Pengetahuan dasar alat pemotong, baca saja yang ini!

Kuda yang baik perlu dilengkapi dengan pelana, dan peralatan permesinan CNC yang canggih harus digunakan. Jika alat pemotong yang digunakan salah, percuma! Pemilihan material perkakas yang tepat mempunyai dampak yang signifikan terhadap masa pakai perkakas, efisiensi pemrosesan, kualitas pemrosesan, dan biaya pemrosesan. Artikel ini memberikan pengetahuan berharga tentang alat pemotong. Kumpulkan dan bagikan, mari belajar bersama.
satu
Bahan perkakas harus mempunyai sifat dasar
Pemilihan material perkakas memiliki dampak yang signifikan terhadap umur perkakas, efisiensi pemrosesan, kualitas pemrosesan, dan biaya pemrosesan. Alat pemotong harus tahan terhadap tekanan tinggi, suhu tinggi, gesekan, benturan, dan getaran selama pemotongan. Oleh karena itu, bahan perkakas harus mempunyai sifat dasar sebagai berikut:
(1) Kekerasan dan ketahanan aus. Kekerasan material perkakas harus lebih tinggi dari material benda kerja, umumnya membutuhkan kekerasan 60HRC atau lebih. Semakin tinggi kekerasan material perkakas, semakin baik ketahanan ausnya.
(2) Kekuatan dan ketangguhan. Material perkakas harus memiliki kekuatan dan ketangguhan yang tinggi untuk menahan gaya pemotongan, benturan, dan getaran, serta untuk mencegah patah getas dan keruntuhan tepi pahat.
(3) Tahan panas. Bahan perkakas memiliki ketahanan panas yang baik, tahan suhu pemotongan tinggi, dan memiliki ketahanan oksidasi yang baik.
(4) Kinerja proses dan ekonomi. Bahan perkakas harus memiliki kinerja penempaan, kinerja perlakuan panas, dan kinerja pengelasan yang baik; Kinerja penggilingan, dan mengejar rasio kinerja biaya tinggi.
dua
Jenis, sifat, karakteristik, dan aplikasi bahan alat pemotong
1. Bahan alat pemotong berlian
Intan adalah alotrop karbon dan merupakan bahan paling keras yang ditemukan di alam. Alat pemotong berlian memiliki kekerasan tinggi, ketahanan aus, dan konduktivitas termal, dan banyak digunakan dalam pengolahan bahan non-ferrous dan non-logam. Khususnya pada pemotongan paduan aluminium dan aluminium silikon berkecepatan tinggi, alat pemotong intan merupakan jenis alat pemotong utama yang sulit untuk diganti. Alat pemotong berlian yang dapat mencapai efisiensi tinggi, stabilitas tinggi, dan masa pakai yang lama merupakan alat yang sangat diperlukan dan penting dalam permesinan CNC modern.
⑴ Jenis alat pemotong berlian
① Alat pemotong berlian alami: Berlian alami memiliki sejarah lebih dari seratus tahun sebagai alat pemotong. Setelah penggilingan halus, alat pemotong berlian kristal tunggal alami dapat memiliki tepi yang sangat tajam, dengan radius pemotongan hingga 00,002 μ m. Mampu mencapai pemotongan ultra-tipis dan mencapai akurasi benda kerja yang sangat tinggi serta kekasaran permukaan yang rendah, ini adalah alat pemesinan ultra presisi yang diakui, ideal, dan tak tergantikan.
② Alat pemotong berlian PCD: Harga berlian alami mahal, dan berlian polikristalin (PCD) masih banyak digunakan dalam proses pemotongan. Sejak awal tahun 1970-an, Berlian polikristalin dibuat dengan teknologi sintesis suhu tinggi dan tekanan tinggi. Setelah keberhasilan pengembangan bilah Berlian Polikristalin (PCD), alat pemotong berlian alami telah digantikan oleh berlian polikristalin buatan dalam banyak situasi. Bahan baku PCD berlimpah, dan harganya hanya beberapa puluh hingga sepuluh kali lipat dari berlian alam. Alat pemotong PCD tidak dapat menggiling bagian tepi yang sangat tajam, dan kualitas permukaan benda kerja yang diproses tidak sebaik berlian alami. Saat ini, alat pemotong PCD dengan alur pemecah chip tidak dapat dengan mudah diproduksi di industri Film. Oleh karena itu, PCD hanya dapat digunakan untuk pemotongan presisi logam non-ferrous dan non-logam, sehingga sulit mencapai pemotongan cermin ultra presisi.
③ Alat pemotong berlian CVD: Sejak akhir tahun 1970an hingga awal tahun 1980an, teknologi berlian CVD telah muncul di Jepang. Berlian CVD mengacu pada sintesis film berlian pada substrat heterogen (seperti paduan keras, keramik, dll.) menggunakan deposisi uap kimia (CVD). Berlian CVD memiliki struktur dan karakteristik yang sama dengan berlian alami. Kinerja berlian CVD sangat mirip dengan berlian alami, dan menggabungkan keunggulan berlian kristal tunggal alami dan berlian polikristalin (PCD), yang sampai batas tertentu mengatasi kekurangannya.
⑵ Karakteristik kinerja alat pemotong berlian
① Kekerasan dan ketahanan aus yang sangat tinggi: Berlian alami adalah bahan paling keras yang ditemukan di alam. Berlian memiliki ketahanan aus yang sangat tinggi. Saat memproses material dengan kekerasan tinggi, masa pakai alat pemotong berlian 10-100 kali lebih lama dari alat pemotong paduan keras, dan bahkan ratusan kali lebih lama.
