Los equipos de procesamiento avanzados y las herramientas CNC de alto rendimiento pueden aprovechar al máximo su debido rendimiento y obtener buenos beneficios económicos.
Con el rápido desarrollo de los materiales para herramientas, las propiedades físicas, las propiedades mecánicas y el rendimiento de corte de varios materiales nuevos para herramientas han mejorado enormemente y la gama de aplicaciones se ha ampliado continuamente.
Cortador universal de acero de alta velocidad
El acero rápido de uso general se puede dividir en dos tipos: acero de tungsteno y acero de tungsteno-molibdeno.
Este tipo de acero rápido contiene entre un 0,7% y un 0,9% de carbono (C).
Según la cantidad de tungsteno que contenga el acero, se puede dividir en acero de tungsteno con 12% o 18% de tungsteno.
Un acero de tungsteno-molibdeno que contiene 6% u 8% de tungsteno y un acero de molibdeno que contiene 2% de tungsteno o nada.
El acero rápido de uso general tiene cierta dureza (63-66 HRC) y resistencia al desgaste, alta resistencia y tenacidad, buena plasticidad y tecnología de procesamiento.
Por lo tanto, se utiliza ampliamente en la fabricación de diversas herramientas complejas.
Acero de tungsteno
El tipo general de acero de tungsteno para acero rápido es W18Cr4V (denominado W18), que tiene un buen rendimiento integral. La dureza a altas temperaturas es de 48,5 HRC a 600 °C y se puede utilizar para fabricar una variedad de herramientas complejas. Tiene las ventajas de una buena capacidad de molienda y baja sensibilidad a la descarburación. Sin embargo, debido al alto contenido de carburo, la distribución es menos uniforme, las partículas son más grandes y la resistencia y tenacidad no son altas.
Acero de carburo de tungsteno
Se refiere a un acero de alta velocidad que se obtiene reemplazando una parte de tungsteno en acero de tungsteno por molibdeno.
El grado típico de acero de tungsteno-molibdeno es W6Mo5Cr4V2 (denominado M2).
Las partículas de carburo de M2 son finas y uniformes, y la resistencia, tenacidad y plasticidad a altas temperaturas son mejores que las del W18Cr4V.
Otro tipo de acero de tungsteno-molibdeno es el W9Mo3Cr4V (denominado W9). Su estabilidad térmica es ligeramente mayor que la del acero M2, su resistencia a la flexión y tenacidad son mejores que las del W6Mo5Cr4V2 y tiene buena maquinabilidad.
Cortadora de acero de alta velocidad y alto rendimiento
El acero rápido de alto rendimiento se refiere a un nuevo tipo de acero que agrega algo de contenido de carbono, contenido de vanadio y elementos de aleación como Co y Al al componente de acero rápido de uso general, mejorando así su resistencia al calor y al desgaste.
Existen principalmente las siguientes categorías principales:
Acero de alta velocidad con alto contenido de carbono
Acero rápido con alto contenido de carbono (como 95W18Cr4V), alta dureza a temperatura ambiente y alta temperatura, adecuado para fabricar acero común y hierro fundido, taladros con alta resistencia al desgaste, escariador, macho y fresa o herramientas para procesamiento de materiales duros. No apto para grandes impactos.
Acero de alta velocidad con alto contenido de vanadio
Los grados típicos, como W12Cr4V4Mo (abreviado EV4), aumentan V entre un 3% y un 5%.
Tiene buena resistencia al desgaste y es adecuado para cortar materiales con alto desgaste de herramienta, como fibra, caucho duro, plástico, etc. También se puede utilizar para procesar acero inoxidable, acero de alta resistencia y aleaciones de alta temperatura.
Acero cobalto de alta velocidad
Es un acero de súper alta velocidad que contiene cobalto, con un grado típico de W2Mo9Cr4VCo8 (denominado M42).
