ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับเครื่องมือตัด แค่อ่านอันนี้!

ม้าที่ดีจะต้องมีอานม้า และควรใช้อุปกรณ์เครื่องจักรกลซีเอ็นซีขั้นสูง หากใช้เครื่องมือตัดผิดก็ไม่มีประโยชน์! การเลือกวัสดุเครื่องมือที่เหมาะสมมีผลกระทบอย่างมากต่ออายุการใช้งานของเครื่องมือ ประสิทธิภาพการประมวลผล คุณภาพการประมวลผล และต้นทุนการประมวลผล บทความนี้ให้ความรู้อันทรงคุณค่าเกี่ยวกับเครื่องมือตัด รวบรวมและแบ่งปันมาเรียนรู้ด้วยกัน
หนึ่ง
วัสดุเครื่องมือควรมีคุณสมบัติพื้นฐาน
การเลือกวัสดุเครื่องมือมีผลกระทบอย่างมากต่ออายุการใช้งานเครื่องมือ ประสิทธิภาพการประมวลผล คุณภาพการประมวลผล และต้นทุนการประมวลผล เครื่องมือตัดต้องทนทานต่อแรงดันสูง อุณหภูมิสูง แรงเสียดทาน การกระแทก และการสั่นสะเทือนระหว่างการตัด ดังนั้นวัสดุเครื่องมือควรมีคุณสมบัติพื้นฐานดังต่อไปนี้:
(1) ความแข็งและความต้านทานการสึกหรอ ความแข็งของวัสดุเครื่องมือจะต้องสูงกว่าวัสดุชิ้นงาน โดยทั่วไปจะต้องมีความแข็ง 60HRC ขึ้นไป ยิ่งความแข็งของวัสดุเครื่องมือสูงเท่าใด ความต้านทานการสึกหรอก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น
(2) ความแข็งแกร่งและความเหนียว วัสดุเครื่องมือควรมีความแข็งแรงและความเหนียวสูงเพื่อทนทานต่อแรงตัด การกระแทก และการสั่นสะเทือน และเพื่อป้องกันการแตกหักแบบเปราะและการยุบตัวของคมตัดของเครื่องมือ
(3) ทนความร้อน วัสดุเครื่องมือมีความต้านทานความร้อนได้ดี ทนต่ออุณหภูมิการตัดที่สูง และต้านทานการเกิดออกซิเดชันได้ดี
(4) ประสิทธิภาพกระบวนการและความประหยัด วัสดุเครื่องมือควรมีประสิทธิภาพการตีขึ้นรูปที่ดี ประสิทธิภาพการรักษาความร้อน และประสิทธิภาพการเชื่อม ประสิทธิภาพการบดและการแสวงหาอัตราส่วนประสิทธิภาพต้นทุนสูง
สอง
ประเภท คุณสมบัติ คุณลักษณะ และการใช้งานของวัสดุเครื่องมือตัด
1. วัสดุเครื่องมือตัดเพชร
เพชรเป็นส่วนประกอบหนึ่งของคาร์บอน และเป็นวัสดุที่แข็งที่สุดที่พบในธรรมชาติ เครื่องมือตัดเพชรมีความแข็งสูง ทนต่อการสึกหรอ และมีค่าการนำความร้อน และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการแปรรูปวัสดุที่ไม่ใช่เหล็กและอโลหะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการตัดอลูมิเนียมและโลหะผสมอลูมิเนียมซิลิกอนด้วยความเร็วสูง เครื่องมือตัดเพชรถือเป็นเครื่องมือตัดประเภทหลักที่เปลี่ยนได้ยาก เครื่องมือตัดเพชรที่มีประสิทธิภาพสูง มีเสถียรภาพสูง และอายุการใช้งานยาวนาน ถือเป็นเครื่องมือที่ขาดไม่ได้และสำคัญในการตัดเฉือน CNC สมัยใหม่
⑴ ประเภทของเครื่องมือตัดเพชร
1 เครื่องมือตัดเพชรธรรมชาติ: เพชรธรรมชาติมีประวัติยาวนานกว่าร้อยปีในฐานะเครื่องมือตัด หลังจากการเจียระไนอย่างละเอียด เครื่องมือตัดเพชรคริสตัลเดี่ยวธรรมชาติสามารถมีขอบที่คมมากได้ โดยมีรัศมีการตัดสูงถึง 0.002 μ m ความสามารถในการตัดที่บางเฉียบและได้ความแม่นยำของชิ้นงานที่สูงเป็นพิเศษและความขรุขระของพื้นผิวต่ำ ถือเป็นเครื่องมือตัดเฉือนที่มีความเที่ยงตรงสูงเป็นพิเศษที่เป็นที่ยอมรับ เหมาะสมที่สุด และไม่สามารถทดแทนได้
2 เครื่องมือตัดเพชร PCD: เพชรธรรมชาติมีราคาแพง และเพชรโพลีคริสตัลไลน์ (PCD) ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในการตัดเฉือน ตั้งแต่ช่วงต้นทศวรรษ 1970 เพชรโพลีคริสตัลไลน์ที่เตรียมด้วยเทคโนโลยีการสังเคราะห์ที่อุณหภูมิสูงและความดันสูง หลังจากการพัฒนาใบมีดเพชรโพลีคริสตัลไลน์ (PCD) ที่ประสบความสำเร็จ เครื่องมือตัดเพชรธรรมชาติได้ถูกแทนที่ด้วยเพชรโพลีคริสตัลไลน์เทียมในหลาย ๆ สถานการณ์ วัตถุดิบ PCD มีมากมาย และราคาก็เพียงไม่กี่สิบถึงสิบเท่าของเพชรธรรมชาติ เครื่องมือตัด PCD ไม่สามารถเจียรขอบที่คมมากได้ และคุณภาพพื้นผิวของชิ้นงานที่ผ่านการประมวลผลไม่ดีเท่ากับเพชรธรรมชาติ ในปัจจุบัน เครื่องมือตัด PCD ที่มีร่องหักเศษไม่สามารถผลิตในอุตสาหกรรมฟิล์มได้ง่าย ดังนั้น PCD จึงสามารถใช้สำหรับการตัดโลหะที่ไม่ใช่เหล็กและอโลหะได้อย่างแม่นยำเท่านั้น ซึ่งทำให้การตัดกระจกที่มีความแม่นยำสูงเป็นพิเศษทำได้ยาก
3 เครื่องมือตัดเพชร CVD: ตั้งแต่ปลายทศวรรษ 1970 ถึงต้นทศวรรษ 1980 เทคโนโลยีเพชร CVD ถือกำเนิดขึ้นในญี่ปุ่น เพชร CVD หมายถึงการสังเคราะห์ฟิล์มเพชรบนพื้นผิวที่ต่างกัน (เช่น โลหะผสมแข็ง เซรามิก ฯลฯ) โดยใช้การสะสมไอสารเคมี (CVD) เพชร CVD มีโครงสร้างและลักษณะเช่นเดียวกับเพชรธรรมชาติ ประสิทธิภาพของเพชร CVD นั้นคล้ายคลึงกับเพชรธรรมชาติมาก และผสมผสานข้อดีของเพชรผลึกเดี่ยวธรรมชาติและเพชรคริสตัลไลน์ (PCD) เข้าด้วยกัน ซึ่งสามารถเอาชนะข้อบกพร่องได้ในระดับหนึ่ง
⑵ ลักษณะการทำงานของเครื่องมือตัดเพชร
1. มีความแข็งและทนทานต่อการสึกหรอสูงมาก: เพชรธรรมชาติเป็นสารที่แข็งที่สุดในธรรมชาติ เพชรมีความทนทานต่อการสึกหรอสูงมาก เมื่อแปรรูปวัสดุที่มีความแข็งสูง อายุการใช้งานของเครื่องมือตัดเพชรคือ 10-100 เท่าของเครื่องมือตัดโลหะผสมแข็ง และนานกว่าหลายร้อยเท่าด้วยซ้ำ
