Τα σύγχρονα υλικά κοπτικών εργαλείων έχουν βιώσει περισσότερα από 100 χρόνια ιστορίας ανάπτυξης από ανθρακούχο χάλυβα εργαλείων έως χάλυβα εργαλείων υψηλής ταχύτητας,καρβίδιο με τσιμέντο, κεραμικό εργαλείοκαιυπερσκληρά υλικά εργαλείων. Στο δεύτερο μισό του 18ου αιώνα, το αρχικό υλικό εργαλείων ήταν κυρίως ανθρακούχο χάλυβας εργαλείων. Γιατί εκείνη την εποχή χρησιμοποιήθηκε ως το πιο σκληρό υλικό που μπορούσε να μετατραπεί σε εργαλεία κοπής. Ωστόσο, λόγω της πολύ χαμηλής θερμοκρασίας αντοχής τους στη θερμότητα (κάτω από 200°C), οι ανθρακούχες χάλυβες εργαλείων έχουν το μειονέκτημα ότι είναι αμέσως και εντελώς θαμποί λόγω της θερμότητας κοπής κατά την κοπή σε υψηλές ταχύτητες και το εύρος κοπής είναι περιορισμένο. Επομένως, ανυπομονούμε για υλικά εργαλείων που μπορούν να κοπούν σε υψηλές ταχύτητες. Το υλικό που προκύπτει για να αντικατοπτρίζει αυτή την προσδοκία είναι ο χάλυβας υψηλής ταχύτητας.
Ο χάλυβας υψηλής ταχύτητας, γνωστός και ως μπροστινός χάλυβας, αναπτύχθηκε από Αμερικανούς επιστήμονες το 1898. Δεν είναι τόσο πολύ που περιέχει λιγότερο άνθρακα από ανθρακούχο χάλυβα εργαλείων, αλλά ότι προστίθεται βολφράμιο. Λόγω του ρόλου του σκληρού καρβιδίου βολφραμίου, η σκληρότητά του δεν μειώνεται σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και επειδή μπορεί να κοπεί με ταχύτητα πολύ μεγαλύτερη από την ταχύτητα κοπής του ανθρακούχου χάλυβα εργαλείων, ονομάζεται χάλυβας υψηλής ταχύτητας. Από το 1900~-1920 εμφανίστηκε ο χάλυβας υψηλής ταχύτητας με βανάδιο και κοβάλτιο και η αντοχή του στη θερμότητα αυξήθηκε στους 500~600 °C. Η ταχύτητα κοπής του χάλυβα κοπής φτάνει τα 30~40m/min, η οποία αυξάνεται κατά σχεδόν 6 φορές. Έκτοτε, με τη σειριοποίηση των συστατικών του στοιχείων, σχηματίστηκαν χάλυβες υψηλής ταχύτητας βολφραμίου και μολυβδαινίου. Εξακολουθεί να χρησιμοποιείται ευρέως μέχρι τώρα. Η εμφάνιση του χάλυβα υψηλής ταχύτητας έχει προκαλέσει α
επανάσταση στην επεξεργασία κοπής, βελτιώνοντας σημαντικά την παραγωγικότητα της κοπής μετάλλων και απαιτώντας πλήρη αλλαγή στη δομή της εργαλειομηχανής για προσαρμογή στις απαιτήσεις απόδοσης κοπής αυτού του νέου υλικού εργαλείου. Η εμφάνιση και η περαιτέρω ανάπτυξη νέων εργαλειομηχανών, με τη σειρά της, οδήγησε στην ανάπτυξη καλύτερων υλικών εργαλείων και τα εργαλεία έχουν τονωθεί και αναπτυχθεί. Κάτω από τις συνθήκες της νέας τεχνολογίας κατασκευής, τα εργαλεία από χάλυβα υψηλής ταχύτητας έχουν επίσης το πρόβλημα του περιορισμού της ανθεκτικότητας του εργαλείου λόγω της θερμότητας κοπής κατά την κοπή με υψηλή ταχύτητα. Όταν η ταχύτητα κοπής φτάσει τους 700 °C, ο χάλυβας υψηλής ταχύτητας
Το άκρο είναι εντελώς θαμπό και με την ταχύτητα κοπής πάνω από αυτήν την τιμή, είναι εντελώς αδύνατο να κοπεί. Ως αποτέλεσμα, έχουν προκύψει υλικά καρβιδίου εργαλείων που διατηρούν επαρκή σκληρότητα σε συνθήκες υψηλότερης θερμοκρασίας κοπής από τις παραπάνω και μπορούν να κοπούν σε υψηλότερες θερμοκρασίες κοπής.
Τα μαλακά υλικά μπορούν να κοπούν με σκληρά υλικά και για να κοπούν σκληρά υλικά είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν υλικά που είναι πιο σκληρά από αυτό. Η πιο σκληρή ουσία στη Γη αυτή τη στιγμή είναι το διαμάντι. Αν και τα φυσικά διαμάντια έχουν από καιρό ανακαλυφθεί στη φύση και έχουν μακρά ιστορία στη χρήση τους ως εργαλεία κοπής, τα συνθετικά διαμάντια έχουν επίσης συντεθεί με επιτυχία ήδη από τις αρχές της δεκαετίας του 50 του 20ου αιώνα, αλλά η πραγματική χρήση των διαμαντιών για την ευρεία παραγωγήβιομηχανικά υλικά κοπτικών εργαλείωνείναι ακόμα θέμα των τελευταίων δεκαετιών.