Tiene una alta dureza de 69-70 HRC y es adecuado para procesar materiales difíciles de mecanizar, como acero resistente al calor de alta resistencia, aleaciones de alta temperatura y aleaciones de titanio.
M42 es altamente rectificable y adecuado para fabricar herramientas complejas, pero no es adecuado para trabajar en condiciones de corte por impacto.
Aluminio Acero de alta velocidad
Es un tipo de acero rápido de aluminio superduro, de grado típico, como W6Mo5Cr4V2Al, (abreviatura 501).
La dureza a alta temperatura a 6000C también alcanza 54HRC y el rendimiento de corte es equivalente a M42.
Adecuado para la fabricación de fresas, taladros, escariadores, fresas dentadas, brochas, etc., para procesar acero aleado, acero inoxidable, acero de alta resistencia y aleaciones de alta temperatura.
Acero de alta velocidad superduro con nitrógeno
Los grados típicos como W12M03Cr4V3N, conocidos como (V3N), son aceros rápidos superduros que contienen nitrógeno.
La dureza, la resistencia y la tenacidad son comparables a las del M42.
Puede utilizarse como sustituto del acero de alta velocidad que contiene cobalto para el corte a baja velocidad de materiales difíciles de mecanizar y el mecanizado de alta precisión a baja velocidad.
Fundición de acero rápido y acero rápido para pulvimetalurgia.
Según los diferentes procesos de fabricación, el acero de alta velocidad se puede dividir en acero de alta velocidad de fundición y acero de alta velocidad de pulvimetalurgia.
Fundición de acero de alta velocidad
Tanto el acero rápido común como el acero rápido de alto rendimiento se fabrican mediante un método de fusión.
Se convierten en herramientas mediante procesos como la fundición, la fundición de lingotes y la laminación.
Un problema grave que probablemente ocurra en la fundición de acero de alta velocidad es la segregación de carburos. Los carburos duros y quebradizos se distribuyen de manera desigual en el acero de alta velocidad y tienen granos gruesos (hasta varias decenas de micrones), lo que afecta negativamente la resistencia al desgaste, la tenacidad y el rendimiento de corte de las herramientas de acero de alta velocidad.
Acero rápido para pulvimetalurgia (PM HSS)
El acero de alta velocidad de pulvimetalurgia (PM HSS) es acero fundido en un horno de inducción de alta frecuencia y atomizado mediante argón a alta presión o nitrógeno puro. Luego se templa para obtener una estructura cristalina fina y uniforme (polvo de acero rápido). Luego, el polvo obtenido se prensa hasta obtener una lámina en bruto a alta temperatura y alta presión, o primero se le da forma de placa de acero y luego se forja y lamina para darle forma de herramienta.
En comparación con el acero de alta velocidad producido por el método de fusión, PM HSS tiene las ventajas de granos de carburo finos y uniformes, así como una mayor resistencia, tenacidad y resistencia al desgaste.
En el campo de las herramientas CNC complejas, las herramientas PM HSS desempeñarán un papel cada vez más importante. Las clases típicas incluyen F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN, etc.
Se puede utilizar para fabricar herramientas de gran tamaño, resistentes a impactos y resistentes a impactos, así como herramientas de precisión.
S principios de elección de materiales para herramientas de corte CNC .
En la actualidad, los materiales de herramientas CNC ampliamente utilizados incluyen herramientas de diamante, herramientas de nitruro de boro cúbico, herramientas de cerámica, herramientas recubiertas, herramientas de carburo y herramientas de acero de alta velocidad.