2 มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำมาก: ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานระหว่างเพชรและโลหะที่ไม่ใช่เหล็กบางชนิดต่ำกว่าเครื่องมือตัดอื่นๆ โดยมีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำและการเสียรูปเล็กน้อยระหว่างการตัดเฉือน ซึ่งสามารถลดแรงตัดได้
3 คมตัดมีความคมมาก: คมตัดของเครื่องมือเพชรสามารถเจียรได้คมมาก และเครื่องมือเพชรผลึกเดี่ยวตามธรรมชาติสามารถเข้าถึงได้สูงถึง 0.002-0.008 μ m มีความสามารถในการตัดบางเฉียบและการตัดแต่งขึ้นรูปด้วยเครื่องจักรที่มีความแม่นยำเป็นพิเศษ
④ มีค่าการนำความร้อนสูง: เพชรมีค่าการนำความร้อนและอัตราการแพร่ความร้อนสูง และความร้อนจากการตัดจะกระจายไปได้ง่าย อุณหภูมิการตัดของเครื่องมือต่ำ
⑤ มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อนต่ำกว่า: ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนของเพชรมีค่าน้อยกว่าโลหะผสมแข็งหลายเท่า และการเปลี่ยนแปลงขนาดเครื่องมือที่เกิดจากความร้อนในการตัดมีขนาดเล็กมาก ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับความแม่นยำและการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำสูงเป็นพิเศษด้วย ข้อกำหนดความแม่นยำของมิติสูง
การใช้เครื่องมือตัดเพชร
เครื่องมือตัดเพชรมักใช้สำหรับการตัดและการคว้านละเอียดของวัสดุที่ไม่ใช่เหล็กและอโลหะด้วยความเร็วสูง เหมาะสำหรับการประมวลผลวัสดุที่ไม่ใช่โลหะที่ทนต่อการสึกหรอต่างๆ เช่นช่องว่างโลหะผสมผงไฟเบอร์กลาส วัสดุเซรามิก ฯลฯ โลหะที่ไม่ใช่เหล็กที่ทนต่อการสึกหรอต่างๆ เช่น โลหะผสมอลูมิเนียมซิลิคอนต่างๆ กระบวนการตกแต่งโลหะที่ไม่ใช่เหล็กต่างๆ
ข้อเสียของเครื่องมือตัดเพชรคือความเสถียรทางความร้อนต่ำ เมื่ออุณหภูมิในการตัดเกิน 700 องศาถึง 800 องศา ความแข็งจะสูญหายไปโดยสิ้นเชิง นอกจากนี้ ไม่เหมาะสำหรับการตัดโลหะสีดำ เนื่องจากเพชร (คาร์บอน) ทำปฏิกิริยากับอะตอมของเหล็กที่อุณหภูมิสูงได้ง่าย ทำให้อะตอมของคาร์บอนถูกแปลงเป็นโครงสร้างกราไฟต์ ทำให้เครื่องมือมีความเสี่ยงต่อความเสียหายอย่างมาก
2. วัสดุเครื่องมือตัดลูกบาศก์โบรอนไนไตรด์
วัสดุที่มีความแข็งยิ่งยวดชนิดที่สอง ได้แก่ คิวบิกโบรอนไนไตรด์ (CBN) ซึ่งสังเคราะห์โดยใช้วิธีการที่คล้ายกับการผลิตเพชร ถือเป็นวัสดุอันดับสองรองจากเพชรในแง่ของความแข็งและการนำความร้อน มีเสถียรภาพทางความร้อนที่ดีเยี่ยม และไม่ออกซิไดซ์เมื่อถูกความร้อนถึง 10,000C ในบรรยากาศ CBN มีคุณสมบัติทางเคมีที่เสถียรอย่างมากสำหรับโลหะสีดำ และสามารถนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการแปรรูปผลิตภัณฑ์เหล็ก
ประเภทของเครื่องมือตัดลูกบาศก์โบรอนไนไตรด์
ลูกบาศก์โบรอนไนไตรด์ (CBN) เป็นสารที่ไม่มีอยู่ในธรรมชาติและสามารถแบ่งออกเป็นผลึกเดี่ยวและโพลีคริสตัลไลน์ ได้แก่ ผลึกเดี่ยว CBN และโพลีคริสตัลไลน์ลูกบาศก์โบรอนไนไตรด์ (PCBN) CBN เป็นหนึ่งในไอโซเมอร์ของโบรอนไนไตรด์ (BN) ซึ่งมีโครงสร้างคล้ายกับเพชร
PCBN (โพลีคริสตัลไลน์คิวบิกโบรอนไนไตรด์) เป็นวัสดุโพลีคริสตัลไลน์ที่เผาวัสดุ CBN ละเอียดเข้าด้วยกันผ่านเฟสการจับ (TiC, TiN, Al, Ti ฯลฯ) ภายใต้อุณหภูมิและความดันสูง ปัจจุบันเป็นวัสดุเครื่องมือที่แข็งที่สุดเป็นอันดับสองจากการสังเคราะห์เทียม และเมื่อรวมกับเพชรแล้ว จึงเรียกว่าวัสดุเครื่องมือที่มีความแข็งยิ่งยวด PCBN ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการทำเครื่องมือตัดหรือเครื่องมืออื่นๆ
เครื่องมือตัด PCBN สามารถแบ่งออกเป็นใบมีด PCBN หนึ่งชิ้นและใบมีดคอมโพสิต PCBN ที่เผาด้วยคอมโพสิตโลหะผสมแข็ง
ใบมีดคอมโพสิต PCBN ทำโดยการเผาชั้น PCBN หนา O.{{0}.0 มม. บนโลหะผสมแข็งที่มีความแข็งแรงและความเหนียวที่ดี ประสิทธิภาพผสมผสานระหว่างความเหนียวที่ดี ความแข็งสูง และความต้านทานการสึกหรอ แก้ปัญหาความแข็งแรงในการดัดงอต่ำและความยากลำบากในการเชื่อมของใบมีด CBN
คุณสมบัติหลักและลักษณะเฉพาะของลูกบาศก์โบรอนไนไตรด์
แม้ว่าความแข็งของคิวบิกโบรอนไนไตรด์จะต่ำกว่าเพชรเล็กน้อย แต่ก็สูงกว่าวัสดุที่มีความแข็งสูงอื่นๆ มาก ข้อได้เปรียบที่โดดเด่นของ CBN คือความเสถียรทางความร้อนสูงกว่าเพชรมาก โดยสูงถึง 1200 องศา (700-800 องศาสำหรับเพชร) และข้อได้เปรียบที่โดดเด่นอีกประการหนึ่งคือความเฉื่อยทางเคมีสูง ซึ่งไม่ทำปฏิกิริยากับธาตุเหล็ก ที่ 1200-1300 องศา ลักษณะการทำงานหลักของลูกบาศก์โบรอนไนไตรด์มีดังนี้
1. ความแข็งสูงและทนต่อการสึกหรอ: โครงสร้างผลึก CBN คล้ายกับเพชร โดยมีความแข็งและความแข็งแรงใกล้เคียงกับเพชร PCBN เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการแปรรูปวัสดุที่มีความแข็งสูงซึ่งสามารถกราวด์ได้ก่อนเท่านั้น และสามารถทำให้ชิ้นงานมีคุณภาพพื้นผิวที่ดีขึ้น
② มีเสถียรภาพทางความร้อนสูง: ความต้านทานความร้อนของ CBN สามารถเข้าถึง 1400-1500 องศา ซึ่งสูงกว่าความต้านทานความร้อนของเพชรเกือบ 1 เท่า (700-800 องศา ) เครื่องมือ PCBN สามารถตัดโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงและเหล็กชุบแข็งได้ด้วยความเร็วสูงกว่าเครื่องมือโลหะผสมแข็ง 3-5 เท่า