Από τη μία πλευρά, με την ανάπτυξη της σύγχρονης διαστημικής τεχνολογίας και της αεροδιαστημικής τεχνολογίας, η χρήση σύγχρονων υλικών μηχανικής γίνεται ολοένα και πιο άφθονη, αν και ο βελτιωμένος χάλυβας υψηλής ταχύτητας, το τσιμεντωμένο καρβίδιο καινέα κεραμικά υλικά εργαλείωνστην κοπή των παραδοσιακών τεμαχίων επεξεργασίας, η ταχύτητα κοπής και η παραγωγικότητα κοπής διπλασιάστηκαν ή και δεκάδες φορές αυξήθηκαν, αλλά όταν τα χρησιμοποιούνται για την επεξεργασία των παραπάνω υλικών, η ανθεκτικότητα του εργαλείου και η απόδοση κοπής είναι ακόμα πολύ χαμηλή και η ποιότητα κοπής είναι δύσκολη να εγγυηθεί, μερικές φορές ακόμη και ανίκανη να επεξεργαστεί, την ανάγκη χρήσης πιο αιχμηρών και πιο ανθεκτικών στη φθορά υλικών εργαλείων.
Από την άλλη, με τη ραγδαία ανάπτυξη του σύγχρονουκατασκευή μηχανημάτωνκαι τη βιομηχανία επεξεργασίας, την ευρεία εφαρμογή αυτόματων εργαλειομηχανών, τα κέντρα κατεργασίας αριθμητικού ελέγχου υπολογιστών (CNC) και τα εργαστήρια μη επανδρωμένης μηχανικής κατεργασίας, προκειμένου να βελτιωθεί περαιτέρω η ακρίβεια επεξεργασίας, να μειωθεί ο χρόνος αλλαγής εργαλείων και να βελτιωθεί η αποτελεσματικότητα επεξεργασίας, όλο και πιο επείγουσες απαιτήσεις είναι κατασκευασμένα για να έχουν πιο ανθεκτικά και σταθερά υλικά εργαλείων. Σε αυτή την περίπτωση, τα εργαλεία διαμαντιών έχουν αναπτυχθεί γρήγορα, και ταυτόχρονα, η ανάπτυξη τουυλικά διαμαντιών εργαλείωνέχει επίσης προωθηθεί σε μεγάλο βαθμό.
Διαμαντένια υλικά εργαλείωνέχουν μια σειρά από εξαιρετικές ιδιότητες, με υψηλή ακρίβεια επεξεργασίας, γρήγορη ταχύτητα κοπής και μεγάλη διάρκεια ζωής. Για παράδειγμα, η χρήση εργαλείων Compax (σύνθετο φύλλο πολυκρυσταλλικού διαμαντιού) μπορεί να εξασφαλίσει την επεξεργασία δεκάδων χιλιάδων εξαρτημάτων δακτυλίου εμβόλου από κράμα αλουμινίου πυριτίου και οι άκρες των εργαλείων τους είναι βασικά αμετάβλητες. Η μηχανική κατεργασία των δοκών αλουμινίου αεροσκαφών με φρέζες μεγάλης διαμέτρου Compax μπορεί να φτάσει σε ταχύτητες κοπής έως και 3660 m/min. Αυτά είναι ασύγκριτα με τα εργαλεία καρβιδίου.
Όχι μόνο αυτό, η χρήση τουυλικά διαμαντιών εργαλείωνμπορεί επίσης να επεκτείνει το πεδίο επεξεργασίας και να αλλάξει την παραδοσιακή τεχνολογία επεξεργασίας. Στο παρελθόν, η κατεργασία καθρέφτη μπορούσε να χρησιμοποιήσει μόνο τη διαδικασία λείανσης και στίλβωσης, αλλά τώρα όχι μόνο φυσικά εργαλεία μονοκρυστάλλου διαμαντιού, αλλά και σε ορισμένες περιπτώσεις μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν εξαιρετικά σκληρά σύνθετα εργαλεία PDC για κοντινή κοπή εξαιρετικής ακρίβειας, για την επίτευξη τόρνευσης αντί για άλεση. Με την εφαρμογή τουεξαιρετικά σκληρά εργαλεία, έχουν προκύψει ορισμένες νέες έννοιες στον τομέα της μηχανικής κατεργασίας, όπως η χρήση εργαλείων PDC, η περιοριστική ταχύτητα στροφής δεν είναι πλέον το εργαλείο αλλά η εργαλειομηχανή και όταν η ταχύτητα στροφής υπερβαίνει μια ορισμένη ταχύτητα, το τεμάχιο εργασίας και το εργαλείο κάνουν όχι ζέστη. Οι επιπτώσεις αυτών των πρωτοποριακών ιδεών είναι βαθιές και προσφέρουν απεριόριστες προοπτικές για τη σύγχρονη βιομηχανία μηχανουργικής κατεργασίας.
Ώρα δημοσίευσης: Νοε-02-2022
