกึ่งละเอียดด้วยความเร็วสูง เครื่องมือตัดเซรามิกเหมาะสำหรับการตัดเหล็กหล่อทุกชนิด (เหล็กหล่อเทา, เหล็กดัด, เหล็กหล่ออบอ่อน, เหล็กหล่อแช่เย็น, เหล็กหล่อผสมต้านทานการสึกหรอสูง) และเหล็กกล้า (เหล็กโครงสร้างคาร์บอน, เหล็กโครงสร้างผสม, เหล็กกำลังสูง , เหล็กกล้าแมงกานีสสูง , เหล็กดับ ฯลฯ ) นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในการตัดโลหะผสมทองแดง กราไฟต์ พลาสติกวิศวกรรม และวัสดุคอมโพสิต
มีปัญหาด้านความแข็งแรงดัดต่ำและความเหนียวต่อแรงกระแทกต่ำในประสิทธิภาพของวัสดุเครื่องมือเซรามิก ซึ่งไม่เหมาะสำหรับการตัดภายใต้ความเร็วต่ำและภาระกระแทก
4. คุณสมบัติและคุณลักษณะของวัสดุเครื่องมือตัดแบบเคลือบและการนำไปใช้งานเครื่องมือตัด
การเคลือบผิวเครื่องมือเป็นวิธีการที่สำคัญวิธีหนึ่งในการปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องมือ การเกิดขึ้นของเครื่องมือตัดแบบเคลือบทำให้เกิดความก้าวหน้าครั้งสำคัญในด้านประสิทธิภาพการตัดของเครื่องมือตัด เครื่องมือเคลือบถูกเคลือบด้วยสารประกอบทนไฟตั้งแต่หนึ่งชั้นขึ้นไปซึ่งมีความต้านทานการสึกหรอที่ดีบนตัวเครื่องมือที่แกร่งขึ้น ซึ่งรวมพื้นผิวเครื่องมือเข้ากับการเคลือบแข็ง เพื่อให้ประสิทธิภาพของเครื่องมือดีขึ้นอย่างมาก เครื่องมือตัดแบบเคลือบสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการประมวลผล ปรับปรุงความแม่นยำในการประมวลผล ยืดอายุเครื่องมือ และลดต้นทุนการประมวลผล
ประมาณ 80 เปอร์เซ็นต์ของเครื่องมือตัดที่ใช้ในเครื่องมือเครื่องจักร CNC ใหม่ใช้เครื่องมือเคลือบ เครื่องมือตัดแบบเคลือบจะเป็นเครื่องมือที่สำคัญที่สุดในด้านการตัดเฉือน CNC ในอนาคต
⑴ ประเภทของเครื่องมือเคลือบ
ตามวิธีการเคลือบที่แตกต่างกัน เครื่องมือเคลือบสามารถแบ่งออกเป็นเครื่องมือเคลือบด้วยไอเคมี (CVD) และเครื่องมือเคลือบด้วยไอระเหยทางกายภาพ (PVD) เครื่องมือเคลือบคาร์ไบด์โดยทั่วไปใช้การสะสมไอสารเคมี และอุณหภูมิการสะสมอยู่ที่ประมาณ 1,000 องศา เครื่องมือเหล็กความเร็วสูงเคลือบโดยทั่วไปใช้การสะสมไอทางกายภาพ และอุณหภูมิการสะสมประมาณ 500 องศา ;
ตามวัสดุพื้นผิวที่แตกต่างกันของเครื่องมือเคลือบ เครื่องมือเคลือบสามารถแบ่งออกเป็นเครื่องมือเคลือบคาร์ไบด์ เครื่องมือเคลือบเหล็กความเร็วสูง และเครื่องมือเคลือบบนเซรามิกและวัสดุแข็งพิเศษ (เพชรและคิวบิกโบรอนไนไตรด์)
