Die rasante Entwicklung der Messer ging im späten 18. Jahrhundert mit der Entwicklung von Dampfmaschinen und anderen Maschinen einher.
1783 stellte René von Frankreich erstmals Fräser her. 1923 erfand Schroeter aus Deutschland das Hartmetall. Bei Verwendung von Hartmetall ist der Wirkungsgrad mehr als doppelt so hoch wie bei Verwendung von Schnellarbeitsstahl, und die Oberflächenqualität und Maßgenauigkeit der durch Schneiden verarbeiteten Werkstücke werden ebenfalls erheblich verbessert.
Da Schnellarbeitsstahl und Hartmetall relativ teuer sind, erhielt die deutsche Firma Degussa 1938 ein Patent auf Keramikmesser. 1972 produzierte die General Electric Company aus den USA polykristallinen synthetischen Diamant und polykristalline kubische Bornitridschaufeln. Diese nichtmetallischen Werkzeugmaterialien ermöglichen es dem Werkzeug, mit höheren Geschwindigkeiten zu schneiden.
1969 erhielt das schwedische Stahlwerk Sandvik ein Patent für die Herstellung von mit Titancarbid beschichteten Hartmetallklingen durch chemische Gasphasenabscheidung. 1972 entwickelten Bangsar und Lagolan in den USA ein physikalisches Aufdampfverfahren, um eine harte Schicht aus Titancarbid oder Titannitrid auf die Oberfläche von Hartmetall- oder Schnellarbeitsstahlwerkzeugen aufzutragen. Das Oberflächenbeschichtungsverfahren kombiniert die hohe Festigkeit und Zähigkeit des Grundmaterials mit der hohen Härte und Verschleißfestigkeit der Oberflächenschicht, so dass dieses Verbundmaterial eine bessere Schneidleistung aufweist.
Aufgrund der Teile, die unter hoher Temperatur, hohem Druck, hoher Geschwindigkeit und korrosivem Fluidmedium arbeiten, werden immer schwieriger zu bearbeitende Materialien verwendet, und der Automatisierungsgrad der Schneidbearbeitung und die Anforderungen an die Bearbeitungsgenauigkeit werden immer höher . Bei der Auswahl des Werkzeugwinkels muss der Einfluss vieler Faktoren wie Werkstückmaterial, Werkzeugmaterial, Verarbeitungseigenschaften (Roh- und Endbearbeitung) usw. berücksichtigt werden, die je nach Situation angemessen ausgewählt werden müssen.
Übliche Werkzeugmaterialien: Schnellarbeitsstahl, Hartmetall (einschließlich Cermet), Keramik, CBN (kubisches Bornitrid), PCD (polykristalliner Diamant), da seine Härte härter ist als die der anderen, so dass im Allgemeinen auch die Schnittgeschwindigkeit Eins ist ist höher als der andere.
Analyse der Werkzeugmaterialleistung
Hochgeschwindigkeitsstahl:
kann in gewöhnlichen Schnellarbeitsstahl und Hochleistungsstahl unterteilt werden.
Gewöhnlicher Schnellarbeitsstahl wie W18Cr4V wird häufig bei der Herstellung verschiedener komplexer Werkzeuge verwendet. Die Schnittgeschwindigkeit ist im Allgemeinen nicht zu hoch, 40-60 m / min beim Schneiden von normalem Stahl.
Hochleistungsstahl wie W12Cr4V4Mo wird hergestellt, indem dem normalen Schnellarbeitsstahl ein gewisser Kohlenstoff- und Vanadiumgehalt sowie Kobalt, Aluminium und andere Elemente zugesetzt werden. Seine Haltbarkeit ist 1,5-3 mal so hoch wie die von gewöhnlichem Schnellarbeitsstahl.
Hartmetall:
Gemäß GB2075-87 (siehe Standard 190) kann es in drei Kategorien unterteilt werden: P, M und K. P-Hartmetall wird hauptsächlich zur Verarbeitung von Eisenmetallen mit langen Spänen verwendet, und Blau wird als Markierung verwendet; Der Typ M wird hauptsächlich zur Verarbeitung von Eisenmetallen verwendet. Und Nichteisenmetalle verwenden Gelb als Markierung, auch als Allzweck-Hartmetall bekannt. Der Typ K wird hauptsächlich zur Verarbeitung von kurzgeschnittenen Eisenmetallen, Nichteisenmetallen und Nichtmetallen verwendet Metallmaterialien und Rot wird als Markierung verwendet.
Die arabischen Ziffern hinter P, M, K geben die Leistung und die Trag- oder Verarbeitungsbedingungen während der Verarbeitung an. Je kleiner die Zahl, desto höher die Härte und desto schlechter die Zähigkeit.
Keramik:
Keramische Materialien weisen eine gute Verschleißfestigkeit auf und können hochharte Materialien verarbeiten, die mit herkömmlichen Werkzeugen nur schwer oder gar nicht zu verarbeiten sind. Darüber hinaus können keramische Schneidwerkzeuge den Stromverbrauch der Glühbearbeitung vermeiden und somit auch die Härte des Werkstücks erhöhen und die Lebensdauer der Maschinen und Geräte verlängern.