② Memiliki koefisien gesekan yang sangat rendah: Koefisien gesekan antara berlian dan beberapa logam non-besi lebih rendah dibandingkan alat pemotong lainnya, dengan koefisien gesekan rendah dan deformasi kecil selama pemesinan, yang dapat mengurangi gaya pemotongan.
③ Ujung tombaknya sangat tajam: ujung tombak perkakas berlian dapat digiling dengan sangat tajam, dan perkakas berlian kristal tunggal alami dapat mencapai ketinggian 0.002-00,008 μ m. Mampu melakukan pemotongan ultra-tipis dan pemesinan ultra presisi.
④ Memiliki konduktivitas termal yang tinggi: Berlian memiliki konduktivitas termal dan laju difusi termal yang tinggi, dan panas pemotongan mudah hilang. Suhu pemotongan alat ini rendah.
⑤ Memiliki koefisien muai panas yang lebih rendah: Koefisien muai panas intan beberapa kali lebih kecil dibandingkan dengan paduan keras, dan perubahan ukuran pahat yang disebabkan oleh panas pemotongan sangat kecil, yang sangat penting untuk pemesinan presisi dan ultra presisi dengan persyaratan akurasi dimensi tinggi.
Penerapan alat pemotong berlian
Alat pemotong berlian biasanya digunakan untuk pemotongan halus dan pengeboran material non-ferrous dan non-logam dengan kecepatan tinggi. Cocok untuk memproses berbagai bahan non-logam tahan aus, seperti blanko metalurgi serbuk fiberglass, bahan keramik, dll; Berbagai logam non-besi tahan aus, seperti berbagai paduan aluminium silikon; Berbagai proses finishing logam non-ferrous.
Kerugian dari alat pemotong berlian adalah stabilitas termalnya yang buruk. Ketika suhu pemotongan melebihi 700 derajat hingga 800 derajat, kekerasannya akan hilang sepenuhnya; Selain itu, tidak cocok untuk memotong logam hitam karena intan (karbon) mudah berinteraksi dengan atom besi pada suhu tinggi, mengubah atom karbon menjadi struktur grafit, sehingga alat ini sangat rentan terhadap kerusakan.
2. Bahan alat pemotong boron nitrida kubik
Bahan superkeras kedua, kubik boron nitrida (CBN), yang disintesis menggunakan metode yang mirip dengan pembuatan berlian, berada di urutan kedua setelah berlian dalam hal kekerasan dan konduktivitas termal. Ia memiliki stabilitas termal yang sangat baik dan tidak teroksidasi ketika dipanaskan hingga 10000C di atmosfer. CBN memiliki sifat kimia yang sangat stabil terhadap logam hitam dan dapat digunakan secara luas dalam pengolahan produk baja.
Jenis alat pemotong kubik boron nitrida
Cubic boron nitride (CBN) merupakan zat yang tidak ada di alam dan dapat dibedakan menjadi kristal tunggal dan polikristalin, yaitu kristal tunggal CBN dan polikristalin kubik boron nitrida (PCBN). CBN merupakan salah satu isomer boron nitrida (BN), dengan struktur mirip intan.
PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) adalah bahan polikristalin yang menyinter bahan CBN halus melalui fase pengikatan (TiC, TiN, Al, Ti, dll.) di bawah suhu dan tekanan tinggi. Saat ini bahan perkakas tersulit kedua yang disintesis secara artifisial, dan bersama dengan berlian, bahan ini disebut sebagai bahan perkakas superkeras. PCBN terutama digunakan untuk pembuatan alat pemotong atau perkakas lainnya.
Alat pemotong PCBN dapat dibagi menjadi bilah PCBN integral dan bilah komposit PCBN yang disinter dengan komposit paduan keras.
Bilah komposit PCBN dibuat dengan menyinter lapisan PCBN setebal O.{{0}}.0mm pada paduan keras dengan kekuatan dan ketangguhan yang baik. Kinerjanya menggabungkan ketangguhan yang baik, kekerasan tinggi, dan ketahanan aus, memecahkan masalah kekuatan lentur yang rendah dan kesulitan pengelasan pada bilah CBN.
Sifat utama dan karakteristik boron nitrida kubik
Meskipun kekerasan kubik boron nitrida sedikit lebih rendah daripada berlian, kekerasannya jauh lebih tinggi dibandingkan bahan dengan kekerasan tinggi lainnya. Keuntungan luar biasa dari CBN adalah stabilitas termalnya jauh lebih tinggi dibandingkan intan, mencapai lebih dari 1200 derajat (700-800 derajat untuk intan), dan keunggulan luar biasa lainnya adalah kelembaman kimianya yang tinggi, sehingga tidak bereaksi dengan unsur besi pada 1200-1300 derajat. Karakteristik kinerja utama boron nitrida kubik adalah sebagai berikut.
① Kekerasan tinggi dan ketahanan aus: Struktur kristal CBN mirip dengan berlian, dengan kekerasan dan kekuatan serupa dengan berlian. PCBN sangat cocok untuk memproses material dengan kekerasan tinggi yang sebelumnya hanya dapat digiling, dan dapat mencapai kualitas permukaan benda kerja yang lebih baik.
② Memiliki stabilitas termal yang tinggi: ketahanan panas CBN dapat mencapai 1400-1500 derajat, yang hampir 1 kali lebih tinggi dibandingkan ketahanan panas berlian (700-800 derajat). Perkakas PCBN dapat memotong paduan suhu tinggi dan baja padam dengan kecepatan 3-5 kali lebih tinggi daripada perkakas paduan keras.
