在CNC木工方面取得成功

制定一个成功的切削方向策略

有许多因素可能会影响木材加工实践在木工中。对于某些硬木来说,一个升起的是切割方向,具体与木材的晶粒样图案相关。木材是一个各向异性材料。这意味着在不同的切削方向上展示不同的材料特性。就木材而言,与晶粒取向有不同的木材结构等级。如果纤维素纤维的平均方向平行于木材侧面,则据说晶粒是直的。与该平行线和电路板的任何偏差被认为是“跨晶”。下面的图1描绘了具有指示不同轴的箭头的大多数直粒板。这些轴中的每一个都具有不同的机械性能。由于这些差异,必须意识到木工中的刀具路径,并最大限度地减少放置在切割器上的切割力量,以最大化其工具寿命。

带木工轴的直纹木板
图1:主要是直纹板,箭头表示不同的轴线

垂直于谷物的切割被称为木工中的切割“穿过谷物”。在上面的图1中,这将被认为是在径向或切向方向上切割。平行于谷物的切割被称为切割“沿谷物”(纵向,以图1)。越靠近在任何方向上以90°切割到木材的谷物中,切割力越大。例如,具有与切向方向平行的中心轴的工具和沿着纵向方向的刀具路径的磨损比具有相同中心轴的工具较少,而是在径向方向上移动。第二种类型的刀具取向在更大的晶界中切割,因此产生更大的切割力。然而,当沿着谷物切割时,你必须小心,因为这会导致撕裂并导致表面光洁度差。

用CNC木工正确形成木屑

当平行于木纹切割木材时,会形成三种基本类型的木屑。当垂直于木纹切割时,切屑类型通常属于这三种类型,但由于与木纹方向有关的木材特性的广泛范围,其变异性要大得多。

类型1芯片

当木材通过切割前方的木材分裂之前形成1型芯片,直到弯曲弯曲的故障作为悬臂梁时。产生垂直于剪切平面的大力,使得在切削刃前面的木材以分开,形成这种微小的悬臂梁。当向上力最终超过这种微小梁的强度时,它会断开。与第2型和3相比,这些类型的芯片导致相对较少的磨损,因为在与尖锐的边缘接触之前,材料在分裂之前。具有极高耙子或非常低的耙角的端铣刀通常产生1型芯片。当加工大于25°时的颗粒斜率时,这尤其如此。含水量小于8%的树木形成不连续的碎片,并且具有较高的撕裂风险。

2型芯片

在表面光洁度方面,2型芯片是三种类型中所期望的。它们是沿着对角线剪切平面的材料故障的结果,从切削刃延伸到工件表面。当木材,切割参数和刀具几何的性质之间存在适当的平衡时,类型2芯片形式。水分含量为8%至20%的树木在留下良好的表面光洁度时形成连续2芯片的几率更高。

3型芯片

最后一种类型的切屑形成时,刀的前角太低。在这种情况下,切削力几乎与移动方向平行。这使得柔软的材料,如木材,被压碎而不是被剪掉,留下糟糕的表面光洁度。一般来说,留下的表面看起来像小捆木元素,表面缺陷通常被称为“模糊纹理”。这种类型的切屑更经常发生在软木中,因为压碎情况是在低密度木材中复合的。

木工中的木屑的类型
图2:不同类型的木屑

木工时延伸工具寿命

速度和饲料经验法则

有几个不同的类别工具磨损当CNC木工时发生这种情况。随着RPM对磨损率的影响最大,加工规则仍然适用。过度喂食可以呈指数级磨损,并导致刀具破损。与大多数加工操作一样,这两个之间的平衡是必不可少的。如果您希望通过增加速度来提高生产力,您必须按比例增加您的饲料,以保持保持工具妥善处理材料的平衡。

适当管理热量

当切削工具暴露在高温在美国,由于腐蚀,它们开始磨损得更快。市场上大多数硬质合金工具中的钴粘结剂开始氧化并脱离切削刃。这引发了连锁反应,当粘结剂被移除时,碳化钨也会脱落。不同种类的木材和工程木材在高温下有不同的腐蚀行为。这是加工中密度纤维板或刨花板时观察到的最一致的磨损类型。磨损是由于在粘合剂中发现的氯和硫酸盐盐加速高温腐蚀。与铝一样,当木材中的二氧化硅含量增加时,其腐蚀性也会增加。

通常,在具有高水分含量的木材中观察到增加的工具磨损。这种特性是由于木材中提取物引起的电化学磨损增加。,木材中的水分含量包括水中的物质,糖,油,淀粉,生物碱和单宁在水中存在。这些分子与切削工具的金属构成反应,并且可以使切削刃钝化。与高速钢相比,碳化物对这种类型的磨损更具抵抗力。

最好的涂料,用于木材的延长工具寿命

如果你想要一个更持久的工具,以保持其锋利的切割边缘(谁不是),你可能想要考虑非晶金刚石涂层。这是一种非常耐磨蚀的涂层,适用于切割区温度不超过750°F的有色金属作业。这种涂层是哈维工具最薄的涂层之一涂料、因此,最大限度地降低任何边缘圆角的风险,并最大限度地提高该边缘的耐久性。

避免常见的木工误会

撕开

撕裂,有时也被称为木屑或碎裂,是指一大块被加工的木材从主要工件上脱落,并在原来的位置留下一个不吸引人的缺陷。这是加工木制品时最常见的缺陷之一。撕裂发生的原因有很多。材料特性是需要考虑的因素。如果晶粒取向相对于刀具路径小于20°,木材的水分含量过低,或木材的密度过低,则更有可能发生撕裂。图4显示了相对于刀具路径的晶粒取向角。在加工参数方面,如果切屑负载、切割深度或前角过高,也会发生这种情况。

与工具路径相关的木工谷物
图4:相对于刀具路径的晶粒取向角示例

模糊纹理完成

毛纹看起来像小块的木头附着在新加工的表面上,当木材纤维没有被正确地切断时就会发生。低耙子或钝的切割工具会挤压纤维,直到它们从内部的自然图案中撕裂出来,导致3型切屑的形成,导致糟糕的抛光效果。由于工具没有正确地啮合,而且是在犁耕材料而不是正确地剪切材料,因此进给量或切割深度低会加剧这种情况。更软的木材,更少的谷物更容易受到这种类型的缺陷。幼木由于水分含量高,特别容易产生毛纹。

