Wie viel wissen Sie über CNC-Schneidwerkzeuge

Die Auswahl von Fräser Die Wahl des Materials ist eine entscheidende Entscheidung bei der Schneidverarbeitung, die in direktem Zusammenhang mit der Verarbeitungseffizienz, der Verarbeitungsqualität, den Verarbeitungskosten und der Werkzeuglebensdauer steht. Verschiedene Schneidwerkzeugmaterialien haben unterschiedliche physikalische und chemische Eigenschaften und eignen sich für unterschiedliche Verarbeitungsbedingungen und Materialien. Daher ist die Wahl des richtigen Schaftfräsermaterials der Schlüssel zu einer effizienten und qualitativ hochwertigen Verarbeitung.

Werkstoffe für Schaftfräser sollten grundlegende Eigenschaften aufweisen

Die Auswahl der Schneidwerkzeugmaterialien hat großen Einfluss auf die Werkzeuglebensdauer, die Verarbeitungseffizienz, die Verarbeitungsqualität und die Verarbeitungskosten. Schaftfräser Werkzeuge müssen beim Schneiden hohem Druck, hohen Temperaturen, Reibung, Stößen und Vibrationen standhalten. Daher sollten Fräswerkzeugmaterialien die folgenden grundlegenden Eigenschaften aufweisen:

• Härte und Verschleißfestigkeit. Die Härte des Werkzeugmaterials muss höher sein als die Härte des Werkstückmaterials und muss im Allgemeinen über 60 HRC liegen. Je höher die Härte des Werkzeugmaterials, desto besser die Verschleißfestigkeit.
• Festigkeit und Zähigkeit. Das Werkzeugmaterial sollte eine hohe Festigkeit und Zähigkeit aufweisen, um Schnittkräften, Stößen und Vibrationen standzuhalten und Sprödbrüche und Absplitterungen des Werkzeugs zu verhindern.
• Hitzebeständigkeit. Das Werkzeugmaterial sollte eine gute Hitzebeständigkeit aufweisen, hohen Schnitttemperaturen standhalten und eine gute Oxidationsbeständigkeit aufweisen.
• Prozessleistung und Wirtschaftlichkeit. Das Werkzeugmaterial sollte gute Schmiedeeigenschaften, Wärmebehandlungseigenschaften, Schweißeigenschaften, Schleifeigenschaften usw. aufweisen und ein hohes Preis-Leistungs-Verhältnis aufweisen.

Leistung des Schaftfräsers

Diamant Cschneidig Toools

Diamant ist ein Allotrop des Kohlenstoffs und das härteste in der Natur vorkommende Material. Diamantfräser haben eine hohe Härte, hohe Verschleißfestigkeit und hohe Wärmeleitfähigkeit und werden häufig bei der Verarbeitung von Nichteisenmetallen und nichtmetallischen Materialien verwendet. Insbesondere beim Hochgeschwindigkeitsschneiden von Aluminium und Silizium-Aluminium-Legierungen sind Diamant-Schaftfräser die wichtigste Schneidwerkzeugart, die schwer zu ersetzen ist. Diamantwerkzeuge, die eine hohe Effizienz, hohe Stabilität und eine lange Lebensdauer erreichen, sind ein unverzichtbares und wichtiges Werkzeug in der modernen CNC-Verarbeitung.

Arten von Diamond Cschneidig Toools

Schneidwerkzeuge aus Naturdiamanten: Naturdiamanten werden seit Hunderten von Jahren als Schneidwerkzeuge verwendet. Nach dem Feinschleifen kann das Werkzeug aus natürlichem Einkristalldiamant zu einer extrem scharfen Kante mit einem Schneidkantenradius von bis zu 0,002 μm geschliffen werden. Es kann ultradünne Schnitte erzielen und eine extrem hohe Werkstückpräzision und eine extrem geringe Oberflächenrauheit erzeugen. Es ist ein anerkanntes, ideales und unersetzliches ultrapräzises Bearbeitungswerkzeug.

PCD-Diamantschneidwerkzeuge: Natürliche Diamanten sind teuer. Polykristalliner Diamant (PCD) wird häufig zum Schneiden verwendet. Seit den frühen 1970er Jahren wird polykristalliner Diamant (PCD), der durch Hochtemperatur- und Hochdrucksynthesetechnologie hergestellt wird, häufig zum Schneiden verwendet. Nach der erfolgreichen Entwicklung von Diamanten, die als PCD-Klingen bezeichnet werden, wurden natürliche Diamantwerkzeuge häufig durch künstliche polykristalline Diamanten ersetzt. PCD-Rohstoffe sind reichlich vorhanden und ihr Preis beträgt nur einige Zehntel bis ein Dutzend Zehntel des Preises von natürlichen Diamanten. PCD-Schaftfräser können keine extrem scharfen Kanten schleifen und die Oberflächenqualität der bearbeiteten Werkstücke ist nicht so gut wie bei natürlichen Diamanten. Derzeit ist es in der Industrie nicht einfach, PCD-Fräserklingen mit Spanbrechern herzustellen. Daher kann PCD nur zum Präzisionsschneiden von Nichteisenmetallen und Nichtmetallen verwendet werden, und es ist schwierig, hochpräzises Spiegelschneiden zu erreichen.

CVD-Diamantschneidwerkzeuge: Die CVD-Diamanttechnologie gibt es in Japan seit den späten 1970er und frühen 1980er Jahren. CVD-Diamant bezieht sich auf die Synthese eines Diamantfilms auf einem heterogenen Substrat (wie Hartmetall, Keramik usw.) durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD). CVD-Diamant hat die gleiche Struktur und Eigenschaften wie natürlicher Diamant. Die Leistung von CVD-Diamant kommt der von natürlichem Diamant sehr nahe. Er hat die Vorteile von natürlichem Einkristalldiamant und polykristallinem Diamant (PCD) und überwindet deren Nachteile bis zu einem gewissen Grad.

