Τα σύγχρονα υλικά για εργαλεία κοπής έχουν βιώσει περισσότερα από 100 χρόνια ιστορίας ανάπτυξης, από τον χάλυβα εργαλείων άνθρακα έως τον χάλυβα εργαλείων υψηλής ταχύτητας,τσιμεντωμένο καρβίδιο, κεραμικό εργαλείοκαιεξαιρετικά σκληρά υλικά εργαλείωνΣτο δεύτερο μισό του 18ου αιώνα, το αρχικό υλικό για τα εργαλεία ήταν κυρίως ο χάλυβας εργαλείων άνθρακα. Επειδή εκείνη την εποχή χρησιμοποιούνταν ως το πιο σκληρό υλικό που μπορούσε να κατεργαστεί σε εργαλεία κοπής. Ωστόσο, λόγω της πολύ χαμηλής θερμοκρασίας αντοχής στη θερμότητα (κάτω των 200°C), οι χάλυβες εργαλείων άνθρακα έχουν το μειονέκτημα ότι είναι αμέσως και εντελώς αμβλείς λόγω της θερμότητας κοπής κατά την κοπή σε υψηλές ταχύτητες, και το εύρος κοπής είναι περιορισμένο. Επομένως, προσβλέπουμε σε υλικά εργαλείων που μπορούν να κοπούν σε υψηλές ταχύτητες. Το υλικό που αναδύεται για να αντικατοπτρίζει αυτή την προσδοκία είναι ο χάλυβας υψηλής ταχύτητας.
Ο χάλυβας υψηλής ταχύτητας, γνωστός και ως χάλυβας πρόσοψης, αναπτύχθηκε από Αμερικανούς επιστήμονες το 1898. Δεν είναι τόσο ότι περιέχει λιγότερο άνθρακα από τον χάλυβα εργαλείων άνθρακα, αλλά ότι προστίθεται βολφράμιο. Λόγω του ρόλου του σκληρού καρβιδίου του βολφραμίου, η σκληρότητά του δεν μειώνεται υπό συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και επειδή μπορεί να κοπεί με ταχύτητα πολύ υψηλότερη από την ταχύτητα κοπής του χάλυβα εργαλείων άνθρακα, 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 έχει αυξηθεί σχεδόν 6 φορές. Έκτοτε, με την σειριοποίηση των συστατικών του στοιχείων, έχουν σχηματιστεί χάλυβες υψηλής ταχύτητας βολφραμίου και μολυβδαινίου. Χρησιμοποιείται ευρέως μέχρι σήμερα. Η εμφάνιση του χάλυβα υψηλής ταχύτητας έχει προκαλέσει...
επανάσταση στην επεξεργασία κοπής, βελτιώνοντας σημαντικά την παραγωγικότητα της κοπής μετάλλου και απαιτώντας μια πλήρη αλλαγή στη δομή της εργαλειομηχανής για να προσαρμοστεί στις απαιτήσεις απόδοσης κοπής αυτού του νέου υλικού εργαλείων. Η εμφάνιση και η περαιτέρω ανάπτυξη νέων εργαλειομηχανών, με τη σειρά της, οδήγησε στην ανάπτυξη καλύτερων υλικών εργαλείων και τα εργαλεία έχουν ενισχυθεί και αναπτυχθεί. Υπό τις νέες συνθήκες τεχνολογίας κατασκευής, τα εργαλεία χάλυβα υψηλής ταχύτητας αντιμετωπίζουν 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
Η άκρη είναι εντελώς αμβλεία και με ταχύτητα κοπής πάνω από αυτήν την τιμή, είναι εντελώς αδύνατη η κοπή. Ως αποτέλεσμα, έχουν αναδυθεί υλικά εργαλείων από καρβίδιο που διατηρούν επαρκή σκληρότητα υπό 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 ανακαλυφθεί από καιρό στη φύση και έχουν μακρά ιστορία χρήσης τους ως εργαλεία κοπής, τα συνθετικά διαμάντια έχουν επίσης συντεθεί με επιτυχία ήδη από τις αρχές της δεκαετίας του '50 του 20ού αιώνα, αλλά η πραγματική χρήση των διαμαντιών για την ευρεία παραγωγή...υλικά βιομηχανικών εργαλείων κοπήςείναι ακόμα θέμα των τελευταίων δεκαετιών.
