좋은 말은 좋은 안장이 필요하며 고급 CNC 가공 장비를 사용합니다. 잘못된 도구를 사용하면 쓸모가 없습니다! 적절한 공구 재료를 선택하면 공구 수명, 가공 효율성, 가공 품질 및 가공 비용에 큰 영향을 미칩니다. 이번 글은 칼 지식에 대한 유용한 정보를 제공하고, 수집하여 전달해 드리고, 함께 배워보도록 하겠습니다.
도구 재료에는 기본 속성이 있어야 합니다.
공구 재료의 선택은 공구 수명, 가공 효율성, 가공 품질 및 가공 비용에 큰 영향을 미칩니다. 공구는 절단 시 고압, 고온, 마찰, 충격 및 진동을 견뎌야 합니다. 따라서 도구 재료는 다음과 같은 기본 특성을 가져야 합니다.
(1) 경도 및 내마모성. 공구 재료의 경도는 일반적으로 60HRC 이상으로 요구되는 공작물 재료의 경도보다 높아야 합니다. 공구 재료의 경도가 높을수록 내마모성이 좋아집니다.
(2) 강도와 인성. 공구재료는 절삭력, 충격, 진동을 견디고 공구의 취성파괴 및 치핑을 방지할 수 있는 높은 강도와 인성을 가져야 합니다.
(3) 내열성. 공구 재료는 내열성이 우수하고 높은 절삭 온도를 견딜 수 있으며 내 산화성이 우수합니다.
(4) 공정 성능 및 경제성. 공구 재료는 단조 성능, 열처리 성능, 용접 성능이 좋아야 합니다. 연삭 성능 등을 고려하여 높은 성능 대비 가격비를 추구해야 합니다.
공구재료의 종류, 성질, 특성 및 응용
1. 다이아몬드 공구 재료
다이아몬드는 탄소의 동소체이며 자연에서 발견되는 가장 단단한 물질입니다. 다이아몬드 절삭 공구는 경도가 높고 내마모성이 높으며 열전도율이 높으며 비철금속 및 비금속 재료 가공에 널리 사용됩니다. 특히 알루미늄 및 실리콘-알루미늄 합금의 고속절삭에서는 다이아몬드 공구가 교체가 어려운 대표적인 절삭공구이다. 고효율, 높은 안정성, 긴 수명을 달성할 수 있는 다이아몬드 공구는 현대 CNC 가공에 없어서는 안 될 중요한 공구입니다.
⑴ 다이아몬드 공구의 종류
① 천연 다이아몬드 도구: 천연 다이아몬드는 수백 년 동안 절삭 공구로 사용되어 왔습니다. 천연 단결정 다이아몬드 공구를 미세하게 연마하여 절삭날을 매우 날카롭게 만듭니다. 절삭날 반경은 0.002μm에 달해 초박형 절삭이 가능합니다. 매우 높은 공작물 정밀도와 매우 낮은 표면 거칠기를 처리할 수 있습니다. 인정받고 이상적이고 대체불가한 초정밀 가공공구입니다.
② PCD 다이아몬드 절삭공구: 천연다이아몬드는 가격이 비싸다. 절단 가공에 가장 널리 사용되는 다이아몬드는 다결정 다이아몬드(PCD)입니다. 1970년대 초부터 고온, 고압 합성 기술을 이용해 제조된 다결정 다이아몬드(Polycrystauine 다이아몬드, PCD 블레이드라고도 함)가 개발되었습니다. 성공 이후 천연 다이아몬드 절단 도구는 여러 차례 인공 다결정 다이아몬드로 대체되었습니다. PCD 원료는 자원이 풍부하고 가격도 천연 다이아몬드의 10분의 1 수준에 불과합니다. PCD 절삭 공구는 매우 날카로운 절삭 공구를 만들기 위해 연삭될 수 없습니다. 절삭날과 가공된 피삭재의 표면 품질은 천연 다이아몬드만큼 좋지 않습니다. 아직까지 업계에서는 칩브레이커가 장착된 PCD 블레이드를 제작하는 것이 편리하지 않습니다. 따라서 PCD는 비철금속, 비금속의 정밀절단에만 사용될 수 있으며, 초고정밀 절단이 어렵다. 정밀 거울 절단.
③ CVD 다이아몬드 절삭공구: 일본에서는 1970년대 후반부터 1980년대 초반까지 CVD 다이아몬드 기술이 등장했다. CVD 다이아몬드는 화학 기상 증착(CVD)을 사용하여 이종 매트릭스(예: 초경합금, 세라믹 등)에 다이아몬드 필름을 합성하는 것을 의미합니다. CVD 다이아몬드는 천연 다이아몬드와 구조와 특성이 완전히 동일합니다. CVD 다이아몬드의 성능은 천연 다이아몬드의 성능과 매우 유사합니다. 천연 단결정 다이아몬드와 다결정 다이아몬드(PCD)의 장점을 갖고 있지만, 그 단점을 어느 정도 극복한 것입니다.