Leistung CEigenschaften von Diamond Eund MKrankheiten

• Extrem hohe Härte und Verschleißfestigkeit: Natürlicher Diamant ist der härteste in der Natur vorkommende Stoff. Diamant hat eine extrem hohe Verschleißfestigkeit. Bei der Bearbeitung von Materialien mit hoher Härte beträgt die Lebensdauer von Diamantwerkzeugen das 10- bis 100-fache der von Hartmetallwerkzeugen oder sogar bis zu mehreren hundert Mal.
• Es hat einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten: Der Reibungskoeffizient zwischen Diamant und einigen Nichteisenmetallen ist niedriger als bei anderen Werkzeugen. Der niedrige Reibungskoeffizient bedeutet weniger Verformung während der Verarbeitung, was die Schnittkraft verringern kann.
• Die Schneide ist sehr scharf: Die Schneide von Diamantfräsern kann sehr scharf geschärft werden. Natürliche Einkristall-Diamantwerkzeuge können eine Stärke von 0,002 bis 0,008 μm aufweisen und ermöglichen ultradünne Schnitte und hochpräzise Bearbeitungen.
• Es hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit: Diamant hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit und Wärmeausbreitungskapazität, die Schneidwärme kann leicht abgeleitet werden und die Temperatur des Schneidteils des Werkzeugs ist niedrig.
• Es hat einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten: Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Diamant ist um ein Vielfaches kleiner als der von Hartmetall, und die durch die Schneidwärme verursachte Änderung der Schneidwerkzeuggröße ist sehr gering, was insbesondere für die Präzisions- und Ultrapräzisionsverarbeitung mit hohen Anforderungen an die Maßgenauigkeit wichtig ist.

Anwendung von Diamond Manrichten Cäußerst

Diamantschneidwerkzeuge werden hauptsächlich zum Feinschneiden und Bohren von Nichteisenmetallen und nichtmetallischen Materialien bei hoher Geschwindigkeit verwendet. Geeignet für die Bearbeitung verschiedener verschleißfester Nichtmetalle, wie z. B. Rohlinge aus der Pulvermetallurgie von Glasfasern, Keramikmaterialien usw.; verschiedener verschleißfester Nichteisenmetalle, wie z. B. verschiedener Silizium-Aluminium-Legierungen; verschiedener Nichteisenmetall-Veredelungen.

Der Nachteil von Diamant-Schaftfräsern ist ihre schlechte thermische Stabilität. Wenn die Schnitttemperatur 700 °C bis 800 °C überschreitet, verlieren sie ihre Härte vollständig. Darüber hinaus sind sie nicht zum Schneiden von Eisenmetallen geeignet, da Diamant (Kohlenstoff) bei hohen Temperaturen leicht mit Eisenatomen reagiert und Kohlenstoffatome in Graphitstrukturen umwandelt, wodurch das Werkzeug leicht beschädigt wird.

Schneidwerkzeugmaterial aus kubischem Bornitrid

Kubisches Bornitrid (CBN), ein zweites superhartes Material, das mit einem ähnlichen Verfahren wie Diamant synthetisiert wird, ist in Härte und Wärmeleitfähigkeit nur Diamant unterlegen. Es hat eine ausgezeichnete thermische Stabilität und oxidiert nicht, selbst wenn es in der Atmosphäre auf 10.000 °C erhitzt wird. CBN hat für Eisenmetalle äußerst stabile chemische Eigenschaften und kann bei der Verarbeitung von Stahlprodukten weit verbreitet eingesetzt werden.

Arten von Schneidwerkzeugen aus kubischem Bornitrid

Kubisches Bornitrid (CBN) ist eine Substanz, die in der Natur nicht vorkommt. Es wird in einkristalline und polykristalline unterteilt, nämlich in einkristallines CBN und polykristallines kubisches Bornitrid (kurz PCBN). CBN ist eines der Allotrope von Bornitrid (BN) und hat eine diamantähnliche Struktur.

PCBN (polykristallines kubisches Bornitrid) ist ein polykristallines Material, das feine CBN-Materialien durch eine Bindephase (TiC, TiN, Al, Ti usw.) unter hoher Temperatur und hohem Druck zusammensintert. Es ist derzeit das Werkzeugmaterial mit der zweithöchsten künstlichen Härte nach Diamant. Es und Diamant werden zusammen als superharte Werkzeugmaterialien bezeichnet. PCBN wird hauptsächlich zur Herstellung von Messern oder anderen Werkzeugen verwendet.

PCBN-Schneidwerkzeuge können in integrale PCBN-Klingen und mit Hartmetall gesinterte PCBN-Verbundklingen unterteilt werden.

PCBN-Verbundklingen werden durch Sintern einer 0,5–1,0 mm dicken PCBN-Schicht auf Hartmetall mit guter Festigkeit und Zähigkeit hergestellt. Sie weisen eine gute Zähigkeit, hohe Härte und Verschleißfestigkeit auf und lösen die Probleme der geringen Biegefestigkeit und des schwierigen Schweißens von CBN-Klingen.

Hauptsächlich PImmobilien und CEigenschaften von Cubisch Boron Nesride

Obwohl die Härte von kubischem Bornitrid etwas geringer ist als die von Diamant, ist sie viel höher als bei anderen Materialien mit hoher Härte. Der herausragende Vorteil von CBN ist, dass seine thermische Stabilität viel höher ist als die von Diamant, die über 1200 °C erreichen kann (Diamant hat 700–800 °C). Ein weiterer herausragender Vorteil ist, dass es chemisch inert ist und bei 1200–1300 °C nicht chemisch mit Eisen reagiert. Die wichtigsten Leistungsmerkmale von kubischem Bornitrid sind wie folgt.

