1. Выбор материала инструмента: основная логика подбора производительности
ПроизводительностьМатериалы режущего инструмента с ЧПУнепосредственно определяет верхний предел обработки, требуя точного соответствия на основе свойств заготовки и условий резания.Быстрорежущая сталь (HSS)Обладает исключительной прочностью и низкой стоимостью, а также самой высокой прочностью на изгиб среди всех инструментальных материалов. Он подходит для средне- и низкоскоростной резки мягких материалов, таких как алюминий и медь, но его термостойкость составляет всего 600-700°C, а износостойкость относительно низкая, что делает его менее подходящим длякрупносерийная обработка закаленной стали.
Твердый сплав(часто называемыйинструменты из вольфрамовой сталиВ промышленных условиях) на основе карбида вольфрама (WC) имеет твёрдость более HRC80 и повышенную термостойкость до 800-1100°C. Является основным выбором длявысокоскоростная резка материалов средней и высокой твердостиТакие как сталь и чугун. Модели с высоким содержанием кобальта подходят для черновой обработки, а модели с низким содержанием кобальта — для чистовой обработки, что является ключевой особенностьюкак выбрать твердосплавный инструмент для прецизионных деталей.
Керамические инструменты обладают твёрдостью выше HRC90 и термостойкостью 1100–1200 °C, а также лучшей термостойкостью, чем алмаз. Они идеально подходят длясухая резка высокотвердого чугуна и закаленной стали, но они относительно хрупкие и требуют защиты от ударных нагрузок. Среди сверхтвёрдых материаловКубический нитрид бора (CBN)имеет самую высокую температуру жаростойкости (1300-1500°С) и низкое химическое сродство со сталью, что делает его пригодным длятвердая обработка поверхности подшипниковой и штамповой сталиАлмазные инструменты обладают высочайшей твердостью и превосходной теплопроводностью, специально разработаны длясверхточная обработка алюминия и стекла, но они должны избегать черных металлов, чтобы предотвратить химический износ — критическое замечание дляприменение алмазного инструмента при обработке цветных металлов.
![30 (5).jpg]( "1758794235867122.jpg")
2. Различия в параметрах инструмента для основных процессов обработки
ДругойПроцессы обработки с ЧПУимеют существенные различия в требованиях к конструкции и параметрам инструмента.токарные процессыИнструменты должны адаптироваться к вращательным характеристикам резания заготовок. Передний угол обычно небольшой для обеспечения стабильности, а задний угол — относительно большой для уменьшения трения.Покрытие TiAlNОбычно используется для повышения износостойкости, а скорость резания должна обеспечивать баланс между эффективностью и термостойкостью инструмента. Например, при обработке стали 45# скорость резаниятокарные инструменты из твердого сплаваследует контролировать на уровне 80-120 м/мин, чтобы сбалансировать эффективность и срок службы — ключевой параметроптимальная скорость резания для токарной обработки стали 45#.
Впроцессы фрезерования, основанных на многолезвийной обработке, геометрические параметры инструмента более сложны: угол наклона спирали напрямую влияет на стабильность резания. Конструкция с большим углом наклона спирали может снизить вибрацию и улучшить отвод стружки, что крайне важно длябезвибрационное фрезерование деталей пресс-форм.Концевые фрезыобычно используют угол наклона винтовой линии 30°-45°, в то время какторцевые фрезыможно увеличить до 60°;концевые шаровидные фрезы из вольфрамовой сталиФрезы с углом наклона спирали 45° особенно эффективны для обработки 3D-криволинейных поверхностей.процессы бурения, нагрузка на инструмент сосредоточена, а угол наклона режущей кромки инструмента обычно составляет 118°-140° для уменьшения силы резания — 118° для мягких металлов, таких как алюминий, и 135° для самоцентрирования в стали, как поясняется вруководство по выбору угла наконечника сверла для различных материалов. Дляобработка глубоких отверстийСледует отдавать предпочтение сверлам со спиральной канавкой и использовать внутреннюю систему охлаждения для отвода стружки. Скорость резаниясверла из цементированного карбидав 3-5 раз выше, чем у сверл из быстрорежущей стали, преимущество, подчеркнутое вкак повысить эффективность сверления глубоких отверстий твердосплавными инструментами.
