Являясь одним из самых популярных режущих инструментов в современной механической обработке, цементированныйтвердосплавные концевые фрезышироко используются в пресс-формах, автомобилях, аэрокосмической, медицинской технике и других отраслях промышленности. Хотя он выглядит как небольшой инструмент, он воплощает в себе сложные технологии материаловедения, порошковой металлургии, прецизионной обработки и технологии обработки поверхности. В этой статье будет описан процесс производства концевых фрез из цементированного карбида, от подготовки сырья до окончательной проверки, помогая профессиональным читателям и покупателям глубже понять ценность процесса и техническое содержание.
Система сырья: больше, чем просто карбид вольфрама + кобальт
Большинство твердосплавных фрез используют карбид вольфрама (WC) в качестве твердой фазы и кобальт (Co) в качестве связующего, но детали, лежащие в основе этого, более сложны:
Размер частиц туалета:определяет баланс между твердостью и ударной вязкостью. Мелкие частицы (0,2–0,6 мкм) подходят для высокоточной-легкой резки; средние или крупные частицы (0,8–1,2 мкм) более износостойкие-и подходят для прерывистого резания.
Содержание кобальта:обычно 5-12%. Больше кобальта означает лучшую ударную вязкость и устойчивость к сколам, но меньшую твердость; меньше кобальта означает более твердый, но более хрупкий.
Элементы сплава:TiC (карбид титана), TaC (карбид тантала), NbC (карбид ниобия) и т. д. добавляются по мере необходимости для улучшения высокотемпературной твердости, стойкости к окислению или красной твердости.
Эти рецепты материалов являются важными производственными параметрами и сутью различий в производительности фрез.
Порошковая металлургия: ключевые контрольные точки от дозирования до спекания
Прецизионное дозирование и мокрое шаровое помол
- Порошок необходимо равномерно смешать с кобальтом путем мокрого измельчения:
- Добавьте шаровую фрезу (твердосплавные шарики)
- Добавьте среду, такую как этанол или гексан, чтобы предотвратить окисление порошка.
- Обеспечьте равномерный размер и распределение частиц в течение 12–48 часов.
Сушка и просеивание
- Жидкость для шаровой мельницы удаляют для получения порошка с хорошей текучестью.
Прессование
- Использование штампов высокого давления или холодного изостатического прессования:
- Давление часто достигает 1500–2000 бар.
- После прессования формируется «сырая заготовка» плотностью около 50-60% от теоретической плотности.
Спекание в вакууме или спекание под давлением
- Температура обычно составляет 1350–1500 градусов.
- Вакуумная среда для предотвращения окисления
- В некоторых высококачественных-изделиях используется горячее изостатическое прессование (HIP): одновременное спекание и нагнетание давления, что позволяет уменьшить пористость, улучшить плотность и прочность.
Этот этап является ключевым звеном, определяющим колебания производительности: небольшие различия в одной партии порошков и небольшие колебания параметров спекания могут привести к различиям в долговечности инструмента.
Холостая проверка и-передовая подготовка
После спекания заготовка из цементированного карбида должна быть:
- Измерение размера: соответствует ли он требованиям для последующего шлифования
- Проверка внешнего вида: поры, трещины, неравномерное спекание.
- Испытание на твердость: обычно HRA 90–93.
Только после того, как заготовка пройдет испытание, можно будет выполнить высокоточное-шлифование на станке с ЧПУ.
Геометрия и дизайн: душа производительности инструмента
Геометрия фрезы напрямую определяет эвакуацию стружки, скорость резания, жесткость инструмента и шероховатость поверхности:
|
Геометрические параметры |
Влияние |
|
Угол спирали |
Пространство для удаления стружки, большое распределение силы резания |
|
Передний угол |
Скорость резания, прочность режущей кромки |
|
Задний угол |
Трение инструмента, толщина резания |
|
Количество лопастей |
Возможность эвакуации стружки и стабильность резания |
|
Микро-радиус края |
Сопротивление сколам и начальная острота |
Например:
- Большой угол спирали (45 градусов): подходит для нержавеющей стали и алюминиевых сплавов, легко обрабатывается, но снижает жесткость;
- Низкий угол спирали (30 градусов): подходит для обработки углеродистой стали и чугуна, медленный отвод стружки, но более высокая жесткость инструмента.