模糊纹理木材
图5:模糊纹理完成的示例

烧伤

烧痕是一种缺陷,在加工木材的情况下是特别重要的,因为它是一般不关心加工其他材料。居住在斑点太长,不接合足够的终端铣刀,或者使用沉闷的工具通过摩擦产生过多的热量,这留下了烧伤标记。一些树林(如枫树或樱桃)更容易烧伤标记,因此应明确地编程这些类型的刀具路径。如果在特定操作中烧伤标记有很多麻烦,可能需要尝试使用商用润滑剂或粘贴蜡喷射终端磨机。小心不要使用过多,因为过量的水分会导致翘曲。增加刀具订婚或减少RPM也可能会打击烧伤标记。

木制切割机烧伤标记
图6:烧伤标记示例

芯片是

木屑痕迹是木材表面上被喷涂或压入表面的浅压缩。这些缺陷会随着含水量的增加而膨胀,使漆面更加恶化。这种类型的缺陷通常是由排屑不良引起的,通常可通过在操作过程中向切割区域应用鼓风冷却液来修复。

凸起谷物

凸起的谷物是森林的另一个常见缺陷,是当工件的一个或多个部分略低于其余部分时。当纤维撕裂和变形而不是干净地剪切时,这种瑕疵尤其是用钝刀工具加工沉闷的工具时的问题。当用慢速进料加工时,这种效果会加剧,木材具有高水分含量。损坏和未损坏的木材之间肿胀和缩小的变化加剧了这种缺陷。这是由于这个原因,养殖谷物是天气打败森林的常见景象。持有设备的工作装置太紧也有机会导致凸起的谷物。

区分Harvey刀具木材切削和塑料切削立铣刀

机械师经常使用塑料切削立铣刀用于木工,因为这种工具的内部几何形状与木材立铣刀非常相似。这两种刀具都有大的凹槽和锋利的切削刃,有利于加工塑料和木材。Harvey Tool塑料切割机和伐木机的主要区别是楔形角(主要凸出角和前角的组合)。樵夫线有一个较低的耙子,但仍然有一个高浮雕角度,以保持锋利的切割边缘。较低的耙子被设计成不像塑料刀具在木工时那样“抓”。它的目的是剪切木材,并留下一个高质量的表面光洁度,而不是造成撕裂。

Harvey Tool提供的端木铣刀包括上切和下切选项。上切选项是专为铣削天然和工程木材,具有2长笛风格和楔形角工程木纤维材料,而不会造成撕裂或留下模糊的纹理完成。切割产品是优化的铣削天然和工程木材,并有助于防止在真空表上提升。

更多关于成功加工操作的帮助,或哈维工具提供的木材端铣刀的更多信息,请联系哈维工具的工程师团队,电话:800-645-5609。

了解CNC木工项目的木材特性

机器师在CNC木工中,通常会使木材混淆为“易于机器材料”,因为材料的材料比金属更柔软。在某种意义上,这是真的,因为您可以在CNC木工中编写木材切割参数,与大多数金属相比,饲料率高。然而,另一方面,木材有许多需要考虑的独特性质,以便优化切割过程最大效率

用于CNC木工的木材类型

木工有3个主要的木材:硬木,软木和工程木材。

硬木

硬木树的教科书定义是一种高昂的,更常见于阔叶树。一些例子是橡树,桦木和枫树。这些类型的树木通常用于制造优质家具,甲板,地板和施工部件。

软木

软木是针叶树,有时被称为裸子植物。这些木材通常比硬木密度小,因此更容易加工。不要让这个名字欺骗了你:一些软木材比一些硬木材要硬。哈维工具的速度和饲料图表为其提供木材专用立铣刀被詹娜的硬度分类为这一确切原因。Janka硬度是一种改进的硬度刻度,专门用于分类木材类型的测试。

软木可以用来做家具,也可以用来做门、窗玻璃和纸制品。例如松树和雪松。表1列出了20种常用木材的Janka硬度。

共同的名字: 詹娜帝国硬度:
贝尔萨 90
七叶树、黄 350.
柳树,黑色 360.
松树,糖 380.
杨木、东 430.
Chesnut,美国 540.
红松 560.
花旗松、室内北 600
桦木、灰色 760.
灰,黑色 850
雪松,东方红色 900
樱桃,美国黑色 950
胡桃、黑 1010
美国山毛榉 1300
橡木,白色 1360
枫、糖 1450.
苹果 1730
樱桃,巴西人 2350
橄榄 2700
紫檀,印度 3170.
表1:普通木材的Janka硬度

工程森林

工程木材或复合木材,是任何类型的木纤维,颗粒或股线材料与粘合剂或粘合剂一起保持在一起。虽然这些材料中的一些比实木的更容易,但保持材料的粘合剂可以极其磨蚀。这可能导致早产工具磨损在CNC木工时创造困难。重要的是要注意,一些类型的工程树木比其他类型更难以,特别是那些具有较高粘合材料的人。这些类型应编程更少侵略性的速度和饲料.例如,中密度纤维板(MDF)如果比胶合板更难以机器,而且比酚醛更容易机器。

CNC木工的堆栈中密度纤维板片断
图1:中密度纤维板示例

木头的性质

晶粒尺寸

从技术上讲,木材可以被认为是一种天然复合材料,因为它由坚固而柔韧的纤维素纤维组成,由木质素和半纤维素组成的更硬的胶状基质连接在一起。如果你认为在建筑方面,纤维素纤维是钢筋,混凝土是木质素和半纤维素。含有大量纤维素纤维的木材被认为是粗粒木材(橡木和灰烬)。纤维更小、更少的木材被认为是细粒(松树和枫树)。软木往往是细粒度的,因此被定型为更容易加工,因为它们没有那么多强的纤维来剪切。值得注意的是,并不是所有的硬木树木都是粗纹理的,也不是所有的软木树木都是细纹理的。

CNC木材加工用天然木材纤维图
图2:构成天然木材的纤维简化图。在这张图中,纤维素纤维是垂直排列的。

水分含量(MC)

水分含量(MC)是木材加工过程中最重要的变量之一。用木头建造任何东西的一个极为常见的问题是它容易变形。空气中的水分变化不可避免地会影响木材中的水分含量。水分含量的任何变化(增加或减少)都会干扰工件的形状。这就是为什么我们必须考虑产品在其最终静止位置将暴露于何种类型的水分的原因。