• Hohe Härte und Verschleißfestigkeit: Die Kristallstruktur von CBN ähnelt der von Diamant und weist eine ähnliche Härte und Festigkeit wie Diamant auf. PCBN eignet sich besonders für die Bearbeitung von Materialien mit hoher Härte, die bisher nur geschliffen werden konnten, und ermöglicht eine bessere Oberflächenqualität der Werkstücke.
• Es hat eine hohe thermische Stabilität: Die Hitzebeständigkeit von CBN kann 1400–1500 °C erreichen, was fast 1-mal höher ist als die Hitzebeständigkeit von Diamant (700–800 °C). PCBN-Werkzeuge können Hochtemperaturlegierungen und gehärteten Stahl mit einer 3- bis 5-mal höheren Geschwindigkeit schneiden als Hartmetallwerkzeuge.
• Hervorragende chemische Stabilität: Es reagiert bei 1200–1300 °C nicht chemisch mit Eisenmaterialien und verschleißt nicht so stark wie Diamant. Gleichzeitig kann es die Härte von Hartmetall beibehalten. PCBN-Werkzeuge eignen sich zum Schneiden von gehärteten Stahlteilen und Hartguss und können häufig beim Hochgeschwindigkeitsschneiden von Gusseisen verwendet werden.
• Gute Wärmeleitfähigkeit: Obwohl die Wärmeleitfähigkeit von CBN nicht mit der von Diamant mithalten kann, liegt die Wärmeleitfähigkeit von PCBN unter allen Werkzeugmaterialien nach Diamant an zweiter Stelle und ist viel höher als die von Schnellarbeitsstahl und Hartmetall.
• Niedriger Reibungskoeffizient: Ein niedriger Reibungskoeffizient kann zu einer verringerten Schnittkraft, einer niedrigeren Schnitttemperatur und einer verbesserten Oberflächenqualität beim Schneiden führen.

Anwendung von Cubisch Boron NNitrid Manrichten Cäußerst

Kubisches Bornitrid eignet sich zum Schlichten verschiedener schwer zu schneidender Materialien wie gehärtetem Stahl, hartem Gusseisen, Hochtemperaturlegierungen, Hartmetall, Oberflächenspritzmaterialien usw. Die Bearbeitungsgenauigkeit kann IT5 erreichen (IT6 für Löcher) und der Oberflächenrauheitswert kann so klein wie Ra1,25 bis 0,20 μm sein.

Schneidstoffmaterialien aus kubischem Bornitrid weisen eine geringe Zähigkeit und Biegefestigkeit auf. Daher sind Drehwerkzeuge aus kubischem Bornitrid nicht für die Grobbearbeitung bei niedriger Geschwindigkeit und hoher Stoßbelastung geeignet. Gleichzeitig sind sie nicht zum Schneiden von Werkstoffen mit hoher Plastizität (wie Aluminiumlegierungen, Kupferlegierungen, Nickellegierungen, Stahl mit hoher Plastizität usw.) geeignet, da beim Schneiden dieser Metalle eine starke Aufbauschneide entsteht, die die bearbeitete Oberfläche verschlechtert.

Keramische Schneidstoffmaterialien

Keramische Fräser zeichnen sich durch hohe Härte, gute Verschleißfestigkeit, ausgezeichnete Hitzebeständigkeit und chemische Stabilität aus und lassen sich nicht leicht mit Metallen verbinden. Keramikwerkzeuge nehmen bei der CNC-Bearbeitung eine sehr wichtige Position ein, und Keramik-Schaftfräser sind zu einem der Hauptwerkzeuge für Hochgeschwindigkeitsschneiden und schwer zu bearbeitende Materialien geworden. Keramische Schneidwerkzeuge werden häufig beim Hochgeschwindigkeitsschneiden, Trockenschneiden, Hartschneiden und Schneiden schwer zu bearbeitender Materialien verwendet. Keramikwerkzeuge können hochharte Materialien, die mit herkömmlichen Werkzeugen überhaupt nicht bearbeitet werden können, effizient bearbeiten, indem sie „Drehen statt Schleifen“ realisieren; die optimale Schnittgeschwindigkeit von Keramikwerkzeugen kann 2- bis 10-mal höher sein als die von Hartmetallwerkzeugen, wodurch die Schneidproduktionseffizienz erheblich verbessert wird; die wichtigsten Rohstoffe, die in keramischen Werkzeugmaterialien verwendet werden, sind die am häufigsten vorkommenden Elemente in der Erdkruste. Daher ist die Förderung und Anwendung von Keramikwerkzeugen von großer Bedeutung für die Verbesserung der Produktivität, die Senkung der Verarbeitungskosten und die Einsparung strategischer Edelmetalle und wird auch die Weiterentwicklung der Schneidtechnologie erheblich fördern.

Arten von keramischen Schneidwerkzeugmaterialien

Keramische Schneidwerkzeugmaterialien können im Allgemeinen in drei Kategorien unterteilt werden: Keramik auf Aluminiumoxidbasis, Keramik auf Siliziumnitridbasis und Verbundkeramik auf Siliziumnitrid-Aluminiumoxidbasis. Unter ihnen werden keramische Fräsermaterialien auf Aluminiumoxid- und Siliziumnitridbasis am häufigsten verwendet. Die Leistung von Keramik auf Siliziumnitridbasis ist der von Keramik auf Aluminiumoxidbasis überlegen.

Leistung und CEigenschaften von CAbonnieren Cschneidig Toools

• Hohe Härte und gute Verschleißfestigkeit: Obwohl die Härte von Keramikfräswerkzeugen nicht so hoch ist wie die von PCD und PCBN, ist sie viel höher als die von Hartmetall- und Schnellarbeitsstahlwerkzeugen und erreicht 93-95HRA. Keramik-Schaftfräser können hochharte Materialien verarbeiten, die mit herkömmlichen Werkzeugen schwer zu verarbeiten sind, und eignen sich für Hochgeschwindigkeits- und Hartschnitte.
• Hohe Temperaturbeständigkeit und gute Hitzebeständigkeit: Keramische Schneidwerkzeuge können auch bei hohen Temperaturen über 1200 °C schneiden. Keramische Werkzeuge haben gute mechanische Eigenschaften bei hohen Temperaturen. A12O3-Keramikwerkzeuge haben eine besonders gute Oxidationsbeständigkeit und die Schneide kann auch im glühenden Zustand kontinuierlich verwendet werden. Daher können keramische Werkzeuge trocken schneiden, wodurch Schneidflüssigkeit vermieden wird.
• Gute chemische Stabilität: Keramikfräser verbinden sich nicht so leicht mit Metallen, sind korrosionsbeständig und chemisch stabil, was den Bindungsverschleiß des Werkzeugs verringern kann.
• Niedriger Reibungskoeffizient: Keramikwerkzeuge haben eine geringe Affinität zu Metallen und einen niedrigen Reibungskoeffizienten, was die Schnittkraft und die Schnitttemperatur reduzieren kann.