⑵ 다이아몬드 공구의 성능특성
① 매우 높은 경도와 내마모성 : 천연 다이아몬드는 자연에서 발견되는 가장 단단한 물질입니다. 다이아몬드는 내마모성이 매우 높습니다. 고경도 재료를 가공할 때 다이아몬드 공구의 수명은 초경 공구의 10~100배, 심지어 수백 배에 달합니다.
② 마찰계수가 매우 낮다: 다이아몬드와 일부 비철금속 사이의 마찰계수는 다른 절삭공구에 비해 낮다. 마찰 계수가 낮고 가공 중 변형이 적으며 절삭력을 줄일 수 있습니다.
③ 칼날이 매우 날카롭다: 다이아몬드 공구의 칼날은 매우 날카롭게 연마될 수 있습니다. 천연 단결정 다이아몬드 공구는 0.002~0.008μm까지 높을 수 있어 초박형 절단 및 초정밀 가공이 가능합니다.
④ 높은 열전도율 : 다이아몬드는 열전도율과 열확산율이 높아 절삭열이 쉽게 방출되고 공구 절삭부분의 온도가 낮다.
⑤ 열팽창계수가 낮다: 다이아몬드의 열팽창계수는 초경합금에 비해 몇 배 작으며, 절삭열에 의한 공구 크기의 변화도 매우 작아 정밀, 초정밀 가공에 특히 중요하다. 높은 치수 정확도가 필요합니다.
⑶ 다이아몬드 공구의 응용
다이아몬드 공구는 주로 비철금속 및 비금속 재료를 고속으로 정밀 절단하고 보링하는 데 사용됩니다. 유리 섬유 분말 야금 블랭크, 세라믹 재료 등과 같은 다양한 내마모성 비금속 가공에 적합합니다. 각종 실리콘-알루미늄 합금 등의 각종 내마모성 비철금속; 각종 비철금속의 마무리 가공.
다이아몬드 공구의 단점은 열 안정성이 좋지 않다는 것입니다. 절단 온도가 700℃~800℃를 초과하면 경도가 완전히 사라집니다. 또한 다이아몬드(탄소)는 고온에서 철과 쉽게 반응하기 때문에 철금속 절단에는 적합하지 않습니다. 원자 작용은 탄소 원자를 흑연 구조로 변환하고 도구는 쉽게 손상됩니다.
2. 입방정질화붕소 공구재료
CBN(입방정질화붕소)은 다이아몬드 제조와 유사한 방법으로 합성한 두 번째 초경질 물질로 경도와 열전도율 측면에서 다이아몬드 다음으로 높습니다. 열안정성이 뛰어나 대기중 10,000℃까지 가열이 가능합니다. 산화가 일어나지 않습니다. CBN은 철금속에 대한 화학적 특성이 매우 안정적이며 철강 제품 가공에 널리 사용될 수 있습니다.
⑴ 입방정질화붕소 절삭공구의 종류
CBN(입방정질화붕소)은 자연계에 존재하지 않는 물질입니다. 단결정과 다결정, 즉 CBN 단결정과 다결정 입방정 질화붕소(다결정 입방질화붕소, 줄여서 PCBN)로 구분됩니다. CBN은 질화붕소(BN)의 동소체 중 하나로 다이아몬드와 구조가 유사하다.
PCBN(다결정 입방정질화붕소)은 미세한 CBN 소재를 고온, 고압에서 결합상(TiC, TiN, Al, Ti 등)을 통해 소결시킨 다결정 소재입니다. 현재 인공합성 물질 중 두 번째로 단단한 물질이다. 다이아몬드 공구재료는 다이아몬드와 함께 초경공구재료로 통칭됩니다. PCBN은 주로 칼이나 기타 도구를 만드는 데 사용됩니다.
PCBN 절삭 공구는 견고한 PCBN 블레이드와 카바이드로 소결된 PCBN 복합 블레이드로 나눌 수 있습니다.
PCBN 복합 블레이드는 강도와 인성이 좋은 초경합금 위에 0.5~1.0mm 두께의 PCBN 층을 소결하여 만들어집니다. 그 성능은 우수한 인성과 높은 경도 및 내마모성을 결합합니다. CBN 블레이드의 굽힘 강도가 낮고 용접이 어려운 문제를 해결합니다.
⑵ 입방정 질화붕소의 주요 성질 및 특성
입방정 질화붕소의 경도는 다이아몬드보다 약간 낮지만 다른 고경도 재료에 비해 훨씬 높습니다. CBN의 뛰어난 장점은 열 안정성이 다이아몬드보다 훨씬 높아 1200°C(다이아몬드는 700-800°C) 이상의 온도에 도달한다는 것입니다. 또 다른 뛰어난 장점은 화학적으로 불활성이며 1200-1300°C에서 철과 반응하지 않는다는 것입니다. 반응. 입방정질화붕소의 주요 성능특성은 다음과 같습니다.
① 높은 경도 및 내마모성 : CBN 결정구조는 다이아몬드와 유사하며, 다이아몬드와 유사한 경도와 강도를 가지고 있습니다. PCBN은 이전에 연삭만 할 수 있었던 고경도 재료 가공에 특히 적합하며, 공작물의 더 나은 표면 품질을 얻을 수 있습니다.