3 ความเสถียรทางเคมีที่ดีเยี่ยม: ไม่ทำปฏิกิริยาทางเคมีกับวัสดุที่มีธาตุเหล็กแม้ที่อุณหภูมิระหว่าง 1200-1300 องศา และไม่สึกหรออย่างรุนแรงเหมือนเพชร ขณะนี้ยังสามารถรักษาความแข็งของโลหะผสมแข็งได้ เครื่องมือตัด PCBN เหมาะสำหรับการตัดชิ้นส่วนเหล็กชุบแข็งและเหล็กหล่อแข็งเย็น และสามารถนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการตัดเหล็กหล่อด้วยความเร็วสูง
④ มีการนำความร้อนที่ดี: แม้ว่าค่าการนำความร้อนของ CBN จะไม่สามารถตามเพชรได้ แต่ค่าการนำความร้อนของ PCBN นั้นเป็นอันดับสองรองจากเพชรในวัสดุเครื่องมือต่างๆ ซึ่งสูงกว่าเหล็กกล้าความเร็วสูงและโลหะผสมแข็งมาก
⑤ มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานที่ต่ำกว่า: ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานที่ต่ำกว่าอาจทำให้แรงตัดลดลง อุณหภูมิในการตัดลดลง และการปรับปรุงคุณภาพพื้นผิวระหว่างการตัดเฉือน
การใช้เครื่องมือตัดลูกบาศก์โบรอนไนไตรด์
คิวบิกโบรอนไนไตรด์เหมาะสำหรับการตัดเฉือนวัสดุที่ตัดยากต่างๆ อย่างแม่นยำ เช่น เหล็กชุบแข็ง เหล็กหล่อแข็ง โลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูง โลหะผสมแข็ง และวัสดุสเปรย์บนพื้นผิว ความแม่นยำในการตัดเฉือนสามารถเข้าถึง IT5 (รู IT6) และค่าความเรียบผิวอาจต่ำถึง Ra1.25-0.20 μ M.
ความเหนียวและความแข็งแรงในการดัดงอของวัสดุเครื่องมือตัดลูกบาศก์โบรอนไนไตรด์นั้นไม่ดี ดังนั้นเครื่องมือกลึงคิวบิกโบรอนไนไตรด์จึงไม่เหมาะสำหรับการกลึงหยาบที่ความเร็วต่ำและมีแรงกระแทกสูง ไม่เหมาะสำหรับการตัดวัสดุที่มีความเป็นพลาสติกสูง เช่น อลูมิเนียมอัลลอยด์ โลหะผสมทองแดง โลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลัก และเหล็กที่มีความเป็นพลาสติกสูง เนื่องจากการตัดโลหะเหล่านี้จะทำให้เกิดเศษสะสมอย่างรุนแรง ซึ่งจะทำให้พื้นผิวการตัดเฉือนเสื่อมสภาพ
3. วัสดุเครื่องมือตัดเซรามิก
เครื่องมือตัดเซรามิกมีลักษณะความแข็งสูง ทนต่อการสึกหรอได้ดี ทนความร้อนได้ดีเยี่ยม และมีเสถียรภาพทางเคมี และไม่ยึดติดกับโลหะได้ง่าย เครื่องมือตัดเซรามิกมีบทบาทสำคัญในการตัดเฉือน CNC และได้กลายเป็นหนึ่งในเครื่องมือตัดหลักสำหรับการตัดด้วยความเร็วสูงและวัสดุที่ตัดเฉือนยาก เครื่องมือตัดเซรามิกถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการตัดด้วยความเร็วสูง การตัดแบบแห้ง การตัดแบบแข็ง และการตัดวัสดุที่ตัดเฉือนยาก เครื่องมือตัดเซรามิกสามารถแปรรูปวัสดุที่มีความแข็งสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพซึ่งไม่สามารถแปรรูปด้วยเครื่องมือตัดแบบเดิมได้ บรรลุ "การกลึงแทนการเจียร"; ความเร็วตัดที่เหมาะสมที่สุดของเครื่องมือตัดเซรามิกอาจสูงกว่าความเร็วตัดโลหะผสมแข็งถึง 2 ถึง 10 เท่า ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตของการตัดได้อย่างมาก วัตถุดิบหลักที่ใช้สำหรับเครื่องมือตัดเซรามิกเป็นองค์ประกอบที่มีมากที่สุดในเปลือกโลก ดังนั้นการส่งเสริมและการประยุกต์ใช้เครื่องมือตัดเซรามิกจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในการปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต ลดต้นทุนการประมวลผล และประหยัดโลหะมีค่าเชิงกลยุทธ์ นอกจากนี้ยังจะส่งเสริมความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการตัดอย่างมาก
⑴ ประเภทของวัสดุเครื่องมือเซรามิก
โดยทั่วไปประเภทของวัสดุเครื่องมือเซรามิกสามารถแบ่งได้เป็นสามประเภท: เซรามิกที่มีอลูมินา เซรามิกที่มีซิลิคอนไนไตรด์ และเซรามิกที่มีซิลิคอนไนไตรด์คอมโพสิต วัสดุเครื่องมือเซรามิกที่ใช้อลูมินาและซิลิกอนไนไตรด์เป็นวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด ประสิทธิภาพของเซรามิกที่มีซิลิคอนไนไตรด์นั้นเหนือกว่าเซรามิกที่มีอลูมินาเป็นหลัก
⑵ ประสิทธิภาพและลักษณะของเครื่องมือตัดเซรามิก
① มีความแข็งสูงและทนต่อการสึกหรอได้ดี: แม้ว่าความแข็งของเครื่องมือตัดเซรามิกจะไม่สูงเท่ากับ PCD และ PCBN แต่ก็สูงกว่าความแข็งของโลหะผสมแข็งและเครื่องมือตัดเหล็กความเร็วสูงอย่างมาก โดยสูงถึง 93-95HRA เครื่องมือตัดเซรามิกสามารถแปรรูปวัสดุแข็งสูงซึ่งยากต่อการตัดเฉือนด้วยเครื่องมือแบบดั้งเดิม ทำให้เหมาะสำหรับการตัดด้วยความเร็วสูงและการตัดแข็ง
2. ทนต่ออุณหภูมิสูงและทนความร้อนได้ดี: เครื่องมือตัดเซรามิกยังสามารถตัดได้ที่อุณหภูมิสูงกว่า 1200 องศา เครื่องมือตัดเซรามิกมีคุณสมบัติเชิงกลที่อุณหภูมิสูงได้ดีเยี่ยม และความต้านทานการเกิดออกซิเดชันของเครื่องมือตัดเซรามิก A12O3 นั้นดีเป็นพิเศษ แม้ว่าคมตัดจะอยู่ในสถานะร้อนแดงก็สามารถใช้งานได้อย่างต่อเนื่อง ดังนั้นเครื่องมือตัดเซรามิกจึงสามารถตัดแบบแห้งได้ จึงช่วยประหยัดน้ำมันตัด
3 ความเสถียรทางเคมีที่ดี: เครื่องมือตัดเซรามิกไม่สามารถยึดติดกับโลหะได้ง่าย และทนทานต่อการกัดกร่อนและมีเสถียรภาพทางเคมีที่ดี ซึ่งสามารถลดการสึกหรอของกาวของเครื่องมือตัดได้
④ ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ: เครื่องมือตัดเซรามิกมีความสัมพันธ์กับโลหะต่ำ ส่งผลให้ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำซึ่งสามารถลดแรงตัดและอุณหภูมิในการตัดได้
⑶ มีดเซรามิกมีการใช้งาน
เซรามิกเป็นหนึ่งในวัสดุเครื่องมือที่ใช้เป็นหลักสำหรับการตัดเฉือนที่มีความเที่ยงตรงสูงความเร็วสูงและการตัดเฉือนกึ่งแม่นยำ เครื่องมือตัดเซรามิกเหมาะสำหรับการตัดเหล็กหล่อต่างๆ (เหล็กหล่อสีเทา, เหล็กดัด, เหล็กหล่ออบเหนียว, เหล็กหล่อแข็งเย็น, เหล็กหล่อทนการสึกหรอโลหะผสมสูง) และเหล็ก (เหล็กโครงสร้างคาร์บอน, เหล็กโครงสร้างโลหะผสม, เหล็กความแข็งแรงสูง เหล็กแมงกานีสสูง เหล็กชุบแข็ง ฯลฯ) และยังสามารถใช้ตัดโลหะผสมทองแดง กราไฟท์ พลาสติกวิศวกรรม และวัสดุคอมโพสิตได้อีกด้วย
วัสดุเครื่องมือที่ทำจากเซรามิกมีปัญหาเรื่องความแข็งแรงในการโค้งงอต่ำและมีความเหนียวในการรับแรงกระแทกต่ำ ทำให้ไม่เหมาะสำหรับการตัดที่ความเร็วต่ำและภายใต้แรงกระแทก
4. วัสดุเครื่องมือเคลือบ
การเคลือบเครื่องมือตัดถือเป็นวิธีสำคัญวิธีหนึ่งในการปรับปรุงประสิทธิภาพ การเกิดขึ้นของเครื่องมือตัดแบบเคลือบทำให้เกิดความก้าวหน้าครั้งสำคัญในด้านประสิทธิภาพการตัด เครื่องมือตัดแบบเคลือบคือเครื่องมือที่เคลือบด้วยสารประกอบทนไฟตั้งแต่หนึ่งชั้นขึ้นไป ซึ่งมีความทนทานต่อการสึกหรอบนตัวเครื่องมือได้ดี มีความเหนียวดี โดยผสมผสานเมทริกซ์เครื่องมือเข้ากับการเคลือบแข็ง จึงช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องมือได้อย่างมาก เครื่องมือตัดแบบเคลือบสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการตัดเฉือน ปรับปรุงความแม่นยำในการตัดเฉือน ยืดอายุเครื่องมือ และลดต้นทุนการตัดเฉือน
ประมาณ 80% ของเครื่องมือตัดที่ใช้ในเครื่องมือเครื่อง CNC รุ่นใหม่ใช้เครื่องมือเคลือบ เครื่องมือตัดแบบเคลือบจะเป็นเครื่องมือที่สำคัญที่สุดในสาขาการตัดเฉือน CNC ในอนาคต
⑴ ประเภทของเครื่องมือตัดเคลือบ
ตามวิธีการเคลือบที่แตกต่างกัน เครื่องมือเคลือบสามารถแบ่งออกเป็นเครื่องมือเคลือบด้วยไอเคมี (CVD) และเครื่องมือเคลือบด้วยไอทางกายภาพ (PVD) เครื่องมือตัดโลหะผสมแข็งที่เคลือบโดยทั่วไปจะใช้วิธีสะสมไอสารเคมี โดยมีอุณหภูมิการสะสมประมาณ 1,000 องศา เครื่องมือตัดเหล็กความเร็วสูงเคลือบโดยทั่วไปใช้วิธีการสะสมไอทางกายภาพ โดยมีอุณหภูมิการสะสมประมาณ 500 องศา
ตามวัสดุตั้งต้นที่แตกต่างกันของเครื่องมือเคลือบ เครื่องมือเคลือบสามารถแบ่งออกเป็นเครื่องมือเคลือบโลหะผสมแข็ง เครื่องมือเคลือบเหล็กความเร็วสูง และเครื่องมือเคลือบบนเซรามิกและวัสดุแข็งยิ่งยวด (เพชรและลูกบาศก์โบรอนไนไตรด์)
ตามคุณสมบัติของวัสดุเคลือบ เครื่องมือเคลือบสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภท ได้แก่ เครื่องมือเคลือบ "แข็ง" และเครื่องมือเคลือบ "อ่อน" เป้าหมายหลักที่เครื่องมือตัดแบบเคลือบ "แข็ง" ดำเนินการคือมีความแข็งสูงและทนต่อการสึกหรอ โดยมีข้อดีหลักคือมีความแข็งสูงและทนต่อการสึกหรอได้ดี โดยทั่วไปคือการเคลือบ TiC และ TiN เป้าหมายที่ดำเนินการโดยเครื่องมือเคลือบแบบ "อ่อน" คือค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำหรือที่เรียกว่าเครื่องมือแบบหล่อลื่นในตัวเอง ค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีกับวัสดุชิ้นงานต่ำมาก เพียงประมาณ 0.1 เท่านั้น ซึ่งสามารถลดการยึดเกาะ ลดแรงเสียดทาน และลดแรงตัดและอุณหภูมิในการตัด
ล่าสุดมีการพัฒนาเครื่องมือเคลือบนาโน เครื่องมือเคลือบนี้สามารถใช้วัสดุเคลือบที่แตกต่างกัน (เช่น โลหะ/โลหะ โลหะ/เซรามิก เซรามิก/เซรามิก ฯลฯ) เพื่อตอบสนองความต้องการด้านการทำงานและประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน การเคลือบนาโนที่ได้รับการออกแบบมาอย่างดีช่วยให้วัสดุเครื่องมือมีคุณสมบัติต้านการเสียดสี ต้านทานการสึกหรอ และมีคุณสมบัติในการหล่อลื่นได้ดีเยี่ยม ทำให้เหมาะสำหรับการตัดแบบแห้งด้วยความเร็วสูง
ลักษณะของเครื่องมือตัดเคลือบ
1 ประสิทธิภาพทางกลและการตัดที่ดี: เครื่องมือตัดแบบเคลือบผสมผสานคุณสมบัติที่ดีเยี่ยมของซับสเตรตและวัสดุเคลือบเข้าด้วยกัน โดยรักษาความเหนียวที่ดีและความแข็งแรงสูงของซับสเตรต เช่นเดียวกับความแข็งสูง ความต้านทานการสึกหรอ และค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำของการเคลือบ ดังนั้น ความเร็วตัดของเครื่องมือเคลือบจึงสามารถเพิ่มขึ้นได้มากกว่าสองเท่าเมื่อเทียบกับเครื่องมือที่ไม่เคลือบผิว และอนุญาตให้ใช้อัตราการป้อนที่สูงขึ้นได้ อายุการใช้งานของเครื่องมือตัดเคลือบก็ได้รับการปรับปรุงเช่นกัน
2 ความสามารถรอบด้านที่แข็งแกร่ง: เครื่องมือเคลือบมีความอเนกประสงค์ที่หลากหลายและขยายช่วงการประมวลผลได้อย่างมาก เครื่องมือเคลือบหนึ่งชิ้นสามารถทดแทนเครื่องมือที่ไม่เคลือบได้หลายชิ้น
3 ความหนาของการเคลือบ: เมื่อความหนาของการเคลือบเพิ่มขึ้น อายุการใช้งานของเครื่องมือก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน แต่เมื่อความหนาของการเคลือบถึงความอิ่มตัว อายุการใช้งานของเครื่องมือจะไม่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญอีกต่อไป เมื่อการเคลือบหนาเกินไปทำให้เกิดการลอกได้ง่าย เมื่อเคลือบบางเกินไป ความต้านทานการสึกหรอไม่ดี