Keramik Cschneidig TWerkzeuge haben AAnwendungen

Keramik ist eines der hauptsächlich für Hochgeschwindigkeits-Finishing und Semi-Finishing verwendeten Werkzeugmaterialien. Keramikfräswerkzeuge eignen sich zum Schneiden verschiedener Gusseisenarten (Grauguss, Sphäroguss, Temperguss, Hartguss, hochlegiertes verschleißfestes Gusseisen) und Stähle (Kohlenstoffbaustahl, legierter Baustahl, hochfester Stahl, hochmanganhaltiger Stahl, gehärteter Stahl usw.) und können auch zum Schneiden von Kupferlegierungen, Graphit, technischen Kunststoffen und Verbundwerkstoffen verwendet werden.

Das Material für keramische Fräswerkzeuge weist die Nachteile einer geringen Biegefestigkeit und Schlagzähigkeit auf und ist nicht zum Schneiden bei niedriger Geschwindigkeit und Schlagbelastung geeignet.

Beschichtete Schaftfräser-Werkzeugmaterialien

Das Beschichten des Werkzeugs ist eine der wichtigsten Möglichkeiten zur Verbesserung der Werkzeugleistung. Das Aufkommen beschichteter Schaftfräser hat einen großen Durchbruch bei der Schneidleistung von Werkzeugen gebracht. Beschichtete Fräser sind mit einer oder mehreren Schichten feuerfester Verbindungen mit guter Verschleißfestigkeit und Zähigkeit des Werkzeugkörpers beschichtet. Es kombiniert das Werkzeugsubstrat mit der Hartbeschichtung und verbessert so die Leistung des Werkzeugs erheblich. Beschichtete Werkzeuge können die Verarbeitungseffizienz verbessern, die Verarbeitungsgenauigkeit verbessern, die Werkzeuglebensdauer verlängern und die Verarbeitungskosten senken.

Etwa 801 Prozent der in neuen CNC-Werkzeugmaschinen eingesetzten Schneidwerkzeuge sind beschichtete Werkzeuge. Beschichtete Werkzeuge werden in Zukunft die wichtigste Werkzeugart im Bereich der CNC-Bearbeitung sein.

Arten von Cgeflogen Eund MKrankheiten

Je nach Beschichtungsverfahren können beschichtete Fräser in Fräser mit chemischer Gasphasenabscheidung (CVD) und Fräser mit physikalischer Gasphasenabscheidung (PVD) unterteilt werden. Beschichtete Hartmetallfräser verwenden im Allgemeinen chemische Gasphasenabscheidung und die Abscheidungstemperatur beträgt etwa 1000 °C. Beschichtete Schnellarbeitsstahlfräser verwenden im Allgemeinen physikalische Gasphasenabscheidung und die Abscheidungstemperatur beträgt etwa 500 °C.

Abhängig von den unterschiedlichen Grundmaterialien der beschichteten Schaftfräser können beschichtete Fräser in hartmetallbeschichtete Fräser, beschichtete Fräser aus Schnellarbeitsstahl und beschichtete Fräser aus Keramik und superharten Materialien (Diamant und kubisches Bornitrid) usw. unterteilt werden.

Beschichtete Fräser können je nach den Eigenschaften des Beschichtungsmaterials in zwei Kategorien unterteilt werden: „harte“ beschichtete Fräser und „weiche“ beschichtete Fräser. Das Hauptziel von „harten“ beschichteten Fräsern ist eine hohe Härte und Verschleißfestigkeit. Ihre Hauptvorteile sind eine hohe Härte und eine gute Verschleißfestigkeit. Typische Beispiele sind TiC- und TiN-Beschichtungen. Das Ziel von „weichen“ beschichteten Fräsern ist ein niedriger Reibungskoeffizient, auch als selbstschmierende Fräser bekannt. Ihr Reibungskoeffizient mit dem Werkstückmaterial ist sehr niedrig, nur etwa 0,1, was die Haftung verringern, die Reibung reduzieren und die Schnittkraft und die Schnitttemperatur senken kann.

Vor kurzem wurden nanobeschichtete Fräser entwickelt. Diese Art beschichteter Fräser kann verschiedene Kombinationen verschiedener Beschichtungsmaterialien (wie Metall/Metall, Metall/Keramik, Keramik/Keramik usw.) verwenden, um unterschiedliche Funktions- und Leistungsanforderungen zu erfüllen. Durch ein vernünftiges Design der Nanobeschichtung kann das Werkzeugmaterial hervorragende Reibungs- und Verschleißschutzfunktionen sowie selbstschmierende Eigenschaften aufweisen und ist für das Hochgeschwindigkeits-Trockenschneiden geeignet.

