6 ประเภทของเครื่องมือตัด CNC ประเภท ประสิทธิภาพ ลักษณะ และการใช้งาน

การผสมผสานระหว่างอุปกรณ์การประมวลผลขั้นสูงและเครื่องมือตัด CNC ประสิทธิภาพสูงสามารถใช้ประสิทธิภาพได้อย่างเต็มที่และได้รับประโยชน์ทางเศรษฐกิจที่ดี ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของวัสดุเครื่องมือตัด วัสดุเครื่องมือตัดชนิดใหม่ต่างๆ ได้ปรับปรุงประสิทธิภาพทางกายภาพ ทางกล และการตัดอย่างมาก และขอบเขตการใช้งานยังขยายออกไปอย่างต่อเนื่องอีกด้วย

1. คุณสมบัติพื้นฐานที่วัสดุเครื่องมือตัดควรมี

การเลือกใช้วัสดุเครื่องมือมีผลกระทบอย่างมากต่ออายุการใช้งานของเครื่องมือ ประสิทธิภาพการประมวลผล คุณภาพการประมวลผล และต้นทุนการประมวลผล เครื่องมือตัดต้องทนต่อแรงกดสูง อุณหภูมิสูง แรงเสียดทาน แรงกระแทก และแรงสั่นสะเทือนขณะตัด ดังนั้นวัสดุเครื่องมือควรมีคุณสมบัติพื้นฐานดังต่อไปนี้:
(1) ความแข็งและความต้านทานการสึกหรอ ความแข็งของวัสดุเครื่องมือต้องสูงกว่าวัสดุชิ้นงาน โดยทั่วไปต้องมีความแข็งมากกว่า 60HRC ยิ่งวัสดุเครื่องมือมีความแข็งสูงเท่าใด ความต้านทานการสึกหรอก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น
(2) ความแข็งแรงและความเหนียว วัสดุเครื่องมือควรมีความแข็งแรงและความเหนียวสูงเพื่อให้ทนทานต่อแรงตัด แรงกระแทก และแรงสั่นสะเทือน และป้องกันการแตกหักเปราะและการยุบตัวของขอบเครื่องมือ
(3) ทนความร้อน วัสดุเครื่องมือทนความร้อนได้ดี ทนต่ออุณหภูมิในการตัดสูง และต้านทานการเกิดออกซิเดชันได้ดี
(4) ประสิทธิภาพของกระบวนการและความประหยัด วัสดุเครื่องมือควรมีประสิทธิภาพการตีที่ดี ประสิทธิภาพการรักษาความร้อน และประสิทธิภาพการเชื่อม ประสิทธิภาพการประมวลผลการบดและการแสวงหาอัตราส่วนประสิทธิภาพสูงต่อราคา

2. ประเภท คุณสมบัติ ลักษณะ และการใช้งานของวัสดุเครื่องมือตัด

ก. ประเภท คุณสมบัติ ลักษณะ และการใช้เครื่องมือของวัสดุเครื่องมือเพชร

เพชรเป็นองค์ประกอบหนึ่งของคาร์บอน และเป็นวัสดุที่แข็งที่สุดที่พบในธรรมชาติ เครื่องมือตัดเพชรมีความแข็งสูง ทนทานต่อการสึกหรอ และการนำความร้อน และใช้กันอย่างแพร่หลายในกระบวนการผลิตวัสดุที่ไม่ใช่เหล็กและอโลหะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการตัดอะลูมิเนียมและโลหะผสมอะลูมิเนียมซิลิกอนด้วยความเร็วสูง เครื่องมือเพชรเป็นเครื่องมือตัดประเภทหลักที่เปลี่ยนได้ยาก เครื่องมือตัดเพชรที่มีประสิทธิภาพสูง เสถียรภาพสูง และอายุการใช้งานยาวนานเป็นเครื่องมือสำคัญที่ขาดไม่ได้ในการตัดเฉือน CNC สมัยใหม่