④ ความสามารถในการบดซ้ำ: ใบมีดเคลือบมีความสามารถในการบดซ้ำได้ต่ำ อุปกรณ์เคลือบที่ซับซ้อน ความต้องการกระบวนการสูง และใช้เวลาเคลือบนาน
⑤ วัสดุเคลือบผิว: เครื่องมือตัดที่มีวัสดุเคลือบต่างกันมีประสิทธิภาพการตัดที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการตัดด้วยความเร็วต่ำ การเคลือบ TiC มีข้อได้เปรียบ TiN เหมาะสำหรับการตัดด้วยความเร็วสูงมากกว่า
การใช้เครื่องมือตัดเคลือบ
เครื่องมือตัดแบบเคลือบมีศักยภาพสูงในด้านการตัดเฉือน CNC และจะเป็นเครื่องมือที่สำคัญที่สุดในอนาคต เทคโนโลยีการเคลือบถูกนำไปใช้กับดอกเอ็นมิลล์ รีมเมอร์ ดอกสว่าน เครื่องมือการประมวลผลรูคอมโพสิต เครื่องตัดเฟือง เครื่องตัดเฟือง เครื่องตัดโกนเฟือง เจาะขึ้นรูป และเม็ดมีดแบบถอดเปลี่ยนได้ของแคลมป์เครื่องจักรต่างๆ ตอบสนองความต้องการการตัดด้วยความเร็วสูงของ วัสดุต่างๆ เช่น เหล็กกล้าและเหล็กหล่อ โลหะผสมทนความร้อน และโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก
5. วัสดุเครื่องมือตัดโลหะผสมแข็ง
เครื่องมือตัดโลหะผสมแข็ง โดยเฉพาะเครื่องมือตัดโลหะผสมแข็งที่จัดทำดัชนีได้ เป็นผลิตภัณฑ์ชั้นนำของเครื่องมือตัดเฉือน CNC นับตั้งแต่ทศวรรษ 1980 เป็นต้นมา เครื่องมือตัดหรือใบมีดโลหะผสมแข็งแบบรวมและแบบถอดเปลี่ยนได้หลายประเภทได้ขยายไปยังสาขาเครื่องมือตัดต่างๆ ในบรรดาเครื่องมือตัดโลหะผสมแข็งแบบถอดเปลี่ยนได้ได้ขยายจากเครื่องมือกลึงธรรมดาและหัวกัดปาดหน้าไปสู่สาขาเครื่องมือที่มีความแม่นยำ ซับซ้อน และขึ้นรูปที่หลากหลาย
⑴ ประเภทของเครื่องมือตัดโลหะผสมแข็ง
ตามองค์ประกอบทางเคมีหลัก โลหะผสมแข็งสามารถแบ่งออกเป็นโลหะผสมแข็งที่มีทังสเตนคาร์ไบด์และโลหะผสมแข็งที่มีไททาเนียมคาร์ไบด์ (TiC (N))
โลหะผสมแข็งที่ใช้ทังสเตนคาร์ไบด์มีสามประเภท: ทังสเตนโคบอลต์ (YG), ทังสเตนโคบอลต์ไทเทเนียม (YT) และคาร์ไบด์หายากที่เติม (YW) ซึ่งแต่ละประเภทมีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง ส่วนประกอบหลัก ได้แก่ ทังสเตนคาร์ไบด์ (WC) ไทเทเนียมคาร์ไบด์ (TiC) แทนทาลัมคาร์ไบด์ (TaC) ไนโอเบียมคาร์ไบด์ (NbC) ฯลฯ ระยะพันธะโลหะที่ใช้กันทั่วไปคือ Co.
โลหะผสมแข็งที่มีคาร์บอน (ไนโตรเจน) ไทเทเนียมเป็นโลหะผสมแข็งที่ส่วนใหญ่ประกอบด้วย TiC (บางชนิดมีการเติมคาร์ไบด์หรือไนไตรด์อื่นๆ) และระยะพันธะโลหะที่ใช้กันทั่วไปคือ Mo และ Ni
ISO (องค์การระหว่างประเทศเพื่อการมาตรฐาน) แบ่งการตัดโลหะผสมแข็งออกเป็นสามประเภท:
K-class รวมถึง Kl0-K40 นั้นเทียบเท่ากับคลาส YG ในประเทศจีน (ส่วนใหญ่ประกอบด้วย WC. Co)
คลาส P รวมถึง P01-P50 เทียบเท่ากับคลาส YT ในประเทศจีน (ส่วนใหญ่ประกอบด้วย WC. TiC. Co)
คลาส M รวมถึง M10~M40 เทียบเท่ากับคลาส YW ในประเทศจีน (ส่วนใหญ่ประกอบด้วย WC TiC TaC (NbC) - Co)
ชุดโลหะผสมที่มีตั้งแต่ความแข็งสูงไปจนถึงความเหนียวสูงสุดจะแสดงด้วยตัวเลขระหว่าง 01 ถึง 50 สำหรับแต่ละเกรด
⑵ ลักษณะการทำงานของเครื่องมือตัดโลหะผสมแข็ง
1. ความแข็งสูง: เครื่องมือตัดโลหะผสมแข็งทำจากผงโลหะของคาร์ไบด์ (เรียกว่าเฟสแข็ง) และสารยึดเกาะโลหะ (เรียกว่าเฟสติด) ที่มีความแข็งและจุดหลอมเหลวสูง มีความแข็งถึง 89-93HRA ซึ่งสูงกว่าเหล็กกล้าความเร็วสูงมาก ที่อุณหภูมิ 5400C ความแข็งยังคงสามารถเข้าถึง 82-87HRA ซึ่งเท่ากับความแข็งของเหล็กความเร็วสูงที่อุณหภูมิห้อง (83-86HRA) ค่าความแข็งของโลหะผสมแข็งจะแตกต่างกันไปตามคุณสมบัติ ปริมาณ ขนาดอนุภาค และปริมาณของระยะการติดโลหะของคาร์ไบด์ และโดยทั่วไปจะลดลงเมื่อปริมาณของเฟสการติดโลหะเพิ่มขึ้น เมื่อปริมาณเฟสกาวเท่ากัน ความแข็งของโลหะผสมประเภท YT จะสูงกว่าโลหะผสมประเภท YG และโลหะผสมที่เติม TaC (NbC) จะมีความแข็งที่อุณหภูมิสูงสูงกว่า
2. ความแข็งแรงและความเหนียวในการดัด: ความแข็งแรงในการดัดของโลหะผสมแข็งที่ใช้กันทั่วไปอยู่ในช่วง 900 ถึง 1500MPa ยิ่งเฟสการติดโลหะมีปริมาณมากเท่าใด ความต้านทานการดัดงอก็จะยิ่งสูงขึ้นตามไปด้วย เมื่อปริมาณกาวเท่ากัน ความแข็งแรงของโลหะผสมประเภท YG (WC Co) จะสูงกว่าโลหะผสมประเภท YT (WC TiC Co) และความแข็งแรงจะลดลงเมื่อปริมาณ TiC เพิ่มขึ้น โลหะผสมแข็งเป็นวัสดุที่เปราะ และความเหนียวทนต่อแรงกระแทกที่อุณหภูมิห้องมีค่าเพียง 1/30-1/8 ของเหล็กกล้าความเร็วสูง
การใช้เครื่องมือตัดโลหะผสมแข็งที่ใช้กันทั่วไป
โลหะผสมประเภท YG ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการแปรรูปเหล็กหล่อ โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก และวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ โลหะผสมแข็งที่มีเกรนละเอียด (เช่น YG3X, YG6X) มีความแข็งและความต้านทานการสึกหรอสูงกว่าโลหะผสมแข็งที่มีเกรนปานกลาง เมื่อมีปริมาณโคบอลต์เท่ากัน เหมาะสำหรับการแปรรูปเหล็กหล่อแข็งพิเศษ สเตนเลสออสเทนนิติก โลหะผสมทนความร้อน โลหะผสมไทเทเนียม ทองแดงแข็ง และวัสดุฉนวนที่ทนต่อการสึกหรอ
