Cięcie materiału

Płyty ze stali szybkotnącej

Podczas cięcia materiały te są materiałami wyznaczony, z których część tnąca z narzędzia tnącego z geometrycznie zdefiniowanego ostrza jest. Należą do nich w szczególności narzędzia tokarskie , wiertarki , narzędzia frezarskie , piły i przeciągarki . Materiały skrawające mają istotny wpływ na opłacalność procesów obróbczych . Rozwój materiałów skrawających, który trwa do dziś, sięga połowy XIX wieku i doprowadził do powstania wielu różnych materiałów. Dla prawie każdego przypadku obróbki istnieje szczególnie odpowiedni materiał do cięcia.

Materiał odpowiedzialny za usuwanie wiórów na narzędziach skrawających o niezdefiniowanej geometrycznie krawędzi skrawającej (np. Ściernice ) nazywany jest ścierniwem .

Materiały do ​​cięcia są zgrupowane razem. Posortowane według rosnącej twardości, odporności na ścieranie, ceny i osiągalnej prędkości skrawania oraz malejącej wytrzymałości na zerwanie są to:

• Stal narzędziowa (zwłaszcza stal szybkotnąca (HSS))
• Metale twarde
• Cięcie ceramiki
• Azotek boru
• diament

historia

Od czasu pojawienia się pierwszych stali węglowych, materiały skrawające przeszły szybki rozwój, co doprowadziło do gwałtownego wzrostu prędkości skrawania i posuwów , zwłaszcza od 1970 r. Wraz z wprowadzeniem powlekanych twardych metali . Podane tutaj wartości zawsze odnoszą się do obróbki stali w sprzyjających warunkach.

Już w 1850 roku Anglik Robert Muchet opracował stal niskostopową z wolframem, manganem, krzemem i chromem, zwłaszcza jako materiał skrawający, i znalazł w ten sposób alternatywę dla dotychczas stosowanych stali węglowych . Podczas gdy średnia prędkość była dla stali węglowej w 1894 r. I wynosiła około 5 m / min, opracowano ją z prędkością Taylora i Maunsel White, a Bethlehem Steel Corporation na Wystawie Światowej w Paryżu w 1900 r. Prezentowała stal szybkotnącą, w skrócie HSS, ponad dwukrotnie. HSS rozprzestrzenił się bardzo szybko i już w 1901 roku odbył się w Niemczech konkurs na najlepszą niemiecką stal do cięcia. Kolejny znaczący wzrost nastąpił w 1913 r. Przy ulepszonych stalach szybkotnących do 30 m / min oraz w 1914 r. Przy odlewanych twardych stopach do 40 m / min. Nowe materiały skrawające bardzo szybko przesunęły granice dostępnych obrabiarek . Testy przeprowadzone przez firmę Ludwig Loewe wykazały, że ich najbardziej stabilne obrabiarki, które pracowały z maksymalną prędkością skrawania dla HSS, zawiodły już po czterech tygodniach i spowodowały znaczne uszkodzenia. Kolejną rewolucją były twarde metale wprowadzone w 1926 r. I spiekane z węglikiem wolframu w 1931 r. , Które pozwoliły na osiągnięcie prędkości około 200 m / min. Dalsze podwojenie nastąpiło ostatecznie w 1955 r. W przypadku twardych metali o wysokiej zawartości węglika tytanu. Wreszcie w 1958 roku na szerokim rynku pojawiła się pierwsza ceramika jako materiał skrawający i umożliwiła zwiększenie prędkości do 500 m / min. Diament syntetyczny po raz pierwszy zastosowano również w przemyśle jako materiał tnący. Dzięki supertwardym materiałom skrawającym na bazie azotku boru , hartowana stal mogła być teraz również ekonomicznie obrabiana w 1965 roku. Twarde metale powlekane na bazie węglika tytanu znacznie zwiększyły żywotność narzędzi w 1970 r. , Ale wkrótce potem, w 1975 r., Na rynek weszły wielowarstwowe metale twarde . Głównej wadzie ceramiki tnącej , kruchości, przeciwdziałano w 1978 r. Ulepszoną ceramiką tnącą i azotkiem krzemu. W 1979 r. Opracowano również supertwarde kompozyty i mieszane materiały skrawające do stali hartowanych i najcięższych prac skrawających. Ostatnim ważnym kamieniem milowym był rozwój tak zwanych węglików drobnoziarnistych, które mają kilka zalet w stosunku do konwencjonalnych węglików, takich jak wysoka ciągliwość i jednocześnie wysoka twardość.