② 높은 열 안정성: CBN의 내열성은 1400~1500℃에 달하며 이는 다이아몬드의 내열성(700~800℃)보다 거의 1배 더 높습니다. PCBN 공구는 초경 공구보다 3~5배 빠른 속도로 고온 합금과 경화강을 절단할 수 있습니다.
③ 뛰어난 화학적 안정성 : 1200~1300°C까지 철계 소재와 화학적 상호작용이 없으며, 다이아몬드처럼 날카롭게 마모되지 않습니다. 이때에도 초경합금의 경도를 유지할 수 있습니다. PCBN 공구는 담금질 강철 부품 및 냉각 주철 절단에 적합하며 주철의 고속 절단에 널리 사용될 수 있습니다.
④ 우수한 열전도율 : CBN의 열전도율은 다이아몬드를 따라갈 수 없지만 다양한 공구 재료 중 PCBN의 열전도율은 다이아몬드에 이어 두 번째이며 고속도 강 및 초경합금보다 훨씬 높습니다.
⑤ 마찰계수가 낮습니다. 마찰계수가 낮으면 절삭 시 절삭력 감소, 절삭 온도 감소, 가공면 품질 향상 등의 효과를 얻을 수 있습니다.
⑶ 입방정질화붕소 절삭공구의 적용
입방정질화붕소는 담금질강, 경주철, 내열합금, 초경합금, 표면용사재 등 다양한 난삭재의 마무리에 적합합니다. 가공 정확도는 IT5(구멍은 IT6)에 도달할 수 있으며 표면 거칠기 값은 Ra1.25~0.20μm만큼 작을 수 있습니다.
입방정 질화붕소 공구 재료는 인성과 굽힘 강도가 좋지 않습니다. 따라서 입방정 질화붕소 선삭 공구는 저속 및 높은 충격 하중의 거친 가공에는 적합하지 않습니다. 동시에, 가소성이 높은 재료(알루미늄 합금, 구리 합금, 니켈 기반 합금, 가소성이 높은 강철 등)를 절단하는 데는 적합하지 않습니다. 작업 시 이러한 심각한 구성 가장자리를 절단할 수 있기 때문입니다. 금속으로 인해 가공된 표면이 악화됩니다.
3. 세라믹 도구 재료
세라믹 절삭 공구는 높은 경도, 우수한 내마모성, 우수한 내열성 및 화학적 안정성을 가지며 금속과 접착하기 쉽지 않은 특성을 가지고 있습니다. 세라믹 공구는 CNC 가공에서 매우 중요한 역할을 합니다. 세라믹 공구는 난삭재의 고속 절단 및 가공을 위한 주요 공구 중 하나가 되었습니다. 세라믹 절삭 공구는 고속 절삭, 건식 절삭, 하드 절삭 및 난삭재 절삭에 널리 사용됩니다. 세라믹 공구는 기존 공구가 전혀 가공할 수 없는 고경도 재료를 효율적으로 가공할 수 있어 "연삭 대신 선삭"을 실현합니다. 세라믹 공구의 최적 절삭 속도는 초경 공구보다 2~10배 높으므로 절삭 생산 효율성이 크게 향상됩니다. ; 세라믹 공구 재료에 사용되는 주요 원료는 지각에서 가장 풍부한 원소입니다. 따라서 세라믹 공구의 홍보 및 적용은 생산성 향상, 가공 비용 절감 및 전략적 귀금속 절약에 큰 의미가 있습니다. 또한 절단 기술의 발전을 크게 촉진할 것입니다. 진전.
⑴ 세라믹 공구재료의 종류
세라믹 공구 재료 유형은 일반적으로 알루미나 기반 세라믹, 질화 규소 기반 세라믹 및 복합 질화 규소-알루미나 기반 세라믹의 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 그 중 알루미나계와 질화규소계 세라믹 공구재료가 가장 널리 사용되고 있다. 질화 규소 기반 세라믹의 성능은 알루미나 기반 세라믹보다 우수합니다.
⑵ 세라믹 절삭공구의 성능과 특성
① 높은 경도 및 우수한 내마모성: 세라믹 절삭 공구의 경도는 PCD 및 PCBN만큼 높지는 않지만 초경 및 고속도강 절삭 공구의 경도보다 훨씬 높아 93-95HRA에 이릅니다. 세라믹 절삭공구는 기존 절삭공구로는 가공이 어려운 고경도 소재의 가공이 가능하며, 고속 절삭, 하드 절삭에 적합합니다.
② 높은 내열성과 우수한 내열성: 세라믹 절삭 공구는 1200°C 이상의 고온에서도 절단이 가능합니다. 세라믹 절삭 공구는 우수한 고온 기계적 특성을 가지고 있습니다. A12O3 세라믹 절삭 공구는 특히 내산화성이 우수합니다. 칼날이 시뻘겋게 달아오른 상태에서도 계속 사용할 수 있습니다. 따라서 세라믹 공구는 건식 절단이 가능하므로 절삭유가 필요하지 않습니다.