Die Reibung zwischen Keramikklingen und Metall ist beim Schneiden gering, es ist nicht einfach, während des Schneidens an den Klingen zu haften, und es ist nicht einfach, eine aufgebaute Kante herzustellen, und es ist ein Hochgeschwindigkeitsschneiden möglich. Daher ist unter den gleichen Bedingungen die Oberflächenrauheit des Werkstücks relativ gering. Die Werkzeughaltbarkeit ist um ein Vielfaches oder sogar Dutzende Male höher als bei herkömmlichen Werkzeugen, wodurch die Anzahl der Werkzeugwechsel bei der Verarbeitung verringert wird. hohe Temperaturbeständigkeit, gute rote Härte. Es kann kontinuierlich bei 1200 cut schneiden. Daher kann die Schnittgeschwindigkeit von Keramikeinsätzen viel höher sein als die von Hartmetall. Es kann Hochgeschwindigkeitsschneiden ausführen oder&"Drehen und Fräsen statt Schleifen von GG" realisieren. Die Schneidleistung ist 3-10 mal höher als bei herkömmlichen Werkzeugen, wodurch 30% -70% oder mehr Arbeitsstunden, Strom und Werkzeugmaschinen eingespart werden können.
CBN:
Dies ist das zweithöchste derzeit bekannte Härtematerial. Die Härte der CBN-Verbundfolie beträgt im Allgemeinen HV3000 ～ 5000, die eine hohe thermische Stabilität und Hochtemperaturhärte aufweist und selbst bei 1000 oxid eine hohe Oxidationsbeständigkeit aufweist. Oxidation tritt auf und reagiert bei 1200 ～ ～ 1300, nicht chemisch mit Materialien auf Eisenbasis. Es hat eine gute Wärmeleitfähigkeit und einen niedrigen Reibungskoeffizienten.
Polykristalline Diamant-PCD:
Diamantmesser haben die Eigenschaften einer hohen Härte, einer hohen Druckfestigkeit, einer guten Wärmeleitfähigkeit und Verschleißfestigkeit und können beim Hochgeschwindigkeitsschneiden eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit und Bearbeitungseffizienz erzielen. Da die Struktur von PCD ein feinkörniger diamantgesinterter Körper mit unterschiedlichen Orientierungen ist, sind die Härte und Verschleißfestigkeit des Bindemittels immer noch geringer als die von Einkristalldiamanten, obwohl das Bindemittel zugesetzt wird. Die Affinität zu Nichteisenmetallen und Nichtmetallmaterialien ist sehr gering, und die Späne können während des Verarbeitungsprozesses nicht leicht an der Werkzeugspitze haften, um eine aufgebaute Kante zu bilden.
Der jeweilige Anwendungsbereich der Materialien:
Schnellarbeitsstahl: Wird hauptsächlich zum Formen von Werkzeugen und komplexen Formen sowie für andere Gelegenheiten verwendet, die eine hohe Zähigkeit erfordern.
Hartmetall: Das breiteste Anwendungsspektrum, im Grunde kann es trocknen;
Keramik: hauptsächlich zum Drehen von harten Teilen und zur Grobbearbeitung sowie zur Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von Gusseisenteilen verwendet;
CBN: Wird hauptsächlich beim Drehen von harten Teilen und bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von Gusseisenteilen verwendet (im Allgemeinen ist es hinsichtlich Verschleißfestigkeit, Schlagzähigkeit und Bruchfestigkeit effizienter als Keramik).
PCD: Wird hauptsächlich zum hocheffizienten Schneiden von Nichteisen- und Nichtmetallwerkstoffen verwendet.
Die Anforderungen von CNC-Werkzeugmaschinen an Werkzeugmaterialien
Hohe Härte und Verschleißfestigkeit
Die Härte des Schneidteils des Werkzeugs muss höher sein als die Härte des Werkstückmaterials. Je höher die Härte des Werkzeugmaterials ist, desto besser ist seine Verschleißfestigkeit. Die Härte des Werkzeugmaterials bei Raumtemperatur sollte über HRC62 liegen.
Ausreichende Festigkeit und Zähigkeit
Das Werkzeug steht beim übermäßigen Schneiden unter hohem Druck und arbeitet manchmal unter Schlag- und Vibrationsbedingungen. Um zu verhindern, dass das Werkzeug abplatzt und bricht, muss das Werkzeugmaterial eine ausreichende Festigkeit und Zähigkeit aufweisen. Im Allgemeinen wird die Biegefestigkeit verwendet, um die Festigkeit des Werkzeugmaterials auszudrücken. Der Schlagwert wird verwendet, um die Zähigkeit des Werkzeugmaterials auszudrücken.
Hohe Hitzebeständigkeit
Wärmebeständigkeit bezieht sich auf die Leistung von Werkzeugmaterialien zur Aufrechterhaltung der Härte, Verschleißfestigkeit, Festigkeit und Zähigkeit bei hohen Temperaturen. Es ist der Hauptindex zur Messung der Schneidleistung von Werkzeugmaterialien. Diese Leistung wird auch als rote Härte von Werkzeugmaterialien bezeichnet.
bessere Wärmeleitfähigkeit
Je höher die Wärmeleitfähigkeit des Werkzeugmaterials ist, desto mehr Wärme überträgt das Werkzeug. Dies ist vorteilhaft, um die Schnitttemperatur des Werkzeugs zu senken und die Haltbarkeit des Werkzeugs zu verbessern.
Gute Verarbeitung
Um die Verarbeitung und Herstellung von Werkzeugen zu erleichtern, müssen die Werkzeugmaterialien gute Prozesseigenschaften aufweisen, wie Schmieden, Walzen, Schweißen, Schneiden und Schleifen, Wärmebehandlungseigenschaften und plastische Verformungsleistung der Werkzeugmaterialien bei hohen Temperaturen. Für Hartmetall- und Keramikwerkzeuge Das Material erfordert auch gute Sinter- und Druckformungseigenschaften.