Eigenschaften von Cgeflogen Eund Mkrank Toools

• Gute Mechanik und Schneidleistung: Beschichtete Schneidwerkzeuge kombinieren die hervorragenden Eigenschaften des Grundmaterials und des Beschichtungsmaterials. Sie behalten nicht nur die gute Zähigkeit und hohe Festigkeit des Grundkörpers bei, sondern verfügen auch über die hohe Härte, hohe Verschleißfestigkeit und den geringen Verschleißwiderstand der Beschichtung. Reibungskoeffizient. Daher kann die Schnittgeschwindigkeit beschichteter Fräswerkzeuge im Vergleich zu unbeschichteten Werkzeugen um mehr als das Zweifache erhöht werden, und es sind höhere Vorschubgeschwindigkeiten möglich. Die Lebensdauer beschichteter Werkzeuge wird ebenfalls verbessert.
• Starke Vielseitigkeit: Das beschichtete Fräswerkzeug ist vielseitig einsetzbar und erweitert den Verarbeitungsbereich erheblich. Ein beschichtetes Werkzeug kann mehrere unbeschichtete Werkzeuge ersetzen.
• Beschichtungsdicke: Mit zunehmender Beschichtungsdicke erhöht sich auch die Standzeit des Werkzeugs. Wenn die Beschichtungsdicke jedoch die Sättigung erreicht, erhöht sich die Standzeit des Werkzeugs nicht mehr signifikant. Wenn die Beschichtung zu dick ist, kann sie leicht abblättern. Wenn die Beschichtung zu dünn ist, ist die Verschleißfestigkeit gering.
• Nachschleifbarkeit: Beschichtete Klingen sind schlecht nachschleifbar, erfordern komplexe Beschichtungsgeräte, hohe Prozessanforderungen und eine lange Beschichtungszeit.
• Beschichtungsmaterial: Werkzeuge mit unterschiedlichen Beschichtungsmaterialien haben unterschiedliche Schneidleistungen. Beispiel: Beim Schneiden mit niedriger Geschwindigkeit hat eine TiC-Beschichtung Vorteile; beim Schneiden mit hoher Geschwindigkeit ist TiN besser geeignet.

Anwendung von Cgeflogen Manrichten Cäußert

Beschichtete Schneidwerkzeuge haben im Bereich der CNC-Bearbeitung großes Potenzial und werden in Zukunft die wichtigste Werkzeugart im Bereich der CNC-Bearbeitung sein. Die Beschichtungstechnologie wurde auf Schaftfräser, Reibahlen, Bohrer, Werkzeuge zur Bearbeitung von Verbundlöchern, Wälzfräser, Zahnradformfräser, Zahnradschabefräser, Formräumnadeln und verschiedene maschinenmontierte Wendeschneidplatten angewendet, um den Anforderungen des Hochgeschwindigkeitsschneidens verschiedener Stähle und Gusseisen, hitzebeständiger Legierungen und Nichteisenmetalle gerecht zu werden.

Hartmetall-Schaftfräser-Werkzeugmaterialien

Hartmetall-Schaftfräser, insbesondere Wendeplatten aus Hartmetall, sind die führenden Produkte der CNC-Bearbeitungswerkzeuge. Seit den 1980er Jahren wurden verschiedene Arten von integrierten und Wendeplatten aus Hartmetall auf verschiedene Schneidwerkzeugbereiche ausgeweitet, wobei Wendeplatten aus Hartmetall von einfachen Drehwerkzeugen und Planfräsern auf verschiedene Bereiche der Präzisions-, Komplex- und Formwerkzeuge ausgeweitet wurden.

Arten von Cemuliert CArbid Manrichten Cäußerst Toools

Nach seiner hauptsächlichen chemischen Zusammensetzung kann Hartmetall in Hartmetall auf Wolframkarbidbasis und Hartmetall auf Titankarbidbasis (TiC(N)) unterteilt werden.

Hartmetall auf Wolframkarbidbasis gibt es in drei Typen: Wolfram-Kobalt-Typ (YG), Wolfram-Kobalt-Titan-Typ (YT) und Typ mit seltenem Karbidzusatz (YW). Jeder von ihnen hat seine eigenen Vor- und Nachteile. Die Hauptbestandteile sind Wolframkarbid (WC), Titankarbid (TiC), Tantalkarbid (TaC), Niobkarbid (NbC) usw. Die üblicherweise verwendete Metallbindungsphase ist Co.

Hartmetall auf Titankarbid-(nitrid-)Basis ist ein Hartmetall mit TiC als Hauptbestandteil (einigen sind andere Karbide oder Nitride hinzugefügt); die üblicherweise verwendeten Metallbindungsphasen sind Mo und Ni.

Die ISO (Internationale Organisation für Normung) unterteilt das Schneiden von Hartmetall in drei Kategorien:

• Der K-Typ, einschließlich Kl0~K40, entspricht dem YG-Typ meines Landes (die Hauptkomponente ist WC.Co).
• Die P-Klasse, einschließlich P01–P50, entspricht der YT-Klasse meines Landes (Hauptkomponenten sind WC, TiC und Co).
• Die M-Klasse, einschließlich M10–M40, entspricht der YW-Klasse meines Landes (Hauptbestandteile sind WC-TiC-TaC(NbC)-Co).

Jede Güteklasse wird durch eine Zahl zwischen 01 und 50 dargestellt und steht für eine Reihe von Legierungen von hoher Härte bis maximaler Zähigkeit.

Leistung CEigenschaften von Cemuliert CArbid Manrichten Cäußerst Toools

Hohe Härte: Hartmetallfräswerkzeuge werden durch Pulvermetallurgie aus Carbiden (Hartphase genannt) mit hoher Härte und Schmelzpunkt und Metallbinder (Bindephase genannt) hergestellt. Seine Härte erreicht 89–93 HRA, was viel höher ist als bei Schnellarbeitsstahl. Bei 5400 °C kann die Härte immer noch 82–87 HRA erreichen, was der Härte von Schnellarbeitsstahl bei Raumtemperatur (83–86 HRA) entspricht. Der Härtewert von Hartmetall variiert mit der Art, Menge, Partikelgröße und dem Gehalt der Metallbindephase der Carbide und nimmt im Allgemeinen mit zunehmendem Gehalt der Bindemetallphase ab. Bei gleichem Gehalt der Bindephase ist die Härte der YT-Legierung höher als die der YG-Legierung, und die Legierung mit zugesetztem TaC (NbC) weist eine höhere Hochtemperaturhärte auf.

Biegefestigkeit und Zähigkeit: Die Biegefestigkeit von häufig verwendetem Hartmetall liegt im Bereich von 900–1500 MPa. Je höher der Gehalt der Metallbindungsphase ist, desto höher ist die Biegefestigkeit. Bei gleichem Bindemittelgehalt ist die Festigkeit der YG-Legierung (WC-Co) höher als die der YT-Legierung (WC-TiC-Co), und die Festigkeit nimmt mit zunehmendem TiC-Gehalt ab. Hartmetall ist ein sprödes Material und seine Schlagzähigkeit bei Raumtemperatur beträgt nur 1/30 bis 1/8 der von Schnellarbeitsstahl.