Wymagania i właściwości

Rozkład temperatury na ostrzu tokarki z węglików spiekanych podczas skrawania stali

Materiały skrawające są narażone na takie obciążenia , jak nagłe siły skrawania, wysokie temperatury i wahania temperatury, a także tarcie i zużycie . Na krawędziach skrawających obrabiarek prawie cała moc napędu jest zamieniana na ciepło tarcia ; tylko pomijalnie mała część jest przekształcana w zestalenie powierzchni przedmiotu obrabianego. Dlatego ciepło to musi być dobrze odprowadzane. Większość z nich jest przenoszona przez wiór , niewielka część pozostaje w obrabianym przedmiocie lub dostaje się do narzędzia i musi być utrzymywana na dopuszczalnym poziomie temperatury poprzez chłodzenie środkiem chłodzącym lub rozpraszanie energii przez samo narzędzie. Ponieważ prędkość skrawania jest decydującym czynnikiem przy wytwarzaniu ciepła, dążenie przemysłu do ciągłego jej zwiększania doprowadziło do osiągnięcia granic wydajności znanych wcześniej materiałów skrawających. Jedną z możliwości zwiększenia wydajności skrawania, a także jakości powierzchni, jest zastosowanie materiałów obrabianych, które zostały zoptymalizowane pod kątem skrawalności , takich jak stal automatowa lub stopy aluminium ołowiowego .

Aby materiały tnące mogły wytrzymać obciążenia, muszą mieć następujące właściwości:

• Twardość / zdolność skrawania : aby zachować i zachować dobrą zdolność skrawania (zachowanie krawędzi), materiał musi być znacznie twardszy niż cięty materiał.
• Odporność na ścieranie : aby materiał skrawający był odporny na ścieranie, musi mieć dostateczną odporność na ścieranie cząstek materiału tnącego w kontakcie z materiałem. Oprócz twardości, decydującym czynnikiem jest temperatura na krawędzi skrawającej.
• Twardość na gorąco: materiał skrawający musi zachować swoją twardość nawet w wysokich temperaturach występujących podczas obróbki.
• Wysoka ciągliwość i wytrzymałość na zerwanie : w miarę możliwości należy unikać pękania krawędzi skrawającej i propagacji pęknięć pod wpływem naprężeń zginających.
• Odporność na ciepło : jest miarą tego, jak dobrze materiał skrawający zachowuje swoją wytrzymałość w wysokich temperaturach, a tym samym wytrzymuje obciążenia mechaniczne.
• Odporność na zmiany temperatury: Służy do uniknięcia pęknięć spowodowanych zmęczeniem materiału w wyniku silnych wahań temperatury. Występują one nieuchronnie, gdy krawędzie tnące są używane tylko krótko i naprzemiennie, na przykład podczas frezowania.
• Odporność na szok termiczny: Oznacza to zdolność do wytrzymywania nagłych zmian temperatury bez łamania krawędzi. Niski współczynnik rozszerzalności cieplnej i dobre przewodnictwo cieplne zwiększają opór. Jest to ważne podczas frezowania lub w przypadku niewystarczającego dostarczania chłodziwa lub smaru .
• Stabilność chemiczna: materiał tnący nie powinien łączyć się z otaczającymi go materiałami. Zwłaszcza w porównaniu z chipem, gdzie z chemicznego punktu widzenia może wystąpić dyfuzja lub zużycie elektrochemiczne z jednej strony na skutek kontaktu , ale także chłodziwa i powietrza, co może powodować utlenianie, a ze względu na wysokie temperatury również skalowanie .
• Przewodność cieplna : powstające ciepło może zostać rozproszone. Zapobiega to dużym naprężeniom mechanicznym w narzędziu z powodu rozszerzalności cieplnej i związanym z tym pęknięciom w materiale skrawającym.