③ 우수한 화학적 안정성 : 세라믹 절삭 공구는 금속과 결합하기 쉽지 않고 부식 방지 기능이 있으며 화학적 안정성이 우수하여 절삭 공구의 결합 마모를 줄일 수 있습니다.
④ 낮은 마찰계수 : 세라믹 공구와 금속의 친화력이 작고 마찰계수가 낮아 절삭력과 절삭온도를 낮출 수 있습니다.
⑶ 세라믹 칼에는 용도가 있습니다.
세라믹은 고속정삭과 준정삭에 주로 사용되는 공구재료 중 하나이다. 세라믹 절삭공구는 각종 주철(회주철, 연성주철, 가단주철, 냉각주철, 고합금 내마모주철)과 철강재료(탄소구조강, 합금구조강, 고장력강, 고망간강, 담금질강 등)은 구리 합금, 흑연, 엔지니어링 플라스틱 및 복합 재료를 절단하는 데에도 사용할 수 있습니다.
세라믹 절삭 공구의 재료 특성은 굽힘 강도가 낮고 충격 인성이 좋지 않아 저속 절삭 및 충격 하중 절삭에 부적합하다는 문제가 있습니다.
4. 코팅된 공구재료
코팅 절삭 공구는 공구 성능을 향상시키는 중요한 방법 중 하나입니다. 코팅공구의 등장은 절삭공구의 절삭성능에 획기적인 발전을 가져왔습니다. 코팅 공구는 인성이 우수한 공구 본체에 내마모성이 우수한 하나 이상의 내화 화합물 층으로 코팅되어 있습니다. 공구 매트릭스와 하드 코팅을 결합하여 공구 성능을 크게 향상시킵니다. 코팅된 공구는 가공 효율성을 향상시키고, 가공 정확도를 향상시키며, 공구 수명을 연장하고 가공 비용을 절감할 수 있습니다.
신형 CNC 공작기계에 사용되는 절삭공구의 약 80%가 코팅공구를 사용하고 있습니다. 코팅 공구는 향후 CNC 가공 분야에서 가장 중요한 공구 종류가 될 것입니다.
⑴ 코팅공구의 종류
다양한 코팅 방법에 따라 코팅 도구는 CVD(화학 기상 증착) 코팅 도구와 PVD(물리적 기상 증착) 코팅 도구로 나눌 수 있습니다. 코팅 초경 절삭 공구는 일반적으로 화학 기상 증착법을 사용하며 증착 온도는 약 1000°C입니다. 코팅된 고속도강 절삭 공구는 일반적으로 물리적 기상 증착 방식을 사용하며 증착 온도는 약 500°C입니다.
코팅 공구의 다양한 모재 재질에 따라 코팅 공구는 초경 코팅 공구, 고속도강 코팅 공구, 세라믹 및 초경질 재료(다이아몬드 및 입방정 질화붕소) 코팅 공구로 나눌 수 있습니다.
코팅 재료의 특성에 따라 코팅 도구는 "하드" 코팅 도구와 '소프트' 코팅 도구라는 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. "하드" 코팅 공구가 추구하는 주요 목표는 높은 경도와 내마모성입니다. 주요 장점은 일반적으로 TiC 및 TiN 코팅과 같이 높은 경도와 우수한 내마모성입니다. "부드러운" 코팅 도구가 추구하는 목표는 자체 윤활 도구라고도 알려진 낮은 마찰 계수로, 공작물 재료와의 마찰 계수는 약 0.1로 매우 낮아 접착력을 줄이고 마찰을 줄이며 절단을 줄일 수 있습니다. 힘과 절단 온도.
최근에는 나노코팅(Nanoeoating) 절삭공구가 개발됐다. 이러한 코팅 도구는 다양한 기능 및 성능 요구 사항을 충족하기 위해 코팅 재료(예: 금속/금속, 금속/세라믹, 세라믹/세라믹 등)의 다양한 조합을 사용할 수 있습니다. 적절하게 설계된 나노 코팅은 공구 재료가 우수한 마찰 감소 및 내마모 기능과 자기 윤활 특성을 갖게 하여 고속 건식 절삭에 적합하게 만듭니다.
⑵ 코팅절삭공구의 특성
① 우수한 기계적 성능과 절단 성능 : 코팅된 공구는 모재와 코팅재의 우수한 특성을 결합합니다. 이는 모재의 우수한 인성과 높은 강도를 유지할 뿐만 아니라 높은 경도, 높은 내마모성 및 낮은 마찰 계수를 갖습니다. 따라서 코팅된 공구의 절삭 속도는 코팅되지 않은 공구의 절삭 속도보다 2배 이상 향상될 수 있으며 더 높은 이송 속도가 허용됩니다. 코팅된 공구의 수명도 향상됩니다.
② 강력한 다양성: 코팅된 공구는 다양한 활용성을 가지며 가공 범위를 크게 확장합니다. 하나의 코팅된 도구는 여러 개의 코팅되지 않은 도구를 대체할 수 있습니다.