ตามลักษณะของวัสดุเคลือบ เครื่องมือเคลือบสามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภท ได้แก่ เครื่องมือเคลือบ "แข็ง" และเครื่องมือเคลือบ "อ่อน" เป้าหมายหลักของเครื่องมือเคลือบ "แข็ง" คือความแข็งสูงและทนทานต่อการสึกหรอ ข้อดีหลักคือมีความแข็งสูงและทนทานต่อการสึกหรอดี โดยทั่วไปแล้วเป็นการเคลือบ TiC และ TiN เป้าหมายของเครื่องมือเคลือบผิว "อ่อน" คือค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ หรือที่เรียกว่าเครื่องมือที่หล่อลื่นตัวเอง และแรงเสียดทานกับวัสดุชิ้นงาน ค่าสัมประสิทธิ์ต่ำมาก เพียงประมาณ 0.1 ซึ่งสามารถลด ลดแรงเสียดทาน ลดแรงตัด และอุณหภูมิในการตัด
ล่าสุดได้พัฒนาเครื่องมือเคลือบนาโน (Nanoeoating) เครื่องมือเคลือบนี้สามารถใช้วัสดุเคลือบต่างๆ ผสมกัน (เช่น โลหะ/โลหะ, โลหะ/เซรามิก, เซรามิก/เซรามิก ฯลฯ) เพื่อตอบสนองความต้องการด้านการทำงานและประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน การเคลือบนาโนที่ออกแบบอย่างเหมาะสมสามารถทำให้วัสดุเครื่องมือมีฟังก์ชันป้องกันการเสียดสีและการสึกหรอที่ยอดเยี่ยม และคุณสมบัติการหล่อลื่นในตัวเอง ซึ่งเหมาะสำหรับการตัดแห้งด้วยความเร็วสูง
⑵ ลักษณะของเครื่องมือเคลือบ
ลักษณะการทำงานของเครื่องมือเคลือบมีดังนี้:
① คุณสมบัติเชิงกลและการตัดที่ดี: เครื่องมือเคลือบรวมคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมของวัสดุฐานและวัสดุเคลือบ
ไม่เพียงรักษาความเหนียวที่ดีและความแข็งแรงสูงของเมทริกซ์เท่านั้น แต่ยังมีความแข็งสูง ต้านทานการสึกหรอสูง และค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของสารเคลือบผิวต่ำ ดังนั้น ความเร็วตัดของเครื่องมือเคลือบสามารถเพิ่มได้มากกว่า 2 เท่าของเครื่องมือที่ไม่เคลือบ และอนุญาตให้ใช้อัตราป้อนงานที่สูงขึ้นได้ อายุการใช้งานของเครื่องมือเคลือบก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน
② ความเก่งกาจที่แข็งแกร่ง: เครื่องมือเคลือบมีความอเนกประสงค์ที่หลากหลาย และช่วงการประมวลผลได้รับการขยายอย่างมาก เครื่องมือเคลือบชิ้นเดียวสามารถแทนที่เครื่องมือที่ไม่เคลือบได้หลายชนิด
③ ความหนาของการเคลือบ: ด้วยการเพิ่มความหนาของการเคลือบ อายุการใช้งานของเครื่องมือก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน แต่เมื่อความหนาของการเคลือบถึงจุดอิ่มตัว อายุการใช้งานของเครื่องมือจะไม่เพิ่มขึ้นมากนักอีกต่อไป เมื่อเคลือบหนาเกินไปจะทำให้ลอกได้ง่าย เมื่อการเคลือบบางเกินไป ความต้านทานการสึกหรอไม่ดี
④ ความสามารถในการลับคม: ใบมีดเคลือบมีความสามารถในการบดละเอียดต่ำ อุปกรณ์การเคลือบที่ซับซ้อน กระบวนการที่ต้องใช้สูง และเวลาในการเคลือบผิวที่ยาวนาน
⑤ วัสดุเคลือบผิว: เครื่องมือที่มีวัสดุเคลือบต่างกันมีประสิทธิภาพการตัดต่างกัน ตัวอย่างเช่น: เมื่อตัดด้วยความเร็วต่ำ การเคลือบ TiC มีข้อได้เปรียบ เมื่อตัดด้วยความเร็วสูง TiN จะเหมาะสมกว่า
⑶ การใช้เครื่องมือเคลือบผิว