Wymagania dotyczące właściwości materiałów skrawających są czasami sprzeczne. Na przykład materiał skrawający o wysokiej udarności nie ma dużej twardości. Wraz ze wzrostem odporności na zużycie materiał skrawający jest również coraz bardziej wrażliwy na obciążenia udarowe. Dlatego też dobór odpowiedniego materiału skrawającego zawsze pozostaje kompromisem, w którym należy zestawić ze sobą poszczególne właściwości materiałów zgodnie z określonymi warunkami obróbki. Wymaga to dokładnej wiedzy o tym, jak działa każdy rodzaj obróbki.

Klasyfikacja

Właściwości różnych materiałów skrawających

Materiały skrawające są podzielone na trzy główne grupy: metalowe materiały skrawające, kompozytowe materiały skrawające i ceramiczne materiały skrawające, każda z kilkoma podgrupami. Z wyjątkiem stali narzędziowych, użyte tutaj skróty są oparte na ISO  513.

Stale niestopowe i niskostopowe

Niestopowe stale narzędziowe ( stal do pracy na zimno ) to stale węglowe o zawartości węgla od 0,45% do 1,5%. Zawartość C wpływa na hartowność stali i zależy od różnych wymagań stawianych narzędziu, takich jak twardość lub udarność. Temperatura robocza dla niestopowych stali narzędziowych wynosi maksymalnie 200 ° C. Dlatego są używane tylko do narzędzi ręcznych i brzeszczotów do drewna.

Stale narzędziowe stopowe ( stal narzędziowa do pracy na gorąco ) mają maksymalną temperaturę roboczą 400 ° C z zawartością C od 0,2% do 1,5%, w zależności od zawartości składników stopowych. Ich właściwości są również regulowane przede wszystkim przez zawartość węgla, ale dodatki metaliczne również mają tutaj duży wpływ. Ze względu na dobre trzymanie krawędzi i niską cenę, wytwarza się z nich szeroką gamę, głównie ręcznych narzędzi skrawających. Prędkość skrawania dla stali wynosi około 15 m / min, dlatego podobnie jak stale niestopowe nie odgrywają już roli w obróbce przemysłowej.

Stal szybkotnąca

Różne frezy wykonane ze stali szybkotnącej

Stali szybkotnącej (HS zgodnie z EN ISO 4957, oznaczenie warsztat HSS) jest ze stopu stali o narzędzie jest bardzo wytrzymałe i odporne na działanie sił zmienia. Temperatura pracy może dochodzić do 600 ° C. Jest stosowany głównie do narzędzi, które muszą mieć dużą udarność, duże kąty natarcia , małe kąty klina, dużą wytrzymałość krawędzi skrawającej i ostrą krawędź skrawającą, chociaż niska możliwa prędkość skrawania jest nieistotna. Nadają się również do indywidualnie dostosowanych geometrii krawędzi skrawających. Typowymi narzędziami są wiertła , pogłębiacze , przeciągacze , rozwiertaki , narzędzia do cięcia profili i kół zębatych lub specjalne frezy . W międzyczasie odgrywają podrzędną rolę w produkcji przemysłowej, ale w dającej się przewidzieć przyszłości nie będzie możliwe zastąpienie ich innymi materiałami skrawającymi w niektórych przypadkach obróbczych.

XX wieku, ze względu na niezawodność procesu i niską cenę, popularne stało się powlekanie w procesie PVD warstwą materiału twardego o grubości od 2 µm do 4 µm, wykonaną z azotku tytanu lub węglika tytanu , przy temperaturze procesu wynoszącej od 450 ° C i 500 ° C, a zatem zmiana strukturalna pozostaje niewielka. Zwiększona twardość powierzchni i mniejsza chropowatość powierzchni zapobiegają tworzeniu się narostów , czyli przywieraniu wiórów, a tym samym przyczyniają się do dokładności wymiarowej obrabianych przedmiotów i zwiększają żywotność narzędzia.