ข้อได้เปรียบที่โดดเด่นของโลหะผสมแข็งประเภท YT คือมีความแข็งสูง ทนความร้อนได้ดี มีความแข็งสูงกว่าและกำลังรับแรงอัดที่อุณหภูมิสูงเมื่อเทียบกับประเภท YG และต้านทานการเกิดออกซิเดชันได้ดี ดังนั้นเมื่อต้องการให้มีดมีความต้านทานความร้อนและการสึกหรอสูง ควรเลือกเกรดที่มีปริมาณ TiC สูงกว่า โลหะผสมประเภท YT เหมาะสำหรับการแปรรูปวัสดุพลาสติก เช่น เหล็ก แต่ไม่เหมาะสำหรับการแปรรูปโลหะผสมไทเทเนียมหรือโลหะผสมอลูมิเนียมซิลิคอน
โลหะผสมประเภท YW มีคุณสมบัติเหมือนโลหะผสมประเภท YG และ YT พร้อมประสิทธิภาพที่ครอบคลุมดี สามารถใช้สำหรับการแปรรูปวัสดุเหล็ก รวมถึงการแปรรูปเหล็กหล่อและโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก หากปริมาณโคบอลต์เพิ่มขึ้นอย่างเหมาะสม โลหะผสมประเภทนี้ก็จะมีความแข็งแรงสูง และสามารถใช้สำหรับการตัดเฉือนหยาบและการตัดเป็นช่วง ๆ ของวัสดุที่ตัดเฉือนยากต่างๆ
6. เครื่องมือตัดเหล็กความเร็วสูง
เหล็กความเร็วสูง (HSS) เป็นเหล็กกล้าเครื่องมือโลหะผสมสูงประเภทหนึ่งที่มีองค์ประกอบโลหะผสมจำนวนมาก เช่น W, Mo, Cr และ V เครื่องมือตัดเหล็กความเร็วสูงมีประสิทธิภาพที่ครอบคลุมเป็นเลิศในแง่ของความแข็งแกร่ง ความเหนียว และ ความสามารถในการแปรรูป ในเครื่องมือตัดที่ซับซ้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการผลิตเครื่องมือเจาะรู หัวกัด เครื่องมือตัดเกลียว มีดคัตเตอร์ เครื่องมือตัดเฟือง และเครื่องมือตัดรูปทรงขอบที่ซับซ้อนอื่นๆ เหล็กความเร็วสูงยังคงครองตำแหน่งหลัก เครื่องมือตัดเหล็กความเร็วสูงง่ายต่อการบดคมตัดที่คม
ตามการใช้งานที่แตกต่างกัน เหล็กความเร็วสูงสามารถแบ่งออกเป็นเหล็กความเร็วสูงวัตถุประสงค์ทั่วไปและเหล็กความเร็วสูงประสิทธิภาพสูง
⑴ เครื่องมือตัดเหล็กความเร็วสูงอเนกประสงค์
เหล็กความเร็วสูงสากล โดยทั่วไปสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภทคือเหล็กทังสเตนและเหล็กทังสเตนโมลิบดีนัม เหล็กความเร็วสูงประเภทนี้ประกอบด้วย (C) ตั้งแต่ 0.7% ถึง 0.9% ตามปริมาณทังสเตนที่แตกต่างกันในเหล็ก มันสามารถแบ่งออกเป็นเหล็กทังสเตนที่มีปริมาณ W 12% หรือ 18% เหล็กทังสเตนโมลิบดีนัมที่มีปริมาณ W 6% หรือ 8% และเหล็กโมลิบดีนัมที่มีปริมาณ W 2 % หรือไม่มี W เหล็กกล้าความเร็วสูงอเนกประสงค์มีความแข็ง (63-66HRC) และความต้านทานการสึกหรอ มีความแข็งแรงและความเหนียวสูง มีความพลาสติกที่ดีและสามารถแปรรูปได้ และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตเครื่องมือตัดที่ซับซ้อนต่างๆ
① เหล็กทังสเตน: เกรดทั่วไปของเหล็กทังสเตนความเร็วสูงทั่วไปคือ W18Cr4V (เรียกว่า W18) ซึ่งมีคุณสมบัติครอบคลุมดีและมีความแข็งที่อุณหภูมิสูง 48.5HRC ที่ 6000C สามารถใช้ในการผลิตเครื่องมือตัดที่ซับซ้อนต่างๆ มีข้อดี เช่น ความสามารถในการบดที่ดีและความไวในการสลายตัวของคาร์บอนต่ำ แต่เนื่องจากมีคาร์ไบด์ในปริมาณสูง การกระจายตัวที่ไม่สม่ำเสมอ อนุภาคขนาดใหญ่ขึ้น และความแข็งแรงและความเหนียวต่ำ
2 เหล็กทังสเตนโมลิบดีนัม: หมายถึงเหล็กความเร็วสูงที่ได้จากการแทนที่ส่วนหนึ่งของทังสเตนในเหล็กทังสเตนด้วยโมลิบดีนัม เกรดทั่วไปของเหล็กทังสเตนโมลิบดีนัมคือ W6Mo5Cr4V2 ซึ่งย่อว่า M2 อนุภาคคาร์ไบด์ของ M2 มีขนาดเล็กและสม่ำเสมอ มีความแข็งแรง ความเหนียว และความเป็นพลาสติกที่อุณหภูมิสูงได้ดีกว่า W18Cr4V เหล็กทังสเตนโมลิบดีนัมอีกประเภทหนึ่งคือ W9Mo3Cr4V (ตัวย่อว่า W9) ซึ่งมีเสถียรภาพทางความร้อนสูงกว่าเหล็ก M2 เล็กน้อย มีความแข็งแรงในการดัดและความเหนียวดีกว่า W6M05Cr4V2 และมีความสามารถในการแปรรูปที่ดี
⑵ เครื่องมือตัดเหล็กความเร็วสูงประสิทธิภาพสูง
เหล็กกล้าความเร็วสูงสมรรถนะสูงหมายถึงเหล็กกล้าชนิดใหม่ที่เพิ่มปริมาณคาร์บอนและวาเนเดียมบางส่วน รวมถึงธาตุโลหะผสม เช่น Co และ Al ลงในองค์ประกอบของเหล็กกล้าความเร็วสูงสำหรับใช้งานทั่วไป เพื่อปรับปรุงความร้อน ความต้านทานและความต้านทานการสึกหรอ มีหมวดหมู่หลักๆ ดังต่อไปนี้:
steel เหล็กกล้าคาร์บอนความเร็วสูงสูง เหล็กกล้าคาร์บอนความเร็วสูง (เช่น 95W18Cr4V) มีความแข็งสูงที่อุณหภูมิห้องและอุณหภูมิสูง ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตและการแปรรูปเหล็กกล้าธรรมดาและเหล็กหล่อ ดอกสว่าน ดอกรีมเมอร์ ต๊าป และหัวกัดที่มีข้อกำหนดด้านความต้านทานการสึกหรอสูง หรือเครื่องมือตัดสำหรับการแปรรูปวัสดุที่แข็งกว่า ไม่เหมาะที่จะทนต่อแรงกระแทกขนาดใหญ่
steel เหล็กกล้าความเร็วสูงวาเนเดียมสูง เกรดทั่วไป เช่น W12Cr4V4Mo (เรียกว่า EV4) เพิ่มปริมาณ V เป็น 3% -5% มีความต้านทานการสึกหรอได้ดี และเหมาะสำหรับการตัดวัสดุที่ทำให้เครื่องมือสึกหรออย่างมาก เช่น เส้นใย ยางแข็ง , พลาสติก ฯลฯ นอกจากนี้ยังสามารถนำมาใช้ในการแปรรูปวัสดุ เช่น สเตนเลส เหล็กที่มีความแข็งแรงสูง และโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูง
3 เหล็กกล้าความเร็วสูงโคบอลต์ เป็นของโคบอลต์ที่ประกอบด้วยเหล็กกล้าความเร็วสูงที่มีความแข็งเป็นพิเศษ โดยมีเกรดทั่วไป เช่น W2Mo9Cr4VCo8 (หรือเรียกว่า M42) ซึ่งมีความแข็งสูงและสามารถเข้าถึง 69-70HRC ได้ เหมาะสำหรับการแปรรูปเหล็กทนความร้อนความแข็งแรงสูง โลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูง โลหะผสมไทเทเนียม และวัสดุอื่น ๆ ที่ตัดเฉือนยาก M42 มีความสามารถในการบดที่ดีและเหมาะสำหรับการผลิตเครื่องมือตัดที่มีความแม่นยำและซับซ้อน แต่ไม่เหมาะสำหรับการทำงานภายใต้สภาวะการตัดกระแทก
④ เหล็กอลูมิเนียมความเร็วสูง เป็นอะลูมิเนียมที่ประกอบด้วยเหล็กกล้าความเร็วสูงที่มีความแข็งเป็นพิเศษ โดยมีเกรดทั่วไป เช่น W6Mo5Cr4V2Al (หรือที่เรียกว่า 501) ความแข็งที่อุณหภูมิสูงที่ 6000C ก็สูงถึง 54HRC และประสิทธิภาพการตัดเทียบเท่ากับ M42 เหมาะสำหรับการผลิตหัวกัด ดอกสว่าน รีมเมอร์ เครื่องมือตัดเฟือง สว่าน ฯลฯ และใช้สำหรับการประมวลผลโลหะผสมเหล็ก สแตนเลส เหล็กความแข็งแรงสูง และโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูง
⑤ เหล็กกล้าความเร็วสูงชนิดแข็งพิเศษของไนโตรเจน เกรดทั่วไป เช่น W12M03Cr4V3N หรือเรียกโดยย่อว่า V3N คือไนโตรเจนที่ประกอบด้วยเหล็กกล้าความเร็วสูงที่มีความแข็งยิ่งยวดซึ่งมีความแข็ง ความแข็งแรง และความเหนียวเทียบเท่ากับ M42 สามารถใช้แทนโคบอลต์ที่มีเหล็กกล้าความเร็วสูงสำหรับการตัดวัสดุที่ตัดเฉือนด้วยความเร็วต่ำและการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำสูงที่ความเร็วต่ำ
⑶ การหลอมเหล็กความเร็วสูงและเหล็กกล้าความเร็วสูงโลหะผสมผง
ตามกระบวนการผลิตที่แตกต่างกัน เหล็กความเร็วสูงสามารถแบ่งออกเป็นเหล็กความเร็วสูงหลอมเหลวและเหล็กความเร็วสูงโลหะผสมผง
1 การหลอมเหล็กความเร็วสูง: ทั้งเหล็กความเร็วสูงธรรมดาและเหล็กความเร็วสูงประสิทธิภาพสูงผลิตขึ้นโดยใช้วิธีการหลอม พวกมันถูกสร้างเป็นเครื่องมือตัดผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การถลุง การหล่อลิ่ม และการชุบและการรีด ปัญหาร้ายแรงที่มักเกิดขึ้นระหว่างการหลอมเหล็กความเร็วสูงคือการแยกคาร์ไบด์ คาร์ไบด์แข็งและเปราะมีการกระจายไม่สม่ำเสมอในเหล็กความเร็วสูง และขนาดเกรนหยาบ (ไม่เกินสิบไมโครเมตร) ซึ่งส่งผลเสียต่อความต้านทานการสึกหรอ ความเหนียว และประสิทธิภาพการตัดของเครื่องมือตัดเหล็กความเร็วสูง
2. เหล็กกล้าความเร็วสูงแบบผงโลหะ (PM HSS): เหล็กกล้าความเร็วสูงแบบผงโลหะ (PM HSS) เป็นของเหลวเหล็กที่ละลายในเตาเหนี่ยวนำความถี่สูง ซึ่งถูกทำให้เป็นอะตอมด้วยอาร์กอนแรงดันสูงหรือก๊าซไนโตรเจนบริสุทธิ์ จากนั้นจึงทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว เพื่อให้ได้โครงสร้างผลึกที่เล็กและสม่ำเสมอ (ผงเหล็กความเร็วสูง) จากนั้นผงที่ได้จะถูกอัดลงในเครื่องมือตัดที่ว่างเปล่าที่อุณหภูมิและความดันสูง หรือทำเป็นเหล็กแท่งเล็กก่อน จากนั้นจึงหลอมและรีดเป็นรูปร่างของเครื่องมือตัด เมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กความเร็วสูงที่ผลิตโดยวิธีการหลอม PM HSS มีข้อดีของเม็ดคาร์ไบด์ที่เล็กและสม่ำเสมอ มีความแข็งแกร่ง ความเหนียว และความต้านทานการสึกหรอที่ดีขึ้นอย่างมาก เมื่อเทียบกับเหล็กความเร็วสูงที่หลอมละลาย เครื่องมือ PM HSS จะพัฒนาและครองตำแหน่งสำคัญในด้านเครื่องมือ CNC ที่ซับซ้อนต่อไป เกรดทั่วไป เช่น F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN ฯลฯ สามารถใช้ในการผลิตเครื่องมือตัดขนาดใหญ่ งานหนัก และทนทานต่อแรงกระแทก รวมถึงเครื่องมือตัดที่มีความเที่ยงตรงสูง
สาม
หลักการเลือกวัสดุเครื่องมือ CNC
วัสดุเครื่องมือ CNC ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน ได้แก่ เครื่องมือเพชร เครื่องมือคิวบิกโบรอนไนไตรด์ เครื่องมือเซรามิก เครื่องมือเคลือบ เครื่องมือโลหะผสมแข็ง และเครื่องมือเหล็กความเร็วสูง วัสดุเครื่องมือตัดมีเกรดทั่วไปอยู่หลายเกรด และประสิทธิภาพแตกต่างกันอย่างมาก ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพหลักของวัสดุเครื่องมือต่างๆ แสดงอยู่ในตารางด้านล่าง
ตัวชี้วัดประสิทธิภาพหลักของวัสดุเครื่องมือตัดต่างๆ

การเลือกวัสดุเครื่องมือตัดสำหรับการตัดเฉือน CNC จะต้องขึ้นอยู่กับชิ้นงานที่กำลังประมวลผลและคุณสมบัติของการตัดเฉือน การเลือกวัสดุเครื่องมือควรสอดคล้องกับวัตถุที่จะตัดเฉือนอย่างสมเหตุสมผล การจับคู่วัสดุเครื่องมือตัดกับวัตถุในการตัดเฉือนส่วนใหญ่หมายถึงการจับคู่คุณสมบัติทางกล ทางกายภาพ และทางเคมี เพื่อให้ได้อายุการใช้งานเครื่องมือที่ยาวนานที่สุดและความสามารถในการผลิตการตัดสูงสุด
1. การจับคู่คุณสมบัติทางกลระหว่างวัสดุเครื่องมือตัดและวัตถุในการตัดเฉือน
ปัญหาการจับคู่ประสิทธิภาพทางกลระหว่างเครื่องมือตัดกับวัตถุในการตัดเฉือนส่วนใหญ่อ้างอิงถึงการจับคู่พารามิเตอร์ประสิทธิภาพทางกล เช่น ความแข็งแรง ความเหนียว และความแข็งระหว่างเครื่องมือกับวัสดุชิ้นงาน วัสดุเครื่องมือตัดที่มีคุณสมบัติทางกลต่างกันเหมาะสำหรับการแปรรูปวัสดุชิ้นงานที่แตกต่างกัน
① The hardness order of tool materials is: diamond tools>cubic boron nitride tools>ceramic tools>hard alloys>เหล็กความเร็วสูง
