De selectie van snijgereedschappen en gereedschappen is een van de belangrijke inhoud in CNC-bewerkingstechnologie, die niet alleen de bewerkingsefficiëntie van de werktuigmachine beïnvloedt, maar ook direct de bewerkingskwaliteit beïnvloedt. Vergeleken met traditionele bewerkingsmethoden, heeft CNC-bewerking hogere eisen aan snijgereedschappen en gereedschappen. Niet alleen vereist het hoge precisie, goede stijfheid en duurzaamheid, maar het vereist ook stabiele grootte en geschikte installatie en aanpassing.

CNC bewerkingstool materialen 1. Hoge snelheid staal

Hoge snelheid staal, ook bekend als voorstaal of wit staal. Het is een gelegeerd staal met elementen zoals wolfraam (W), molybdeen (Mo), chroom (Cr), vanadium (V), kobalt (Co), enz. Het is verdeeld in twee grote series wolfraam en molybdeen en is een traditioneel gereedschapsmateriaal. De hardheid van de kamertemperatuur is 62-65HRC, en zijn thermische hardheid kan aan 500-600 ℃ worden verhoogd. Na het blussen is de vervorming klein, gemakkelijk te slijpen en kan worden gesmeed en gesneden. Het kan niet alleen worden gebruikt voor het vervaardigen van boorbits en freessen, maar ook voor het vervaardigen van complexe snijgereedschappen zoals tandwielfrezen en vormfrezen. Echter, vanwege zijn lage toegestane snijsnelheid (50m/min), wordt het meestal gebruikt voor lage snelheid bewerking op CNC-machines. Gewone hogesnelheidsstaal wordt vertegenwoordigd door W18Cr4V.

2. Harde legering

De harde legering is een poedermetallurgieproduct gemaakt van carbiden (WC, TiC, TaC, NbC, enz.) met hoge hardheid en smeltpunt, gebruikend Co, Mo, Ni als bindmiddelen. De hardheid van de kamertemperatuur kan 74-82HRC bereiken en kan hoge temperaturen weerstaan variërend van 800 ℃ tot 1000 ℃. Vanwege zijn lage productiekosten, kan het uitstekende snijprestaties in middelhoge snelheid (150m/min) en hoge toevoer snijden vertonen, waardoor het het meest gebruikte gereedschapsmateriaal in CNC-bewerking is. Maar de slagtaaiheid en buigsterkte zijn veel lager dan die van hogesnelheidsstaal, dus het wordt zelden gemaakt in integrale snijgereedschappen. In praktisch gebruik, harde legering snijblokken worden over het algemeen bevestigd op het snijlichaam door lassen of mechanische klem. De veelgebruikte harde legeringen omvatten wolfraam kobalt (YG) legeringen (YG8, YG6, YG3), wolfraam titanium (YT) legeringen (YT5, YT15, YT30), en wolfraam titanium tantaal (niobium) (YW) (YW1, YW2) legeringen.

3. Met een laag bedekte harde legering

Gecoate hardlegeringsgereedschappen worden gemaakt door een of meer lagen slijtvaste TiN, TiCN, TiAlN en Al2O3 op harde legeringsgereedschappen met goede taaiheid te coaten.De dikte van de coating varieert van 2 µ tot 18 µ m. Coatings hebben meestal twee functies: aan de ene kant hebben ze een veel lagere thermische geleidbaarheidscoëfficiënt dan het gereedschapssubstraat en werkstukmateriaal, waardoor het thermische effect van het gereedschapssubstraat wordt verzwakt; Aan de andere kant kan het de wrijving en hechting tijdens het snijproces effectief verbeteren, waardoor de productie van snijwarmte wordt verminderd. TiN heeft lage wrijvingskenmerken, die het verlies van deklaagweefsel kunnen verminderen. TiCN kan de slijtage van het achtersnijoppervlak verminderen. De TiCN coating heeft een hogere hardheid. Al2O3 coating heeft een uitstekend thermisch isolatieeffect. Vergeleken met harde legeringssnijgereedschappen, zijn gecoate harde legeringssnijgereedschappen sterk verbeterd in termen van sterkte, hardheid en slijtvastheid. Voor het snijden van werkstukken met een hardheid van 45-55HRC, kunnen goedkope gecoate harde legeringen hoge snelheid snijden bereiken. In de afgelopen jaren hebben sommige fabrikanten vertrouwd op het verbeteren van de deklaagmaterialen en verhoudingen, wat de eigenschappen van gecoate snijgereedschappen sterk heeft verbeterd.

4. Keramische materialen

Keramiek is een van de snijgereedschapsmaterialen die zich snel heeft ontwikkeld en in de afgelopen twintig jaar steeds meer wordt gebruikt. In de nabije toekomst kan keramiek leiden tot een derde revolutie in snijbewerking, na hogesnelheidsstaal en harde legeringen.