③ Stabilitas kimia yang sangat baik: Tidak bereaksi secara kimia dengan bahan berbahan besi bahkan pada suhu antara 1200-1300 derajat , dan tidak mudah aus seperti berlian. Saat ini, kekerasan paduan keras masih dapat dipertahankan; Alat pemotong PCBN cocok untuk memotong bagian baja yang dipadamkan dan besi cor keras dingin, dan dapat digunakan secara luas untuk pemotongan besi cor berkecepatan tinggi.
④ Memiliki konduktivitas termal yang baik: Meskipun konduktivitas termal CBN tidak dapat menyamai intan, konduktivitas termal PCBN berada di urutan kedua setelah intan dalam berbagai bahan perkakas, jauh lebih tinggi dibandingkan baja berkecepatan tinggi dan paduan keras.
⑤ Memiliki koefisien gesekan yang lebih rendah: Koefisien gesekan yang lebih rendah dapat menyebabkan penurunan gaya pemotongan, penurunan suhu pemotongan, dan peningkatan kualitas permukaan selama pemesinan.
Penerapan alat pemotong boron nitrida kubik
Boron nitrida kubik cocok untuk pemesinan presisi berbagai material yang sulit dipotong seperti baja padam, besi cor keras, paduan suhu tinggi, paduan keras, dan bahan semprotan permukaan. Akurasi pemesinan bisa mencapai IT5 (lubang IT6), dan nilai kekasaran permukaan bisa serendah Ra1.25-0.20 μM.
Ketangguhan dan kekuatan lentur bahan alat pemotong boron nitrida kubik buruk. Oleh karena itu, alat pemutar boron nitrida kubik tidak cocok untuk pemesinan kasar pada kecepatan rendah dan beban impak tinggi; Ini tidak cocok untuk memotong material dengan plastisitas tinggi, seperti paduan aluminium, paduan tembaga, paduan berbahan dasar nikel, dan baja dengan plastisitas tinggi, karena pemotongan logam-logam ini akan menghasilkan endapan serpihan yang serius, yang akan merusak permukaan pemesinan.
3. Bahan alat pemotong keramik
Alat pemotong keramik memiliki ciri-ciri kekerasan yang tinggi, ketahanan aus yang baik, ketahanan panas dan kestabilan kimia yang sangat baik, serta tidak mudah terikat dengan logam. Alat pemotong keramik memainkan peran yang sangat penting dalam pemesinan CNC, dan telah menjadi salah satu alat pemotong utama untuk pemotongan berkecepatan tinggi dan material yang sulit dikerjakan. Alat pemotong keramik banyak digunakan dalam pemotongan berkecepatan tinggi, pemotongan kering, pemotongan keras, dan pemotongan bahan yang sulit dikerjakan. Alat pemotong keramik dapat secara efisien memproses bahan dengan kekerasan tinggi yang tidak dapat diproses dengan alat pemotong tradisional, sehingga menghasilkan "pembubutan alih-alih penggilingan"; Kecepatan potong optimal alat pemotong keramik bisa 2 hingga 10 kali lebih tinggi dibandingkan alat pemotong paduan keras, sehingga sangat meningkatkan efisiensi produksi pemotongan; Bahan baku utama yang digunakan untuk alat pemotong keramik adalah unsur yang paling melimpah di kerak bumi. Oleh karena itu, promosi dan penerapan alat pemotong keramik sangat penting untuk meningkatkan produktivitas, mengurangi biaya pemrosesan, dan menghemat logam mulia yang strategis. Ini juga akan sangat mendorong kemajuan teknologi pemotongan.
⑴ Jenis bahan perkakas keramik
Jenis bahan perkakas keramik secara umum dapat dibagi menjadi tiga kategori: keramik berbahan dasar alumina, keramik berbahan dasar silikon nitrida, dan keramik berbahan dasar silikon nitrida alumina komposit. Diantaranya, bahan perkakas keramik berbahan dasar alumina dan silikon nitrida adalah yang paling banyak digunakan. Kinerja keramik berbahan dasar silikon nitrida lebih unggul dibandingkan keramik berbahan dasar alumina.
⑵ Kinerja dan karakteristik alat pemotong keramik
① Kekerasan tinggi dan ketahanan aus yang baik: Meskipun kekerasan alat pemotong keramik tidak setinggi PCD dan PCBN, kekerasannya jauh lebih tinggi dibandingkan alat pemotong paduan keras dan baja kecepatan tinggi, yaitu mencapai 93-95HRA. Alat pemotong keramik dapat memproses bahan dengan kekerasan tinggi yang sulit dikerjakan dengan alat tradisional, sehingga cocok untuk pemotongan berkecepatan tinggi dan pemotongan keras.
② Tahan suhu tinggi dan tahan panas yang baik: Alat pemotong keramik masih dapat memotong pada suhu tinggi di atas 1200 derajat. Alat pemotong keramik memiliki sifat mekanik suhu tinggi yang sangat baik, dan ketahanan oksidasi alat pemotong keramik A12O3 sangat baik. Bahkan ketika ujung tombak dalam keadaan panas membara, ia dapat digunakan terus menerus. Oleh karena itu, alat pemotong keramik dapat mencapai pemotongan kering, sehingga menghemat cairan pemotongan.
③ Stabilitas kimia yang baik: Alat pemotong keramik tidak mudah terikat dengan logam, dan tahan korosi dengan stabilitas kimia yang baik, sehingga dapat mengurangi keausan perekat pada alat pemotong.
