精密模具 碳化鎢(鎢鋼) : M2內螺牙加工

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碳化鎢（鎢鋼）M2內螺牙加工：加工痛點


碳化鎢（鎢鋼，Tungsten Carbide）主要由碳化鎢（WC）及鈷（Co）所構成的硬質合金。鎢鋼可以說是最硬、最耐磨的金屬之一，其硬度及密度約為鋼鐵（steel）的二至三倍。

鎢鋼具有高硬度、耐磨耗、耐熱及耐腐蝕等優良性能，尤其是它的高硬度和耐磨耗，使它即使處在高溫險峻的環境下，材料也不易氧化變質。

然而，碳化鎢（鎢鋼）的高硬度及耐磨耗特性為許多加工業者帶來極大的挑戰。尤其針對極小尺寸（如M2）的內螺牙特徵，許多加工業者會採用放電加工（EDM，Electrical Discharge Machining）的方式，然而使用此種方式加工，被加工件的表面會生成放電白層，也就是高溫融化後再凝固層，此變質層的硬度會比原材料硬度來得高，而且會使材料表面粗糙度增加，容易有氣孔、裂紋的產生，對產品使用壽命造成嚴重的影響。去除放電白層是必要的工序，由此可見，此加工方式仍需進行多道工序（包括粗放電、精放電、CNC研磨等），並橫跨多台不同機台，工序複雜且耗時。

另一方面，在傳統CNC加工過程中，過大的切削阻力（cutting force）以及刀具在加工時連續性接觸工件，都會加速、加劇刀具磨耗狀況，隨著螺紋深度增加，內螺牙大徑越來越小，最後導致螺絲無法完全鎖固，將嚴重影響最終產品品質。

 

☑️ 碳化鎢（鎢鋼）加工資訊

 
    碳化鎢（鎢鋼）加工資訊          
  材料   碳化鎢（鎢鋼）
  特徵   M2 x 0.4mm_螺紋深度3mm_內螺牙                    
  工法   內螺牙加工  
  超音波刀把   　     HSKE40-R02-06
  機台轉速   30,000 rpm
  刀具選用               Resmo RNA-DIA-M2-K8-#325  單牙刀               



 
使用漢鼎HSK-E40超音波加工模組輔助碳化鎢-鎢鋼M2內螺牙加工
(圖1. 使用漢鼎HSK-E40超音波加工模組輔助碳化鎢-鎢鋼M2內螺牙加工)



漢鼎超音波輔助碳化鎢-鎢鋼M2內螺牙加工工件特徵完整
(圖2. 漢鼎超音波輔助碳化鎢-鎢鋼M2內螺牙加工工件特徵完整)


 

【漢鼎超音波】碳化鎢（鎢鋼）M2內螺牙加工：測試目標 



針對碳化鎢（鎢鋼）的超音波輔助M2內螺牙加工測試，目標為在CNC機台上，使用單牙刀，在碳化鎢材料上，加工出極小尺寸M2內螺牙特徵。



 

【漢鼎超音波】碳化鎢（鎢鋼）M2內螺牙加工：加工結果

 

碳化鎢（鎢鋼）M2內螺牙加工：加工效率

使用漢鼎HSK-E40超音波加工模組輔助碳化鎢-鎢鋼M2內螺牙加工, 每銑一牙的加工效率提升3倍
(圖3. 使用漢鼎HSK-E40超音波加工模組輔助碳化鎢-鎢鋼M2內螺牙加工, 每銑一牙的加工效率提升3倍)

 
  • 在固定每轉進給的情況下，搭配漢鼎超音波，可將轉速及進給率提高至原刀具商建議參數的3倍（轉速從10,000rpm提升至30,000rpm；進給率從20mm/min提升至60mm/min），每繞銑一牙所需的加工時間從12分鐘下降至4分鐘，加工時間僅需原本的1/3，整體加工效率提升3倍。
  • 使用漢鼎超音波，有效降低切削阻力，實現在高速加工工法下，完成在碳化鎢（鎢鋼）材料的極小尺寸M2內螺牙加工。
 


 

碳化鎢（鎢鋼）M2內螺牙加工：工件品質

使用漢鼎HSK-E40超音波加工模組輔助碳化鎢-鎢鋼M2內螺牙加工, 內螺牙特徵完整, 螺絲可完全鎖入內螺牙孔內
(圖4. 使用漢鼎HSK-E40超音波加工模組輔助碳化鎢-鎢鋼M2內螺牙加工, 內螺牙特徵完整, 螺絲可完全鎖入內螺牙孔內)

 
  • 使用漢鼎超音波輔助加工，有效降低切削阻力，且加工時，刀具間接性接觸工件，有效降低切削熱，實現高速工法加工（提高3倍轉速與進給率）下，仍可維持碳化鎢（鎢鋼）M2內螺牙特徵之完整性。
  • （相同參數配置下）在無超音波的情況下加工，因切削阻力大，且加工時，刀具連續性接觸工件，容易累積大量切削熱，造成刀具磨耗嚴重，隨螺紋深度越深，內螺紋大徑逐漸變小，最後導致測試螺絲無法完全鎖入內螺牙，且嘗試鎖入的螺絲甚至呈現歪斜狀。



 

碳化鎢（鎢鋼）M2內螺牙加工：刀具壽命

使用漢鼎HSK-E40超音波加工模組輔助碳化鎢-鎢鋼M2內螺牙加工, 每支刀可完成1孔M2內螺牙加工, 而無超音波無法完成
(圖5. 使用漢鼎HSK-E40超音波加工模組輔助碳化鎢-鎢鋼M2內螺牙加工, 每支刀可完成1孔M2內螺牙加工, 而無超音波無法完成)

 
  • 為呈現超音波輔助加工最佳效益，相較原刀具商建議之加工參數提高3倍轉速與進給率，同時作為加速刀具壽命測試。
  • 在相同參數配置下，搭配漢鼎超音波，每支刀可完成1孔完整特徵之M2內螺牙特徵；相較無超音波，在高速工法下，無法完成完整M2內螺牙特徵加工，且刀具已出現明顯咬痕，刀具磨耗嚴重。



 

【漢鼎超音波】碳化鎢（鎢鋼）M2內螺牙加工：超音波效益



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碳化鎢（鎢鋼）M2內螺牙加工：產業應用



碳化鎢（鎢鋼，Tungsten Carbide）M2內螺牙特徵經常應用在精密模具／精密機械產業，特別用作沖壓模具（mould & die）、磨耗零件、金屬加工或成形刀具、切削刀具等之材料。


碳化鎢（鎢鋼）具有高硬度、耐磨耗、耐熱及耐腐蝕等優良性能，尤其是它的高硬度和耐磨耗，使它即使處在高溫險峻的環境下，材料也不易氧化變質。

碳化鎢（鎢鋼）被廣泛應用在許多產業，例如金屬加工（metal working）、精密模具（mould & die）、採礦、電子產業等。其中碳化鎢在精密模具／精密機械產業應用中，最常被用作切削刀具的材料；另外，高硬度、耐磨耗的材料特性也經常被用來製作適用於高速高溫環境下的高性能磨耗零件。


漢鼎智慧科技的超音波加工模組為新材料的加工帶來全新的解決方案！漢鼎的超音波輔助加工技術可以達到有效提升加工效率，節省整體加工時間，同時在擁有穩定的工件品質下，提升刀具壽命，為客戶降低整體生產成本。不僅符合客戶端需求之標準，更能為客戶創造出多重價值！



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