2. ชนิด คุณสมบัติ ลักษณะ และการใช้เครื่องมือของวัสดุเครื่องมือคิวบิกโบรอนไนไตรด์

วัสดุที่แข็งยิ่งยวดชนิดที่สอง คิวบิกโบรอนไนไตรด์ (CBN) สังเคราะห์ด้วยวิธีการที่คล้ายกับวิธีการผลิตเพชร เป็นวัสดุที่มีความแข็งและการนำความร้อนเป็นอันดับสองรองจากเพชร มีเสถียรภาพทางความร้อนที่ดีเยี่ยมและไม่ออกซิไดซ์เมื่อได้รับความร้อนถึง 10,000 องศาในบรรยากาศ ซีบีเอ็น

มีคุณสมบัติทางเคมีที่เสถียรอย่างยิ่งสำหรับโลหะเหล็ก และสามารถใช้กันอย่างแพร่หลายในการแปรรูปผลิตภัณฑ์เหล็ก

3. ชนิด ประสิทธิภาพ และลักษณะของวัสดุเครื่องมือเซรามิกและการใช้เครื่องมือ

เครื่องมือตัดเซรามิกมีความแข็งสูง ทนต่อการสึกหรอได้ดี ทนความร้อนได้ดีเยี่ยม และมีความเสถียรทางเคมี และไม่ยึดติดกับโลหะได้ง่าย เครื่องมือเซรามิกมีบทบาทสำคัญมากในการตัดเฉือน NC เครื่องมือเซรามิกได้กลายเป็นหนึ่งในเครื่องมือหลักสำหรับการตัดด้วยความเร็วสูงและการตัดเฉือนวัสดุที่ยาก เครื่องมือเซรามิกใช้กันอย่างแพร่หลายในการตัดความเร็วสูง การตัดแบบแห้ง การตัดแบบแข็ง และวัสดุที่ตัดยาก เครื่องมือเซรามิกสามารถแปรรูปวัสดุที่มีความแข็งสูงซึ่งไม่สามารถแปรรูปด้วยเครื่องมือแบบดั้งเดิมได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยตระหนักถึง "การกลึงแทนการเจียร" ความเร็วตัดที่เหมาะสมของเครื่องมือเซรามิกอาจสูงกว่าเครื่องมือซีเมนต์คาร์ไบด์ 2~10 เท่า ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตของการตัดได้อย่างมาก วัตถุดิบหลักที่ใช้สำหรับวัสดุเครื่องมือเซรามิกเป็นองค์ประกอบที่มีมากที่สุดในเปลือกโลก ดังนั้น การส่งเสริมและการประยุกต์ใช้เครื่องมือเซรามิกจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในการปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต ลดต้นทุนการประมวลผล และประหยัดโลหะมีค่าเชิงกลยุทธ์ และจะส่งเสริมความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการตัดเฉือนอย่างมาก

4. ประสิทธิภาพและคุณลักษณะของวัสดุเครื่องมือเคลือบและการใช้เครื่องมือ

การเคลือบผิวเครื่องมือเป็นหนึ่งในวิธีสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพ การเกิดขึ้นของเครื่องมือตัดแบบเคลือบได้สร้างความก้าวหน้าครั้งสำคัญในด้านประสิทธิภาพการตัด เครื่องมือตัดแบบเคลือบจะเคลือบด้วยสารประกอบทนไฟตั้งแต่หนึ่งชั้นขึ้นไปซึ่งมีความต้านทานการสึกหรอที่ดีบนตัวเครื่องมือที่มีความเหนียวดี พวกเขารวมเมทริกซ์เครื่องมือเข้ากับการเคลือบแข็ง จึงช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องมือได้อย่างมาก เครื่องมือตัดแบบเคลือบสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการตัดเฉือน ปรับปรุงความแม่นยำในการตัดเฉือน ยืดอายุการใช้งานเครื่องมือ และลดต้นทุนการตัดเฉือน
ประมาณ 80 เปอร์เซ็นต์ของเครื่องมือตัดที่ใช้ในเครื่องมือเครื่องจักร CNC ใหม่ใช้เครื่องมือเคลือบ เครื่องมือเคลือบจะเป็นเครื่องมือที่สำคัญที่สุดในด้านการตัดเฉือน CNC ในอนาคต