Keramische snijgereedschappen hebben voordelen zoals hoge hardheid (91-95HRA), hoge sterkte (buigende sterkte van 750MPa~1000MPa), goede slijtvastheid, goede chemische stabiliteit, goede kleefweerstand, lage wrijvingscoëfficiënt, en lage kosten. Niet alleen dat, keramische snijgereedschappen hebben ook hoge hardheid op hoge temperatuur, bereiken 80HRA bij 1200 ℃. Bij normaal gebruik hebben keramische snijgereedschappen een extreem lange levensduur, en de snijsnelheid kan met 2-5 keer worden verhoogd in vergelijking met harde legeringen snijgereedschappen. Ze zijn bijzonder geschikt voor het bewerken van hoge hardheid materialen, precisiebewerking en snelle bewerking. Ze kunnen verschillende soorten gehard staal en gehard gietijzer met een hardheid tot 60HRC verwerken. Veel gebruikt omvatten alumina gebaseerde keramiek, siliciumnitride gebaseerde keramiek, en metaalkeramiek. Keramische snijgereedschappen op basis van alumina hebben een hogere thermische harding dan harde legeringen. Onder hoge snelheidssnijomstandigheden ondergaat de snijrand over het algemeen geen plastische vervorming, maar zijn sterkte en taaiheid zijn lager. Naast een hoge thermische hardheid, siliciumnitride gebaseerde keramiek heeft ook een goede taaiheid. Vergeleken met siliciumoxide gebaseerde keramiek, is het nadeel dat het gevoelig is voor hoge temperatuurdiffusie tijdens staalverwerking, die de slijtage van gereedschappen intensiveert. Siliciumnitride gebaseerde keramische gereedschappen worden voornamelijk gebruikt voor intermitterend draaien en frezen van grijs gietijzer. Cermet metaal is een gereedschapsmateriaal op basis van carbiden, vergelijkbaar met harde legeringen, maar met een lagere affiniteit, goede wrijving en betere slijtvastheid. Het kan hogere snijtemperaturen weerstaan dan conventionele harde legeringen, maar mist de slagvastheid, taaiheid tijdens zware bewerking, en sterkte bij lage snelheden en hoge toevoersnelheden van harde legeringen. De afgelopen jaren, door uitgebreid onderzoek, verbetering en goedkeuring van nieuwe productieprocessen, zijn de buigsterkte en taaiheid van keramische materialen sterk verbeterd.Bijvoorbeeld, de nieuwe metaalkeramische NX2525 ontwikkeld door Mitsubishi Metal Company in Japan en de CT-serie van metaalkeramische bladen en de gecoate metaalkeramische bladenreeks ontwikkeld door Sandvik Company in Zweden hebben aanzienlijk hogere buigsterkte en slijtvastheid dan gewone metaalkeramiek, waardoor het toepassingsbereik van keramische materialen aanzienlijk wordt uitgebreid.

5. Kubisch boornitride (CBN)

CBN is een kunstmatig gesynthetiseerd materiaal met hoge hardheid, met een hardheid tot 7300-9000HV. Zijn hardheid en slijtvastheid zijn tweede na diamant, en het heeft uitstekende hardheid op hoge temperatuur. Vergeleken met keramische snijgereedschappen, zijn hittebestendigheid en chemische stabiliteit iets slechter, maar zijn slagvastheid en anti-verpletterende prestaties zijn beter.

Het wordt veel gebruikt voor het snijden van gehard staal (boven 50HRC), parelietgrijs gietijzer, gekoeld gietijzer en legeringen op hoge temperatuur. Vergeleken met harde legeringssnijgereedschappen, kan zijn snijsnelheid met een orde van grootte worden verhoogd. PCBN (polykristallijn kubisch boornitride) snijgereedschappen met een hoog CBN-gehalte hebben een hoge hardheid, goede slijtvastheid, hoge druksterkte en goede slagvastheid. Hun nadelen zijn echter slechte thermische stabiliteit en lage chemische inertheid, waardoor ze geschikt zijn voor het snijden van hittebestendige legeringen, gietijzer en op ijzer gebaseerde gesinterde metalen. Het CBN deeltjesgehalte in composiet PCBN snijgereedschappen is relatief laag, en keramiek wordt gebruikt als bindmiddel, wat resulteert in een lagere hardheid. Dit compenseert echter de slechte thermische stabiliteit en lage chemische inertheid van PCBN met een hoog CBN gehalte, waardoor het geschikt is voor het snijden van gehard staal. Op het toepassingsgebied van het snijden van grijs gietijzer en geharst staal zijn keramische snijgereedschappen en CBN snijgereedschappen beschikbaar voor gelijktijdige selectie. Bij droog snijden van gehard staal, zijn de kosten van het gebruik van Al2O3-keramiek lager dan die van PCBN-materialen, omdat keramische snijgereedschappen een goede thermische en chemische stabiliteit hebben, maar ze zijn niet zo taai en hard als PCBN-snijgereedschappen. Keramische snijgereedschappen zijn een betere keuze bij het snijden van werkstukken met een hardheid onder 60HRC en kleine toevoersnelheden. PCBN-snijgereedschappen zijn geschikt voor situaties waarin de werkstukhardheid hoger is dan 60HRC, vooral voor geautomatiseerde en zeer nauwkeurige bewerking.

6. Polykristallijne diamant (PCD)

Als hardste snijgereedschapsmateriaal heeft PCD een hardheid tot 10000HV en de beste slijtvastheid. Het kan zachte non-ferrometaalmaterialen met hoge snelheid (1000m/min) en precisie verwerken. Het is echter gevoelig voor impact, gemakkelijk te breken, en heeft een sterke affiniteit voor ijzer in ferrometalen, die gemakkelijk chemische reacties kan veroorzaken. Over het algemeen kan het alleen worden gebruikt om non-ferro onderdelen, zoals non-ferrometalen en hun legeringen, glasvezels, technische keramiek en harde legeringen te verwerken, die extreem harde materialen zijn.