平衡含水量(EMC)

当木材达到水分含量的平衡点时,会发生平衡水分含量(EMC)。内部EMC跨美国的平均值约为8%,外部值平均约12%。由于温度和湿度的差异,这些价值随着温度和湿度的差异而变化。例如,美国东南部的平均内部EMC为11%,而西南平均约为6%(不包括沿海地区)。重要的是要考虑最终产品将遇到哪些地区和应用程序,以便在加工之前选择具有正确水分含量的木材。大多数种类的扁平木材将在MC的每4%变化变化时变为1%。翘曲方向取决于晶粒取向。

美国地图显示平均区域室内EMC
图4:平均区域室内EMC

通常,随着水分含量的增加,运行的功率要求,主要是因为密度的浪涌。木材密度随着MC上升而增加。在CNC木工过程中,可能需要额外的功率将较重的芯片推出切割区域。值得注意的是,与合成聚合物一样,木材是一种吸收能量,因为它变得湿润的粘弹性材料。随着MC的增加,其机械性能的比例极限增大。

在加工某些类型木材时,切削区温度会随着MC的增加而急剧上升,而在其他类型木材时,切削区温度则会下降。在加工木材时通过含水量高于10%的水分,可以安全且避免快速工具磨损。哈维工具速度和饲料图表表明每MC百分比点数减少30点。但是,尽管如此,它取决于正在加工的木材类型和正在执行的操作类型。

温度变化不是唯一的原因较高的水分含量与快速的工具磨损。木材中的水分不仅与水有关,还与水中的树脂、糖、油、淀粉、生物碱和单宁有关。这些物质与高速钢反应特别好,与碳化物反应程度较低。

结及其对数控木工加工的影响

结是分支或肢体的一部分,其已结合在树的躯干中。结对木材力学性能的影响是由于连续性的中断和与其相关的木纤维方向的变化。这些属性在这部分木材中较低,因为结的纤维被扭曲并导致应力浓度。“检查”(由于收缩而裂开)通常发生在干燥过程中的结周围。垂直于谷物的硬度和强度是通常降低机械性能的例外。由于这些最后两个例外,在遇到工件的打结时,应减少木工加工参数以避免冲击载荷。

硬木典型的天然木结
图5:典型结的照片

钛加工成本节省螺旋解

当制造团队在地球空间技术正在寻找更好的工具生活和提高泰坦数控铣削工作的表现,转向哈维绩效公司和当地应用工程师Mike Kanigowski拨入一些188bet金宝搏欧洲杯首页188bet金博宝欧洲杯直播官网螺旋解决方案端铣刀.通过Mike的帮助,地理位空间技术,由领先的磨机程序员维诺里诺SOSA领导,实现了大规模的成功和广泛的钛加工成本节约,使他们能够将他们的工具曲目彻底转移到螺旋的高性能终端铣刀。

与工具寿命作斗争

在使用helix之前,Geospace Technologies在钛合金(Ti-6AL-4V)零件的粗加工和精加工过程中遇到了工具寿命问题。对于他们的粗孔型,Geospace使用了竞争对手的4槽、3/8”直径、30°螺旋角和TiALN涂层的立铣刀。在传统的粗加工路径中,该工具以1750 RPM的速度运行,进给量为10 IPM。该工具将采取四步下降,其中三步的轴向切割深度为。200 ",最终通过在。100 ",总深度为。700 "。

完成后,团队使用了一个1/2“版本的相同竞争工具,以900rpm运行,具有8个IPM进料速率。这将需要两次通过,一个在.400“深处,最后一个部分到.700”。

地球空间技术淘汰VMC 4020

通过这一策略和工具,团队以每个零件15分钟22秒的周期制造高质量零件,但平均而言,粗加工工具只能使用60个零件,精加工工具只能使用大约120个零件。这导致工具成本高于他们所希望的,并且由于频繁的工具更换而浪费了团队宝贵的时间。

SOSA已经看到了其他商店的成功钛铣削使用螺旋解决方案立铣刀因此,他们联系了Kanigowski,看看螺旋能如何帮助他们降低每个零件的成本,同时获得更好的光洁度。

拨入工具选择

当Mike与GeoSpace的团队联系时,他知道改变这项工作中使用的刀具的直接益处。用他们的ESPRIT软件,该团队能够通过ESPRIT的“利润铣削”技术,使用高效铣削(HEM)刀具轨迹来调用一个新程序。

随着HEM工具路径的到位,Geospace将需要新的高性能工具来充分利用编程调整。经过许多测试和评估,从Helical的广泛线的几个选项钛立铣刀,地理空间定居在两个坚实的工具上。

螺旋提供了许多不同的选择,钛铣削在HEM刀具路径。在测试期间,Geospace的团队决定螺旋EDP 59424,3/8“直径,7槽,拐角半径端铣刀。此工具具有可变音高几何和抵消chipbreakers为了优化排屑,降低谐波,最小化刀具压力,以及Helical的Aplus涂层耐高温,减少磨损,提高刀具寿命。

7笛枯萎病
7个刚从研磨机上卸下的槽形切屑烧杯工具

在查看精加工刀具路径时,Geospace决定螺旋EDP 82566,3/8“,6槽,方形螺母,来自螺旋众所周知的HEV-6产品系列。此工具采用可变音高设计,以帮助减轻喋喋不休,留下卓越的完成。虽然Helical还提供了几种用于钛的刀具路径的工具,但在测试过程中,该工具提供了具有最佳完成的地理空间,以获得其特定的零件几何。

螺旋HEV-6解决方案
来自Helical Solutions HEV-6工具线的工具示例

体验“螺旋差”

随着新工具的就位,Sosa的团队向Helical求助,以获取速度和馈源。螺旋技术小组把它们安装好了加工顾问亲,由螺旋解决方案工具后面的专家开发的先进速度和馈送计算器。通过这种“奇迹工作者”在他们的阿森纳应用程序,该团队能够轻松地在其新工具中拨打他们的特定材料等级,剪切深度和机器设置。

该团队立即看到了这项工作的正面结果和节省成本。他们能够将粗糙的刀具路径增加到4,500 rpm和157个IPM。精加工路径仍然很大程度上是相同的,但导致最终部分改进。总共,循环时间从15分钟和22秒下降到每份12分钟和17秒,这是伟大的,但工具生活的改善是SOSA最深刻的印象。