La cantidad total de materiales para herramientas es grande y su rendimiento varía mucho. Los principales indicadores de rendimiento de diversos materiales de herramientas son los siguientes:
| Tipos | Densidad g/ cm2 |
Resistente al calor ℃ |
Tenacidad | Duplicación fortaleza MPa |
Térmico conductividad con (mK） |
Coeficiente de expansión térmica ×10 -5 /℃ | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| diamante policristalino | 3,47-3,56 | 700-800 | >9000HV | 600-1100 | 210 | 3.1 | |
| Carburo de boro cúbico policristalino | 3,44-3,49 | 1300-1500 | 4500HV | 500-800 | 130 | 4.7 | |
| Cuchillo de cerámica | 3.1-5.0 | >1200 | 91-95HRA | 700-1500 | 15,0-38,0 | 7.0-9.0 | |
| Metal duro | tungsteno cobalto | 14,0-15,5 | 800 | 89-91,5 HRA | 1000-2350 | 74,5-87,9 | 3-7.5 |
| tungsteno cobalto titanio | 9.0-14.0 | 900 | 89-92,5 HRA | 800-1800 | 20,9-62,8 | ||
| liga general | 12.0-14.0 | 1000-1100 | ~92.5HRA | / | / | ||
| aleación a base de TiC | 5.0-7.0 | 1100 | 92-93.5HRA | 1150-1350 | / | 8.2 | |
| Acero de alta velocidad | 8.0-8.8 | 600-700 | 62-70HRC | 2000-4500 | 15,0-30,0 | 8-12 | |
Los materiales de las herramientas de corte para el mecanizado CNC deben seleccionarse en función de la pieza a mecanizar y la naturaleza del proceso.
La selección de materiales de herramientas de corte debe ser adecuada para el objeto mecanizado. La combinación del material de la herramienta de corte con el objeto de procesamiento se refiere principalmente a la combinación de las propiedades mecánicas, físicas y químicas de los dos para obtener la mayor vida útil de la herramienta y la máxima productividad del procesamiento de corte.
Haga coincidir el material de la herramienta de corte con las propiedades mecánicas del objeto mecanizado
El problema de coincidencia de propiedades mecánicas entre la herramienta de corte y el objeto mecanizado se refiere principalmente a los parámetros de propiedades mecánicas como la resistencia, tenacidad y dureza de la herramienta y el material de la pieza de trabajo.
Para mecanizar materiales de piezas son adecuados materiales de herramientas con diferentes propiedades mecánicas.
El orden de dureza del material de la herramienta es el siguiente: herramienta de diamante > herramienta de nitruro de boro cúbico > herramienta de cerámica > aleación dura > acero de alta velocidad.
El orden de resistencia a la flexión del material de la herramienta es el siguiente: acero rápido > aleación dura > herramienta cerámica > herramienta de diamante y nitruro de boro cúbico.
El orden de tenacidad del material de la herramienta es el siguiente: acero rápido > aleación dura > nitruro de boro cúbico, diamante y herramientas cerámicas.
Los materiales de piezas de alta dureza deben mecanizarse con herramientas de mayor dureza. La dureza del material de la herramienta debe ser mayor que la dureza del material de la pieza de trabajo, generalmente mayor que 60 HRC. Cuanto mayor sea la dureza del material de la herramienta, mejor será su resistencia al desgaste.
Por ejemplo, cuando aumenta la cantidad de cobalto en el carburo, aumentan la resistencia y la tenacidad, la dureza disminuye y es adecuado para el procesamiento basto. Cuando disminuye la cantidad de cobalto, aumenta la dureza y la resistencia al desgaste, lo que es adecuado para el acabado.
Las herramientas con excelentes propiedades mecánicas a alta temperatura son especialmente adecuadas para el mecanizado de alta velocidad. El excelente rendimiento a altas temperaturas de las herramientas cerámicas permite cortarlas a altas velocidades, lo que permite que las velocidades de corte sean de 2 a 10 veces mayores que las del carburo.
El material de la herramienta de corte corresponde a las propiedades físicas del objeto mecanizado.
Para el procesamiento de piezas son adecuadas herramientas con diferentes propiedades físicas, como herramientas de acero rápido con alta conductividad térmica y bajo punto de fusión, herramientas cerámicas con alto punto de fusión y baja expansión térmica y herramientas de diamante con alta conductividad térmica y baja expansión térmica. . trabajar. materiales.