Istnieje również możliwość poprawy właściwości stali za pomocą metalurgii proszków procesu produkcyjnego, spiekanie . Osiągalne rozmiary ziaren poniżej 1 µm i bardziej jednolita struktura zwiększają wytrzymałość krawędzi i utrzymanie krawędzi.

Odlewane stopy twarde

Twarde stopy odlewnicze charakteryzują się metalem nieszlachetnym (kobalt, żelazo lub nikiel) i niektórymi węglikami (chrom, molibden, wanad lub wolfram). Zostały wypuszczone w USA w 1907 roku pod marką Stellit . W przeciwieństwie do stali szybkotnących udział pierwiastków stopowych tworzących węgliki jest znacznie wyższy. Obróbka cieplna narzędzi odlewanych i szlifowanych zwykle nie jest przewidziana i często nie jest możliwa. Mają wysoką twardość na gorąco, ale są również bardzo kruche. Jego dystrybucja jest prawie wyłącznie ograniczona do Stanów Zjednoczonych, ponieważ obróbkę, którą można przeprowadzić ze stellitem, można równie dobrze wykonać w przypadku stali szybkotnącej lub twardego metalu.

twardy metal

Powlekana wkładka z węglika spiekanego (około 1–2 cm długości)

Różne frezy z wymiennymi płytkami z węglików spiekanych

Wiertło ze stali z wlutowanymi płytkami z twardego metalu

Powlekana płyta z twardego metalu na narzędziu tokarskim

Metale twarde to materiały kompozytowe wytwarzane przez spiekanie . Składają się z miękkiej metalicznej fazy wiążącej (zwykle kobaltu ) i osadzonych w niej twardych węglików tytanu , wolframu , tantalu lub tytanu . Skróty to HW dla głównie węglika wolframu, HT ( cermetale ) dla twardych metali składających się głównie z węglika tytanu i azotku tytanu oraz HC dla wariantów powlekanych. Twardość i udarność zależą od składu węglików o wielkości 1–10 µm i miękkiego spoiwa, które zwykle ma udział objętościowy do 20%, przy czym więcej spoiwa powoduje, że krawędź skrawająca jest bardziej miękka i twardsza. Oprócz stali i żeliwa węglikowe materiały tnące mogą również obrabiać twarde materiały, takie jak szkło i porcelana . Przeważnie stosowane są w postaci płytek wieloostrzowych , ale są również dostępne jako narzędzia wykonane z węglika spiekanego lub jako wkładki skrawające z węglika spiekanego na korpusach narzędzi ze stali ( wiertła do betonu ).

Węglik

Narzędzia skrawające, które składają się w całości z twardego metalu, są klasyfikowane jako pełnowęglikowe lub VHM , w przeciwieństwie do narzędzi, które są powlekane lub składają się z różnych materiałów.

Nie zawiera węglika wolframu i zawiera węglik tytanu

Metale twarde z węglikiem wolframu (skrót DIN „HW”, chemicznie WC-Co) mają wysoką odporność na ścieranie i charakteryzują się przede wszystkim dużą udarnością. Są one podzielone na materiały skrawające bez węglika tytanu i zawierające węglik tytanu. Te pierwsze są oparte na węgliku wolframu i są niezwykle wytrzymałe, co oznacza, że ​​dobrze znoszą duże obciążenia mechaniczne. Twardość na gorąco jest nieco niższa niż w przypadku wariantów zawierających węglik tytanu, które oprócz węglika wolframu zawierają do 60% węglika tytanu. (Skrót DIN również HW, chemicznie WC-TiC-Co ) Dzięki temu dodatkowi nadają się do obróbki stali. Ponadto występuje zwiększona odporność na utlenianie przy wyższych temperaturach skrawania.

