Izbira rezalnih orodij in orodij je ena od pomembnih vsebin v CNC tehnologiji obdelave, ki ne vpliva le na učinkovitost obdelave obdelovalnega orodja, temveč tudi neposredno vpliva na kakovost obdelave. V primerjavi s tradicionalnimi metodami obdelave ima CNC strojna obdelava višje zahteve za rezalna orodja in orodja. Ne samo, da zahteva visoko natančnost, dobro togost in vzdržljivost, ampak zahteva tudi stabilno velikost ter priročno namestitev in nastavitev.

CNC strojno orodje materialov 1. visokohitrostno jeklo

Visokohitrostno jeklo, znano tudi kot sprednje jeklo ali belo jeklo. Je legirano jeklo, ki vsebuje elemente, kot so volfram (W), molibden (Mo), krom (Cr), vanadij (V), kobalt (Co) itd. Razdeljen je na dve glavni seriji volframa in molibdena in je tradicionalni material orodja. Trdota sobne temperature je 62-65HRC, toplotna trdota pa se lahko poveča na 500-600 ℃. Po gašenju je deformacija majhna, enostavna za ostrenje in jo je mogoče kovati in rezati. Uporablja se ne le za izdelavo svedrov in rezkalnih rezil, temveč tudi za izdelavo kompleksnih rezalnih orodij, kot so zobniki in rezkalniki za oblikovanje. Vendar pa se zaradi svoje nizke dovoljene hitrosti rezanja (50m / min) večinoma uporablja za nizko hitrostno obdelavo na CNC strojih. Navadno jeklo za visoke hitrosti predstavlja W18Cr4V.

2. Trde zlitine

Trda zlitina je prašni metalurški izdelek iz karbidov (WC, TiC, TaC, NbC itd.) z visoko trdoto in tališčem, ki uporabljajo Co, Mo, Ni kot veziva. Trdota sobne temperature lahko doseže 74-82HRC in prenese visoke temperature od 800 ℃ do 1000 ℃. Zaradi nizkih proizvodnih stroškov lahko kaže odlično rezalno zmogljivost pri srednji hitrosti (150 m / min) in visoki krmilni rezanje, zaradi česar je najbolj razširjen orodni material pri CNC obdelavi. Toda njegova trdnost udarca in upogibna trdnost sta veliko nižja od tistih pri visokohitrostnem jeklu, zato je redko izdelana v integrirana rezalna orodja. V praktični uporabi so rezalni bloki iz trde zlitine običajno pritrjeni na rezalno telo z varjenjem ali mehanskim vpenjanjem. Pogosto uporabljane trde zlitine vključujejo zlitine volframovega kobalta (YG) (YG8, YG6, YG3), zlitine volframovega titana (YT) (YT5, YT15, YT30) in zlitine volframovega titana tantala (niobij) (YW) (YW1, YW2).

3. prevlečena trda zlitina

Premazano orodje iz trde zlitine je izdelano s premazom ene ali več plasti odpornih proti obrabi TiN, TiCN, TiAlN in Al2O3 na trdih zlitinah z dobro žilavostjo debeline premaza sega od 2 µm do 18 µm. Premazi imajo običajno dve funkciji: po eni strani imajo veliko nižji koeficient toplotne prevodnosti od podlage orodja in materiala obdelovanca, kar oslabi toplotni učinek podlage orodja; Po drugi strani pa lahko učinkovito izboljša trenje in oprijem med procesom rezanja, kar zmanjša proizvodnjo toplote rezanja. TiN ima nizke značilnosti trenja, ki lahko zmanjšajo izgubo tkiva premaza. TiCN lahko zmanjša obrabo zadnje rezalne površine. Premaz TiCN ima višjo trdoto. Al2O3 premaz ima odličen toplotno izolacijski učinek. V primerjavi z orodji za rezanje trdih zlitin so se orodja za rezanje trdih zlitin močno izboljšala v smislu trdnosti, trdote in odpornosti proti obrabi. Za rezanje obdelovancev s trdoto 45-55HRC lahko nizkocenovno prevlečene trde zlitine dosežejo hitro rezanje. V zadnjih letih so se nekateri proizvajalci zanašali na izboljšanje premaznih materialov in deležev, kar je močno izboljšalo lastnosti premazanih rezalnih orodij.

4. Keramični materiali

Keramika je eden izmed materialov rezalnega orodja, ki se je hitro razvil in se v zadnjih 20 letih vse bolj pogosto uporablja. V bližnji prihodnosti lahko keramika povzroči tretjo revolucijo obdelave rezanja, ki sledi hitremu jeklu in trdim zlitinam.