Αφενός, με την ανάπτυξη της σύγχρονης διαστημικής τεχνολογίας και της αεροδιαστημικής τεχνολογίας, η χρήση σύγχρονων μηχανικών υλικών γίνεται όλο και πιο άφθονη, αν και ο βελτιωμένος χάλυβας υψηλής ταχύτητας, το τσιμεντωμένο καρβίδιο καινέα κεραμικά υλικά εργαλείωνΣτην κοπή παραδοσιακών τεμαχίων επεξεργασίας, η ταχύτητα κοπής και η παραγωγικότητα κοπής διπλασιάστηκαν ή και δεκάδες φορές αυξήθηκαν, αλλά όταν χρησιμοποιούνται για την επεξεργασία των παραπάνω υλικών, η ανθεκτικότητα του εργαλείου και η απόδοση κοπής εξακολουθούν να είναι πολύ χαμηλές και η ποιότητα κοπής είναι δύσκολο να εγγυηθεί, μερικές φορές ακόμη και ανίκανη να επεξεργαστεί, η ανάγκη χρήσης πιο αιχμηρών και πιο ανθεκτικών στη φθορά υλικών εργαλείων.
Από την άλλη πλευρά, με την ραγδαία ανάπτυξη των σύγχρονωνκατασκευή μηχανημάτωνκαι στη βιομηχανία επεξεργασίας, η ευρεία εφαρμογή αυτόματων εργαλειομηχανών, κέντρων κατεργασίας με αριθμητικό έλεγχο υπολογιστή (CNC) και μη επανδρωμένων εργαστηρίων κατεργασίας, προκειμένου να βελτιωθεί περαιτέρω η ακρίβεια επεξεργασίας, να μειωθεί ο χρόνος αλλαγής εργαλείων και να βελτιωθεί η αποδοτικότητα της επεξεργασίας, γίνονται όλο και πιο επείγουσες απαιτήσεις για πιο ανθεκτικά και σταθερά υλικά εργαλείων. Σε αυτήν την περίπτωση, τα διαμαντένια εργαλεία έχουν αναπτυχθεί ραγδαία και ταυτόχρονα, η ανάπτυξηυλικά διαμαντένιων εργαλείωνέχει επίσης προωθηθεί σε μεγάλο βαθμό.
Υλικά διαμαντένιων εργαλείωνέχουν μια σειρά από εξαιρετικές ιδιότητες, με υψηλή ακρίβεια επεξεργασίας, γρήγορη ταχύτητα κοπής και μεγάλη διάρκεια ζωής. Για παράδειγμα, η χρήση εργαλείων Compax (πολυκρυσταλλικό σύνθετο φύλλο διαμαντιού) μπορεί να διασφαλίσει την επεξεργασία δεκάδων χιλιάδων εξαρτημάτων δακτυλίων εμβόλου από κράμα πυριτίου-αλουμινίου και οι άκρες των εργαλείων τους παραμένουν ουσιαστικά αμετάβλητες. Η κατεργασία δοκών αλουμινίου αεροσκαφών με φρέζες μεγάλης διαμέτρου Compax μπορεί να φτάσει σε ταχύτητες κοπής έως και 3660 m/min. Αυτές είναι ασύγκριτες με τα εργαλεία καρβιδίου.
Όχι μόνο αυτό, η χρήση τουυλικά διαμαντένιων εργαλείωνμπορεί επίσης να επεκτείνει τον τομέα επεξεργασίας και να αλλάξει την παραδοσιακή τεχνολογία επεξεργασίας. Στο παρελθόν, η επεξεργασία με καθρέφτη μπορούσε να χρησιμοποιήσει μόνο τη διαδικασία λείανσης και στίλβωσης, αλλά τώρα όχι μόνο τα φυσικά εργαλεία διαμαντιών μονοκρυστάλλου, αλλά και σε ορισμένες περιπτώσεις μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν εξαιρετικά σκληρά σύνθετα εργαλεία PDC για εξαιρετικά ακριβή κοπή, για να επιτευχθεί τόρνευση αντί για λείανση. Με την εφαρμογή...εξαιρετικά σκληρά εργαλεία, έχουν αναδυθεί ορισμένες νέες έννοιες στον τομέα της κατεργασίας, όπως η χρήση εργαλείων PDC, η περιοριστική ταχύτητα τόρνευσης δεν είναι πλέον το εργαλείο αλλά η εργαλειομηχανή, και όταν η ταχύτητα τόρνευσης υπερβαίνει μια ορισμένη ταχύτητα, το τεμάχιο εργασίας και το εργαλείο δεν θερμαίνονται. Οι επιπτώσεις αυτών των πρωτοποριακών εννοιών είναι βαθιές και προσφέρουν απεριόριστες προοπτικές για τη σύγχρονη βιομηχανία κατεργασίας.
Ώρα δημοσίευσης: 02 Νοεμβρίου 2022