Węglik drobnoziarnisty

Również wielkość ziarna węglików ma decydujący wpływ na właściwości, dlatego też węgliki drobnoziarniste (HF) zostały opracowane na bazie węglika wolframu i kobaltu. W zależności od wielkości ziarna nazywane są również węglikami ultradrobnoziarnistymi. Wielkość ziaren waha się w granicach 0,2–1 µm, co oznacza, że ​​normalne twarde metale osiągają przeciwstawne właściwości. Twardość i wytrzymałość na zginanie wzrastają bez zmiany fazy wiązania, co sprawia, że ​​materiał skrawający szczególnie nadaje się do dynamicznej obróbki wymagającej, takiej jak ta, która występuje podczas przerywania skrawania. Narzędzia wykonane z drobnoziarnistego węglika można również stosować do obróbki materiałów trudnych w obróbce, takich jak stal hartowana.

Twardy metal bez węglika wolframu (cermetal)

Wolfram metali twardych węglików wolne są zwykle nazywane cermetali (HT), wymyślona słowo z Cer amic i Met al. Opisana poniżej mieszana ceramika jest również czasami sprzedawana pod nazwą cermetal. Podstawą są twarde materiały: węglik tytanu, azotek tytanu o udziale objętościowym powyżej 85%, rzadziej węglik niobu oraz nikiel lub molibden i kobalt jako faza wiążąca . Ponieważ rzadkie surowce, takie jak wolfram, tantal i kobalt, nie są używane, a zamiast tego tytan, który jest wszędzie, może być stosowany jako substancja tworząca węglik, a nikiel jako faza wiążąca, oczekuje się, że cermetale zwiększą swój udział w rynku. Zalety w porównaniu z twardymi metalami na bazie węglika wolframu to, ze względu na ich wyższą twardość, mniejsze zużycie mechaniczne i mniejsze zużycie dyfuzyjne. Dlatego nadają się przede wszystkim do precyzyjnej obróbki wszystkich stali i staliwa.

Powlekany twardy metal

Przez powlekanie z twardych materiałów , z których większość narzędzi z metali są obecnie leczone, odporność na ścieranie może być zwiększona z twardego korpusu w tym samym czasie. Odbywa się to przez zastosowanie kilku twardych warstw materiału wykonanych z węglika tytanu , azotku tytanu , węglikoazotku tytanu , tlenek glinu , tytanu, aluminium azotek , azotek chromu lub cyrkonu węglikoazotków w PVD , CVD lub PACVD procesu. Preferowany jest proces CVD, który charakteryzuje się temperaturami procesu w zakresie od 850 ° C do 1000 ° C. Nakładane są prawie wyłącznie warstwy wielowarstwowe o łącznej grubości do 25 µm. Zaletą powlekanych w przeciwieństwie do niepowlekanych płyt z twardego metalu jest dłuższa żywotność i wyższa prędkość skrawania, jaką można osiągnąć. Powłoki poszerzają również obszar zastosowania gatunku węglika (korekta gatunku). Powłoka niekorzystnie oddziałuje na krawędź skrawającą, której promień wzrasta do 20–100 µm i przez to traci ostrość.

Ponadto istnieje szereg nowych rozwiązań, takich jak powłoki z dwusiarczku molibdenu zawierające metal , warstwy diamentowe CVD i amorficzne warstwy węglowe do obróbki materiałów superściernych, takich jak grafit , surowa ceramika i części z twardych metali, tworzywa sztuczne wzmocnione włóknami lub kompozyty z metalową osnową . Celem jest uzyskanie wyjątkowo twardej, śliskiej lub miękkiej powierzchni smarnej lub ich kombinacji.

Cięcie ceramiki

Werner Osenberg swoje pierwsze próby obróbki skrawaniem z ceramiką jako materiałem skrawającym przeprowadził w 1938 roku na Uniwersytecie Technicznym w Dreźnie , wybierając tlenek glinu . Druga wojna światowa uniemożliwiła dalszy rozwój, dlatego ceramika zyskała akceptację dopiero po 1950 roku.