③ 코팅 두께 : 코팅 두께가 두꺼워지면 공구 수명도 늘어나지만, 코팅 두께가 포화 상태가 되면 더 이상 공구 수명이 크게 늘어나지 않습니다. 코팅이 너무 두꺼우면 쉽게 벗겨질 수 있습니다. 코팅이 너무 얇으면 내마모성이 떨어집니다.
④ 재연삭성: 코팅된 블레이드는 재연삭성이 낮고, 코팅 장비가 복잡하며, 공정 요구 사항이 높으며, 코팅 시간이 길다는 단점이 있습니다.
⑤ 코팅 재료 : 코팅 재료가 다른 공구는 절삭 성능이 다릅니다. 예를 들어, 저속 절단 시 TiC 코팅은 장점이 있습니다. 고속으로 절단할 때는 TiN이 더 적합합니다.
⑶코팅 절삭공구 적용
코팅 공구는 CNC 가공 분야에서 큰 잠재력을 갖고 있으며 향후 CNC 가공 분야에서 가장 중요한 공구 종류가 될 것입니다. 코팅 기술은 엔드밀, 리머, 드릴 비트, 복합 홀 가공 도구, 기어 호브, 기어 셰이퍼 커터, 기어 쉐이빙 커터, 성형 브로치 및 다양한 기계 고정식 인서트에 적용되어 고속 절삭 가공의 다양한 요구 사항을 충족합니다. 강철, 주철, 내열합금, 비철금속 등 소재의 요구사항.
5. 초경 공구 재료
초경 절삭 공구, 특히 인덱서블 초경 절삭 공구는 CNC 가공 공구의 주요 제품입니다. 1980년대 이후 다양한 일체형 및 인덱서블 초경 절삭 공구 또는 인서트의 종류가 다양한 유형으로 확장되었습니다. 인덱서블 초경공구가 단순 선삭공구, 평면밀링 커터에서 다양한 정밀, 복합, 성형공구 분야로 확장된 다양한 절삭공구 분야.
⑴ 초경절삭공구의 종류
초경합금은 주요 화학성분에 따라 텅스텐카바이드계 초경합금과 티타늄카본(질화물)(TiC(N))계 초경합금으로 나눌 수 있습니다.
텅스텐 카바이드 기반 초경합금에는 텅스텐 코발트(YG), 텅스텐 코발트 티타늄(YT), 희소 탄화물 첨가(YW)의 세 가지 유형이 있습니다. 각각에는 고유한 장점과 단점이 있습니다. 주성분은 탄화텅스텐(WC)과 탄화티타늄이다. (TiC), 탄탈륨 카바이드(TaC), 니오븀 카바이드(NbC) 등 일반적으로 사용되는 금속 결합상은 Co입니다.
티타늄카본(질화물)계 초경합금은 TiC를 주성분으로 하는 초경합금입니다(다른 탄화물이나 질화물을 첨가한 경우도 있습니다). 일반적으로 사용되는 금속 결합상은 Mo와 Ni입니다.
ISO(국제 표준화 기구)는 초경 절단을 세 가지 범주로 나눕니다.
Kl0~K40을 포함하는 Class K는 우리나라의 YG Class(주성분은 WC.Co)와 동일합니다.
P01~P50을 포함한 P 카테고리는 우리나라의 YT 카테고리(주요 구성요소는 WC.TiC.Co)와 동일합니다.
M10~M40을 포함한 M등급은 우리나라의 YW등급(주성분은 WC-TiC-TaC(NbC)-Co)과 동일합니다.
각 등급은 01에서 50 사이의 숫자로 높은 경도부터 최대 인성까지 일련의 합금을 나타냅니다.
⑵ 초경절삭공구의 성능특성
① 고경도 : 초경절삭공구는 분말야금을 통해 경도와 융점이 높은 탄화물(경질상이라 함)과 금속 바인더(결합상이라 함)로 만들어지며 경도는 89~93HRA이다. , 고속도강보다 훨씬 높습니다. 5400C에서도 경도는 여전히 82~87HRA에 도달할 수 있으며 이는 상온(83~86HRA)에서 고속도강의 경도와 동일합니다. 초경합금의 경도값은 탄화물의 성질, 양, 입자크기, 금속결합상의 함량에 따라 변화하며, 일반적으로 결합금속상의 함량이 증가함에 따라 감소한다. 바인더 상 함량이 동일한 경우 YT 합금의 경도는 YG 합금의 경도보다 높으며 TaC(NbC)가 첨가된 합금의 고온 경도가 더 높습니다.
② 굽힘 강도 및 인성 : 일반적으로 사용되는 초경합금의 굽힘 강도는 900 ~ 1500MPa 범위입니다. 금속 결합제 상 함량이 높을수록 굴곡 강도가 높아집니다. 바인더 함량이 동일할 경우 YG계(WC-Co) 합금의 강도는 YT계(WC-TiC-Co) 합금의 강도보다 높으며, TiC 함량이 증가할수록 강도는 감소합니다. 초경합금은 부서지기 쉬운 재료이며 상온에서의 충격 인성은 고속도강의 1/30~1/8에 불과합니다.