④ Koefisien gesekan rendah: Alat pemotong keramik memiliki afinitas rendah dengan logam, sehingga menghasilkan koefisien gesekan rendah yang dapat mengurangi gaya potong dan suhu pemotongan.
⑶ Pisau keramik mempunyai kegunaan
Keramik adalah salah satu material perkakas yang terutama digunakan untuk pemesinan presisi kecepatan tinggi dan pemesinan semi presisi. Alat pemotong keramik cocok untuk memotong berbagai besi cor (besi cor kelabu, besi ulet, besi cor lunak, besi cor keras dingin, besi cor tahan aus paduan tinggi) dan baja (baja struktural karbon, baja struktural paduan, baja kekuatan tinggi , baja mangan tinggi, baja padam, dll.), dan juga dapat digunakan untuk memotong paduan tembaga, grafit, plastik rekayasa, dan material komposit.
Material perkakas keramik memiliki masalah dengan kekuatan lentur yang rendah dan ketangguhan impak yang buruk, sehingga tidak cocok untuk memotong pada kecepatan rendah dan di bawah beban impak.
4. Bahan alat pelapis
Melapisi alat pemotong adalah salah satu cara penting untuk meningkatkan kinerjanya. Munculnya alat pemotong berlapis telah membuat terobosan signifikan dalam kinerja pemotongannya. Perkakas potong berlapis adalah perkakas yang dilapisi dengan satu atau lebih lapisan senyawa tahan api yang mempunyai ketahanan aus yang baik pada badan perkakas dengan ketangguhan yang baik. Mereka menggabungkan matriks pahat dengan lapisan keras, sehingga sangat meningkatkan kinerja pahat. Alat pemotong berlapis dapat meningkatkan efisiensi pemesinan, meningkatkan akurasi pemesinan, memperpanjang umur pahat, dan mengurangi biaya pemesinan.
Sekitar 80% alat pemotong yang digunakan pada peralatan mesin CNC baru menggunakan alat berlapis. Alat pemotong berlapis akan menjadi jenis alat terpenting dalam bidang permesinan CNC di masa depan.
⑴ Jenis alat pemotong berlapis
Menurut metode pelapisan yang berbeda, perkakas pelapis dapat dibagi menjadi perkakas pelapis deposisi uap kimia (CVD) dan perkakas pelapis deposisi uap fisik (PVD). Alat pemotong paduan keras berlapis umumnya menggunakan metode deposisi uap kimia, dengan suhu deposisi sekitar 1000 derajat. Alat pemotong baja kecepatan tinggi berlapis umumnya menggunakan metode deposisi uap fisik, dengan suhu deposisi sekitar 500 derajat;
Menurut bahan substrat yang berbeda dari perkakas yang dilapisi, perkakas yang dilapisi dapat dibagi menjadi perkakas yang dilapisi paduan keras, perkakas yang dilapisi baja kecepatan tinggi, dan perkakas yang dilapisi pada keramik dan bahan superkeras (berlian dan kubik boron nitrida).
Menurut sifat bahan pelapisnya, perkakas yang dilapisi dapat dibedakan menjadi dua kategori, yaitu perkakas yang dilapisi “keras” dan perkakas yang dilapisi “lunak”. Tujuan utama yang dicapai oleh perkakas pemotong berlapis "keras" adalah kekerasan dan ketahanan aus yang tinggi, dengan keunggulan utama berupa kekerasan tinggi dan ketahanan aus yang baik, yang khas adalah pelapis TiC dan TiN. Tujuan yang dicapai oleh perkakas berlapis "lunak" adalah koefisien gesekan yang rendah, juga dikenal sebagai perkakas yang dapat melumasi sendiri. Koefisien gesekannya dengan material benda kerja sangat rendah, hanya sekitar 0.1, yang dapat mengurangi daya rekat, mengurangi gesekan, serta menurunkan gaya potong dan suhu pemotongan.
Baru-baru ini, alat pelapisan nano telah dikembangkan. Perkakas berlapis ini dapat menggunakan kombinasi bahan pelapis yang berbeda (seperti logam/logam, logam/keramik, keramik/keramik, dll.) untuk memenuhi persyaratan fungsional dan kinerja yang berbeda. Lapisan nano yang dirancang dengan baik dapat memberikan material perkakas sifat anti gesekan, anti aus, dan pelumasan otomatis yang sangat baik, sehingga cocok untuk pemotongan kering berkecepatan tinggi.
Karakteristik alat pemotong berlapis
① Performa mekanis dan pemotongan yang baik: Alat pemotong berlapis menggabungkan sifat-sifat luar biasa dari substrat dan bahan pelapis, mempertahankan ketangguhan yang baik dan kekuatan substrat yang tinggi, serta kekerasan tinggi, ketahanan aus, dan koefisien gesekan lapisan yang rendah. Oleh karena itu, kecepatan potong perkakas yang dilapisi dapat ditingkatkan lebih dari dua kali lipat dibandingkan dengan perkakas yang tidak dilapisi, dan laju pemakanan yang lebih tinggi diperbolehkan. Umur alat pemotong berlapis juga telah ditingkatkan.
② Keserbagunaan yang kuat: Perkakas berlapis memiliki beragam keserbagunaan dan memperluas jangkauan pemrosesan secara signifikan. Satu alat yang dilapisi dapat menggantikan beberapa alat yang tidak dilapisi.