Wytwarzanie ceramicznych skrawających, przede wszystkim na bazie tlenku glinu (w skrócie CA, dla C eramic, luminum) przeprowadza się w sposób podobny do metali ciężkich. Ekonomiczne korzyści wynikające z niestosowania metali ciężkich, takich jak wolfram lub kobalt, a także wysoka odporność na ścieranie i twardość na gorąco pomogły w cięciu ceramiki w usuwaniu twardych metali z niektórych obszarów. Jednak ze względu na wyższą twardość ceramika tnąca może również ciąć materiały i przeprowadzać precyzyjną obróbkę, w której zawodzą twarde metale i konieczne byłoby użycie drogich diamentów. Większość ceramiki tnącej nie jest powlekana, ale obecnie istnieje szeroki wybór ceramiki z wielowarstwową powłoką TiCN-TiN (CC, powłoka ceramiczna). Wynikające z tego mniejsze tarcie wióra na powierzchni skrawającej zmniejsza obciążenie termiczne i umożliwia wyższą prędkość skrawania. Ceramika skrawające są w zasadzie podzielić na trzy grupy: tlenki ceramiczne , materiały ceramiczne nie-tlenkowe i mieszaniny różnych materiałów ceramicznych (mieszane ceramika).

Ceramika do cięcia tlenkiem składa się z tlenku glinu (Al ₂ O ₃ ) i do 15% tlenku cyrkonu i ma wysoką odporność na zużycie i twardość do 2000 ° C. Jest wrażliwy na zmieniające się siły skrawania i zmiany temperatury i jest stosowany w bardzo równych warunkach skrawania bez chłodzenia. Charakteryzuje się mniejszym zużyciem niż czysty tlenek glinu, ponieważ energia pękania narastających pęknięć jest rozpraszana na zdyspergowanym ditlenku cyrkonu i częściowo absorbowana przez przemianę fazową. Co więcej, cząsteczki dwutlenku cyrkonu działają jako wzmocnienie cząsteczek poprzez odchylanie i rozgałęzianie pęknięć, a tym samym spowalniają postęp pęknięć.

Nietlenkowa ceramika tnąca to ceramika z azotku krzemu (CN) składająca się z prętowych, całkowicie izotropowych kryształów azotku krzemu (Si ₃ N ₄ ) o znacznie lepszych wartościach wytrzymałości niż ceramika tlenkowa i mieszana. Podobnie jak w przypadku ceramiki tlenkowej z dwutlenkiem cyrkonu, odporność na pękanie jest zwiększona poprzez ugięcie pęknięcia i rozgałęzienie pęknięcia. Jest stosunkowo niewrażliwy na wahania temperatury, ale ma tendencję do zużycia dyfuzyjnego i zgrzewania podczas obróbki stali. Służy również do produkcji narzędzi z jednego kawałka, takich jak wiertła czy frezy.

Ceramika mieszana (CM) jest spiekana z tlenku glinu i twardych materiałów, takich jak węglik tytanu, węglik wolframu lub azotek tytanu, dzięki czemu wydaje się czarny lub szary. Charakteryzuje się większą odpornością na zmiany temperatury i odpornością krawędzi i nadaje się do obróbki wykańczającej i zgrubnej wielu materiałów do ok. 62  HRC .

Ceramika do cięcia wzmocniona wiskerami (CR) to ceramiczne materiały kompozytowe na bazie tlenku glinu wzmocnione silikonowymi wiskerami . Charakteryzują się wysokimi wartościami wytrzymałości i dużą odpornością na zmiany temperatury, dzięki czemu można uzyskać mniejsze kąty klina. Stosowane są do obróbki odlewów i żaroodpornych stopów niklu, a także do wysokowydajnego skrawania , ponieważ w przypadku HPC wymagane są duże komory wiórowe .

Azotek diamentu i boru

Te dwa materiały są również podsumowane pod pojęciem supertwardych materiałów skrawających . Dotyczy to przede wszystkim materiałów skrawających o twardości Knoopa większej niż 50 000 N / mm² (50 GPa).