⑶ 일반적으로 사용되는 초경 절삭 공구의 적용
YG 합금은 주로 주철, 비철금속, 비금속 재료 가공에 사용됩니다. 세립 초경합금(예: YG3X, YG6X)은 코발트 함량이 동일한 중립 초경합금보다 경도와 내마모성이 더 높습니다. 일부 특수 경주철, 오스테나이트계 스테인리스강, 내열 합금, 티타늄 합금, 경청동 및 내마모성 절연 재료 등을 가공하는 데 적합합니다.
YT형 초경합금의 뛰어난 장점은 YG형에 비해 경도가 높고 내열성이 좋으며 경도와 고온 압축강도가 높고 내산화성이 좋다는 점입니다. 따라서 더 높은 내열성과 내마모성이 요구되는 나이프의 경우 TiC 함량이 더 높은 등급을 선택해야 합니다. YT 합금은 강철과 같은 플라스틱 재료 가공에 적합하지만 티타늄 합금 및 실리콘-알루미늄 합금 가공에는 적합하지 않습니다.
YW 합금은 YG 및 YT 합금의 특성을 가지며 종합적인 특성이 우수합니다. 철강, 주철, 비철금속 가공에 사용할 수 있습니다. 이러한 합금의 코발트 함량을 적절하게 증가시키면 강도가 매우 높아져 다양한 난삭재의 황삭 및 단속 절삭에 사용할 수 있습니다.
6． 고속 강철 절단 도구
고속도강(HSS)은 W, Mo, Cr, V 등의 합금 원소를 더 첨가한 고합금 공구강입니다. 고속도강 절삭 공구는 강도, 인성, 가공성 측면에서 탁월한 종합 성능을 가지고 있습니다. 복잡한 절삭 공구, 특히 구멍 가공 공구, 밀링 커터, 스레딩 공구, 브로칭 공구, 기어 절삭 공구 등과 같이 복잡한 블레이드 모양을 가진 공구에는 여전히 고속도강이 사용됩니다. 지배적인 위치를 차지합니다. 고속 강철 칼은 쉽게 날카롭게 하여 날카로운 절단 모서리를 생성합니다.
고속도강은 용도에 따라 범용 고속도강과 고성능 고속도강으로 구분됩니다.
⑴ 범용 고속도강 절삭공구
범용 고속도강. 일반적으로 텅스텐강과 텅스텐-몰리브덴강의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 이 유형의 고속도강에는 0.7%~0.9%(C)가 포함되어 있습니다. 강철의 다양한 텅스텐 함량에 따라 W 함량이 12% 또는 18%인 텅스텐강, W 함량이 6% 또는 8%인 텅스텐-몰리브덴강, W 함량이 있는 몰리브덴강으로 나눌 수 있습니다. 2% 또는 W 없음. 범용 고속도강은 일정한 경도(63-66HRC)와 내마모성, 고강도 및 인성, 우수한 가소성 및 가공 기술을 갖추고 있어 다양한 복합 공구 제조에 널리 사용됩니다.
① 텅스텐강: 범용 고속도강 텅스텐강의 대표적인 등급은 W18Cr4V(W18이라고 함)입니다. 전체적으로 좋은 성능을 가지고 있습니다. 6000C의 고온경도는 48.5HRC로 다양한 복합공구 제작에 사용 가능합니다. 연삭성이 좋고 탈탄 감도가 낮다는 장점이 있지만 탄화물 함량이 높고 분포가 고르지 않으며 입자가 크고 강도와 인성이 낮습니다.
② 텅스텐-몰리브덴강 : 텅스텐강의 텅스텐 일부를 몰리브덴으로 대체하여 얻은 고속도강을 말한다. 텅스텐-몰리브덴 강의 일반적인 등급은 W6Mo5Cr4V2(M2라고 함)입니다. M2의 탄화물 입자는 미세하고 균일하며 강도, 인성 및 고온 소성이 W18Cr4V보다 우수합니다. 또 다른 유형의 텅스텐-몰리브덴 강철은 W9Mo3Cr4V(간단히 W9)입니다. 열 안정성은 M2 강철보다 약간 높으며 굽힘 강도와 인성은 W6M05Cr4V2보다 우수하며 가공성이 좋습니다.
⑵ 고성능 고속도강 절삭공구
고성능 고속도강은 범용 고속도강의 조성에 탄소함량, 바나듐 함량, Co, Al 등의 합금성분을 일부 첨가하여 내열성, 내마모성을 향상시킨 새로운 강종을 말합니다. . 주로 다음과 같은 카테고리가 있습니다.
① 고탄소 고속도강. 고탄소 고속도강(95W18Cr4V 등)은 상온 및 고온에서 경도가 높습니다. 높은 내마모성을 요구하는 일반 강철 및 주철, 드릴 비트, 리머, 탭 및 밀링 커터 또는 더 단단한 재료를 가공하는 도구를 제조 및 가공하는 데 적합합니다. 큰 충격을 견디는 데는 적합하지 않습니다.