Anwendung gängiger Hartmetallwerkzeuge

YG-Legierungen werden hauptsächlich zur Verarbeitung von Gusseisen, Nichteisenmetallen und nichtmetallischen Werkstoffen verwendet. Feinkörniges Hartmetall (wie YG3X und YG6X) weist bei gleichem Kobaltgehalt eine höhere Härte und Verschleißfestigkeit auf als mittelkörniges Hartmetall und eignet sich zur Verarbeitung von speziellem Hartgusseisen, austenitischem Edelstahl, hitzebeständigen Legierungen, Titanlegierungen, harter Bronze und verschleißfesten Isoliermaterialien.

Die herausragenden Vorteile von YT-Hartmetall sind hohe Härte, gute Hitzebeständigkeit, höhere Härte und Druckfestigkeit bei höheren Temperaturen als YG sowie gute Oxidationsbeständigkeit. Wenn das Werkzeug eine höhere Hitzebeständigkeit und Verschleißfestigkeit aufweisen muss, sollte daher eine Sorte mit höherem TiC-Gehalt gewählt werden. YT-Legierungen eignen sich für die Verarbeitung von Kunststoffmaterialien wie Stahl, jedoch nicht für die Verarbeitung von Titanlegierungen und Silizium-Aluminium-Legierungen.

YW-Legierungen haben die Eigenschaften von YG- und YT-Legierungen und weisen eine gute Gesamtleistung auf. Sie können zur Bearbeitung von Stahl, Gusseisen und Nichteisenmetallen verwendet werden. Wenn der Kobaltgehalt dieser Art von Legierung entsprechend erhöht wird, kann die Festigkeit sehr hoch sein und sie kann zur Grobbearbeitung und zum intermittierenden Schneiden verschiedener schwer zu bearbeitender Materialien verwendet werden.

Schnellarbeitsstahl-Fräser

Schnellarbeitsstahl (HSS) ist ein hochlegierter Werkzeugstahl mit einer großen Anzahl an Legierungselementen wie W, Mo, Cr und V. Schnellarbeitsstahlwerkzeuge weisen eine hervorragende Gesamtleistung in Bezug auf Festigkeit, Zähigkeit und Verarbeitbarkeit auf. Schnellarbeitsstahl nimmt bei komplexen Werkzeugen nach wie vor eine wichtige Stellung ein, insbesondere bei der Herstellung von Lochbearbeitungswerkzeugen, Fräsern, Gewindewerkzeugen, Räumnadeln, Zahnradwerkzeugen und anderen komplexen klingenförmigen Werkzeugen. Schnellarbeitsstahlwerkzeuge erleichtern das Schärfen der Schneide.

Je nach Verwendungszweck kann Schnellarbeitsstahl in Allzweck-Schnellarbeitsstahl und Hochleistungs-Schnellarbeitsstahl unterteilt werden.

Universal HHochgeschwindigkeit SStahl Toools

Universeller Schnellarbeitsstahl. Im Allgemeinen kann er in zwei Kategorien unterteilt werden: Wolframstahl und Wolfram-Molybdän-Stahl. Diese Art von Schnellarbeitsstahl enthält 0,7% bis 0,9% Wolfram (C). Je nach Wolframgehalt im Stahl kann er in Wolframstahl mit 12% oder 18% W, Wolfram-Molybdän-Stahl mit 6% oder 8% W und Molybdänstahl mit 2% oder keinem W unterteilt werden. Universeller Schnellarbeitsstahl hat eine gewisse Härte (63-66HRC) und Verschleißfestigkeit, hohe Festigkeit und Zähigkeit, gute Plastizität und Verarbeitungstechnologie, sodass er häufig bei der Herstellung verschiedener komplexer Werkzeuge verwendet wird.

Wolframstahl: Die typische Qualität von universellem Schnellarbeitsstahl aus Wolframstahl ist W18Cr4V (abgekürzt W18), der eine gute Gesamtleistung aufweist. Die Hochtemperaturhärte bei 6000 °C beträgt 48,5 HRC, was zur Herstellung verschiedener komplexer Werkzeuge verwendet werden kann. Es hat die Vorteile einer guten Schleifbarkeit und geringen Entkohlungsempfindlichkeit, aber aufgrund des hohen Karbidgehalts, der ungleichmäßigen Verteilung, der großen Partikel, der geringen Festigkeit und Zähigkeit.

Wolfram-Molybdän-Stahl: bezeichnet einen Schnellarbeitsstahl, der durch Ersetzen eines Teils des Wolframs in Wolframstahl durch Molybdän gewonnen wird. Die typische Qualität von Wolfram-Molybdän-Stahl ist W6Mo5Cr4V2 (abgekürzt als M2). Die Karbidpartikel von M2 sind fein und gleichmäßig und seine Festigkeit, Zähigkeit und Hochtemperaturplastizität sind besser als bei W18Cr4V. Ein weiterer Wolfram-Molybdän-Stahl ist W9Mo3Cr4V (abgekürzt als W9), der eine etwas höhere thermische Stabilität als M2-Stahl, eine bessere Biegefestigkeit und Zähigkeit als W6M05Cr4V2 und eine gute Bearbeitbarkeit aufweist.