Keramična orodja za rezanje imajo prednosti, kot so visoka trdota (91-95HRA), visoka trdnost (upogibna trdnost 750MPa ~ 1000MPa), dobra odpornost na obrabo, dobra kemična stabilnost, dobra odpornost na lepilo, nizek koeficient trenja in nizki stroški. Ne samo to, keramična rezalna orodja imajo tudi visokotemperaturno trdoto, ki dosega 80HRA pri 1200 ℃. Običajno uporabljena keramična rezalna orodja imajo izjemno dolgo življenjsko dobo, hitrost rezanja pa se lahko v primerjavi z rezalnimi orodji iz trdih zlitin poveča za 2-5-krat. Še posebej so primerna za obdelavo materialov z visoko trdoto, natančno obdelavo in hitro obdelavo. Obdelujejo lahko različne vrste gašenega jekla in kaljenega litega železa s trdoto do 60 HRC. Pogosto se uporabljajo keramika na osnovi aluminijevega oksida, keramika na osnovi silicijevega nitrida in kovinska keramika. Keramična rezalna orodja na osnovi alumina imajo večjo toplotno utrjenost kot trde zlitine.V pogojih hitrega rezanja rezalni rob običajno ne doživi plastičnih deformacij, vendar sta njegova trdnost in žilavost nižja. Poleg visoke toplotne trdote imajo keramika na osnovi silicijevega nitrida tudi dobro žilavost, saj je v primerjavi s keramiko na osnovi silicijevega oksida nagnjena k visokotemperaturni difuziji med obdelavo jekla, kar povečuje obrabo orodja. Keramična orodja na osnovi silicijevega nitrida se uporabljajo predvsem za intermitentno struženje in rezkanje sivega litinega železa. Cermet kovina je orodje, ki temelji na karbidih, podobno trdih zlitin, vendar z nižjo afiniteto, dobro trenje in boljšo odpornostjo na obrabo, lahko prenese višje temperature rezanja kot običajne trde zlitine, vendar nima odpornosti na udarce, žilavosti pri težki obdelavi ter trdnost pri nizkih hitrostih in visokih stopnjah podajanja trdih zlitin. V zadnjih letih sta se z obsežnimi raziskavami, izboljšavami in sprejetjem novih proizvodnih procesov močno izboljšala upogibna trdnost in žilavost keramičnih materialov, na primer nova kovinska keramična NX2525, ki jo je razvilo Mitsubishi Metal Company na Japonskem, serija CT kovinskih keramičnih rezil in serija prevlečenih kovinskih keramičnih rezil, ki jih je razvilo podjetje Sandvik na Švedskem, bistveno večja upogibna trdnost in odpornost proti obrabi kot navadna kovinska keramika, kar močno razširi obseg uporabe keramičnih materialov.

5. Cubic bor nitrid (CBN)

CBN je umetno sintetiziran material visoke trdote s trdoto do 7300-9000HV, njegova trdota in odpornost proti obrabi sta na drugi strani samo diamanta in ima odlično visokotemperaturno trdoto. V primerjavi s keramičnimi rezalnimi orodji sta njegova toplotna odpornost in kemična stabilnost nekoliko slabša, vendar sta njegova udarna žilavost in zmogljivost proti drobljenju boljša.

Pogosto se uporablja za rezanje kaljenega jekla (nad 50HRC), perlitno sivega litega železa, ohlajenega litega železa in visokotemperaturnih zlitin. V primerjavi z rezalnimi orodji iz trde zlitine se njegova hitrost rezanja lahko poveča za velikost. Orodja za rezanje PCBN (polikristalni kubični borov nitrid) z visoko vsebnostjo CBN imajo visoko trdoto, dobro odpornost na obrabo, visoko tlačno trdnost in dobro udarno žilavost, njihove slabosti pa so slaba toplotna stabilnost in nizka kemična vztrajnost, zaradi česar so primerni za rezanje toplotno odpornih zlitin, litega železa in sintranih kovin na osnovi železa. Vsebnost delcev CBN v kompozitnih PCBN rezalnih orodjih je relativno nizka, keramika pa se uporablja kot veziva, kar ima za posledico manjšo trdoto, vendar pa kompenzira slabo toplotno stabilnost in nizko kemijsko inertnost PCBN z visoko vsebnostjo CBN, zaradi česar je primeren za rezanje kaljenega jekla. Na področju uporabe rezanja sivega litega železa in gašenega jekla so za sočasno izbiro na voljo keramična rezalna orodja in CBN rezalna orodja. Pri suhem rezanju kaljenega jekla so stroški uporabe Al2O3 keramike nižji od stroškov PCBN materialov, ker imajo keramična rezalna orodja dobro toplotno in kemično stabilnost, vendar niso tako trda in trda kot rezalna orodja PCBN. Keramična rezalna orodja so boljša izbira pri rezanju obdelovancev s trdoto pod 60 HRC in majhnimi stopnjami podajanja. Orodja za rezanje PCBN so primerna za situacije, kjer je trdota obdelovanca višja od 60 HRC, zlasti za avtomatizirano in visoko natančno obdelavo.

6. Polikristalni diamant (PCD)

Kot najtrši material rezalnega orodja ima PCD trdoto do 10000HV in najboljšo odpornost proti obrabi, lahko obdeluje mehke materiale iz neželeznih kovin z visoko hitrostjo (1000m/min) in natančnostjo. Vendar je občutljiv na udarce, enostaven za zlom in močno afiniteto do železa v železnih kovin, kar lahko enostavno sproži kemične reakcije. Na splošno se lahko uporablja samo za obdelavo neželeznih delov, kot so neželezne kovine in njihove zlitine, steklena vlakna, inženirska keramika in trde zlitine, ki so izjemno trdi materiali.