地理空间技术员工检查钛端铣刀

随着商店的新螺旋终端磨机,地理空间能够在工具上具有非常少的磨损,运行两种工具。这是粗加工通过的刀具寿命的近1000%的改善,刀具寿命的改善483%,用于整理操作。总共,一个粗加工工具能够持续超过切割42小时需要更换的部件。

消除每60个零件的工具更换的需要也是一个重要的时间 - 节省时间。恒定的工具变化导致严重的机器停机时间,这被淘汰了与螺旋端铣刀的较长刀具寿命。对于SOSA的团队的几个月来,似乎轻微不便的少数不便将在救赎时间中真正加起来几十个小时。

钛加工刀具磨损
7长笛碎片机后的特写《战地42小时

Geospace对Titanium的工作结果感到非常兴奋,因为他们从未体验过使用其他竞争品牌钛的长寿命工具。Sosa和他的团队很高兴能够在今后的所有工作中继续使用Helical Solutions产品,并继续与Kanigowski和Helical技术团队合作,在未来的项目中进行工具选择、速度和反馈。

请参阅下面的螺旋立铣刀与竞争对手相比,在总成本和生产率方面的表现。这些数字测量每1000个零件,考虑到加工成本、更换刀具时间、人工成本、运行参数和周期时间。


节省钛加工成本

钢的淬透性

许多类型的钢对称为淬火的热处理方法具有有益的反应。工件材料的选择过程中最重要的标准之一是淬透性。淬透性描述了在从高温下淬火时可以硬化的深层,并且也可以称为硬化深度。

微观规模钢:

在微观水平上,钢的第一级分类是它们的晶体结构,即原子在空间中的排列方式。体心立方(BCC)和面心立方(FCC)构型是金属晶体结构的例子。BCC和FCC晶体结构的例子如下图1所示。请记住,图1中的图像是用来显示原子位置的,原子之间的距离被夸大了。

描述钢中BBC和FCC晶体结构
图1:BCC晶体结构示例(左)和FCC晶体结构示例(右)

下一个分类级别是一个阶段。一种阶段是具有相同物理和化学性质的材料的均匀部分。钢有3种不同的相:

  1. 奥氏体:面心立方铁;以及具有FCC晶体结构的钢铁合金。
  2. 铁氧体:具有BCC晶体结构的体心立方铁和钢合金。
  3. 渗碳体:铁碳化物(Fe3.C)

本文最后讨论的分类层次是微观结构。上述三个相可以结合形成不同的钢组织。以下是这些微观组织及其一般力学性能的例子:

  • 马氏体:最硬、最牢固的微观结构,但最脆
  • 珠光体:硬,强,韧性,但不是特别强硬
  • 贝氏体:具有理想的强度-塑性组合,比珠光体硬,但不如马氏体硬

显微硬化:

钢的淬透性是材料,其他合金元素和奥氏体的晶粒尺寸的碳含量的函数。奥氏体是γ相铁,并且在高温下,其原子结构经历从BCC配置到FCC构型的转变。

高淬透性是指合金在淬火时在整个材料体产生高马氏体百分率的能力。淬火钢是通过高温快速淬火材料制成的。这涉及到从100%奥氏体状态到高比例马氏体状态的快速转变。如果钢中的碳含量超过0.15%,马氏体就会变成高度应变的体心立方体,并且因碳而过饱和。碳有效地关闭了微观结构中的大多数滑移面,创造了一种非常硬和脆的材料。如果淬火速度不够快,碳就会从奥氏体中扩散出来。然后钢变成珠光体,贝氏体,或者如果加热时间足够长,变成铁素体。没有一种微观组织在回火后具有与马氏体相同的强度,一般认为对大多数应用是不利的。

钢的成功热处理取决于三个因素:

  1. 标本的尺寸和形状
  2. 钢的成分
  3. 淬火方法

1.标本的尺寸和形状

在淬火过程中,在可以散发到淬火介质之前,必须将热量转移到样本的表面上。因此,样品冷却内部的速率取决于其表面积到体积比。比率越大,样品越快将冷却,因此更深层次的硬化效果。例如,具有1英寸直径的3英寸圆柱形杆的淬透性比3英寸的直径为1.5英寸。由于这种效果,具有比规则和圆形的形状更加淬火的拐角和边缘的部件更容易。图2是油淬灭95mm条的冷却曲线的采样时间温度变换(TTT)图。表面将转化为100%马氏体,而核心将含有一些贝氏体,因此具有较低的硬度。

采样时间温度变换图
图2:样本时间温度变换(TTT)图也称为等温变换图

2.钢的组成

重要的是要记住,钢的不同合金含有不同的元素组合物。这些元素与钢内的铁的比例产生多种机械性能。增加碳含量使钢更稠固,更强烈但延展性较少。铬中不锈钢的主要合金元素,使金属具有强耐腐蚀性的强抵抗力。由于人类一直在批压钢的组成,因此组合的数量是无穷无尽的。

因为存在如此多的组合来产生许多不同的机械性能,因此使用标准化测试来帮助对不同类型的钢进行分类。常用的淬透性测试是Jominy测试,如下图3所示。在该测试期间,加热标准的材料块,直至100%奥氏体。然后将该块快速移动到其水淬火的装置。立即冷却表面,或与水接触的区域,并且冷却液滴作为距离表面距离的函数。然后沿着样品的长度研磨到块上。沿着该平坦测量各个点的硬度。然后将该数据与硬度作为Y轴的硬度绘制,并且作为X轴的距离。

硬化钢的Jominy End淬火标本图
图3:在淬火过程中安装的Jominy端部淬火试件示意图(左)和后硬度测试(右)

淬透性曲线由摩数试验的结果构成。少量钢合金曲线的实例如图4所示。冷却速度降低(在短距离的硬度下降)中,允许更多时间用于碳扩散和形成更高比例的更良好的珠光体。这意味着较少的马氏体和较低的淬透性。在相对长的距离上保持更高硬度值的材料被认为是高度清除的。而且,两端的硬度差异越大,淬透性越低。它是典型的淬透性曲线,即随着淬火结束的距离增加,冷却速率降低。1040钢最初具有与4140和4340的硬度相同,但在样品的长度上极快地冷却。4140和4340钢以更逐渐速率冷却,因此具有更高的淬透性。4340相对于4140具有较少的极端冷却速率,因此具有三重叠的最高淬透性。