③ Ketebalan lapisan: Dengan bertambahnya ketebalan lapisan, umur pahat juga meningkat, tetapi ketika ketebalan lapisan mencapai saturasi, umur pahat tidak lagi meningkat secara signifikan. Jika lapisannya terlalu tebal, mudah menyebabkan pengelupasan; Jika lapisannya terlalu tipis, ketahanan ausnya buruk.

④ Kemampuan Penggilingan Ulang: Pisau yang dilapisi memiliki kemampuan Penggilingan yang buruk, peralatan pelapisan yang rumit, persyaratan proses yang tinggi, dan waktu pelapisan yang lama.
⑤ Bahan pelapis: Alat pemotong dengan bahan pelapis berbeda memiliki kinerja pemotongan yang berbeda. Misalnya, selama pemotongan kecepatan rendah, lapisan TiC memiliki keunggulan; TiN lebih cocok untuk pemotongan berkecepatan tinggi.
Penerapan alat pemotong berlapis
Alat pemotong berlapis memiliki potensi besar di bidang permesinan CNC dan akan menjadi variasi alat terpenting di masa depan. Teknologi pelapisan telah diterapkan pada pabrik akhir, reamer, mata bor, alat pengolah lubang komposit, pemotong hobbing roda gigi, pemotong hobbing roda gigi, pemotong pencukur roda gigi, bros pembentuk, dan berbagai sisipan yang dapat diindeks penjepit mesin, memenuhi kebutuhan pemotongan berkecepatan tinggi. berbagai bahan seperti baja dan besi tuang, paduan tahan panas, dan logam non-besi.
5. Bahan alat pemotong paduan keras
Alat pemotong paduan keras, terutama alat pemotong paduan keras yang dapat diindeks, adalah produk unggulan alat permesinan CNC. Sejak tahun 1980-an, berbagai jenis perkakas atau bilah pemotong paduan keras integral dan dapat diindeks telah diperluas ke berbagai bidang perkakas pemotong. Diantaranya, perkakas pemotong paduan keras yang dapat diindeks telah berkembang dari perkakas pembubutan sederhana dan pemotong penggilingan muka ke berbagai bidang perkakas yang presisi, kompleks, dan berbentuk.
⑴ Jenis alat pemotong paduan keras
Menurut komposisi kimia utamanya, paduan keras dapat dibagi menjadi paduan keras berbahan dasar tungsten karbida dan paduan keras berbahan dasar titanium karbida (TiC (N)).
Paduan keras berbahan dasar tungsten karbida mencakup tiga jenis: tungsten cobalt (YG), tungsten cobalt titanium (YT), dan rare carbide add (YW), masing-masing dengan kelebihan dan kekurangannya masing-masing. Komponen utamanya adalah tungsten carbide (WC), titanium carbide (TiC), tantalum carbide (TaC), niobium carbide (NbC), dll. Fase pengikatan logam yang umum digunakan adalah Co.
Paduan keras berbahan dasar karbon (nitrogen) titanium adalah paduan keras yang sebagian besar terdiri dari TiC (beberapa dengan penambahan karbida atau nitrida lain), dan fase ikatan logam yang umum digunakan adalah Mo dan Ni.
ISO (Organisasi Internasional untuk Standardisasi) membagi pemotongan paduan keras menjadi tiga kategori:
Kelas K, termasuk Kl0-K40, setara dengan kelas YG di Tiongkok (sebagian besar terdiri dari WC. Co).
Kelas P, termasuk P01-P50, setara dengan kelas YT di Tiongkok (sebagian besar terdiri dari WC. TiC. Co).
Kelas M, termasuk M10~M40, setara dengan kelas YW di Tiongkok (terutama terdiri dari WC TiC TaC (NbC) - Co).
Serangkaian paduan mulai dari kekerasan tinggi hingga ketangguhan maksimum diwakili oleh angka antara 01 dan 50 untuk setiap tingkatan.
⑵ Karakteristik kinerja alat pemotong paduan keras
① Kekerasan tinggi: Alat pemotong paduan keras dibuat dengan metalurgi serbuk karbida (disebut fase keras) dan pengikat logam (disebut fase ikatan) dengan kekerasan dan titik leleh tinggi. Kekerasannya mencapai 89-93HRA, yang jauh lebih tinggi dibandingkan baja berkecepatan tinggi. Pada suhu 5400C, kekerasannya masih bisa mencapai 82-87HRA, sama dengan baja berkecepatan tinggi pada suhu kamar (83-86HRA). Nilai kekerasan paduan keras bervariasi menurut sifat, kuantitas, ukuran partikel, dan kandungan fase ikatan logam karbida, dan umumnya menurun dengan meningkatnya kandungan fase logam ikatan. Ketika kandungan fase perekatnya sama, kekerasan paduan tipe YT lebih tinggi dibandingkan paduan tipe YG, dan paduan dengan tambahan TaC (NbC) memiliki kekerasan suhu tinggi yang lebih tinggi.
② Kekuatan dan ketangguhan lentur: Kekuatan lentur dari paduan keras yang umum digunakan berkisar antara 900 hingga 1500MPa. Semakin tinggi kandungan fasa ikatan logam maka semakin tinggi kekuatan lenturnya. Bila kandungan perekatnya sama, kekuatan paduan tipe YG (WC Co) lebih tinggi dibandingkan paduan tipe YT (WC TiC Co), dan kekuatannya menurun seiring dengan meningkatnya kandungan TiC. Paduan keras adalah bahan yang rapuh, dan ketangguhan impaknya pada suhu kamar hanya 1/30-1/8 dari baja berkecepatan tinggi.