② The order of bending strength of tool materials is: high-speed steel>hard alloy>ceramic tools>เครื่องมือเพชรและคิวบิกโบรอนไนไตรด์
③ The order of toughness of tool materials is: high-speed steel>hard alloy>เครื่องมือลูกบาศก์โบรอนไนไตรด์ เพชร และเซรามิก
วัสดุชิ้นงานที่มีความแข็งสูงจะต้องได้รับการประมวลผลด้วยเครื่องมือตัดที่มีความแข็งสูงกว่า และความแข็งของวัสดุเครื่องมือตัดจะต้องสูงกว่าวัสดุชิ้นงาน โดยทั่วไปจะต้องมีความแข็ง 60HRC ขึ้นไป ยิ่งความแข็งของวัสดุเครื่องมือสูงเท่าใด ความต้านทานการสึกหรอก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่น เมื่อปริมาณโคบอลต์ในโลหะผสมแข็งเพิ่มขึ้น ความแข็งแรงและความเหนียวจะเพิ่มขึ้น ในขณะที่ความแข็งลดลง ทำให้เหมาะสำหรับการกลึงหยาบ เมื่อปริมาณโคบอลต์ลดลง ความแข็งและความต้านทานการสึกหรอจะเพิ่มขึ้น ทำให้เหมาะสำหรับการกลึงที่มีความแม่นยำ
เครื่องมือที่มีคุณสมบัติทางกลที่อุณหภูมิสูงดีเยี่ยมเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการตัดด้วยความเร็วสูง ประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิสูงที่ยอดเยี่ยมของเครื่องมือตัดเซรามิกช่วยให้สามารถตัดด้วยความเร็วสูง และความเร็วในการตัดที่อนุญาตสามารถเพิ่มขึ้นได้ 2-10 เท่า เมื่อเทียบกับโลหะผสมแข็ง
2. จับคู่คุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุเครื่องมือตัดและวัตถุในการตัดเฉือน
เครื่องมือที่มีคุณสมบัติทางกายภาพที่แตกต่างกัน เช่น เครื่องมือเหล็กความเร็วสูงที่มีค่าการนำความร้อนสูงและจุดหลอมเหลวต่ำ เครื่องมือเซรามิกที่มีจุดหลอมเหลวสูงและการขยายตัวทางความร้อนต่ำ และเครื่องมือเพชรที่มีค่าการนำความร้อนสูงและการขยายตัวทางความร้อนต่ำ เหมาะสำหรับการแปรรูปต่างๆ วัสดุชิ้นงาน เมื่อแปรรูปชิ้นงานที่มีค่าการนำความร้อนต่ำ ควรใช้วัสดุเครื่องมือที่มีค่าการนำความร้อนที่ดีเพื่อถ่ายเทความร้อนจากการตัดได้อย่างรวดเร็วและลดอุณหภูมิในการตัด เนื่องจากมีค่าการนำความร้อนและอัตราการแพร่ความร้อนสูง เพชรจึงมีแนวโน้มที่จะกระจายความร้อนจากการตัด และไม่ก่อให้เกิดการเปลี่ยนรูปเนื่องจากความร้อนอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับเครื่องมือตัดเฉือนที่มีความแม่นยำซึ่งต้องการความแม่นยำของขนาดสูง
① อุณหภูมิทนความร้อนของวัสดุเครื่องมือตัดต่างๆ: 700-8000C สำหรับเครื่องมือตัดเพชร, 13000-15000C สำหรับเครื่องมือตัด PCBN, 1100-12000C สำหรับเครื่องมือตัดเซรามิก, 900-11000C สำหรับโลหะผสมแข็งที่ใช้ TiC (N), 800-9000C สำหรับโลหะผสมแข็งที่มีเกรนละเอียดพิเศษที่มี WC และ 600-7000C สำหรับ HSS
② The thermal conductivity order of various tool materials is: PCD>PCBN>WC based hard alloy>TiC (N) based hard alloy>HSS>Si3N4 based ceramic>เซรามิกที่ใช้ A1203
③ The order of thermal expansion coefficients for various tool materials is: HSS>WC based hard alloy>TiC (N)>A1203 based ceramic>PCBN>Si3N4 based ceramic>กรมควบคุมมลพิษ
④ The order of thermal shock resistance of various tool materials is: HSS>WC based hard alloy>Si3N4 based ceramic>PCBN>PCD>TiC (N) based hard alloy>เซรามิกที่ใช้ A1203
3. การจับคู่คุณสมบัติทางเคมีระหว่างวัสดุเครื่องมือตัดกับวัตถุในการตัดเฉือน
ปัญหาการจับคู่ประสิทธิภาพทางเคมีระหว่างวัสดุเครื่องมือตัดกับวัตถุในการตัดเฉือนส่วนใหญ่อ้างอิงถึงการจับคู่พารามิเตอร์ประสิทธิภาพทางเคมี เช่น ความสัมพันธ์ทางเคมี ปฏิกิริยาทางเคมี การแพร่กระจาย และการละลายระหว่างวัสดุเครื่องมือและวัสดุชิ้นงาน เครื่องมือตัดที่มีวัสดุต่างกันเหมาะสำหรับการแปรรูปวัสดุชิ้นงานที่แตกต่างกัน
① The temperature resistance of various cutting tool materials to adhesion (compared to steel) is as follows: PCBN>ceramic>hard alloy>ไฮสปีด
② The oxidation resistance temperature of various tool materials is as follows: ceramic>PCBN>hard alloy>diamond>ไฮสปีด
③ The diffusion strength of different cutting tool materials (for steel) is: diamond>Si3N4 based ceramics>PCBN>A1203 based ceramics. The diffusion intensity (for titanium) is: A1203 based ceramics>PCBN>SiC>Si3N4>เพชร.
4. การเลือกใช้วัสดุเครื่องมือ CNC อย่างสมเหตุสมผล
โดยทั่วไปแล้ว PCBN เครื่องมือตัดเซรามิก โลหะผสมแข็งเคลือบ และเครื่องมือตัดโลหะผสมแข็งที่ใช้ TiCN เหมาะสำหรับการตัดเฉือน CNC ของโลหะสีดำ เช่น เหล็กกล้า เครื่องมือ PCD เหมาะสำหรับการแปรรูปวัสดุโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก เช่น Al, Mg, Cu รวมถึงโลหะผสมและวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ ตารางต่อไปนี้แสดงรายการวัสดุชิ้นงานบางส่วนที่เหมาะสำหรับการประมวลผลด้วยวัสดุเครื่องมือที่กล่าวมาข้างต้น
วัสดุชิ้นงานบางชนิดเหมาะสำหรับการกลึงด้วยวัสดุเครื่องมือตัด