Al mecanizar una pieza de trabajo con baja conductividad térmica, se debe utilizar un material de herramienta con mejor conductividad térmica para permitir que el calor de corte se transmita rápidamente para reducir la temperatura de corte.
Debido a la alta conductividad térmica y difusividad térmica del diamante, el calor de corte se disipa fácilmente y no causa una gran deformación térmica. Esto es especialmente importante para herramientas de mecanizado de precisión con alta precisión dimensional.
Temperatura de resistencia al calor de varios materiales de herramientas:
700~8000C para herramientas de diamante, 13000~15000C para herramientas PCBN, 1100~12000C para herramientas de cerámica, 900~11000C para aleaciones duras basadas en TiC(N), granos duros ultrafinos basados en WC La calidad de la aleación es de 800 a 9000 C, y el HSS es 600 a 7000 C.
Secuencia de conductividad térmica de varios materiales de herramientas:
PCD > PCBN > Carburo basado en WC > Carburo basado en TiC(N) > HSS > Cerámica basada en Si3N4 > Cerámica basada en A1203.
El orden del coeficiente de expansión térmica de varios materiales de herramientas es:
HSS>Carburo cementado a base de WC>TiC(N)>Cerámica a base de A1203>PCBN>Cerámica a base de Si3N4>PCD.
El orden de resistencia al choque térmico de diversos materiales de herramientas es:
HSS > Carburo basado en WC > Cerámica basada en Si3N4 > PCBN > PCD > Carburo basado en TiC(N) > Cerámica basada en A1203.
El material de la herramienta de corte corresponde a las propiedades químicas del objeto mecanizado.
La correspondencia de las propiedades químicas del material de la herramienta de corte con el objeto de procesamiento se refiere principalmente a la correspondencia de las propiedades químicas del material de la herramienta con la afinidad química, reacción química, difusión y disolución del material de la pieza de trabajo.
Para mecanizar piezas de diferentes materiales son adecuadas herramientas de diferentes materiales.
La temperatura antiadherente de diversos materiales de herramientas (y acero) es:
PCBN>cerámica>aleación dura>HSS.
La temperatura de oxidación de varios materiales de herramientas es:
cerámica>PCBN>aleación dura>diamante>HSS.
La resistencia a la difusión de diversos materiales de herramientas (para acero) es:
diamante > Cerámica a base de Si3N4 > PCBN > Cerámica a base de A1203.
La fuerza de difusión (para titanio) es:
Cerámica a base de A1203 > PCBN > SiC > Si3N4 > diamante.
Elección razonable de materiales para herramientas CNC.
En general, PCBN, herramientas cerámicas, carburo revestido y herramientas de carburo basadas en TiCN son adecuadas para el mecanizado CNC de metales ferrosos como el acero.
Las herramientas PCD son adecuadas para procesar materiales no ferrosos como Al, Mg, Cu, aleaciones y materiales no metálicos.
La Tabla 2 enumera algunos de los materiales de piezas que son adecuados para mecanizar utilizando los materiales de herramientas anteriores.
| herramienta de recorte | Alto tenacidad acero |
Cálido resistente encender |
Titanio encender |
Níquel basado Super Liga |
Elenco hierro |
Puro acero |
Alto silicio aluminio encender |
FRP compuesto material |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| PCD | × | × | ◎ | × | × | × | ◎ | ◎ |
| PCBN | ◎ | ◎ | ○ | ◎ | ◎ | ● | ● | |
| Cuchillo de cerámica | ◎ | ◎ | × | ◎ | ◎ | ● | × | × |
| capa de carburo | ○ | ◎ | ◎ | ● | ◎ | ◎ | ● | ● |
| Aleación dura a base de TiCN | ● | × | × | × | ◎ | ● | × | × |
Observación:
◎ – Excelente
○ – Bueno
● – Aceptar
× – Malo
