Lõiketööriistade ja -tööriistade valik on CNC-mehaanilise tehnoloogia üks olulisi sisusid, mis mitte ainult ei mõjuta tööpingi töötlemise efektiivsust, vaid ka otseselt töötlemise kvaliteeti. Võrreldes traditsiooniliste töötlemismeetoditega on CNC töötlemisel kõrgemad nõuded lõiketööriistadele ja -tööriistadele. See ei nõua mitte ainult suurt täpsust, head jäikust ja vastupidavust, vaid nõuab ka stabiilset suurust ning mugavat paigaldamist ja reguleerimist.

CNC mehaanilise tööriista materjalid 1. Kiire teras

Kiire teras, tuntud ka kui eesmine teras või valge teras. See on legeerteras, mis sisaldab selliseid elemente nagu volfram (W), molübdeen (Mo), kroom (Cr), vanaadium (V), koobalt (Co) jne See on jagatud kaheks suureks volframi ja molübdeeni seeriaks ja on traditsiooniline tööriistamaterjal. Selle toatemperatuuri kõvadus on 62-65HRC ja selle termilist kõvadust saab suurendada 500-600 ℃. Pärast kustutamist on deformatsioon väike, kerge teritada ning seda saab sepistada ja lõigata. Seda ei saa kasutada mitte ainult puuri- ja freesleike tootmiseks, vaid ka keerukate lõiketööriistade tootmiseks, nagu hammaslõikurid ja freesleid vormimiseks. Madala lubatud lõikekiiruse (50m / min) tõttu kasutatakse seda enamasti CNC-masinatel madala kiirusega töötlemiseks. Tavalist kiirterasest esindab W18Cr4V.

2. Kõva sulam

Kõva sulam on pulbermetallurgia toode, mis on valmistatud karbiididest (WC, TiC, TaC, NbC jne), millel on kõrge kõvadus ja sulamispunkt, kasutades sideainetena Co, Mo, Ni. Selle toatemperatuuri kõvadus võib ulatuda 74-82HRC ja taluda kõrgeid temperatuure vahemikus 800 ℃ kuni 1000 ℃. Madalate tootmiskulude tõttu võib see näidata suurepärast lõikejõudlust keskmisel kiirusel (150 m / min) ja suure söödaga lõikamisel, muutes selle CNC-töötluses kõige laialdasemaks tööriistamaterjaliks. Kuid selle löögitugevus ja painutustugevus on palju väiksemad kui kiire terase omad, mistõttu valmistatakse seda harva integreeritud lõiketööriistadeks. Praktilises kasutamises kinnitatakse kõva sulami lõikeplokid üldjuhul lõikekehale keevitamise või mehaanilise kinnitamise teel. Tavaliselt kasutatavad kõvad sulamid hõlmavad volfram koobalti (YG) sulameid (YG8, YG6, YG3), volfram titaani (YT) sulameid (YT5, YT15, YT30) ja volfram titaan tantaali (nioobium) (YW) (YW1, YW2) sulameid.

3. kaetud kõva sulam

Kaetud kõvadest sulamistööriistadest valmistatakse ühe või mitme kulumiskindla TiN-, TiCN-, TiAlN- ja Al2O3-kihi katmisel kõvadest sulamistööriistadest hea tugevusega. Pinnakatte paksus jääb vahemikku 2 µm kuni 18 µm. Pindadel on tavaliselt kaks funktsiooni: ühelt poolt on neil palju madalam soojusjuhtivuse koefitsient kui tööriista substraadil ja töödeldaval detailil, nõrgendades tööriista substraadi soojusefekti; Teisest küljest võib see tõhusalt parandada hõõrdumist ja haardumist lõikamisprotsessi ajal, vähendades lõikesoojuse teket. TiN-il on madalad hõõrdeomadused, mis võivad vähendada kattekide kadu. TiCN võib vähendada tagumise lõikepinna kulumist. TiCN kate on kõrgema kõvadusega. Al2O3 kattel on suurepärane soojusisolatsiooni efekt. Võrreldes kõva sulami lõiketööriistadega on kaetud kõva sulami lõiketööriistad tugevuse, kõvaduse ja kulumiskindluse osas oluliselt paranenud. 45-55 HRC kõvadusega töödeldavate detailide lõikamiseks võivad odavad kaetud kõvad sulamid saavutada kiire lõikamise. Viimastel aastatel on mõned tootjad lootnud kattematerjalide ja proportsioonide parandamisele, mis on oluliselt parandanud kaetud lõiketööriistade omadusi.

4. Keraamilised materjalid

Keraamika on üks lõiketööriistade materjale, mis on arenenud kiiresti ja on viimase 20 aasta jooksul järjest laialdasemalt kasutatud. Lähitulevikus võib keraamika viia lõikemehaanilise töötlemise kolmanda revolutsioonini, mis järgneb kiirele terasele ja kõvadele sulamitele.