เครื่องมือตัดแบบเคลือบมีศักยภาพสูงในด้านการตัดเฉือน CNC และจะเป็นเครื่องมือที่สำคัญที่สุดที่หลากหลายในด้านการตัดเฉือน CNC ในอนาคต เทคโนโลยีการเคลือบถูกนำไปใช้กับดอกเอ็นมิล รีมเมอร์ ดอกสว่าน เครื่องมือเจาะรูแบบผสม หัวเฟือง หัวกัดเฟือง หัวกัดเฟือง หัวกัดเฟือง เจาะขึ้นรูป และเครื่องมือจับยึดแบบถอดเปลี่ยนได้แบบต่างๆ เพื่อตอบสนองความต้องการของการตัดความเร็วสูง เหล็กและเหล็กหล่อ โลหะผสมทนความร้อนและโลหะที่ไม่ใช่เหล็กและวัสดุอื่นๆ
5. ประเภท คุณสมบัติ ลักษณะ และการใช้วัสดุเครื่องมือซีเมนต์คาร์ไบด์
เครื่องมือตัดคาร์ไบด์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเครื่องมือตัดคาร์ไบด์แบบถอดเปลี่ยนได้ เป็นผลิตภัณฑ์ชั้นนำของเครื่องมือตัดเฉือน CNC นับตั้งแต่ทศวรรษที่ 1980 เป็นต้นมา เครื่องมือตัดหรือใบมีดคาร์ไบด์แบบอินทิกรัลและแบบถอดเปลี่ยนได้หลากหลายประเภทได้ขยายไปสู่หลากหลายประเภท ในด้านของเครื่องมือตัดแบบต่างๆ เครื่องมือคาร์ไบด์แบบถอดเปลี่ยนได้ได้ขยายจากเครื่องมือกลึงธรรมดาและหัวกัดปาดหน้าไปสู่เครื่องมือที่มีความแม่นยำ ซับซ้อน และขึ้นรูปที่หลากหลาย
⑴ ประเภทของเครื่องมือซีเมนต์คาร์ไบด์
ตามองค์ประกอบทางเคมีหลัก ซีเมนต์คาร์ไบด์สามารถแบ่งออกเป็นซีเมนต์คาร์ไบด์ที่มีฐานเป็นทังสเตนคาร์ไบด์และซีเมนต์คาร์ไบด์ที่มีไทเทเนียมคาร์บอน (ไนไตรด์) (TiC(N))
ซีเมนต์คาร์ไบด์ที่ใช้ทังสเตนคาร์ไบด์ประกอบด้วยสามประเภท: ทังสเตน-โคบอลต์ (YG), ทังสเตน-โคบอลต์-ไททาเนียม (YT) และคาร์ไบด์หายาก (YW) ซึ่งแต่ละประเภทมีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง ส่วนประกอบหลัก ได้แก่ ทังสเตนคาร์ไบด์ (WC) ไททาเนียมคาร์ไบด์ (TiC) แทนทาลัมคาร์ไบด์ (TaC) ไนโอเบียมคาร์ไบด์ (NbC) ฯลฯ และเฟสตัวประสานโลหะที่ใช้กันทั่วไปคือ Co.
ซีเมนต์คาร์ไบด์ที่มีไทเทเนียมเป็นคาร์บอน (ไนไตรด์) เป็นซีเมนต์คาร์ไบด์ที่มี TiC เป็นองค์ประกอบหลัก (มีการเติมคาร์ไบด์หรือไนไตรด์อื่นๆ บางส่วน) และเฟสตัวประสานโลหะที่ใช้กันทั่วไปคือ Mo และ Ni
ISO (International Organization for Standardization) แบ่งซีเมนต์คาร์ไบด์สำหรับการตัดออกเป็นสามประเภท:
หมวดหมู่ K รวมถึง Kl0~K40 เทียบเท่ากับหมวดหมู่ YG ในประเทศของฉัน (องค์ประกอบหลักคือ WC.Co)
หมวดหมู่ P รวมถึง P01~P50 เทียบเท่ากับหมวดหมู่ YT ในประเทศของฉัน (ประกอบด้วย WC.TiC.Co เป็นหลัก)
หมวดหมู่ M รวมถึง M10~M40 เทียบเท่ากับหมวดหมู่ YW ในประเทศของฉัน (ส่วนประกอบหลักคือ WC-TiC-TaC(NbC)-Co)
แต่ละเกรดแสดงถึงชุดของโลหะผสมตั้งแต่ความแข็งสูงไปจนถึงความเหนียวสูงสุด โดยมีตัวเลขระหว่าง 01 ถึง 50
⑵ ลักษณะการทำงานของเครื่องมือตัดซีเมนต์คาร์ไบด์
ลักษณะการทำงานของเครื่องมือตัดซีเมนต์คาร์ไบด์มีดังนี้:
① ความแข็งสูง: เครื่องมือตัดซีเมนต์คาร์ไบด์ทำจากคาร์ไบด์ที่มีความแข็งและจุดหลอมเหลวสูง (เรียกว่าเฟสแข็ง) และสารยึดเกาะโลหะ (เรียกว่าเฟสพันธะ) โดยวิธีผงโลหะ และความแข็งถึง 89-93HRA สูงกว่ามาก เหล็กกล้าความเร็วสูงที่อุณหภูมิ 5400C ยังคงมีความแข็งถึง 82-87HRA ซึ่งเท่ากับเหล็กกล้าความเร็วสูงที่อุณหภูมิห้อง (83-86HRA) ค่าความแข็งของซีเมนต์คาร์ไบด์จะแปรผันตามลักษณะ ปริมาณ ขนาดอนุภาค และปริมาณของเฟสการยึดเกาะโลหะของคาร์ไบด์ และโดยทั่วไปจะลดลงเมื่อปริมาณเฟสของโลหะที่ยึดเกาะเพิ่มขึ้น เมื่อเนื้อหาของเฟสสารยึดเกาะเท่ากัน ความแข็งของโลหะผสม YT จะสูงกว่าของโลหะผสม YG และโลหะผสมที่เติมด้วย TaC (NbC) จะมีความแข็งที่อุณหภูมิสูงกว่า
② กำลังดัดและความเหนียว: กำลังดัดของซีเมนต์คาร์ไบด์ที่ใช้กันทั่วไปอยู่ในช่วง 900-1500MPa ยิ่งเนื้อหาของเฟสประสานโลหะสูงเท่าใด ความแข็งแรงดัดก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น เมื่อสารยึดเกาะเท่ากัน ความแข็งแรงของโลหะผสมประเภท YG (WC-Co) จะสูงกว่าโลหะผสมประเภท YT (WC-TiC-Co) และความแข็งแรงจะลดลงเมื่อปริมาณ TiC เพิ่มขึ้น ซีเมนต์คาร์ไบด์เป็นวัสดุที่เปราะบาง และความเหนียวต่อแรงกระแทกที่อุณหภูมิห้องมีค่าเพียง 1/30 ถึง 1/8 ของเหล็กกล้าไฮสปีด
⑶ การใช้เครื่องมือตัดคาร์ไบด์ที่ใช้กันทั่วไป
โลหะผสม YG ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการแปรรูปเหล็กหล่อ โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก และวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ โลหะผสมแข็งเนื้อละเอียด (เช่น YG3X, YG6X) มีความแข็งและความทนทานต่อการสึกหรอสูงกว่าโลหะผสมแข็งเนื้อหยาบปานกลางเมื่อมีปริมาณโคบอลต์เท่ากัน และเหมาะสำหรับการแปรรูปเหล็กหล่อแข็งพิเศษ เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก ทนความร้อน โลหะผสม, โลหะผสมไททาเนียม, ทองแดงแข็งและวัสดุฉนวนที่ทนต่อการสึกหรอ ฯลฯ
ข้อดีที่โดดเด่นของซีเมนต์คาร์ไบด์ YT คือมีความแข็งสูง ทนความร้อนได้ดี มีความแข็งและกำลังรับแรงอัดที่อุณหภูมิสูงสูงกว่าซีเมนต์คาร์ไบด์ YG และต้านทานการเกิดออกซิเดชันได้ดี ดังนั้น เมื่อต้องการให้มีดทนความร้อนและต้านทานการสึกหรอสูงขึ้น ควรเลือกเกรดที่มีสาร TiC สูงกว่า โลหะผสม YT เหมาะสำหรับการแปรรูปวัสดุพลาสติก เช่น เหล็ก แต่ไม่เหมาะสำหรับการแปรรูปโลหะผสมไททาเนียมและโลหะผสมซิลิกอน-อะลูมิเนียม
โลหะผสม YW มีคุณสมบัติเหมือนโลหะผสม YG และ YT และมีประสิทธิภาพที่ครอบคลุมดี สามารถใช้ได้ไม่เฉพาะสำหรับการแปรรูปวัสดุเหล็ก แต่ยังสำหรับการแปรรูปเหล็กหล่อและโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก หากปริมาณโคบอลต์เพิ่มขึ้นอย่างเหมาะสม ความแข็งแรงของโลหะผสมประเภทนี้จะสูงมาก และสามารถใช้สำหรับการกลึงหยาบและการตัดวัสดุต่างๆ ที่ยากต่อการตัดเฉือนเป็นระยะๆ ได้