5. ชนิด คุณสมบัติ ลักษณะ และการใช้งานของวัสดุเครื่องมือตัดโลหะผสมแข็ง

เครื่องมือตัดโลหะผสมแข็ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเครื่องมือตัดโลหะผสมแข็งที่จัดทำดัชนีได้ เป็นผลิตภัณฑ์ชั้นนำของเครื่องมือตัดเฉือน CNC ตั้งแต่ทศวรรษที่ 1980 เป็นต้นมา เครื่องมือตัดหรือใบมีดโลหะผสมแข็งแบบรวมและถอดเปลี่ยนได้หลายประเภทได้ขยายไปสู่สาขาเครื่องมือตัดที่หลากหลาย ในบรรดาเครื่องมือเหล่านี้ เครื่องมือตัดโลหะผสมแข็งแบบถอดเปลี่ยนได้ได้ขยายจากเครื่องมือกลึงธรรมดาและเครื่องมือกัดผิวไปสู่เครื่องมือที่มีความแม่นยำ ซับซ้อน และขึ้นรูปที่หลากหลาย
ประเภทของเครื่องมือตัดโลหะผสมแข็ง
ตามองค์ประกอบทางเคมีหลัก โลหะผสมแข็งสามารถแบ่งออกเป็นโลหะผสมแข็งที่มีทังสเตนคาร์ไบด์และโลหะผสมแข็งที่มีไททาเนียมคาร์ไบด์ (TiC (N) เป็นหลัก
ทังสเตนคาร์ไบด์ซีเมนต์คาร์ไบด์ประกอบด้วยทังสเตนโคบอลต์ (YG) ทังสเตนโคบอลต์ไททาเนียม (YT) และคาร์ไบด์ที่หายาก (YW) พวกเขามีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง ส่วนประกอบหลัก ได้แก่ ทังสเตนคาร์ไบด์ (WC), ไททาเนียมคาร์ไบด์ (TiC), แทนทาลัมคาร์ไบด์ (TaC), ไนโอเบียมคาร์ไบด์ (NbC) ฯลฯ ระยะการยึดเกาะโลหะทั่วไปคือ Co.
โลหะผสมแข็งที่มีไทเทเนียมเป็นคาร์บอน (ไนโตรเจน) เป็นโลหะผสมแข็งที่มี TiC เป็นส่วนประกอบหลัก (บางส่วนมีคาร์ไบด์หรือไนไตรด์อื่นๆ เพิ่ม) และขั้นตอนการยึดเกาะโลหะที่ใช้กันทั่วไปคือ Mo และ Ni
ISO (International Organization for Standardization) แบ่งการตัดโลหะผสมแข็งออกเป็นสามประเภท:
คลาส K รวมถึง Kl0-K40 เทียบเท่ากับคลาส YG ในประเทศจีน (ประกอบด้วย WC Co เป็นหลัก)
คลาส P ซึ่งรวมถึง P01 ถึง P50 เทียบเท่ากับคลาส YT ในประเทศจีน (ประกอบด้วย WC TiC Co เป็นหลัก)
คลาส M ซึ่งรวมถึง M10 ถึง M40 เทียบเท่ากับคลาส YW ในประเทศจีน (ส่วนใหญ่ประกอบด้วย WC TiC TaC (NbC) Co)
แต่ละยี่ห้อแสดงถึงชุดของโลหะผสมตั้งแต่ความแข็งสูงไปจนถึงความเหนียวสูงสุด โดยมีตัวเลขระหว่าง 01 ถึง 50