Diament monokrystaliczny (DM lub oznaczenie warsztatowe MKD) ma największą twardość ze wszystkich materiałów i jest najczęściej używany do prac precyzyjnych. Wyjątkowo ostre krawędzie skrawające o promieniu mniejszym niż 1 µm zapewniają chropowatość powierzchni mniejszą niż R _Z  0,02 µm. Ponieważ monokryształy mają wartości wytrzymałości zależne od kierunku, diamenty należy instalować zgodnie z kierunkiem maksymalnej siły cięcia. Narzędzia z końcówkami diamentowymi dobrze nadają się do metali nieżelaznych i ich stopów , tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknem i wypełnieniem, gumy, spiekanych wstępnie twardych metali, szkła i ceramiki.

Diament polikrystaliczny (DP lub oznaczenie warsztatowe PKD) jako materiał tnący wykonany z twardego podłoża metalowego, na który spieka się cienką warstwę metalu, a następnie warstwę syntetycznego proszku diamentowego o grubości od 0,5 do 1,5 mm. Ze względu na strukturę polikrystaliczną DP jest izotropowy, a zatem jego właściwości wytrzymałościowe są niezależne od kierunku. Szybkość cięcia jest prawie o połowę mniejsza niż w przypadku pojedynczych kryształów, ale prędkość posuwu można zwiększyć dziesięciokrotnie. Zastosowanie DP zwiększa żywotność o współczynnik 100 w porównaniu z diamentem monokrystalicznym.

Polikrystaliczny regularny azotek boru (BN lub oznaczenie warsztatowe CBN lub PKB) jest używany głównie do obróbki twardych i ściernych materiałów żelaznych o twardości do 68 HRC, ponieważ w przeciwieństwie do super twardych materiałów skrawających DM i DP nie reaguje z żelazem i ma odporność termiczną do 2000 ° C BN jest nakładany jako warstwa o grubości do 1,5 mm poprzez tzw. Spiekanie w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem na płytach z twardego metalu lub wytwarzany jako ciało stałe. Jako fazę wiążącą zwykle stosuje się azotek tytanu lub węglik tytanu.

Diament z materiału tnącego jest również używany jako powłoka, patrz rozdział Węglik powlekany .

• 

  Diament monokrystaliczny (2 karaty) przylutowany do stalowego korpusu

• 

  Diament polikrystaliczny z korpusem z twardego metalu

• 

  Polikrystaliczny regularny azotek boru spiekany na korpusie z twardego metalu

normalizacja

Aby zapewnić użytkownikowi pomoc w wyborze odpowiedniego materiału skrawającego, stale szybkotnące dzieli się ogólnie na cztery grupy: metale twarde, cermetale, ceramikę skrawającą i polikrystaliczny regularny azotek boru w głównych grupach obróbczych, a także na grupy zastosowań.

Stale szybkotnące dzieli się na cztery grupy według składników stopu - molibdenu i głównie wolframu. Pierwsza grupa zawiera około 18%, druga około 12%, trzecia około 6%, a czwarta około 2% wolframu. Zawartość molibdenu wynosi od 0 do 10%. Zgodnie z normą EN ISO 4957, która zastąpiła w Niemczech normę DIN 17350, stale szybkotnące są oznaczane przedrostkiem HS, a następnie procentowe wartości składników stopu są podawane w kolejności wolfram-molibden-wanad-kobalt. Na przykład HS6-5-2-5, stal szybkotnąca do bardzo obciążonych wierteł krętych, frezów lub narzędzi do obróbki zgrubnej.

Zgodnie z ISO 513 twarde materiały skrawające nie są klasyfikowane według ich składu chemicznego, jak HSS, ale według obszaru ich zastosowania. Identyfikacja składa się z pięciu elementów. Litera kodu wskazuje grupę materiału skrawającego. Następnie znajduje się jedna z głównych grup obróbczych z różnymi kolorami: P do długich wiórów, M do długich i krótkich wiórów oraz K do materiałów dających krótki wiór. Grupa aplikacji Obróbka jest dołączona do grupy głównej w postaci liczby. Poniżej znajdują się dwie litery oznaczające odpowiedni materiał i preferowany proces obróbki. Na przykład etykieta HW-P20N-M oznacza niepowlekany twardy metal o średniej twardości i ciągliwości, odpowiedni do obróbki metali nieżelaznych metodą frezowania. Podział materiałów skrawających na grupę należy do każdego producenta narzędzi . Dwie ostatnie litery są często pomijane. Zamiast tego producent albo dostarcza klientowi szczegółowe parametry wiórów, albo nie określa bardziej szczegółowo materiałów skrawających.