② 고바나듐 고속도강. W12Cr4V4Mo(EV4라고도 함)와 같은 일반적인 재종은 V 함량이 3~5%로 증가하고 내마모성이 우수하며 섬유, 경질 고무, 플라스틱과 같이 공구 마모가 심한 절삭 소재에 적합합니다. 등이 있으며, 스테인리스강, 고장력강, 내열합금 등의 재료 가공에도 사용할 수 있습니다.
③ 코발트 고속도강. 코발트를 함유한 초경질 고속도강입니다. W2Mo9Cr4VCo8(M42라고도 함)과 같은 일반적인 등급은 경도가 매우 높습니다. 경도는 69-70HRC에 도달할 수 있습니다. 사용이 어려운 고장력 내열강, 내열합금, 티타늄합금 등의 가공에 적합합니다. 가공재료 : M42는 연삭성이 좋아 정밀하고 복잡한 공구를 만드는데 적합하지만 부적합합니다. 충격 절단 조건에서 작업하기 위한 것입니다.
④ 알루미늄 고속도강. 알루미늄을 함유한 초경질 고속도강입니다. 일반적인 등급은 예를 들어 W6Mo5Cr4V2Al(501이라고 함)입니다. 6000C의 고온 경도도 54HRC에 이릅니다. 절단 성능은 M42와 동일합니다. 밀링 커터, 드릴 비트, 리머, 기어 커터, 브로치 제조에 적합합니다. 합금강, 스테인레스강, 고장력강, 내열합금 등의 재료 가공에 사용됩니다.
⑤ 질소 초경질 고속도강. (V3N)이라고 불리는 W12M03Cr4V3N과 같은 일반적인 등급은 질소 함유 초경질 고속도강입니다. 경도, 강도, 인성은 M42와 동일합니다. 코발트 함유 고속도강의 대체재로 사용 가능하며, 난삭재 및 저속, 고정밀강의 저속절삭에 사용됩니다. 처리.
⑶ 고속도강 및 분말야금 고속도강 제련
다양한 제조 공정에 따라 고속강은 제련 고속강과 분말 야금 고속강으로 나눌 수 있습니다.
① 고속도강 제련 : 일반 고속도강과 고성능 고속도강 모두 제련법으로 제조됩니다. 제련, 주괴 주조, 도금, 압연 등의 공정을 거쳐 칼로 만들어집니다. 고속도강을 제련할 때 쉽게 발생하는 심각한 문제는 탄화물 편석이다. 단단하고 부서지기 쉬운 탄화물은 고속도강에 고르지 않게 분포되어 있으며 입자가 거칠어(최대 수십 마이크론) 고속도강 공구의 내마모성과 인성에 영향을 미칩니다. 절단 성능에 부정적인 영향을 미칩니다.
② 분말야금고속강(PM HSS) : 분말야금고속강(PM HSS)은 고주파 유도로에서 용융된 용강을 고압 아르곤 또는 순수질소로 원자화한 후 담금질하여 얻은 용강입니다. 미세하고 균일한 결정. 구조(고속강분말)를 만든 후, 생성된 분말을 고온, 고압에서 칼날 블랭크에 압착하거나, 먼저 강철 빌렛을 만든 후 단조하고 굴려서 칼 모양으로 만드는 방법입니다. PM HSS는 용융공법으로 제조된 고속도강에 비해 탄화물 입자가 미세하고 균일하며, 용융된 고속도강에 비해 강도, 인성, 내마모성이 훨씬 향상된 장점이 있습니다. 복잡한 CNC 도구 분야에서 PM HSS 도구는 더욱 발전하여 중요한 위치를 차지할 것입니다. F15, FR71, GFl, GF2, GF3, PT1, PVN 등과 같은 일반적인 재종을 사용하여 대형, 고하중, 고충격 절삭 공구는 물론 정밀 절삭 공구를 제조할 수 있습니다.
CNC 공구 재료 선택 원칙
현재 널리 사용되는 CNC 공구 재료에는 주로 다이아몬드 공구, 입방정 질화 붕소 공구, 세라믹 공구, 코팅 공구, 초경 공구, 고속 강철 공구 등이 포함됩니다. 공구 재료에는 다양한 등급이 있으며 그 특성은 크게 다릅니다. 다음 표는 다양한 공구 재료의 주요 성능 지표를 보여줍니다.
CNC 가공을 위한 공구 재료는 가공할 공작물과 가공 특성에 따라 선택해야 합니다. 공구 재료의 선택은 가공 대상과 합리적으로 일치해야 합니다. 절삭 공구 재료와 가공 대상의 일치는 주로 두 가지의 기계적 특성, 물리적 특성 및 화학적 특성을 일치시켜 가장 긴 공구 수명과 최대 절삭 생산성을 얻는 것을 의미합니다.