6. ชนิด ลักษณะ และการใช้งานของเครื่องมือตัดเหล็กกล้าความเร็วสูง

เหล็กกล้าความเร็วสูง (HSS) เป็นเหล็กกล้าเครื่องมือโลหะผสมสูงประเภทหนึ่งที่มีองค์ประกอบการผสมจำนวนมาก เช่น W, Mo, Cr และ V เครื่องมือตัดเหล็กกล้าความเร็วสูงมีประสิทธิภาพที่ครอบคลุมดีเยี่ยมทั้งในด้านความแข็งแรง ความเหนียว และ ความสามารถในการแปรรูป ในเครื่องมือตัดที่ซับซ้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตเครื่องมือเจาะรู เครื่องมือกัด เครื่องมือตัดเกลียว เครื่องมือเจาะ เครื่องมือตัดเฟือง และเครื่องมือตัดขอบรูปทรงซับซ้อนอื่นๆ เหล็กกล้าความเร็วสูงยังคงเป็นตำแหน่งหลัก เครื่องมือเหล็กกล้าความเร็วสูงสามารถเจียรขอบคมตัดได้ง่าย
ตามวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกัน เหล็กกล้าความเร็วสูงสามารถแบ่งออกเป็นเหล็กกล้าความเร็วสูงสำหรับวัตถุประสงค์ทั่วไปและเหล็กกล้าความเร็วสูงประสิทธิภาพสูง