Penerapan alat pemotong paduan keras yang umum digunakan
Paduan tipe YG terutama digunakan untuk pengolahan besi cor, logam non-ferrous, dan bahan non-logam. Paduan keras berbutir halus (seperti YG3X, YG6X) memiliki kekerasan dan ketahanan aus yang lebih tinggi dibandingkan paduan keras berbutir sedang jika kandungan kobaltnya sama. Mereka cocok untuk memproses besi cor keras khusus, baja tahan karat austenitik, paduan tahan panas, paduan titanium, perunggu keras, dan bahan insulasi tahan aus.
Keunggulan luar biasa dari paduan keras tipe YT adalah kekerasannya yang tinggi, ketahanan panas yang baik, kekerasan dan kekuatan tekan yang lebih tinggi pada suhu tinggi dibandingkan dengan tipe YG, dan ketahanan oksidasi yang baik. Oleh karena itu, jika pisau diharuskan memiliki ketahanan panas dan ketahanan aus yang tinggi, sebaiknya dipilih grade dengan kandungan TiC yang lebih tinggi. Paduan tipe YT cocok untuk mengolah bahan plastik seperti baja, tetapi tidak cocok untuk memproses paduan titanium atau paduan aluminium silikon.
Paduan tipe YW memiliki sifat paduan tipe YG dan YT, dengan kinerja komprehensif yang baik. Mereka dapat digunakan untuk memproses bahan baja, serta untuk memproses besi cor dan logam non-ferrous. Jika kandungan kobalt ditingkatkan secara tepat, jenis paduan ini dapat memiliki kekuatan tinggi dan dapat digunakan untuk pemesinan kasar dan pemotongan terputus-putus pada berbagai material yang sulit dikerjakan.
6. Alat pemotong baja kecepatan tinggi
Baja Kecepatan Tinggi (HSS) adalah jenis baja perkakas paduan tinggi yang mengandung sejumlah besar unsur paduan seperti W, Mo, Cr, dan V. Perkakas pemotong baja kecepatan tinggi memiliki kinerja komprehensif yang sangat baik dalam hal kekuatan, ketangguhan, dan kemampuan proses. Pada perkakas potong yang kompleks, khususnya pada pembuatan perkakas pengolah lubang, pemotong frais, perkakas pemotong benang, pemotong gambar, perkakas pemotong roda gigi, dan perkakas pemotong berbentuk tepi kompleks lainnya, baja berkecepatan tinggi masih menempati posisi utama. Alat pemotong baja berkecepatan tinggi mudah untuk menggiling ujung tajam.
Menurut kegunaan yang berbeda, baja kecepatan tinggi dapat dibagi menjadi baja kecepatan tinggi untuk keperluan umum dan baja kecepatan tinggi berkinerja tinggi.
⑴ Alat pemotong baja berkecepatan tinggi universal
Baja berkecepatan tinggi universal. Secara umum, dapat dibagi menjadi dua kategori: baja tungsten dan baja tungsten molibdenum. Jenis baja berkecepatan tinggi ini mengandung (C) berkisar antara 0,7% hingga 0,9%. Menurut kandungan tungsten yang berbeda dalam baja, dapat dibagi menjadi baja tungsten dengan kandungan W 12% atau 18%, baja tungsten molibdenum dengan kandungan W 6% atau 8%, dan baja molibdenum dengan kandungan W 2. % atau tanpa W. Baja berkecepatan tinggi universal memiliki kekerasan (63-66HRC) dan ketahanan aus tertentu, kekuatan dan ketangguhan tinggi, plastisitas dan kemampuan proses yang baik, dan banyak digunakan dalam pembuatan berbagai alat pemotong kompleks.
① Baja tungsten: Kelas tipikal baja tungsten baja berkecepatan tinggi untuk keperluan umum adalah W18Cr4V, (disebut sebagai W18), yang memiliki sifat komprehensif yang baik dan kekerasan suhu tinggi 48,5HRC pada 6000C. Dapat digunakan untuk memproduksi berbagai alat pemotong yang rumit. Keunggulannya seperti kemampuan penggilingan yang baik dan sensitivitas dekarburisasi yang rendah, namun karena kandungan karbida yang tinggi, distribusi yang tidak merata, partikel yang lebih besar, serta kekuatan dan ketangguhan yang rendah.
② Baja tungsten molibdenum: mengacu pada baja berkecepatan tinggi yang diperoleh dengan mengganti sebagian tungsten dalam baja tungsten dengan molibdenum. Kelas khas baja tungsten molibdenum adalah W6Mo5Cr4V2, disingkat M2. Partikel karbida M2 berukuran kecil dan seragam, dengan kekuatan, ketangguhan, dan plastisitas suhu tinggi yang lebih baik dibandingkan W18Cr4V. Jenis baja tungsten molibdenum lainnya adalah W9Mo3Cr4V (disingkat W9), yang memiliki stabilitas termal sedikit lebih tinggi daripada baja M2, kekuatan lentur dan ketangguhan lebih baik daripada W6M05Cr4V2, dan memiliki kemampuan mesin yang baik.
