Сучасні матеріали для різального інструменту мають понад 100 років розвитку, починаючи від вуглецевої інструментальної сталі до швидкорізальної інструментальної сталі.твердосплавний сплав, керамічний інструментінадтверді інструментальні матеріалиУ другій половині 18 століття оригінальним інструментальним матеріалом була переважно вуглецева інструментальна сталь. Оскільки в той час вона використовувалася як найтвердіший матеріал, який можна було обробляти на різальні інструменти. Однак, через дуже низьку температуру термостійкості (нижче 200°C), вуглецеві інструментальні сталі мають недолік: вони одразу та повністю затупляються через нагрівання різання при різанні на високих швидкостях, а діапазон різання обмежений. Тому ми з нетерпінням чекаємо інструментальних матеріалів, які можна різати на високих швидкостях. Матеріалом, який відображає це очікування, є швидкорізальна сталь.
Швидкорізальна сталь, також відома як фронтальна сталь, була розроблена американськими вченими у 1898 році. Річ не стільки в тому, що вона містить менше вуглецю, ніж вуглецева інструментальна сталь, скільки в тому, що до неї додається вольфрам. Завдяки ролі твердого карбіду вольфраму, її твердість не знижується за високих температур, і оскільки її можна різати зі швидкістю, значно вищою за швидкість різання вуглецевої інструментальної сталі, її називають швидкорізальною сталлю. З 1900 по 1920 рік з'явилася швидкорізальна сталь з ванадієм та кобальтом, а її термостійкість була збільшена до 500~600 °C. Швидкість різання сталі досягає 30~40 м/хв, що збільшується майже в 6 разів. З того часу, завдяки серіалізації її складових елементів, були сформовані швидкорізальні сталі на основі вольфраму та молібдену. Вони досі широко використовуються. Поява швидкорізальної сталі спричинила...
революція в обробці різанням, значно підвищуючи продуктивність різання металу та вимагаючи повної зміни конструкції верстата для адаптації до вимог до продуктивності різання цього нового інструментального матеріалу. Поява та подальший розвиток нових верстатів, у свою чергу, призвели до розробки кращих інструментальних матеріалів, а інструменти були стимульовані та вдосконалені. В умовах нових технологічних процесів виробництва інструменти зі швидкорізальної сталі також мають проблему обмеження довговічності інструменту через нагрівання різання під час різання на високій швидкості. Коли швидкість різання досягає 700 °C, швидкорізальна сталь
Вістря повністю затуплене, і на швидкості різання вище цього значення різання абсолютно неможливе. В результаті з'явилися твердосплавні інструментальні матеріали, які зберігають достатню твердість за вищих температур різання, ніж зазначені вище, і можуть різатися за вищих температур різання.
М'які матеріали можна різати твердими матеріалами, а для різання твердих матеріалів необхідно використовувати матеріали, які твердіші за них. Найтвердішою речовиною на Землі на даний момент є алмаз. Хоча природні алмази давно виявлені в природі, і вони мають давню історію використання як ріжучі інструменти, синтетичні алмази також були успішно синтезовані ще на початку 50-х років 20 століття, але реальне використання алмазів для широкого виготовлення...матеріали для промислового ріжучого інструментуце все ще питання останніх десятиліть.
З одного боку, з розвитком сучасних космічних технологій та аерокосмічних технологій використання сучасних інженерних матеріалів стає все більш поширеним, хоча вдосконалена швидкорізальна сталь, твердосплавний сплав танові керамічні інструментальні матеріалиПри різанні традиційних оброблюваних заготовок швидкість різання та продуктивність різання збільшуються вдвічі або навіть у десятки разів, але при їх використанні для обробки вищезазначених матеріалів довговічність інструменту та ефективність різання все ще дуже низькі, а якість різання важко гарантувати, іноді навіть неможливо обробити, що призводить до необхідності використання гостріших та зносостійких інструментальних матеріалів.
З іншого боку, зі швидким розвитком сучасноїмашинобудуваннята переробна промисловість, широке застосування автоматичних верстатів, обробних центрів з числовим програмним керуванням (ЧПК) та безпілотних обробних цехів, з метою подальшого підвищення точності обробки, скорочення часу зміни інструменту та підвищення ефективності обробки, все більше нагальних вимог висуваються до більш міцних та стабільних інструментальних матеріалів. У цьому випадку алмазні інструменти швидко розвивалися, і водночас розвитокматеріали для алмазного інструментутакож було значно просувано.
Матеріали для алмазного інструментумають низку чудових властивостей, з високою точністю обробки, високою швидкістю різання та тривалим терміном служби. Наприклад, використання інструментів Compax (полікристалічний алмазний композитний лист) може забезпечити обробку десятків тисяч деталей поршневих кілець зі сплаву кремнію та алюмінію, при цьому наконечники інструментів залишаються практично незмінними; обробка лонжеронів авіаційного алюмінію фрезами великого діаметра Compax може досягати швидкості різання до 3660 м/хв; ці інструменти незрівнянні з твердосплавними інструментами.
Не тільки це, використанняматеріали для алмазного інструментутакож може розширити поле обробки та змінити традиційну технологію обробки. У минулому для дзеркальної обробки використовувався лише процес шліфування та полірування, але тепер можна використовувати не лише інструменти з натуральних монокристалічних алмазів, але й у деяких випадках надтверді композитні інструменти PDC для надточної точної обробки, щоб досягти точення замість шліфування. Завдяки застосуваннюнадтверді інструменти, в галузі механічної обробки з'явилися деякі нові концепції, такі як використання інструментів PDC, де граничною швидкістю обертання є вже не інструмент, а верстат, і коли швидкість обертання перевищує певну швидкість, заготовка та інструмент не нагріваються. Наслідки цих новаторських концепцій є глибокими та відкривають необмежені перспективи для сучасної механічної обробки.
Час публікації: 02 листопада 2022 р.