Конструкторы часто используют CAE или моделирование резки, чтобы оптимизировать эти параметры и сбалансировать долговечность и эффективность резки.
Шлифование на станках с ЧПУ: превращаем материалы в высокопроизводительные-инструменты
В основе высокопроизводительных фрез-фрез лежит сложная геометрическая конструкция и шлифовка с микронной- точностью.
Спиральная канавка
- Пяти-осевой или много-осевой шлифовальный станок с ЧПУ (обычно используемые бренды, такие как Walter, ANCA и т. д.)
- Угол спирали обычно составляет 20–45 градусов: малые углы приводят к плохой эвакуации стружки, большие углы обеспечивают хорошую эвакуацию стружки, но низкую жесткость инструмента.
- Глубина спиральной канавки, конструкция нижней поверхности и т. д. влияют на пространство для удаления стружки.
Передний угол и задний угол режущей кромки
- Большой передний угол → легкая резка, но тонкая режущая кромка; небольшой передний угол → сильная режущая кромка, но тяжелая резка
- Большой задний угол → уменьшает трение, но ослабляет поддержку.
Концевая кромка и дуга
- Сферические-фрезы и круглоконечные фрезы требуют сложного пространственного шлифования поверхности.
- Погрешность точности обычно необходимо контролировать в пределах ±0,005 мм.
Обработка микро-кромок
Высококачественные-продукты часто имеют слегка закругленные углы:
- Р0,02–0,05 мм
- Повышение прочности и уменьшение первоначального износа
Поверхностное покрытие: «невидимая броня» нанотехнологий
Подавляющее большинство современных фрез имеют покрытие PVD (физическое осаждение из паровой фазы) или CVD (химическое осаждение из паровой фазы):
- PVD TiAlN/AlCrN: высокая термостойкость, подходит для сухой резки и высокой скорости.
- DLC-алмазное-покрытие: сверх-низкое трение, подходит для цветных-черных металлов.
- Нано-многослойная-структура: сочетание износостойкого-слоя и термостойкого-слоя обеспечивает более сбалансированные характеристики.
Ключевые параметры:толщина, твердость, внутреннее напряжение и прочность сцепления.
Слишком толстая приведет к обрушению; слишком тонкий приведет к быстрому выходу из строя; покрытие должно равномерно покрывать режущую кромку, не влияя на геометрическую точность.
Система тестирования и контроля качества
Общие объекты проверки твердосплавных фрез:
- Внешний диаметр, диаметр хвостовика, длина: трехкоординатный измерительный станок или лазерный измеритель диаметра.
- Концентричность/радиальное биение: обычно контролируется. Менее или равно 0,01 мм.
- Угол спирали/передний угол/задний угол: оптическое обнаружение
- Твердость и микроструктура: обеспечение однородности материала
- Толщина покрытия и адгезия: СЭМ и тест на царапины.
Процесс заводской проверки:
Заготовка → Шлифование → Покрытие → Проверка внешнего вида → Лазерная гравировка → Полная проверка или выборочная проверка готовой продукции
Конец статьи
Высококачественная-твердосплавная фреза — это не только совокупность материалов и оборудования, но и высочайшее стремление к мастерству, испытаниям и деталям. Только понимая логику процесса, лежащего в его основе, мы можем по-настоящему выбрать правильный инструмент для сокращения затрат и повышения эффективности.
Если вы хотите узнать больше о деталях изготовления инструментов, предложениях по применению или индивидуальных услугах,пожалуйста, свяжитесь с WAT Toolи позвольте нам помочь вам повысить эффективность обработки и конкурентоспособность!