⑵ Alat pemotong baja berkecepatan tinggi berkinerja tinggi
Baja berkecepatan tinggi berkinerja tinggi mengacu pada jenis baja baru yang menambahkan sejumlah kandungan karbon dan vanadium, serta elemen paduan seperti Co dan Al, ke dalam komposisi baja berkecepatan tinggi untuk keperluan umum, untuk meningkatkan panasnya. ketahanan dan ketahanan aus. Terutama ada kategori berikut:
① Baja berkecepatan tinggi karbon tinggi. Baja karbon berkecepatan tinggi (seperti 95W18Cr4V) memiliki kekerasan tinggi pada suhu kamar dan suhu tinggi, sehingga cocok untuk pembuatan dan pemrosesan baja biasa dan besi tuang, mata bor, reamer, keran, dan pemotong penggilingan dengan persyaratan ketahanan aus yang tinggi, atau alat pemotong untuk memproses bahan yang lebih keras. Tidak cocok untuk menahan benturan yang besar.
② Baja berkecepatan tinggi vanadium tinggi. Nilai umum, seperti W12Cr4V4Mo (disebut EV4), meningkatkan kandungan V hingga 3% -5%, memiliki ketahanan aus yang baik, dan cocok untuk memotong bahan yang menyebabkan keausan alat yang signifikan, seperti serat, karet keras , plastik, dll. Mereka juga dapat digunakan untuk mengolah bahan seperti baja tahan karat, baja berkekuatan tinggi, dan paduan suhu tinggi.
③ Baja berkecepatan tinggi kobalt. Itu milik kobalt yang mengandung baja berkecepatan tinggi superkeras, dengan kadar khas seperti W2Mo9Cr4VCo8 (disebut M42), yang memiliki kekerasan tinggi dan dapat mencapai 69-70HRC. Sangat cocok untuk memproses baja tahan panas berkekuatan tinggi, paduan suhu tinggi, paduan titanium, dan material lain yang sulit dikerjakan. M42 memiliki kemampuan penggilingan yang baik dan cocok untuk membuat perkakas pemotong yang presisi dan rumit, tetapi tidak cocok untuk bekerja dalam kondisi pemotongan benturan.
④ Baja aluminium berkecepatan tinggi. Itu milik aluminium yang mengandung baja berkecepatan tinggi superkeras, dengan nilai khas seperti W6Mo5Cr4V2Al (disebut 501). Kekerasan suhu tinggi pada 6000C juga mencapai 54HRC, dan kinerja pemotongan setara dengan M42. Sangat cocok untuk pembuatan pemotong penggilingan, mata bor, reamer, alat pemotong roda gigi, bros, dll., dan digunakan untuk memproses baja paduan, baja tahan karat, baja berkekuatan tinggi, dan paduan suhu tinggi.
⑤ Baja berkecepatan tinggi superkeras nitrogen. Kelas tipikal, seperti W12M03Cr4V3N, disingkat V3N, adalah baja berkecepatan tinggi superkeras yang mengandung nitrogen dengan kekerasan, kekuatan, dan ketangguhan yang sebanding dengan M42. Ini dapat digunakan sebagai pengganti kobalt yang mengandung baja berkecepatan tinggi untuk pemotongan kecepatan rendah pada material yang sulit dikerjakan dan pemesinan presisi tinggi berkecepatan rendah.
⑶ Peleburan baja berkecepatan tinggi dan metalurgi serbuk baja berkecepatan tinggi
Menurut proses manufaktur yang berbeda, baja berkecepatan tinggi dapat dibagi menjadi baja berkecepatan tinggi yang dilebur dan baja berkecepatan tinggi metalurgi serbuk.
① Peleburan baja kecepatan tinggi: Baik baja kecepatan tinggi biasa maupun baja kecepatan tinggi kinerja tinggi diproduksi menggunakan metode peleburan. Mereka dibuat menjadi alat pemotong melalui proses seperti peleburan, pengecoran ingot, serta pelapisan dan penggulungan. Masalah serius yang rawan terjadi pada saat peleburan baja kecepatan tinggi adalah segregasi karbida. Karbida keras dan rapuh tersebar tidak merata pada baja kecepatan tinggi, dan ukuran butirannya kasar (hingga puluhan mikrometer), yang berdampak buruk pada ketahanan aus, ketangguhan, dan kinerja pemotongan alat pemotong baja kecepatan tinggi.
② Baja Kecepatan Tinggi Metalurgi Serbuk (PM HSS): Baja Kecepatan Tinggi Metalurgi Serbuk (PM HSS) adalah cairan baja yang dilebur dalam tungku induksi frekuensi tinggi, yang diatomisasi dengan argon bertekanan tinggi atau gas nitrogen murni, dan kemudian didinginkan dengan cepat untuk mendapatkan struktur kristal yang kecil dan seragam (bubuk baja berkecepatan tinggi). Serbuk yang dihasilkan kemudian dipres menjadi blanko alat pemotong pada suhu dan tekanan tinggi, atau terlebih dahulu dibuat menjadi billet baja kemudian ditempa dan digulung menjadi bentuk alat pemotong. Dibandingkan dengan baja kecepatan tinggi yang diproduksi dengan metode peleburan, PM HSS memiliki keunggulan butiran karbida yang kecil dan seragam, meningkatkan kekuatan, ketangguhan, dan ketahanan aus secara signifikan dibandingkan dengan baja kecepatan tinggi yang dilebur. Alat PM HSS akan lebih berkembang dan menempati posisi penting di bidang alat CNC yang kompleks. Nilai umum, seperti F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN, dll., dapat digunakan untuk memproduksi perkakas pemotong berukuran besar, tugas berat, dan tahan benturan, serta perkakas pemotong presisi.
tiga
Prinsip pemilihan bahan perkakas CNC
Bahan perkakas CNC yang banyak digunakan saat ini meliputi perkakas berlian, perkakas kubik boron nitrida, perkakas keramik, perkakas berlapis, perkakas paduan keras, dan perkakas baja berkecepatan tinggi. Ada banyak tingkatan umum bahan perkakas pemotong, dan kinerjanya sangat bervariasi. Indikator kinerja utama berbagai material perkakas ditunjukkan pada tabel di bawah ini.