![1-WCMX030208-FN TG1115 (3).JPG]( "1758794378335300.jpg")
3. Технология нанесения покрытий: ключевое средство повышения производительности
Технология нанесения покрытий обеспечивает скачок производительностиРежущие инструменты с ЧПУчерез модификацию поверхности, сСравнение покрытий PVD и CVDЭто общая проблема для производителей. Основные технологии делятся на две категории:Физическое осаждение из паровой фазы (PVD)иХимическое осаждение из паровой фазы (CVD). Покрытия PVD изготавливаются в условиях высокого вакуума с прочной адгезией к пленке, подходящей длясценарии высокоточной фрезерной и токарной обработки; обычно используемыйПокрытие из нитрида титана (TiN)(Твердость Hv2800, коэффициент трения 0,3) является универсальным выбором для общей обработки.
Покрытия CVD осаждаются посредством высокотемпературных химических реакций, имеют более толстые слои пленки и лучшую термостойкость, подходят длявысокотемпературные условия жесткой резкиЦелевые материалы покрытия имеют свои сильные стороны:Покрытие из нитрида титана-алюминия (TiAlN)(термостойкость 800°C) снижает износобработка нержавеющей стали;Покрытие из нитрида хрома (CrN)превосходно справляется с высокотемпературной непрерывной резкой; новое поколениеНанокомпозитное покрытие TiSiN(размер зерна 5-10 нм, твердость HV3500) увеличивает срок службы в 1,5 разаобработка суперсплавов. Новые варианты, такие какУльтранитридное покрытие CemeCon HYPERLOX®обеспечивают высокую прочность и стойкость к окислению, идеально подходят дляОбработка высокопрочных материалов и материалов высокой прочности.
При выборе покрытия необходимо избегать конфликта материалов. Например, алмазные покрытия нельзя использовать на подложках из твердого сплава (несоответствие коэффициентов теплового расширения приводит к растрескиванию).Инструменты из КНБ не требуют дополнительного покрытия(достаточная внутренняя твёрдость). Для алюминия,Покрытия DLC уменьшают образование наростов на кромках; для чугуна,Покрытия TiC повышают износостойкость— ключевые идеи длякак подобрать покрытия инструментов к материалам заготовки.
4. Принципы соответствия покрытий и материалов
Взаимодополняемость характеристик покрытий и материалов подложки является ключом к проявлению их эффективности — ключевой темы вОптимизация производительности инструмента ЧПУ.Инструменты из быстрорежущей стали с покрытием TiNсм. улучшенную износостойкость в 2-3 раза, отвечающуюпотребности в резке со средней скоростью;карбид вольфрама + покрытия TiAlNповысить термостойкость с 900°C до 1100°C, расширяявозможности обработки быстрорежущей стали.Керамические инструменты + покрытия Si3N4повышают стойкость к тепловому удару, уменьшаяриски термического растрескивания при сухой резке.
Избегайте типичных ошибок:алмазные покрытия на карбидных подложках вызывают растрескивание(несоответствие коэффициентов теплового расширения); излишнее покрытие на инструментах из кубического нитрида бора приводит к отслоению. В некоторых случаях:Твердосплавные пластины с покрытием AlCrN для титанауменьшить трение;Покрытия HT-TiCNподходитьсухое фрезерование легированной стали;оксидные покрытияувеличить срок службы инструмента без покрытия более чем на 50% при обработке мягких материалов. Эти правила отвечают на важный вопрос:Какое покрытие лучше всего подойдет для моего инструмента и материала с ЧПУ?