Hochleistung HHochgeschwindigkeit SStahl Toools

Hochleistungs-Schnellarbeitsstahl ist eine neue Stahlsorte, die der allgemeinen Zusammensetzung von Schnellarbeitsstahl einen gewissen Kohlenstoff- und Vanadiumgehalt sowie Legierungselemente wie Co und Al hinzufügt, wodurch seine Hitzebeständigkeit und Verschleißfestigkeit verbessert werden. Es gibt hauptsächlich die folgenden Kategorien:

• Kohlenstoffreicher Schnellarbeitsstahl. Kohlenstoffreicher Schnellarbeitsstahl (wie 95W18Cr4V) weist bei Raumtemperatur und hohen Temperaturen eine hohe Härte auf. Er eignet sich zur Herstellung von Werkzeugen zur Bearbeitung von normalem Stahl und Gusseisen, Bohrern, Reibahlen, Gewindebohrern und Fräsern mit hohen Anforderungen an die Verschleißfestigkeit oder zur Bearbeitung härterer Materialien. Er ist nicht für große Stöße geeignet.
• Hochvanadiumhaltiger Schnellarbeitsstahl. Typische Sorten wie W12Cr4V4Mo (abgekürzt EV4) haben einen auf 3% bis 5% erhöhten V-Gehalt, eine gute Verschleißfestigkeit und eignen sich zum Schneiden von Materialien, die extrem verschleißanfällig für Werkzeuge sind, wie Fasern, Hartgummi, Kunststoffe usw. Es kann auch zum Bearbeiten von Materialien wie Edelstahl, hochfestem Stahl und Hochtemperaturlegierungen verwendet werden.
• Kobalthaltiger Schnellarbeitsstahl. Es handelt sich um einen kobalthaltigen, superharten Schnellarbeitsstahl mit typischen Güten wie W2Mo9Cr4VCo8 (abgekürzt als M42). Er hat eine hohe Härte von 69–70 HRC und eignet sich für die Bearbeitung schwer zu bearbeitender Materialien wie hochfester hitzebeständiger Stahl, Hochtemperaturlegierungen und Titanlegierungen. M42 ist gut schleifbar und eignet sich für die Herstellung präziser und komplexer Werkzeuge, ist jedoch nicht für Arbeiten unter Schlagschneidbedingungen geeignet.
• Aluminium-Schnellarbeitsstahl. Es handelt sich um einen aluminiumhaltigen, superharten Schnellarbeitsstahl mit typischen Güten wie W6Mo5Cr4V2Al (abgekürzt als 501). Die Hochtemperaturhärte bei 6000 °C erreicht ebenfalls 54 HRC und die Schneidleistung entspricht M42. Es eignet sich zur Herstellung von Fräsern, Bohrern, Reibahlen, Zahnradfräsern, Räumnadeln usw. und wird zur Verarbeitung von legiertem Stahl, rostfreiem Stahl, hochfestem Stahl und Hochtemperaturlegierungen verwendet.
• Stickstoffhaltiger superharter Schnellarbeitsstahl. Typische Sorten wie W12M03Cr4V3N, bezeichnet als (V3N), sind stickstoffhaltige superharte Schnellarbeitsstähle mit Härte, Festigkeit und Zähigkeit, die M42 entsprechen. Sie können als Ersatz für kobalthaltige Schnellarbeitsstähle für langsames Schneiden schwer zu bearbeitender Materialien und langsames, hochpräzises Bearbeiten verwendet werden.

Schmelzen HHochgeschwindigkeit SStahl und Powder MEtalurgie HHochgeschwindigkeit SStahl

Je nach Herstellungsverfahren kann Schnellarbeitsstahl in Schmelzschnellarbeitsstahl und pulvermetallurgischer Schnellarbeitsstahl unterteilt werden.

Schmelzen von Schnellarbeitsstahl: Sowohl gewöhnlicher Schnellarbeitsstahl als auch Hochleistungs-Schnellarbeitsstahl werden durch Schmelzen hergestellt. Sie werden durch Prozesse wie Schmelzen, Barrengießen und -plattieren sowie Walzen zu Schneidwerkzeugen verarbeitet. Das schwerwiegende Problem, das beim Schmelzen von Schnellarbeitsstahl auftritt, ist die Karbidseigerung. Harte und spröde Karbide sind im Schnellarbeitsstahl ungleichmäßig verteilt und die Körner sind grob (bis zu zehn Mikrometer), was die Verschleißfestigkeit, Zähigkeit und Schneidleistung von Schnellarbeitsstahl-Schneidwerkzeugen beeinträchtigt.

Pulvermetallurgischer Schnellarbeitsstahl (PM HSS): Pulvermetallurgischer Schnellarbeitsstahl (PM HSS) ist eine Stahlflüssigkeit, die in einem Hochfrequenz-Induktionsofen geschmolzen, mit Argon oder reinem Stickstoff unter hohem Druck zerstäubt und dann schnell abgekühlt wird, um eine feine und gleichmäßige Kristallstruktur (Schnellarbeitsstahlpulver) zu erhalten. Anschließend wird das erhaltene Pulver unter hoher Temperatur und hohem Druck zu einem Messerrohling gepresst oder zunächst zu einem Stahlknüppel verarbeitet und dann in eine Werkzeugform geschmiedet und gerollt. Im Vergleich zu im Schmelzverfahren hergestelltem Schnellarbeitsstahl hat PM HSS die folgenden Vorteile: kleine und gleichmäßige Karbidkörner, viel höhere Festigkeit, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit als geschmolzener Schnellarbeitsstahl. PM HSS-Werkzeuge werden sich weiterentwickeln und im Bereich komplexer CNC-Werkzeuge eine wichtige Position einnehmen. Typische Güten wie F15, FR71, GF1, GF2, GF3, PT1, PVN usw. können zur Herstellung großer, schwerbelasteter und schlagfester Werkzeuge und auch zur Herstellung von Präzisionswerkzeugen verwendet werden.

Auswahlprinzipien für CNC-Schneidwerkzeugmaterialien

Das Schneidwerkzeugmaterial für die CNC-Bearbeitung muss entsprechend dem Werkstück und den Verarbeitungseigenschaften ausgewählt werden. Die Auswahl des Werkzeugmaterials sollte angemessen auf das Verarbeitungsobjekt abgestimmt sein. Die Abstimmung von Schneidwerkzeugmaterial und Verarbeitungsobjekt bezieht sich hauptsächlich auf die Abstimmung der mechanischen, physikalischen und chemischen Eigenschaften der beiden, um die längste Werkzeuglebensdauer und maximale Schneidproduktivität zu erzielen.