6. ประเภท ลักษณะ และการใช้งานของเครื่องมือตัดเหล็กความเร็วสูง
เหล็กกล้าความเร็วสูง (เรียกสั้น ๆ ว่า HSS) เป็นเหล็กกล้าเครื่องมือโลหะผสมสูงที่มีองค์ประกอบโลหะผสมมากขึ้น เช่น W, Mo, Cr และ V เพิ่ม เครื่องมือตัดเหล็กความเร็วสูงมีประสิทธิภาพการทำงานที่ยอดเยี่ยมทั้งในด้านความแข็งแรง ความเหนียว และความสามารถในการผลิต ในเครื่องมือตัดที่ซับซ้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการผลิตเครื่องมือเจาะรู หัวกัด เครื่องมือทำเกลียว เครื่องมือเจาะ เครื่องมือตัดเฟือง และเครื่องมือตัดที่ซับซ้อนอื่นๆ เหล็กกล้าความเร็วสูงยังคงครองตำแหน่งที่โดดเด่น มีดเหล็กกล้าความเร็วสูงนั้นลับคมมีดได้ง่าย
ตามการใช้งานที่แตกต่างกัน เหล็กกล้าความเร็วสูงสามารถแบ่งออกเป็นเหล็กกล้าความเร็วสูงสำหรับวัตถุประสงค์ทั่วไปและเหล็กกล้าความเร็วสูงประสิทธิภาพสูง
⑴ เครื่องมือตัดเหล็กกล้าความเร็วสูงอเนกประสงค์
เหล็กกล้าความเร็วสูงสำหรับใช้งานทั่วไป โดยทั่วไปสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทคือเหล็กทังสเตนและเหล็กโมลิบดีนัมทังสเตน เหล็กกล้าความเร็วสูงชนิดนี้มีสารเพิ่มคุณภาพ (C) 0.7 เปอร์เซ็นต์ถึง 0.9 เปอร์เซ็นต์ ตามเนื้อหาทังสเตนที่แตกต่างกันในเหล็ก มันสามารถแบ่งออกเป็นเหล็กทังสเตนที่มี 12 เปอร์เซ็นต์หรือ 18 เปอร์เซ็นต์ W เหล็กทังสเตนโมลิบดีนัมที่มี 6 เปอร์เซ็นต์หรือ 8 เปอร์เซ็นต์ W และเหล็กโมลิบดีนัมที่มี 2 เปอร์เซ็นต์หรือไม่มี W เหล็กกล้าความเร็วสูงที่ใช้งานทั่วไปมีความแข็งระดับหนึ่ง (63-66HRC) และทนทานต่อการสึกหรอ มีความแข็งแรงและความเหนียวสูง ปั้นเป็นก้อนได้ดี และเทคโนโลยีการประมวลผล ดังนั้นจึงใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตเครื่องมือที่ซับซ้อนต่างๆ
① เหล็กทังสเตน: เกรดทั่วไปของเหล็กทังสเตนเหล็กกล้าความเร็วสูงสำหรับวัตถุประสงค์ทั่วไปคือ W18Cr4V, (เรียกสั้นๆ ว่า W18) ซึ่งมีประสิทธิภาพที่ครอบคลุมดี ความแข็งที่อุณหภูมิสูงที่ 6000C คือ 48.5HRC และสามารถใช้ในการผลิตเครื่องมือที่ซับซ้อนต่างๆ ได้ มันมีข้อดีของความสามารถในการบดที่ดีและความไวในการแยกคาร์บูเรชั่นต่ำ แต่เนื่องจากคาร์ไบด์มีปริมาณสูง การกระจายตัวจึงไม่สม่ำเสมอ อนุภาคมีขนาดใหญ่ และความแข็งแรงและความเหนียวไม่สูง
② เหล็กกล้าทังสเตน-โมลิบดีนัม: หมายถึงเหล็กกล้าความเร็วสูงที่ได้จากการแทนที่ส่วนหนึ่งของทังสเตนในเหล็กทังสเตนด้วยโมลิบดีนัม เกรดทั่วไปของเหล็กกล้าทังสเตน-โมลิบดีนัมคือ W6Mo5Cr4V2, (เรียกสั้นๆ ว่า M2) อนุภาคคาร์ไบด์ของ M2 นั้นละเอียดและสม่ำเสมอ และความแข็งแรง ความเหนียว และความเป็นพลาสติกที่อุณหภูมิสูงนั้นดีกว่าของ W18Cr4V เหล็กกล้าทังสเตน-โมลิบดีนัมอีกชนิดหนึ่งคือ W9Mo3Cr4V (เรียกสั้นๆ ว่า W9) เสถียรภาพทางความร้อนสูงกว่าเหล็กกล้า M2 เล็กน้อย ความแข็งแรงดัดและความเหนียวดีกว่า W6M05Cr4V2 และแปรรูปได้ดี