Zgodnie z ISO 513, dwie tabele przeglądowe w tym rozdziale przedstawiają z jednej strony skróty dla twardych materiałów skrawających, az drugiej strony główne grupy i wyciągi z najważniejszych grup zastosowań.

Narzędzia diamentowe CVD nie są objęte normą ISO 513. Zostały one szczegółowo opisane w wytycznej VDI 2841 Narzędzia diamentowe CVD - systematyka, produkcja i charakterystyka , która została opublikowana w sierpniu 2012 r.

literatura

• Hans Berns (red.): Stopy twarde i twarde materiały kompozytowe. Struktura, właściwości, obróbka, zastosowanie. Springer-Verlag Berlin, Heidelberg 1998, ISBN 3-540-62925-4 .
• Friemuth, Thomas: Produkcja narzędzi skrawających. Düsseldorf: VDI Verlag 2002.
• DIN EN ISO 4957: 2001-02 stale narzędziowe.
• DIN ISO 513: 2005-11 Klasyfikacja i zastosowanie twardych materiałów skrawających do skrawania metalu z geometrycznie określonymi krawędziami skrawającymi - oznaczenie głównych grup i grup zastosowań.
• Projekt VDI 2841 arkusz 1: 2008-09 Narzędzia diamentowe CVD - systematyka, produkcja i charakterystyka.

Indywidualne dowody

1. ↑ ^{a b c} Günter Spur: O zmianie w świecie przemysłowym poprzez obrabiarki, kulturowo-historyczne rozważania na temat technologii wytwarzania , Carl Hanser Verlag, Monachium Wiedeń 1991, ISBN 3-446-16242-9 , s. 347
2. ↑ ^{a b c d e f g h} Werner Degner, Hans Lutze i Erhard Smejkal: Spanende Formung , Carl Hanser Verlag, 2002, ISBN 3-446-22138-7 , s. 60–79
3. ↑ ^{a b} Ulrich Fischer (red.): Fachkunde Metall , Verlag Europa-Lehrmittel, 53 wydanie 1999, ISBN 3-8085-1153-2 , str. 97-99
4. ^ A. Herbert Fritz, Günter Schulze (red.): Manufacturing technology , VDI-Verlag, 3. wydanie, Düsseldorf 1995, ISBN 3-18-401394-4 , s. 242–249
5. ↑ ^{a b} Wolfgang Beitz, Karl-Heinz Küttner (oba red.): Dubbel - Taschenbuch für den Maschinenbau , Springer Verlag Berlin, Heidelberg, 18. wydanie 1995, ISBN 3-540-57650-9 , s. 50–51
6. ↑ ^{a b c d e f g h i j} Herbert Schönherr: Spanende Produktion , Oldenbourg Verlag, 2002, ISBN 3-486-25045-0 , s. 26–41
7. ↑ Engelbert Westkämper, Hans-Jürgen Warnecke: Wprowadzenie do technologii produkcji. Stuttgart, Lipsk, Wiesbaden: BG Teubner kwiecień 2001, wydanie 4, ISBN 3-519-36323-2 , s.135
8. ↑ ^{a b} Heinz Tschätsch: Praxis der Zerspantechnik , Vieweg Verlag, Braunschweig, Wiesbaden, 6. wydanie październik 2002, ISBN 3-528-34986-7 , s. 307-314
9. ↑ Wilfried König , Fritz Klocke: Proces produkcyjny 1 toczenie, frezowanie, wiercenie, Springer Verlag, 1997, ISBN 3-540-63202-6 , s.161
10. ↑ ^{a b} Johannes Schneider: Schneidkeramik , Verlag modern industry, Landsberg am Lech 1995, ISBN 3-478-93141-X , s.10

Ta wersja została dodana do listy artykułów, które warto przeczytać 27 października 2006 roku .