Anpassung der mechanischen Eigenschaften von Schneidstoff und Bearbeitungsobjekt

Das Problem der Anpassung der mechanischen Eigenschaften von Schneidwerkzeugen und Bearbeitungsobjekten bezieht sich hauptsächlich auf die Anpassung mechanischer Eigenschaftsparameter wie Festigkeit, Zähigkeit und Härte von Werkzeugen und Werkstückmaterialien. Werkzeugmaterialien mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften eignen sich für die Bearbeitung unterschiedlicher Werkstückmaterialien.

• Die Härtereihenfolge der Schneidwerkzeugmaterialien ist: Diamantwerkzeug > Werkzeug aus kubischem Bornitrid > Keramikwerkzeug > Hartmetall > Schnellarbeitsstahl.
• Die Reihenfolge der Biegefestigkeit der Schneidwerkzeugmaterialien ist Schnellarbeitsstahl > Hartmetall > Keramikwerkzeug > Diamant- und kubisches Bornitrid-Werkzeug.
• Die Reihenfolge der Zähigkeit der Schneidwerkzeugmaterialien ist Schnellarbeitsstahl > Hartmetall > kubisches Bornitrid, Diamant und Keramikwerkzeuge.

Werkstückmaterialien mit hoher Härte müssen mit Werkzeugen mit höherer Härte bearbeitet werden. Die Härte von Fräswerkzeugmaterialien muss höher sein als die von Werkstückmaterialien und erfordert im Allgemeinen mehr als 60 HRC. Je höher die Härte von Schaftfräserwerkzeugmaterialien ist, desto besser ist ihre Verschleißfestigkeit. Wenn beispielsweise der Kobaltgehalt in Hartmetall zunimmt, nehmen seine Festigkeit und Zähigkeit zu und seine Härte nimmt ab, was für die Grobbearbeitung geeignet ist; wenn der Kobaltgehalt abnimmt, nehmen seine Härte und Verschleißfestigkeit zu, was für die Feinbearbeitung geeignet ist.

Werkzeuge mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen eignen sich besonders gut für das Hochgeschwindigkeitsschneiden. Die hervorragende Leistung von Keramikwerkzeugen bei hohen Temperaturen ermöglicht das Schneiden bei hohen Geschwindigkeiten, und die zulässige Schnittgeschwindigkeit kann im Vergleich zu Hartmetall um das Zwei- bis Zehnfache erhöht werden.

Anpassung der physikalischen Eigenschaften von Schneidstoff und Bearbeitungsobjekt

Werkzeuge mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften, wie z. B. Schnellarbeitsstahlwerkzeuge mit hoher Wärmeleitfähigkeit und niedrigem Schmelzpunkt, Keramikwerkzeuge mit hohem Schmelzpunkt und geringer Wärmeausdehnung, Diamantwerkzeuge mit hoher Wärmeleitfähigkeit und geringer Wärmeausdehnung usw., eignen sich zur Bearbeitung unterschiedlicher Werkstückmaterialien. Bei der Bearbeitung von Werkstücken mit schlechter Wärmeleitfähigkeit sollten Werkzeugmaterialien mit guter Wärmeleitfähigkeit verwendet werden, damit die Schnittwärme schnell übertragen und die Schnitttemperatur gesenkt werden kann. Aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit und Wärmeausdehnung von Diamant kann die Schnittwärme leicht abgeleitet werden und verursacht keine großen thermischen Verformungen, was insbesondere bei Präzisionsbearbeitungswerkzeugen mit hohen Anforderungen an die Maßgenauigkeit wichtig ist.

• Hitzebeständigkeitstemperatur verschiedener Werkstoffe für Schaftfräser: 700–800 °C für Diamantwerkzeuge, 13000–1500 °C für PCBN-Werkzeuge, 1100–1200 °C für Keramikwerkzeuge, 900–1100 °C für Hartmetall auf TiC(N)-Basis, 800–900 °C für Hartmetall mit ultrafeinen Körnern auf WC-Basis und 600–700 °C für HSS.
• Die Reihenfolge der Wärmeleitfähigkeit verschiedener Schaftfräsermaterialien: PCD > PCBN > WC-basiertes Hartmetall > TiC(N)-basiertes Hartmetall > HSS > Si3N4-basierte Keramik > A12O3-basierte Keramik.
• Die Reihenfolge des Wärmeausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Werkstoffe für Schaftfräser ist HSS > WC-basiertes Hartmetall > TiC(N) > A12O3-basierte Keramik > PCBN > Si3N4-basierte Keramik > PCD.
• Die Reihenfolge der Thermoschockbeständigkeit der verschiedenen Werkstoffe für Schaftfräser lautet: HSS > WC-basiertes Hartmetall > Si3N4-basierte Keramik > PCBN > PCD > TiC(N)-basiertes Hartmetall > A12O3-basierte Keramik.

Anpassung der chemischen Eigenschaften von Schneidwerkzeugmaterialien an die zu verarbeitenden Objekte

Das Problem der Übereinstimmung der chemischen Eigenschaften zwischen Schneidwerkzeugmaterialien und Verarbeitungsobjekten bezieht sich hauptsächlich auf die chemischen Eigenschaftsparameter wie chemische Affinität, chemische Reaktion, Diffusion und Auflösung zwischen Werkzeugmaterialien und Werkstückmaterialien. Für die Verarbeitung unterschiedlicher Werkstückmaterialien eignen sich unterschiedliche Werkzeuge.

• Die Antihafttemperatur verschiedener Schneidstoffmaterialien (bei Stahl) ist PCBN > Keramik > Hartmetall > HSS.
• Die Antioxidationstemperatur verschiedener Schneidwerkzeugmaterialien ist Keramik > PCBN > Hartmetall > Diamant > HSS.
• Die Diffusionsstärke verschiedener Schneidstoffmaterialien (für Stahl) ist Diamant > Keramik auf Si3N4-Basis > PCBN > Keramik auf A12O3-Basis. Die Diffusionsstärke (für Titan) ist Keramik auf A12O3-Basis > PCBN > SiC > Si3N4 > Diamant.