⑵ เครื่องมือตัดเหล็กความเร็วสูงประสิทธิภาพสูง
เหล็กกล้าความเร็วสูงสมรรถนะสูงหมายถึงเหล็กกล้าชนิดใหม่ที่เพิ่มปริมาณคาร์บอน ปริมาณวานาเดียม และองค์ประกอบการผสม เช่น Co และ Al ลงในส่วนประกอบเหล็กกล้าความเร็วสูงสำหรับใช้งานทั่วไป เพื่อปรับปรุงการต้านทานความร้อนและ ความต้านทานการสึกหรอ ส่วนใหญ่มีประเภทต่อไปนี้:
① เหล็กกล้าไฮสปีดคาร์บอนสูง เหล็กกล้าไฮสปีดคาร์บอนสูง (เช่น 95W18Cr4V) ที่มีความแข็งสูงที่อุณหภูมิห้องและอุณหภูมิสูง เหมาะสำหรับการผลิตและการแปรรูปเหล็กกล้าธรรมดาและเหล็กหล่อ ดอกสว่าน ดอกรีมเมอร์ ดอกต๊าป และหัวกัดที่ต้องการความต้านทานการสึกหรอสูง หรือ เครื่องมือสำหรับการแปรรูปวัสดุที่แข็งกว่า ไม่เหมาะที่จะรับแรงกระแทกขนาดใหญ่
② เหล็กไฮสปีดวาเนเดียมสูง เกรดทั่วไป เช่น W12Cr4V4Mo (เรียกว่า EV4) ที่มี V เพิ่มขึ้นเป็น 3 เปอร์เซ็นต์ถึง 5 เปอร์เซ็นต์ ต้านทานการสึกหรอได้ดี เหมาะสำหรับการตัดวัสดุที่มีการสึกหรอสูงของเครื่องมือ เช่น ไฟเบอร์ ยางแข็ง พลาสติก ฯลฯ สามารถ ยังใช้สำหรับการแปรรูปวัสดุ เช่น เหล็กกล้าไร้สนิม เหล็กกล้าความแข็งแรงสูง และโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูง
③ เหล็กกล้าความเร็วสูงโคบอลต์ เป็นเหล็กกล้าความเร็วสูงชนิดแข็งพิเศษที่มีโคบอลต์ ซึ่งเป็นเกรดทั่วไป เช่น W2Mo9Cr4VCo8 (เรียกสั้นๆ ว่า M42) มีความแข็งสูง และความแข็งสามารถเข้าถึง 69-70HRC ได้ เหมาะสำหรับการแปรรูปเหล็กทนความร้อนที่มีความแข็งแรงสูง โลหะผสมที่อุณหภูมิสูง โลหะผสมไททาเนียม ฯลฯ วัสดุการตัดเฉือน M42 มีความสามารถในการเจียรได้ดีและเหมาะสำหรับการทำเครื่องมือที่มีความแม่นยำและซับซ้อน แต่ไม่เหมาะสำหรับการทำงานภายใต้การตัดกระแทก เงื่อนไข.
④ เหล็กไฮสปีดอะลูมิเนียม เป็นเหล็กกล้าความเร็วสูงพิเศษที่มีส่วนผสมของอะลูมิเนียม เกรดทั่วไป เช่น W6Mo5Cr4V2Al (ตัวย่อ 501) ความแข็งที่อุณหภูมิสูงถึง 54HRC ที่ 6000C และประสิทธิภาพการตัดเทียบเท่ากับ M42 เหมาะสำหรับการผลิตหัวกัด ดอกสว่าน ดอกรีมเมอร์ ดอกกัดเฟือง และสว่านเจาะ ฯลฯ ใช้ในการแปรรูปวัสดุ เช่น โลหะผสมเหล็ก เหล็กกล้าไร้สนิม เหล็กกล้ากำลังสูง และซูเปอร์อัลลอย
⑤ เหล็กกล้าไฮสปีดซุปเปอร์ฮาร์ดไนโตรเจน เกรดทั่วไป เช่น W12M03Cr4V3N หรือที่เรียกว่า (V3N) เป็นเหล็กกล้าไฮสปีดที่มีความแข็งเป็นพิเศษซึ่งมีไนโตรเจน ความแข็ง ความแข็งแรง และความเหนียวเทียบเท่ากับ M42 กำลังประมวลผล.