4140,1040和4340钢的淬透性图表
图4:4140、1040和4340钢的淬透性图表

淬透性曲线取决于碳含量。钢中存在的碳的更大百分比将增加其硬度。应注意,图4中的所有三种合金含有相同量的碳(0.40%C)。碳不是唯一可以对淬透性产生影响的合金元素。这三个钢之间的淬透性行为的差异可以在其合金元素方面解释。下面的表1显示了每个钢中所合金化含量的比较。如图1040所示,碳钢是普通碳钢,因此除了铁以阻断碳原子外,还具有最低的淬透性,因为熨烫碳原子逸出基质。加入到4340的镍允许形成稍微大量的马氏体与4140相比,使其具有这三种合金的最高淬透性。大多数金属合金元素减缓珠光体,铁氧体和贝氏体的形成,因此它们增加了钢的淬透性。

表1:显示了4340,4140和1040钢的合金含量

钢型: 镍(wt%): 钼(wt%): 铬(重量%):
4340. 1.85% 0.25% 0.80%
4140. 0.00% 0.20% 1.00%
1040 0.00% 0.00% 0.00%

在一种材料组中可能会有不同的淬透性。在钢的工业生产过程中,每一批钢的元素组成和平均晶粒尺寸都不可避免地会有细微的变化。大多数情况下,材料的淬透性是用最大值和最小值曲线来表示的。

随着奥氏体晶粒尺寸的增加,淬透性也会增加。谷物是多晶金属中的个体晶体。想想彩色玻璃窗(如下所示),彩色玻璃将是颗粒,而持有它的焊接材料完全是晶界。奥氏体,铁氧体和渗碳物是所有不同类型的晶粒,可以构成不同的钢微观结构。它处于珠光体和贝氏体将形成的晶粒边界。这对硬化过程有害,因为马氏体是所需的微观结构,其他类型妨碍了其生长的方式。从奥氏体谷物的快速冷却和其转化过程中的马氏体形式仍然不太了解。随着粒度的增加,有更多的奥氏体谷物和更少的晶界。因此,珠光体和贝氏体等微观结构的机会较少,以形成和更多的马氏体的机会。

彩色玻璃代表奥氏体
图5:五颜六色的玻璃件代表奥氏体的颗粒,在淬火时转变为所需的马氏体。颜色部分之间的黑色部分表示晶界。珠光体或贝氏体在淬火时形成的遗址。

3.淬火方法

如前所述,淬火的类型影响冷却速度。使用油、水、水性聚合物淬火剂或空气会通过工件内部产生不同的硬度。这也改变了淬透性曲线。水产生最严重的淬火,其次是油,然后是空气。水溶性聚合物淬灭剂的淬灭速度介于水和油之间,可以通过改变聚合物浓度和温度来针对特定的应用进行定制。搅拌的程度也影响散热的速度。淬火介质穿过试样的速度越快,淬火效果越好。当水淬对某种钢过于严厉时,通常使用油淬,因为水淬在处理时可能会开裂或翘曲。

金属工淬火在油浴中浇铸
图6:金属Wheeper淬火在油浴中铸造

加工硬化钢:

为加工硬化后的工件而选择的加工工具应选择的刀具类型取决于几个不同的变量。不考虑具体应用的几何要求,两个最重要的变量是材料的硬度及其淬硬化性。一些相对高应力的应用要求在整个工件内部产生至少80%的马氏体。通常,中等应力的零件在整个工件只需要大约50%的马氏体。当加工淬硬性很低的淬火金属时,标准的涂层整体硬质合金工具可以毫无问题地工作。这是因为工件最坚硬的部分仅限于其表面。当加工具有高淬透性的钢时,建议您使用具有专门几何的刀具这是针对该特定应用程序的。高淬透性会导致在整个体积中艰难的工件。哈维工具在整个目录中有许多不同的刀具,包括钻孔,包括钻头,铣削刀具、键槽切割机和雕刻机。

概括:

淬透性是一种测量深度的方法,铁合金可以通过马氏体的形成在其整个体积,从表面到芯。这是一个重要的材料性质,你必须考虑时,选择钢以及特殊用途的切削工具.任何钢的硬化取决于部件的尺寸和形状,钢的分子组合物,以及所用的淬火方法的类型。

与石墨搏斗:加工指南

尽管是柔软的材料,但石墨实际上是最困难的机器之一。有许多考虑因素需要在加工这些部件时采用工具,冷却剂使用和个人安全性。This “金宝搏体育手机客户端下载In The Loupe” post will examine the material properties, key machining techniques to consider, and tips for properly selecting cutting tools to achieve success in this tricky material.

什么是石墨?

虽然石墨是碳的同素异形体,但这两个术语不能简单地互换。碳是一种可以形成几种不同同素异形体的元素,包括石墨、金刚石和富勒石。石墨恰好是碳的最稳定形式,也是最常见的形式,因为在标准条件下,碳自然以石墨的形式出现。

石墨因其优越的导电性和耐高温和腐蚀性而被公认。这使得它成为航空航天、电极、核能、能源和军事工业中高热、高压情况下的常用材料。

石墨数控材料

尽管石墨可以轻松处理高压环境,但它实际上是一种非常柔软、具有研磨性和脆性的材料。这可能会在加工时造成严重的挑战,因为石墨会消耗刀具,并严重降低刀具的使用寿命。然而,有了适当的工具和技术,有办法优化石墨加工,比竞争对手更有成本效益。

石墨加工技术

由于石墨是一种软而脆的材料,在加工时需要特别考虑,避免切屑。为了获得良好的切割效果,建议在石墨中采用较轻的切屑负载和较低的进料速率。如果你以快速的进料速度进行大的切割,你会开始削碎石墨,并可能导致它完全断裂。为了给出一个比较点,石墨的切屑负载与铝材料类似,但不到一半的进给速度。

为了让您了解石墨的速度和进给量,这里有一个使用1/4〃的示例哈维工具CVD金刚石涂层,4槽方端铣刀.如果该工具在780 SFM下以12,000 RPM的标准转速运行,则当进料速率为140 IPM时,推荐的芯片负载为.00292。