1. 절삭 공구 재료와 가공 대상의 기계적 특성 일치
절삭 공구와 가공 대상의 기계적 특성을 일치시키는 문제는 주로 공구와 공작물 재료의 강도, 인성 및 경도와 같은 기계적 특성 매개 변수의 일치를 의미합니다. 다양한 기계적 특성을 지닌 공구 재료는 다양한 공작물 재료를 가공하는 데 적합합니다.
① 공구재료 경도의 순서는 다이아몬드 공구>입방정질화붕소 공구>세라믹 공구>텅스텐 카바이드>하이스강 순이다.
② 공구재료의 굽힘강도 순서는 고속도강 > 초경합금 > 세라믹 공구 > 다이아몬드 및 입방정질화붕소 공구 순이다.
③ 공구재료의 인성은 고속도강>텅스텐카바이드>입방정질화붕소, 다이아몬드, 세라믹 공구 순이다.
경도가 높은 피삭재 소재는 경도가 높은 공구로 가공해야 합니다. 공구 재료의 경도는 일반적으로 60HRC 이상으로 요구되는 공작물 재료의 경도보다 높아야 합니다. 공구 재료의 경도가 높을수록 내마모성이 좋아집니다. 예를 들어, 초경합금의 코발트 함량이 증가하면 강도와 인성이 증가하고 경도가 감소하여 거친 가공에 적합합니다. 코발트 함량이 감소하면 경도와 내마모성이 증가하여 마무리에 적합합니다.
고온 기계적 특성이 뛰어난 공구는 특히 고속 절단에 적합합니다. 세라믹 절삭 공구는 고온 성능이 뛰어나 고속 절삭이 가능하며, 허용 절삭 속도는 초경합금에 비해 2~10배 더 높을 수 있습니다.
2. 절삭공구 소재의 물리적 특성을 가공물과 일치시키는 것
열전도율이 높고 융점이 낮은 고속 강철 공구, 융점이 높고 열팽창이 낮은 세라믹 공구, 열전도율이 높고 열팽창이 낮은 다이아몬드 공구 등과 같이 다양한 물리적 특성을 가진 공구가 적합합니다. 다양한 공작물 재료 처리. 열전도율이 낮은 공작물을 가공할 때는 열전도율이 더 좋은 공구 재료를 사용해야 절삭열이 빠르게 외부로 전달되어 절삭 온도를 낮출 수 있습니다. 높은 열전도율과 열 확산율로 인해 다이아몬드는 큰 열 변형을 일으키지 않고 절단 열을 쉽게 발산할 수 있으며, 이는 높은 치수 정확도가 요구되는 정밀 가공 공구에 특히 중요합니다.
① 각종 공구재료의 내열온도 : 다이아몬드 공구는 700~8000C, PCBN 공구는 13000~15000C, 세라믹 공구는 1100~12000C, TiC(N)계 초경합금은 900~11000C, WC계 초미립자 곡물 탄화물은 800~9000C, HSS는 600~7000C입니다.
② 각종 공구재료의 열전도율 순서는 PCD>PCBN>WC계 초경합금>TiC(N)계 초경합금>HSS>Si3N4계 세라믹>A1203계 세라믹 순이다.
③ 각종 공구재료의 열팽창계수 순서는 HSS>WC계 초경합금>TiC(N)>A1203계 세라믹>PCBN>Si3N4계 세라믹>PCD 순이다.
④ 각종 공구재료의 내열충격성은 HSS>WC계 초경합금>Si3N4계 세라믹>PCBN>PCD>TiC(N)계 초경합금>A1203계 세라믹의 순이다.
3. 절삭공구 소재의 화학적 성질을 가공물과 일치시키는 것
절삭 공구 재료와 가공 대상의 화학적 특성을 일치시키는 문제는 주로 공구 재료와 공작물 재료의 화학적 친화성, 화학 반응, 확산 및 용해와 같은 화학적 성능 매개 변수의 일치를 의미합니다. 다양한 재료를 사용한 공구는 다양한 공작물 재료를 가공하는 데 적합합니다.
① 다양한 공구 재료(강 포함)의 접착 온도 저항은 PCBN>세라믹>텅스텐 카바이드>HSS입니다.
② 각종 공구재료의 내산화온도는 세라믹>PCBN>텅스텐카바이드>다이아몬드>HSS이다.
③ 공구재료(강철용)의 확산강도는 다이아몬드>Si3N4계 세라믹>PCBN>A1203계 세라믹이다. 확산 강도(티타늄의 경우)는 A1203 기반 세라믹>PCBN>SiC>Si3N4>다이아몬드입니다.
4. CNC 공구 재료의 합리적인 선택
일반적으로 PCBN, 세라믹 공구, 코팅된 초경 및 TiCN 기반 초경 공구는 강철과 같은 철 금속의 CNC 가공에 적합합니다. PCD 공구는 Al, Mg, Cu 및 그 합금과 같은 비철금속 재료 및 비금속 재료 가공에 적합합니다. 아래 표에는 위의 공구 재료가 가공에 적합한 일부 공작물 재료가 나열되어 있습니다.
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게시 시간: 2023년 11월 1일