(3) การหลอมเหล็กกล้าความเร็วสูงและผงโลหะความเร็วสูง
ตามกระบวนการผลิตที่แตกต่างกัน เหล็กความเร็วสูงสามารถแบ่งออกเป็นเหล็กความเร็วสูงหลอมและเหล็กความเร็วสูงผงโลหะ
① การถลุงเหล็กความเร็วสูง: ทั้งเหล็กกล้าความเร็วสูงธรรมดาและเหล็กกล้าความเร็วสูงประสิทธิภาพสูงผลิตขึ้นโดยการถลุง นำมาทำเป็นมีดโดยผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การถลุง การหล่อโลหะ การชุบและการรีด ปัญหาร้ายแรงที่มักเกิดขึ้นในการถลุงเหล็กกล้าความเร็วสูงคือการแยกตัวของคาร์ไบด์ คาร์ไบด์ที่แข็งและเปราะจะกระจายตัวไม่เท่ากันในเหล็กกล้าความเร็วสูง และเกรนจะหยาบ (ไม่เกิน 10 ไมครอน) และผลเสียต่อประสิทธิภาพการตัด
② เหล็กกล้าความเร็วสูงแบบผงโลหะวิทยา (PM HSS): เหล็กกล้าความเร็วสูงแบบผงโลหะวิทยา (PM HSS) คือเหล็กกล้าหลอมเหลวที่ถลุงในเตาแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูง ทำให้เป็นอะตอมด้วยอาร์กอนแรงดันสูงหรือไนโตรเจนบริสุทธิ์ จากนั้นทำให้เย็นลงเพื่อให้ได้เนื้อละเอียด และผลึกสม่ำเสมอ โครงสร้างจุลภาค (ผงเหล็กความเร็วสูง) จากนั้นกดผงที่ได้ลงในมีดเปล่าภายใต้อุณหภูมิสูงและความดันสูง หรือก่อนอื่นให้สร้างเหล็กแท่งเล็ก จากนั้นจึงตีและม้วนเป็นรูปมีด เมื่อเทียบกับเหล็กกล้าความเร็วสูงที่ผลิตโดยวิธีการหลอม PM HSS มีข้อดีดังต่อไปนี้ เม็ดคาร์ไบด์มีความละเอียดและสม่ำเสมอ อีกทั้งความแข็งแรง ความเหนียว และความต้านทานการสึกหรอดีขึ้นมากเมื่อเทียบกับเหล็กกล้าความเร็วสูงที่เกิดจากการหลอม ในด้านเครื่องมือ CNC ที่ซับซ้อน เครื่องมือ PM HSS จะพัฒนาและมีบทบาทสำคัญต่อไป เกรดทั่วไป เช่น F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN ฯลฯ สามารถใช้ในการผลิตมีดขนาดใหญ่ งานหนัก แรงกระแทกสูง และยังสามารถใช้ผลิตมีดที่มีความแม่นยำได้อีกด้วย
3. หลักการเลือกวัสดุเครื่องมือตัด CNC
เดอะ
ในปัจจุบัน วัสดุเครื่องมือ CNC ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายส่วนใหญ่รวมถึงเครื่องมือเพชร, เครื่องมือคิวบิกโบรอนไนไตรด์, เครื่องมือเซรามิก, เครื่องมือเคลือบ, เครื่องมือคาร์ไบด์และเครื่องมือเหล็กความเร็วสูง วัสดุเครื่องมือตัดมีหลายเกรดและประสิทธิภาพแตกต่างกันไปอย่างมาก ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพหลักของวัสดุเครื่องมือต่างๆ แสดงอยู่ในตารางต่อไปนี้
รูปภาพ
ต้องเลือกวัสดุเครื่องมือสำหรับการตัดเฉือน NC ตามชิ้นงานที่จะตัดเฉือนและลักษณะของการตัดเฉือน การเลือกวัสดุเครื่องมือควรจับคู่อย่างสมเหตุสมผลกับวัตถุการประมวลผล การจับคู่วัสดุเครื่องมือตัดและวัตถุการประมวลผลส่วนใหญ่หมายถึงการจับคู่คุณสมบัติทางกล คุณสมบัติทางกายภาพ และคุณสมบัติทางเคมีของทั้งสองอย่างเพื่อให้ได้เครื่องมือที่มีอายุการใช้งานยาวนานที่สุดและประสิทธิภาพการตัดสูงสุด
1. วัสดุเครื่องมือตัดตรงกับคุณสมบัติทางกลของวัตถุที่ตัดเฉือน
การจับคู่คุณสมบัติเชิงกลของเครื่องมือตัดและวัตถุแปรรูปส่วนใหญ่หมายถึงการจับคู่พารามิเตอร์คุณสมบัติเชิงกล เช่น ความแข็งแรง ความเหนียว และความแข็งของเครื่องมือตัดและวัสดุชิ้นงาน วัสดุเครื่องมือที่มีคุณสมบัติเชิงกลต่างกันเหมาะสำหรับวัสดุชิ้นงานที่แตกต่างกัน
① The order of tool material hardness is: diamond tool>cubic boron nitride tool>ceramic tool>tungsten carbide>เหล็กความเร็วสูง
② ลำดับของความแข็งแรงดัดของวัสดุเครื่องมือคือ: เหล็กกล้าความเร็วสูง > ซีเมนต์คาร์ไบด์ > เครื่องมือเซรามิก > เครื่องมือเพชรและคิวบิกโบรอนไนไตรด์
