Сучасні матеріали для ріжучих інструментів пережили більш ніж 100-річну історію розвитку від вуглецевої інструментальної сталі до швидкорізальної інструментальної сталі,цементований карбід, керамічний інструментінадтверді інструментальні матеріали. У другій половині 18 століття вихідним інструментальним матеріалом була в основному вуглецева інструментальна сталь. Тому що в той час він використовувався як найтвердіший матеріал, який можна було обробити на ріжучі інструменти. Однак через дуже низьку жаростійку температуру (нижче 200 °C) вуглецеві інструментальні сталі мають недолік: вони відразу й повністю тьмяніють через тепло різання під час різання на високих швидкостях, а діапазон різання обмежений. Тому ми з нетерпінням чекаємо інструментальних матеріалів, які можна різати на високій швидкості. Матеріалом, який відображає це очікування, є швидкорізальна сталь.
Швидкорізальна сталь, також відома як лицьова сталь, була розроблена американськими вченими в 1898 році. Справа не в тому, що вона містить менше вуглецю, ніж вуглецева інструментальна сталь, а в тому, що додається вольфрам. Завдяки ролі твердого карбіду вольфраму його твердість не знижується в умовах високої температури, а оскільки його можна різати зі швидкістю, набагато вищою за швидкість різання вуглецевої інструментальної сталі, його називають швидкорізальною сталлю. З 1900-1920 рр. з'явилася швидкорізальна сталь з ванадієм і кобальтом, її термостійкість була підвищена до 500-600 °C. Швидкість різання сталі досягає 30 ~ 40 м / хв, що збільшується майже в 6 разів. З тих пір, з серіалізацією його складових елементів, були сформовані вольфрамові та молібденові швидкорізальні сталі. Він широко використовується досі. Поява швидкорізальної сталі викликала а
революція в обробці різанням, що значно покращує продуктивність різання металу та вимагає повної зміни структури верстата для адаптації до вимог продуктивності різання цього нового інструментального матеріалу. Поява та подальший розвиток нових верстатів, у свою чергу, призвели до розробки кращих інструментальних матеріалів, а інструменти стимулювалися та розвивалися. В умовах нової технології 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
кінчик повністю тупий, і при швидкості різання вище цього значення його абсолютно неможливо розрізати. У результаті з’явилися твердосплавні інструментальні матеріали, які зберігають достатню твердість при більш високих температурах різання, ніж вищезазначені, і їх можна різати при більш високих температурах різання.
М'які матеріали можна різати твердими матеріалами, а щоб різати тверді матеріали, необхідно використовувати матеріали, які твердіші за нього. Найтвердішою речовиною на Землі на даний момент є алмаз. Хоча природні алмази вже давно виявлені в природі, і вони мають довгу історію використання їх як ріжучих інструментів, синтетичні алмази також були успішно синтезовані ще на початку 50-х років 20-го століття, але реальне використання алмазів для широкого виготовленняматеріали промислового ріжучого інструментуце ще питання останніх десятиліть.
З одного боку, з розвитком сучасної космічної техніки та аерокосмічної техніки використання сучасних інженерних матеріалів стає все більш і більш рясним, хоча вдосконалена швидкорізальна сталь, цементований карбід інові керамічні інструментальні матеріалипри різанні заготовок традиційної обробки швидкість різання та продуктивність різання зросли вдвічі або навіть у десятки разів, але при їх використанні для обробки вищевказаних матеріалів довговічність інструменту та ефективність різання все ще дуже низька, а якість різання ускладнюється. щоб гарантувати, іноді навіть неможливо обробити, необхідно використовувати більш гострі та зносостійкі інструментальні матеріали.
З іншого боку, зі швидким розвитком сучасмашинобудуванняі переробна промисловість, широке застосування автоматичних верстатів, обробних центрів з числовим програмним керуванням (ЧПК) і безлюдних механічних цехів, з метою подальшого підвищення точності обробки, скорочення часу зміни інструменту та підвищення ефективності обробки, дедалі більш нагальні вимоги виготовлені з більш міцних і стабільних матеріалів інструменту. При цьому алмазний інструмент отримав бурхливий розвиток, а разом з тим і розвитокалмазні інструментальні матеріалитакож було значно просувається.
Алмазні інструментальні матеріалимають 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 із кремнієвого алюмінієвого сплаву, а їхні наконечники інструментів залишаються в основному незмінними; Обробка авіаційних алюмінієвих лонжеронів за допомогою фрез Compax великого діаметру може досягати швидкості різання до 3660 м/хв; Вони незрівнянні з твердосплавними інструментами.
Мало того, використанняалмазні інструментальні матеріалитакож може розширити сферу обробки та змінити традиційну технологію обробки. У минулому для обробки дзеркал використовувався лише процес шліфування та полірування, але тепер не лише інструменти з природним монокристалічним алмазом, але також у деяких випадках також можна використовувати надтверді композитні інструменти PDC для надточного різання, щоб досягти токарної обробки. замість подрібнення. Із застосуваннямнадтверді інструменти, деякі нові концепції з’явилися в галузі обробки, наприклад, використання інструментів PDC, обмеження швидкості точіння вже не інструмент, а верстат, і коли швидкість точіння перевищує певну швидкість, заготовка та інструмент роблять не тепло. Наслідки цих новаторських концепцій є глибокими та пропонують необмежені перспективи для сучасної машинобудівної промисловості.
Час публікації: 02 листопада 2022 р