Keraamilistel lõiketööriistadel on eelised nagu kõrge kõvadus (91-95HRA), kõrge tugevus (painutustugevus 750MPa ~ 1000MPa), hea kulumiskindlus, hea keemiline stabiilsus, hea liimikindlus, madal hõõrdetegur ja madal kulu. Mitte ainult seda, keraamilistel lõiketööriistadel on ka kõrge temperatuuriga kõvadus, ulatudes 80HRA 1200 ℃ juures. Tavaliselt kasutatavatel keraamilistel lõiketööriistadel on äärmiselt pikk eluiga ja lõikekiirust saab suurendada 2-5 korda võrreldes kõvade sulamitega lõiketööriistadega. Need sobivad eriti suure kõvadusega materjalide töötlemiseks, täppistöötlemiseks ja kiireks töötlemiseks. Need suudavad töödelda erinevat tüüpi kustutatud terast ja karastatud malmi kõvadusega kuni 60 HRC. Tavaliselt kasutatakse alumiiniumoksiidil põhinevat keraamikat, räninitriidil põhinevat keraamikat ja metallkeraamikat. Alumiiniumil põhinevatel keraamilistel lõiketööriistadel on suurem termiline karastumine kui kõvadel sulamitel.Kiire lõiketingimustes ei läbi lõikeserv tavaliselt plastist deformatsiooni, kuid selle tugevus ja vastupidavus on madalam. Lisaks kõrgele termilisele kõvadusele on räninitriidipõhisel keraamikal ka hea vastupidavus. Võrreldes ränioksiidil põhineva keraamikaga on selle puuduseks, et see on kalduv terase töötlemisel kõrge temperatuuriga difusioonile, mis suurendab tööriista kulumist. Rännitriidipõhiseid keraamilisi tööriistu kasutatakse peamiselt halli malmi vahelduvaks treimiseks ja freesimiseks. Cermet metall on karbiididel põhinev tööriistamaterjal, mis sarnaneb kõvade sulamitega, kuid madalama afiinsusega, hea hõõrdumise ja parema kulumiskindlusega. See talub kõrgemaid lõiketemperatuure kui tavalised kõvad sulamid, kuid puudub löögikindlus, tugevus raske töötlemise ajal ning tugevus madalatel kiirustel ja kõvade sulamite kõrge söötmise kiirusel. Viimastel aastatel on uute tootmisprotsesside ulatusliku uurimistöö, täiustamise ja kasutuselevõtu kaudu oluliselt paranenud keraamiliste materjalide painutustugevus ja sitkus. Näiteks Jaapanis Mitsubishi Metal Company välja töötatud uus metallkeraamiline NX2525 ning Rootsis Sandvik Company välja töötatud metallkeraamiliste terade CT seeria ja Rootsis kaetud metallkeraamiliste terade seeria Rootsis on oluliselt suurem painutustugevus ja kulumiskindlus kui tavaline metallkeraamika, laiendades oluliselt keraamiliste materjalide rakendusvalikut.

5. Kuubinitriid (CBN)

CBN on kunstlikult sünteesitud kõrge kõvadusega materjal, mille kõvadus on kuni 7300-9000HV. Selle kõvadus ja kulumiskindlus on teine ainult teemandile ning sellel on suurepärane kõrge temperatuuriga kõvadus. Võrreldes keraamiliste lõiketööriistadega on selle kuumuskindlus ja keemiline stabiilsus veidi halvemad, kuid selle löögisitkus ja purustamisvastane jõudlus on paremad.

Seda kasutatakse laialdaselt karastatud terase (üle 50HRC), pearliithalli malmi, jahutatud malmi ja kõrgetemperatuuriliste sulamite lõikamiseks. Võrreldes kõva sulami lõiketööriistadega saab selle lõikekiirust suurendada suurusjärgu võrra. Kõrge CBN-sisaldusega PCBN (polükristalne kuupnitriid) lõiketööriistadel on kõrge kõvadus, hea kulumiskindlus, kõrge survetugevus ja hea löögitakindlus, kuid nende puudusteks on kehv termiline stabiilsus ja madal keemiline inertsus, mistõttu need sobivad kuumuskindlate sulamite, malmi ja raua baasil paagutatud metallide lõikamiseks. CBN osakeste sisaldus komposiit PCBN lõikeriistades on suhteliselt madal ja sideainetena kasutatakse keraamikat, mille tulemuseks on madalam kõvadus, kuid see kompenseerib PCBN kehva termilise stabiilsuse ja madala keemilise inertsuse kõrge CBN sisaldusega, muutes selle sobivaks karastatud terase lõikamiseks. Hallmalmi ja kustutatud terase lõikamise rakendusvaldkonnas on samaaegseks valikuks saadaval keraamilised lõiketööriistad ja CBN lõiketööriistad. Kuivlõikamisel karastatud terasest on Al2O3 keraamika kasutamise kulud madalamad kui PCBN materjalide kulud, sest keraamilistel lõiketööriistadel on hea termiline ja keemiline stabiilsus, kuid need ei ole nii tugevad ja kõvad kui PCBN lõiketööriistad. Keraamilised lõiketööriistad on parem valik töödeldavate detailide lõikamisel, mille kõvadus on alla 60 HRC ja väike söötmiskiirus. PCBN lõiketööriistad sobivad olukordades, kus töödeldava detaili kõvadus on suurem kui 60 HRC, eriti automatiseeritud ja suure täpsusega töötlemiseks.

6. Polükristalne teemant (PCD)

Kõige raskema lõiketööriista materjalina on PCD kõvadus kuni 10000HV ja parim kulumiskindlus. See võib töödelda pehmeid värvilisi metallmaterjale suure kiiruse (1000 m / min) ja täpsusega. Kuid see on tundlik löögi suhtes, lihtne purustada ja tal on tugev afiinsus raudmetallide vastu, mis võib kergesti esile kutsuda keemilisi reaktsioone. Üldiselt saab seda kasutada ainult värviliste osade töötlemiseks, nagu värvilised metallid ja nende sulamid, klaaskiud, insenerikeraamika ja kõvad sulamid, mis on äärmiselt kõvad materjalid.