(1) เครื่องมือตัดเหล็กความเร็วสูงอเนกประสงค์
เหล็กความเร็วสูงอเนกประสงค์ โดยทั่วไปสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: เหล็กทังสเตนและเหล็กโมลิบดีนัมทังสเตน เหล็กกล้าความเร็วสูงประเภทนี้ประกอบด้วย (C) ตั้งแต่ 0.7 เปอร์เซ็นต์ ถึง 0.9 เปอร์เซ็นต์ ตามเนื้อหาทังสเตนที่แตกต่างกันในเหล็ก มันสามารถแบ่งออกเป็นเหล็กทังสเตนที่มี 12 เปอร์เซ็นต์หรือ 18 เปอร์เซ็นต์ W เหล็กทังสเตนโมลิบดีนัมที่มี 6 เปอร์เซ็นต์หรือ 8 เปอร์เซ็นต์ W และเหล็กโมลิบดีนัมที่มี 2 เปอร์เซ็นต์หรือไม่มี W เหล็กความเร็วสูงสากล มีความแข็งระดับหนึ่ง (63-66HRC) และต้านทานการสึกหรอ มีความแข็งแรงและความเหนียวสูง ปั้นขึ้นรูปได้ดีและสามารถแปรรูปได้ และใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตเครื่องมือตัดที่ซับซ้อนต่างๆ
① เหล็กทังสเตน: เกรดทั่วไปของเหล็กทังสเตนเหล็กกล้าความเร็วสูงสากลคือ W18Cr4V (เรียกว่า W18) ซึ่งมีคุณสมบัติครอบคลุมที่ดีและมีความแข็งที่อุณหภูมิสูง 48.5HRC ที่ 6000 องศา สามารถใช้ในการผลิตเครื่องมือตัดที่ซับซ้อนต่างๆ มันมีข้อได้เปรียบ เช่น ความสามารถในการเจียรที่ดีและความไวในการแยกคาร์บูไรเซชันต่ำ แต่เนื่องจากคาร์ไบด์มีปริมาณสูง การกระจายที่ไม่สม่ำเสมอ อนุภาคขนาดใหญ่ขึ้น และความแข็งแรงและความเหนียวต่ำ
② เหล็กกล้าโมลิบดีนัมทังสเตน: หมายถึงเหล็กกล้าความเร็วสูงที่ได้จากการแทนที่ส่วนหนึ่งของทังสเตนในเหล็กทังสเตนด้วยโมลิบดีนัม เกรดทั่วไปของเหล็กโมลิบดีนัมทังสเตนคือ W6Mo5Cr4V2 หรือเรียกสั้นๆ ว่า M2 อนุภาคคาร์ไบด์ของ M2 นั้นละเอียดและสม่ำเสมอ โดยมีความแข็งแรง ความเหนียว และความเป็นพลาสติกที่อุณหภูมิสูงได้ดีกว่า W18Cr4V เหล็กกล้าโมลิบดีนัมทังสเตนอีกประเภทหนึ่งคือ W9Mo3Cr4V (เรียกย่อว่า W9) ซึ่งมีความคงตัวทางความร้อนสูงกว่าเหล็กกล้า M2 เล็กน้อย แรงดัดงอและความเหนียวดีกว่า W6M05Cr4V2 และแปรรูปได้ดี
(2) เครื่องมือตัดเหล็กความเร็วสูงประสิทธิภาพสูง
เหล็กกล้าความเร็วสูงสมรรถนะสูงหมายถึงเหล็กกล้าชนิดใหม่ที่เพิ่มปริมาณคาร์บอน เนื้อหาวานาเดียม และส่วนประกอบของโลหะผสม เช่น Co และ Al ลงในส่วนประกอบของเหล็กกล้าไฮสปีดเอนกประสงค์ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงการทนความร้อนและความต้านทานการสึกหรอ . ส่วนใหญ่มีประเภทต่อไปนี้:
① เหล็กกล้าไฮสปีดคาร์บอนสูง เหล็กกล้าไฮสปีดคาร์บอนสูง (เช่น 95W18Cr4V) มีความแข็งสูงที่อุณหภูมิห้องและอุณหภูมิสูง ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตและแปรรูปเหล็กกล้าธรรมดาและเหล็กหล่อ ดอกสว่าน ดอกรีมเมอร์ ดอกต๊าป และหัวกัดที่ต้องการความต้านทานการสึกหรอสูง หรือ เครื่องมือตัดสำหรับการแปรรูปวัสดุที่แข็งกว่า ไม่เหมาะที่จะรับแรงกระแทกขนาดใหญ่
② เหล็กไฮสปีดวาเนเดียมสูง เกรดทั่วไป เช่น W12Cr4V4Mo (เรียกสั้นๆ ว่า EV4) โดยค่า V เพิ่มขึ้นเป็น 3 เปอร์เซ็นต์ ~ 5 เปอร์เซ็นต์ มีความทนทานต่อการสึกหรอดี และเหมาะสำหรับการตัดวัสดุที่มีการสึกหรอของเครื่องมือสูง เช่น ไฟเบอร์ ยางแข็ง พลาสติก ฯลฯ และยังสามารถใช้สำหรับการแปรรูปเหล็กกล้าไร้สนิม เหล็กกล้ากำลังสูง โลหะผสมอุณหภูมิสูง และวัสดุอื่นๆ