电极加工

在机器设置方面,要记住的一个重要提示是永远要避免使用冷却剂. 石墨是一种多孔材料,因此它可以吸收冷却液并充当“冷却液海绵”,这将导致成品零件出现问题。在机器内部和工具上,冷却液实际上会与石墨粉尘发生反应,产生研磨性泥浆,这将在加工过程中造成问题。加工石墨时,建议使用真空系统清理材料。否则,涂层刀具应能够干燥运行。

在加工石墨时需要注意的另一件事是,因为石墨不会产生碎片,而是产生一团非常研磨性的灰尘,如果不适当的护理,它可能对操作人员和机器有害。操作人员应佩戴防护口罩,避免吸入石墨粉尘。在石墨车间工作时,适当的通风和保持空气质量也是保护机械师的关键。

由于石墨灰尘也极为导电,因此它可以轻松损坏CNC机器内的非保护电路,这可能导致主要的电气问题。虽然不推荐冷却液,但真空系统可以帮助去除灰尘,使其能够在机器内积聚太多并防止严重问题。

石墨加工切割工具

正如前面提到的,石墨是一种臭名昭著的切削工具杀手,因为它具有极强的研磨性。即使是最高质量的硬质合金立铣刀,如果不涂涂层,在大多数工作中也会磨损很快。这种极端的磨损可能会迫使在操作过程中更换工具,当试图重新启动磨损的工具时,可能会导致零件的缺陷。

石墨切割工具

在选择石墨加工刀具时,涂层和切削刃是最重要的考虑因素。在购买刀具时,凹槽数、螺旋角和刀具几何形状的其他关键特征最终都次于涂层。

用于石墨加工,CVD(化学气相沉积)金刚石涂层尽可能最大限度地建议使用刀具寿命和工具性能。将这些涂层直接生长到碳化物端铣刀中,改善硬度,并用涂层留下工具,涂层比PVD金刚石涂层厚5倍。虽然不是最锋利的边缘,CVD金刚石涂层提供比其他更长的刀具寿命金刚石涂层由于金刚石层较厚。

尽管CVD涂层工具的初始加工成本可能高于未涂层工具,但由于CVD涂层工具的工具寿命比未涂层工具长得多,这使得每件成本显著降低。在像石墨这样的难磨材料中,未涂层的硬质合金刀具在石墨的研磨性完全磨损切削刃之前会持续很短的时间。使用CVD涂层工具将使您在竞争中占据优势,使您的机器在更换工具的停机时间更少的情况下运行,并最终节省大量成本。

石墨的终端铣刀
来自Harvey工具的CVD金刚石涂层端磨机

总的来说,石墨可以是机器的难以造型的材料,但是用正确的切削刀具和适当的速度和饲料,您将在任何时候都能制作质量零件。哈维工具提供了一个广泛选择CVD涂层立铣刀在不同的直径,长度和切割长度,以确保你有你需要的任何工作,你的方式。

用螺旋式的新型HVTI刀具轻松实现高效铣削

钛是一种众所周知的难加工材料,特别是在侵蚀性刀具路径中,如与高效铣削(HEM)相关的刀具路径中。螺旋解决方案的新工具系列HVTI-6系列专门为此目的优化的钛合金立铣刀,以及经过验证的,提供20%的刀具寿命而不是竞争对手的类似工具

在表面水平,这些新的钛合金螺旋立铣刀具有角半径几何形状,6槽,并有a +涂层,以优化刀具寿命和提高切削性能。但这些立铣刀比标准6槽刀具的典型几何形状要多得多。HVTI-6的设计结合了独特的耙子、芯和边缘设计,使其优于标准的6槽刀具,在切割HEM刀具路径时铣削钛。点击这里观看HVTI-6的行动!

钛立铣刀

HVTI-6的设计是Harvey Performance公司创新和新产品开发团队进行重大测试的结果。188bet金宝搏欧洲杯首页188bet金博宝欧洲杯直播官网这些团队花了好几个月的时间测试工具,对材料和工具的几何形状进行深入分析,并在全国各地的测试现场进行了数十个小时的测试。

新的HVTI-6切割器在与由螺旋解答竞争对手提供的标准6槽工具相比,在钛时,在钛合金中进行了更高的金属去除率(MRR)和20%的刀具寿命。这种刀具寿命改善将在工具上产生巨大的成本,以及缩短循环时间和较低的每份成本。

螺旋HVTI钛

Harv188bet金博宝欧洲杯直播官网ey Performance Innovation团队针对钛级Ti6Al4V进行测试,占绝大多数钛被加工在北美。测试部件被设计和编程,以允许该工具更明确的敏捷性测试,将工具带入像密钥几何切割练习,如紧密的角落,长直线切割,快速移动。

他们花了很多时间Lyndex-Nikken,高品质旋转桌,工具架和加工配件的制造商,在他们的芝加哥总部。通过在Lyndex-Nikken与团队合作,Harvey Performance Compan188bet金博宝欧洲杯直播官网188bet金宝搏欧洲杯首页y团队能够在最佳条件下测试,顶级工具持有人,工作持有和加工中心。Lyndex还可用于提供他们对工具持有技术的专家支持,并且是这些工具测试过程的一个组成部分。下面可以在Lyndex设施拍摄的令人印象深刻的测试剪辑的视频。

在行动中观看HVTI

在这些测试中,HVTI能够以400 SFM和120 IPM的Ti6Al4V运行HEM刀具路径,这是大多数测试的基线。

虽然标准6长笛工具提供的螺旋仍将执行高标准钛和其他硬材料(钢,异国金属,铸铁)HVTI-6是一种专用的材料特定工具专为钛的下摆刀具设计而设计。这些新工具的高级速度和馈送已经可用加工顾问亲,和完整的产品现在可在螺旋凸轮工具库便于编程。

了解更多关于的信息HVTI 6长笛钛铣刀请访问螺旋解决方案网站。要了解有关下摆技术的更多信息,请下载下摆指南有关此高级工具路径的完整指南。

深入了解螺旋涂层的端铣刀

在使用难加工材料(如铬镍铁合金)时,不锈钢或硬化钢,利用有效涂层对于维持来说是重要的工具寿命完善你的角色。而寻找的是正确的涂层在美国,许多机械师在找到可行的解决方案之前会尝试几种方法——这一过程浪费了宝贵的时间和金钱。在涉及到坚韧材料的应用中,一种越来越受欢迎的涂层是螺旋溶液Tplus涂层。这篇文章将探讨什么Tplus涂层是(而不是),并且当它最适合您的特定工作时。

螺旋立铣刀上的tplus涂层

什么是螺旋解决方案'Tplus涂层吗?