Indikator kinerja utama berbagai bahan alat pemotong

Pemilihan material alat potong untuk pemesinan CNC harus didasarkan pada benda kerja yang diproses dan sifat pemesinannya. Pemilihan material perkakas harus disesuaikan secara wajar dengan objek pemesinan. Pencocokan bahan pahat potong dengan objek pemesinan terutama mengacu pada pencocokan sifat mekanik, fisik, dan kimianya, untuk mencapai umur pahat terpanjang dan produktivitas pemotongan maksimum.
1. Pencocokan sifat mekanik antara material alat potong dan benda permesinan
Masalah pencocokan kinerja mekanis antara pahat pemotong dan objek pemesinan terutama mengacu pada pencocokan parameter kinerja mekanis seperti kekuatan, ketangguhan, dan kekerasan antara perkakas dan material benda kerja. Bahan alat pemotong dengan sifat mekanik berbeda cocok untuk memproses bahan benda kerja yang berbeda.
① The hardness order of tool materials is: diamond tools>cubic boron nitride tools>ceramic tools>hard alloys>baja berkecepatan tinggi.
② The order of bending strength of tool materials is: high-speed steel>hard alloy>ceramic tools>alat berlian dan boron nitrida kubik.
③ The order of toughness of tool materials is: high-speed steel>hard alloy>kubik boron nitrida, berlian, dan peralatan keramik.
Bahan benda kerja dengan kekerasan tinggi harus diproses dengan alat pemotong dengan kekerasan yang lebih tinggi, dan kekerasan bahan alat pemotong harus lebih tinggi dari pada bahan benda kerja, umumnya memerlukan kekerasan 60HRC atau lebih. Semakin tinggi kekerasan material perkakas, semakin baik ketahanan ausnya. Misalnya, seiring dengan meningkatnya kandungan kobalt dalam paduan keras, kekuatan dan ketangguhannya meningkat, sedangkan kekerasannya menurun, sehingga cocok untuk pemesinan kasar; Ketika kandungan kobalt menurun, kekerasan dan ketahanan ausnya meningkat, sehingga cocok untuk pemesinan presisi.
Perkakas dengan sifat mekanik suhu tinggi yang sangat baik sangat cocok untuk pemotongan kecepatan tinggi. Kinerja alat pemotong keramik yang sangat baik pada suhu tinggi memungkinkannya memotong dengan kecepatan tinggi, dan kecepatan pemotongan yang diizinkan dapat ditingkatkan 2-10 kali lipat dibandingkan dengan paduan keras.
2. Mencocokkan sifat fisik material alat potong dan benda permesinan
Perkakas dengan sifat fisik yang berbeda, seperti perkakas baja berkecepatan tinggi dengan konduktivitas termal tinggi dan titik leleh rendah, perkakas keramik dengan titik leleh tinggi dan muai panas rendah, dan perkakas intan dengan konduktivitas termal tinggi dan muai panas rendah, cocok untuk pemrosesan yang berbeda. bahan benda kerja. Saat memproses benda kerja dengan konduktivitas termal yang buruk, bahan perkakas dengan konduktivitas termal yang baik harus digunakan untuk mentransfer panas pemotongan dengan cepat dan mengurangi suhu pemotongan. Berlian, karena konduktivitas termal dan laju difusi termalnya yang tinggi, cenderung menghilangkan panas pemotongan dan tidak menghasilkan deformasi termal yang signifikan, yang sangat penting untuk perkakas pemesinan presisi yang memerlukan akurasi dimensi tinggi.
① Suhu ketahanan panas berbagai bahan alat pemotong: 700-8000C untuk alat pemotong berlian, 13000-15000C untuk alat pemotong PCBN, 1100-12000C untuk alat pemotong keramik, 900-11000C untuk paduan keras berbahan dasar TiC (N), 800-9000C untuk paduan keras berbutir ultrahalus berbahan dasar WC, dan 600-7000C untuk 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>Keramik berbahan dasar 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>PCD.
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>Keramik berbahan dasar A1203.
3. Pencocokan sifat kimia antara bahan alat potong dengan benda permesinan
Masalah pencocokan kinerja kimia antara material pahat pemotong dan objek pemesinan terutama mengacu pada pencocokan parameter kinerja kimia seperti afinitas kimia, reaksi kimia, difusi, dan pelarutan antara material perkakas dan material benda kerja. Alat pemotong dengan bahan berbeda cocok untuk memproses bahan benda kerja berbeda.
① The temperature resistance of various cutting tool materials to adhesion (compared to steel) is as follows: PCBN>ceramic>hard alloy>HSS.
② The oxidation resistance temperature of various tool materials is as follows: ceramic>PCBN>hard alloy>diamond>HSS.
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>berlian.
4. Pemilihan bahan alat CNC yang wajar
Secara umum, PCBN, alat pemotong keramik, paduan keras berlapis, dan alat pemotong paduan keras berbasis TiCN cocok untuk pemesinan CNC pada logam hitam seperti baja; Alat PCD cocok untuk memproses bahan logam non-ferrous seperti Al, Mg, Cu, serta paduan dan bahan non-logamnya. Tabel berikut mencantumkan beberapa material benda kerja yang cocok untuk diproses dengan material perkakas tersebut di atas.
Beberapa material benda kerja cocok untuk pemesinan dengan material alat pemotong