③ เหล็กกล้าความเร็วสูงโคบอลต์ เป็นโคบอลต์ที่มีเหล็กกล้าไฮสปีดแข็งพิเศษที่มีเกรดทั่วไป เช่น W2Mo9Cr4VCo8 (เรียกว่า M42) ซึ่งมีความแข็งสูงถึง 69~70HRC เหมาะสำหรับการแปรรูปวัสดุที่ตัดเฉือนได้ยาก เช่น เหล็กกล้าทนความร้อนกำลังสูง โลหะผสมที่อุณหภูมิสูง โลหะผสมไททาเนียม ฯลฯ M42 มีความสามารถในการเจียรได้ดีและเหมาะสำหรับทำเครื่องมือตัดที่มีความแม่นยำและซับซ้อน แต่ไม่เหมาะสำหรับ ทำงานภายใต้สภาวะการตัดแรงกระแทก
④ เหล็กไฮสปีดอะลูมิเนียม เป็นอะลูมิเนียมที่มีเหล็กกล้าไฮสปีดแบบแข็งพิเศษซึ่งมีเกรดทั่วไป เช่น W6Mo5Cr4V2Al (ตัวย่อ 501) ความแข็งที่อุณหภูมิสูงที่ 6000 องศายังสูงถึง 54HRC และประสิทธิภาพการตัดเทียบเท่ากับ M42 เหมาะสำหรับการผลิตหัวกัด ดอกสว่าน รีมเมอร์ ดอกกัดเฟือง ดอกสว่าน ฯลฯ และใช้สำหรับวัสดุแปรรูป เช่น เหล็กกล้าผสม เหล็กกล้าไร้สนิม เหล็กกล้ากำลังสูง และโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูง
⑤ เหล็กกล้าไฮสปีดซุปเปอร์ฮาร์ดไนโตรเจน เกรดทั่วไป เช่น W12M03Cr4V3N เรียกโดยย่อว่า (V3N) คือไนโตรเจนที่มีเหล็กกล้าไฮสปีดแบบแข็งพิเศษซึ่งมีความแข็ง ความแข็งแรง และความเหนียวเทียบได้กับ M42 สามารถใช้แทนโคบอลต์ที่มีเหล็กกล้าความเร็วสูงสำหรับการตัดวัสดุที่ตัดเฉือนยากด้วยความเร็วต่ำและการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำสูงด้วยความเร็วต่ำ
(3) การหลอมเหล็กกล้าความเร็วสูงและผงโลหะความเร็วสูง
ตามกระบวนการผลิตที่แตกต่างกัน เหล็กความเร็วสูงสามารถแบ่งออกเป็นเหล็กความเร็วสูงหลอมละลายและเหล็กความเร็วสูงผงโลหะ
① การหลอมเหล็กกล้าความเร็วสูง: ทั้งเหล็กกล้าความเร็วสูงธรรมดาและเหล็กกล้าความเร็วสูงประสิทธิภาพสูงผลิตขึ้นโดยใช้วิธีการหลอม พวกมันถูกสร้างเป็นเครื่องมือตัดผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การถลุง การหล่อโลหะ การชุบและการรีด ปัญหาร้ายแรงที่มักเกิดขึ้นในการถลุงเหล็กกล้าความเร็วสูงคือการแยกตัวของคาร์ไบด์ คาร์ไบด์ที่แข็งและเปราะมีการกระจายตัวไม่สม่ำเสมอในเหล็กกล้าความเร็วสูง และขนาดเกรนหยาบ (ไม่เกิน 10 ไมโครเมตร) ซึ่งส่งผลเสียต่อความทนทานต่อการสึกหรอ ความเหนียว และประสิทธิภาพการตัดของเครื่องมือเหล็กกล้าความเร็วสูง
② เหล็กกล้าความเร็วสูงแบบผงโลหะ (PM HSS): เหล็กกล้าความเร็วสูงแบบผงโลหะผสม (PM HSS) เป็นของเหลวเหล็กที่หลอมในเตาเหนี่ยวนำความถี่สูง มันถูกทำให้เป็นละอองด้วยอาร์กอนแรงดันสูงหรือก๊าซไนโตรเจนบริสุทธิ์ จากนั้นดับเพื่อให้ได้โครงสร้างผลึกที่ละเอียดและสม่ำเสมอ (ผงเหล็กความเร็วสูง) จากนั้นผงที่ได้จะถูกกดลงในเครื่องมือเปล่าที่อุณหภูมิและความดันสูง หรือสร้างเป็นแท่งเหล็กก่อนแล้วจึงตีขึ้นรูปและรีดเป็นรูปเครื่องมือ เมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กกล้าความเร็วสูงที่ผลิตด้วยวิธีการหลอม PM HSS มีข้อดีของเม็ดคาร์ไบด์ที่ละเอียดและสม่ำเสมอ ความแข็งแรง ความเหนียว และความต้านทานการสึกหรอที่ดีขึ้นอย่างมากเมื่อเทียบกับเหล็กกล้าความเร็วสูงที่หลอมละลาย เครื่องมือ PM HSS จะพัฒนาต่อไปและครองตำแหน่งสำคัญในด้านเครื่องมือ CNC ที่ซับซ้อน เกรดทั่วไป เช่น F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN ฯลฯ สามารถใช้ในการผลิตเครื่องมือตัดขนาดใหญ่ งานหนัก และทนทานต่อแรงกระแทก เช่นเดียวกับเครื่องมือตัดที่มีความแม่นยำ