螺旋的t.涂层是一种基于钛的多层涂层,采用物理气相沉积(PVD)工艺。这种涂层方法在接近真空的环境下进行,并将微米厚的涂层均匀地分布在适当准备的工具上。T是一个优质的,多层,钛涂层,提高边缘强度,耐磨性和工具寿命。

Tplus涂层规格图

什么时候应该使用机械师Tplus涂层吗?

在工作时很难加工材料

Tplus涂层在难以加工的材料上效果很好,比如Inconel,不锈钢,硬化钢,及其他硬度可达65rc的合金钢。它为您的工具提供高硬度(44 GPa),创造更强的切削刃,从而延长工具寿命。

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在高温应用中工作时

当您在含铁材料中运行应用程序时酷热工作硬化是一种可能性,t是一个很好的解决方案,因为它设计用于承受高温(高达2,192°)。

在干加工应用中

在缺少...之下冷却剂,不要害怕!T涂层是一种可行的选择,因为它可以处理加工的热量。低摩擦系数(0.35)保证了干加工方面的显着性能,并允许涂层工具平稳地移动,产生更少的热量,在没有冷却剂的应用中非常有益。

在大型生产中

在高生产过程中,在这种涂层擅长的情况下,由于其性能允许您的工具在长轴上留在主轴上,通过避免交换磨损工具来创造更多份。

加工贵金属

贵金属由于其广泛的材料特性和较高的成本(如果零件必须报废),因此特别难以加工。下面的文章将介绍这些元素及其合金,并提供如何有效地加工它们的指南。

关于元素

有时被称为“高贵”的金属,贵金属由八个元素组成,它们位于周期表的中间(见图1)。这八种金属是:

  1. 铑(RH)
  2. 钯(PD)
  3. 银(Ag)
  4. 锇(OS)
  5. 铱星(IR)
  6. 铂(Pt)
  7. 金(AU)

这些元素是地球上最稀有的物质之一,因此可能非常昂贵。金和银可以以纯金块的形式找到,这使得它们更容易获得。然而,其他六种元素通常混合在元素周期表下面四种金属的原矿中:铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)和铜(Cu)。这些元素是贵金属的一个子集,通常称为铂族金属(PGM)。因为它们都是在原矿中发现的,这使得采矿和开采变得困难,大大增加了成本。由于价格昂贵,第一次正确加工这些材料对于提高车间效率至关重要。

加工金属

图1:周期表,8种贵金属用蓝色框起来。图像来源:clearscience.tumblr.com.

贵金属的基本性质和组成

贵金属具有值得注意的材料性质,因为它们是特性柔软的,韧性和抗氧化的。它们被称为“贵族”金属,因为它们对大多数类型的化学和环境攻击抵抗力。表1列出了几种贵金属以其元素形式的讲述材料属性。为了比较目的,它们并排,具有6061 al和4140钢。通常,只有铂族金属是主要由铂组成的合金(具有较小的Ru,Rh,Pa,OS,IR),只使用金和银。贵金属对于非常致密并且具有高熔点来说是值得注意的,这使得它们适用于各种应用。

表1:贵金属,4140钢和6061铝的冷加工材料性能

贵金属

贵金属的常见加工应用

银和金具有特别有利的导热性和电阻率。表2列出了这些值,以及CC1000(退火铜)和退火6061铝,用于比较。铜由于电阻率相对较低而常用于电线,尽管银是更好的替代品。这不是一般惯例的明显原因是银与铜的价格。也就是说,铜通常在电接触区域镀金,因为它往往氧化后,延长使用,这降低了它的电阻率。如前所述,黄金和其他贵金属都是抗氧化的。这种耐腐蚀性是它们被用于电子工业阴极保护系统的主要原因。

表2:Ag, Au, Cu, Al的导热系数和电阻率

加工金属

铂及其各自的合金提供最多的应用,因为它可以实现许多不同的机械性能,同时仍然保持贵金属的益处(高熔点,延展性和抗氧化性)。表3列出了铂和许多其他PGM,每个其他PGM都有自己的机械性能。这些性质的方差取决于加入到铂的合金元素,合金金属的百分比,以及材料是否已被冷轧或退火。合金化可以显着增加材料的拉伸强度和硬度,同时同时降低其延展性。这种拉伸强度/硬度增加到延展性的比率降低取决于所添加的金属以及加入的金属,如表3所示。通常这取决于所添加元素的粒度以及其天然结晶结构。钌和锇的特定晶体结构具有在加入铂时具有显着的硬化效果。PT-OS合金特别是非常艰难和实际上不可行的,这不会产生许多现实世界的应用。然而,将其他4个PGM的添加到铂允许具有各种用途的机械性能范围。

表3:PGM材料性能(注:硬度和抗拉强度均为冷加工值)

加工金属

铂及其合金是生物相容的,使其能够长时间置于人体中而不会导致不良反应或中毒。因此,包括心肌螺钉固定,支架和用于血管成形术装置的标记带的医疗装置由铂及其合金制成。黄金和钯也常用于牙科应用。

PT-IR合金显着较硬,比任何其他合金更难以更强,并为汽车工业的火花塞制造出色的头部。有时加入到PT-IR合金中的铑,使材料更少弹性(因为它们用作医疗弹簧线),同时也增加了其可加工性。PT和PT-RH线对测量温度非常有效,因此用于热电偶。

加工贵金属

加工时影响最大的两个参数是硬度和伸长率。整个制造业的机械师和工程师都知道硬度,因为它表示材料的抗变形或抗切割能力。伸长率是用于量化材料延展性的测量值。它向设计师表明了结构在断裂前塑性(永久)变形的程度。例如,超高分子量聚乙烯(UHMWPE)等延性塑料的伸长率为350-525%,而油淬回火铸铁(120-90-02级)等脆性材料的伸长率约为2%。因此,伸长率越大,材料的“粘性”越大胶粘材料容易堆积边缘,并有倾向产生长的绳子碎片。