③ ลำดับความเหนียวของวัสดุเครื่องมือตัดคือ: เหล็กกล้าความเร็วสูง > ซีเมนต์คาร์ไบด์ > คิวบิกโบรอนไนไตรด์ เครื่องมือตัดเพชรและเซรามิก
วัสดุชิ้นงานที่มีความแข็งสูงต้องผ่านกระบวนการด้วยเครื่องมือที่มีความแข็งสูงกว่า ความแข็งของวัสดุเครื่องมือต้องสูงกว่าวัสดุชิ้นงาน ซึ่งโดยทั่วไปต้องสูงกว่า 60HRC ยิ่งวัสดุเครื่องมือมีความแข็งมากเท่าใด ความต้านทานการสึกหรอก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่น เมื่อปริมาณโคบอลต์ในซีเมนต์คาร์ไบด์เพิ่มขึ้น ความแข็งแรงและความเหนียวจะเพิ่มขึ้น และความแข็งจะลดลง ซึ่งเหมาะสำหรับการตัดเฉือนหยาบ เมื่อปริมาณโคบอลต์ลดลง ความแข็งและความต้านทานการสึกหรอจะเพิ่มขึ้น ซึ่งเหมาะสำหรับการเก็บผิวละเอียด
เครื่องมือที่มีคุณสมบัติเชิงกลที่อุณหภูมิสูงดีเยี่ยมเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการตัดด้วยความเร็วสูง ประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิสูงที่ยอดเยี่ยมของเครื่องมือเซรามิกช่วยให้สามารถตัดด้วยความเร็วสูง และสามารถเพิ่มความเร็วตัดที่อนุญาตได้ 2 ถึง 10 เท่าเมื่อเทียบกับซีเมนต์คาร์ไบด์
2. การจับคู่วัสดุเครื่องมือตัดกับคุณสมบัติทางกายภาพของวัตถุที่ตัดเฉือน
เครื่องมือที่มีคุณสมบัติทางกายภาพต่างกัน เช่น เครื่องมือเหล็กความเร็วสูงที่มีค่าการนำความร้อนสูงและจุดหลอมเหลวต่ำ เครื่องมือเซรามิกที่มีจุดหลอมเหลวสูงและการขยายตัวทางความร้อนต่ำ เครื่องมือเพชรที่มีค่าการนำความร้อนสูงและการขยายตัวทางความร้อนต่ำ เป็นต้น เหมาะสำหรับ วัสดุชิ้นงานที่แตกต่างกัน เมื่อประมวลผลชิ้นงานที่มีค่าการนำความร้อนต่ำ ควรใช้วัสดุเครื่องมือที่มีค่าการนำความร้อนที่ดีกว่าเพื่อให้สามารถส่งผ่านความร้อนในการตัดได้อย่างรวดเร็วและลดอุณหภูมิในการตัด เนื่องจากการนำความร้อนสูงและการแพร่กระจายความร้อนของเพชร ความร้อนในการเจียระไนจึงกระจายตัวได้ง่ายและจะไม่ทำให้เกิดการเสียรูปเนื่องจากความร้อนขนาดใหญ่ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับเครื่องมือตัดเฉือนที่มีความเที่ยงตรงที่ต้องการความแม่นยำเชิงมิติสูง
① อุณหภูมิทนความร้อนของวัสดุเครื่องมือต่างๆ: 700-8000C สำหรับเครื่องมือเพชร, 13000-15000C สำหรับเครื่องมือ PCBN, 1100-12000C สำหรับเครื่องมือเซรามิก, 900-11000C สำหรับ TiC(N )-เบสซีเมนต์คาร์ไบด์ และ 900-11000C สำหรับเกรนละเอียดพิเศษที่ใช้ WC ซีเมนต์คาร์ไบด์คือ 800~9000C, HSS คือ 600~7000C
② The order of thermal conductivity of various tool materials: PCD>PCBN>WC-based cemented carbide>TiC(N)-based cemented carbide>HSS>Si3N4-based ceramics>A1203-จากเซรามิก
③ The order of thermal expansion coefficient of various tool materials is: HSS>WC-based cemented carbide>TiC(N)>A1203-based ceramics>PCBN>Si3N4-based ceramics>กรมควบคุมโรค
④ The order of thermal shock resistance of various tool materials is: HSS>WC-based cemented carbide>Si3N4-based ceramics>PCBN>PCD>TiC(N)-based cemented carbide>A1203-จากเซรามิก
3. จับคู่วัสดุเครื่องมือตัดกับคุณสมบัติทางเคมีของวัตถุที่ตัดเฉือน
การจับคู่คุณสมบัติทางเคมีระหว่างวัสดุเครื่องมือตัดและวัตถุการประมวลผลส่วนใหญ่หมายถึงการจับคู่พารามิเตอร์ประสิทธิภาพทางเคมี เช่น ความสัมพันธ์ทางเคมี ปฏิกิริยาเคมี การแพร่กระจายและการละลายระหว่างวัสดุเครื่องมือและวัสดุชิ้นงาน มีดจากวัสดุต่างๆ