贵金属工具

材料延展性为切割贵金属来说是一个尖锐的切削工具。铝合金工具的可变螺旋可用于纯金、纯银、铂金等较软的材料。

加工金属

图2:用于铝合金的可变螺旋方形铣床

更高的硬度材料仍然需要锋利的切削刃。因此,一个人最好的选择是投资一个PCD金刚石太湖PCD晶片有切割极硬材料的能力与标准高速钢和硬质合金切削刃相比,在相对较长的时间内保持锋利的切削刃。

加工金属

图3:PCD Diamond Square End Mill

速度和饲料图表:

加工金属

图4:使用方形有色金属时,贵金属的速度和饲料,3x LOC

加工金属

图5:使用二槽方形PCD立铣刀时贵金属的速度和进料

关于螺旋解决方案的Zplus涂层的了解

有色金属和非金属材料通常不被认为是难以机器的,因此,机械师经常忽略工具涂层的使用。但是,虽然这些材料可能不会与硬化钢和其他亚铁材料相同的加工困难,但涂层仍然可以在有色金属应用中大大提高性能。例如,诸如铝和石墨之类的材料可能导致机械师是头痛,因为它们通常从磨损中产生。为了缓解有色金属加工应用中的这些问题,一种流行的涂层选择是螺旋溶液的z涂层。

Zplus涂层

什么是螺旋解Z涂层吗?

螺旋的z.是一种氮化锆基涂层,采用物理气相沉积(PVD)工艺。这种涂层方法是在真空中进行的,在适当准备的工具上形成只有微米厚的涂层。氮化锆不与各种有色金属发生化学反应,增加了工具的润滑性,并有助于排屑。

Zplus涂层规格图表

什么时候机械师应该使用螺旋解

使用磨料材料

尽管Z最初创建的是在铝制中工作,其硬度水平和1,10°F的最大工作温度使其能够良好地工作在其他磨料形式有色金属材料也是如此。该涂层降低了工具和部件之间的摩擦系数,使其能够更容易地移动通过更多的研磨材料。这种耐磨性降低了速率工具磨损,延长工具寿命。

对高效芯片疏散的关注

该涂层的主要功能之一是增加涂层的平滑度笛子的工具,这允许更有效的芯片去除。通过减少刀具和材料之间的摩擦,切屑不会粘在刀具上,有助于防止切屑堆积。涂层提供的增加的润滑性和光滑性使切削工具具有更高的性能水平。Z也建议在更柔软的,胶粘合金,因为光滑的表面鼓励材料具有最大的润滑性–这降低了加工时那些更粘的碎屑粘在刀具上的可能性。

大的生产运行

未涂层的工具可以很多形式工作有色金属应用.但是,要为您的工作获得真正的成本效益的工具,强烈建议使用适当的涂层。由于它们的使用增加,众所周知,众所周知,大量生产运行在工具上放置了大量磨损,并且通过利用适当的涂层,工具工作寿命可能存在显着改善。

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Z是什么时候涂层对我的申请没有有益吗?

完成应用程序

当你的零件完成对于它的最终应用是至关重要的,机械师可能会考虑使用无涂层的工具。与任何涂层一样,ZrN将在切削刃的尖端留下一个非常小的圆形边缘。最好的抛光通常需要非常锋利的工具,而未涂涂层的工具比涂涂层的工具有更锋利的切削刃。

关于哈维工具的TiB2涂层有什么需要了解的

铝和镁合金是世界各地机器车间常见的材料,被称为“更容易”加工的材料。然而,如果机械师没有准备好合适的工具,他们在加工这种材料时仍然会遇到打嗝。。当使用铝和镁合金时,选择一种能够延长刀具寿命并有助于去除切屑的涂层非常重要。哈维工具的TiB2涂层是这种材料桶的一种流行选择。

什么是harvey工具的tib2涂层?

哈维工具的TIB2涂层是二硼化钛,陶瓷基涂层,在加工过程中提供极高的腐蚀性。通过一种称为物理气相沉积(PVD)的方法将TIB2添加到工具中,该方法在真空中进行,其中颗粒被蒸发并施加到表面上,将薄层材料形成在适当的预制工具上。该方法使涂层能够腐蚀和抗性抗性。

TIB2涂层规格图表

TiB2在Harvey Tool的产品目录中以“-C8”标识,紧跟在sku编号之后。它可以在Harvey Tool的铝合金可变螺旋立铣刀,双角柄刀具和铝合金微型高性能钻头系列中找到。

什么时候机械师应该使用TiB2涂层?

筹码疏忽问题

TiB2对铝的亲和力极低,这有助于芯片排空过程。简单地说,如果一种材料的碎屑与所使用的涂层没有很高的亲和力,那么它们能够更容易地通过碎屑谷排出。TiB2涂层不会与铝和镁发生化学反应,这允许更平滑的切屑排出,因为切屑不会粘附在涂层上并产生切屑堆积等问题。这是一种常见的加工事故,可导致零件和刀具损坏,使加工操作快速脱轨。通过使用增加工具润滑性的涂层,切屑将不会有可粘附的表面,并将更平滑地从工具凹槽中排出。

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大的生产运行

虽然未涂层的工具在某些应用中可能正常工作,但在没有工具涂层的情况下,并非所有应用都可以成功。在使用大型生产过程中,运行工具需要通过加工大量零件的加工过程,始终建议使用涂层,因为它们延长了工具的使用寿命。

什么时候TiB2涂层对我的应用没有好处?

极端磨料材料

在PVD涂布过程中,工具可达到超过500°F的温度,这可能导致碳化物韧性略微下降。由于将涂层放置在碳化物上,该过程通常不会损害工具的性能。然后涂层保护略微弱化的边缘并提高推荐材料的工具性能。当工具通过高度磨料材料令人难以置信地运行工具时,微骨折仅开始出现,导致工具使用寿命减少。

非常柔软的材料

虽然涂层最多只有几微米厚,但它仍然为所放置刀具的切削刃提供了一个非常轻微的圆形边缘。考虑到这一点很重要,因为在使用软塑料等材料时,建议使用尽可能锋利的工具。尽可能锋利的边缘降低了材料上可能发生的任何“推压”的可能性,并增加了加工时适当“剪切”的可能性。

何时完成至关重要

如果您的部件的完成对最终产品来说是必不可少的,那么无涂层的工具可能更适合您的应用程序。涂层,如上所述,创建一个微观的圆形表面的工具的切割边缘。当以精加工速度运行工具并进给像铝这样的材料时,锋利的边缘会造成成品是否通过最终检验的差异。