Η ταχεία ανάπτυξη των μαχαιριών συνοδεύτηκε από την ανάπτυξη ατμομηχανών και άλλων μηχανών στα τέλη του 18ου αιώνα.
Το 1783, ο Ρενέ της Γαλλίας παρήγαγε για πρώτη φορά κόφτες άλεσης. Το 1923, ο Schroeter της Γερμανίας ανακάλυψε τσιμέντο καρβίδιο. Όταν χρησιμοποιείτε τσιμέντο καρβίδιο, η αποδοτικότητα είναι διπλάσια από τη χρήση χάλυβα υψηλής ταχύτητας, και η ποιότητα της επιφάνειας και η ακρίβεια των διαστάσεων των τεμαχίων εργασίας που υποβάλλονται σε επεξεργασία με κοπή βελτιώνεται επίσης πολύ.
Επειδή το χάλυβα υψηλής ταχύτητας και το καρβίδιο από τσιμέντο είναι σχετικά ακριβά, το 1938, η Γερμανική Εταιρεία Degussa απέκτησε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για κεραμικά μαχαίρια. Το 1972, η General Electric Company των Ηνωμένων Πολιτειών παρήγαγε πολυκρυσταλλικά συνθετικά διαμάντια και πολυκρυσταλλικές κυβικές λεπίδες νιτριδίου του βορίου. Αυτά τα μη μεταλλικά υλικά εργαλείων επιτρέπουν στο εργαλείο να κόβει σε υψηλότερες ταχύτητες.
Το 1969, το σουηδικό εργοστάσιο χάλυβα Sandvik απέκτησε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για την παραγωγή λεπίδων καρβιδίου με επικάλυψη καρβιδίου τιτανίου με εναπόθεση χημικών ατμών. Το 1972, οι Bangsar και Lagolan στις Ηνωμένες Πολιτείες ανέπτυξαν μια μέθοδο φυσικής εναπόθεσης ατμών για την επικάλυψη ενός σκληρού στρώματος καρβιδίου του τιτανίου ή νιτριδίου του τιτανίου στην επιφάνεια του τσιμεντοποιημένου καρβιδίου ή χαλύβδινων εργαλείων υψηλής ταχύτητας. Η μέθοδος επιφανειακής επικάλυψης συνδυάζει την υψηλή αντοχή και την ανθεκτικότητα του βασικού υλικού με την υψηλή σκληρότητα και αντοχή στη φθορά του επιφανειακού στρώματος, έτσι ώστε αυτό το σύνθετο υλικό να έχει καλύτερη απόδοση κοπής.
Λόγω των εξαρτημάτων που λειτουργούν υπό υψηλή θερμοκρασία, υψηλή πίεση, υψηλή ταχύτητα και διαβρωτικό ρευστό μέσο, χρησιμοποιούνται όλο και πιο δύσκολα στη μηχανή υλικά και το επίπεδο αυτοματοποίησης της επεξεργασίας κοπής και οι απαιτήσεις για ακρίβεια μηχανικής επεξεργασίας αυξάνονται και αυξάνονται . Κατά την επιλογή της γωνίας του εργαλείου, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η επίδραση πολλών παραγόντων, όπως υλικό τεμαχίου, υλικό εργαλείου, ιδιότητες επεξεργασίας (τραχιά και φινίρισμα) κ.λπ., οι οποίοι πρέπει να επιλέγονται εύλογα ανάλογα με τη συγκεκριμένη κατάσταση.
Συνηθισμένα υλικά εργαλείων: χάλυβας υψηλής ταχύτητας, καρβίδιο τσιμέντου (συμπεριλαμβανομένου του cermet), κεραμικά, CBN (κυβικό νιτρίδιο βορίου), PCD (πολυκρυσταλλικό διαμάντι), επειδή η σκληρότητά του είναι σκληρότερη από την άλλη, οπότε γενικά, η ταχύτητα κοπής είναι επίσης μία είναι υψηλότερο από το άλλο.
Ανάλυση απόδοσης υλικού εργαλείου
Χάλυβας υψηλής ταχύτητας:
μπορεί να χωριστεί σε συνηθισμένο χάλυβα υψηλής ταχύτητας και χάλυβα υψηλής ταχύτητας υψηλής απόδοσης.
Ο συνηθισμένος χάλυβας υψηλής ταχύτητας, όπως το W18Cr4V, χρησιμοποιείται ευρέως στην κατασκευή διαφόρων σύνθετων εργαλείων. Η ταχύτητα κοπής γενικά δεν είναι πολύ υψηλή, 40-60m / min κατά την κοπή απλού χάλυβα.
Ο χάλυβας υψηλής απόδοσης υψηλής απόδοσης, όπως το W12Cr4V4Mo, κατασκευάζεται με την προσθήκη ορισμένης περιεκτικότητας σε άνθρακα, περιεκτικότητας σε βανάδιο και προσθήκης κοβαλτίου, αλουμινίου και άλλων στοιχείων σε συνηθισμένο χάλυβα υψηλής ταχύτητας. Η αντοχή του είναι 1,5-3 φορές μεγαλύτερη από τον συνηθισμένο χάλυβα υψηλής ταχύτητας.
Καρβίδιο:
Σύμφωνα με το GB2075-87 (ανατρέξτε στο πρότυπο 190), μπορεί να χωριστεί σε τρεις κατηγορίες: P, M και K. Το τσιμέντο καρβίδιο τύπου P χρησιμοποιείται κυρίως για την επεξεργασία σιδηρούχων μετάλλων με μακριές μάρκες και το μπλε χρησιμοποιείται ως σήμα. Ο τύπος M χρησιμοποιείται κυρίως για την επεξεργασία σιδηρούχων μετάλλων Και μη σιδηρούχων μετάλλων, χρησιμοποιούν κίτρινο ως σήμα, επίσης γνωστό ως καρβίδιο τσιμέντου γενικής χρήσης, ο τύπος Κ χρησιμοποιείται κυρίως για την επεξεργασία σιδηρούχων μετάλλων μικρού μήκους, μη σιδηρούχων μετάλλων και μεταλλικά υλικά και το κόκκινο χρησιμοποιείται ως σήμα.
Οι αραβικοί αριθμοί πίσω από P, M, K υποδεικνύουν την απόδοσή του και τις συνθήκες φόρτωσης ή τις συνθήκες επεξεργασίας κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας. Όσο μικρότερος είναι ο αριθμός, τόσο μεγαλύτερη είναι η σκληρότητα και τόσο χειρότερη είναι η σκληρότητα.
Κεραμικά:
Τα κεραμικά υλικά έχουν καλή αντοχή στη φθορά και μπορούν να επεξεργαστούν υλικά υψηλής σκληρότητας που είναι δύσκολο ή αδύνατο να επεξεργαστούν με παραδοσιακά εργαλεία. Επιπλέον, τα κεραμικά εργαλεία κοπής μπορούν να αποφύγουν την κατανάλωση ενέργειας από την επεξεργασία ανόπτησης, και συνεπώς μπορούν επίσης να αυξήσουν τη σκληρότητα του τεμαχίου εργασίας και να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής των μηχανημάτων και του εξοπλισμού.
Η τριβή μεταξύ κεραμικών λεπίδων και μετάλλων είναι μικρή κατά την κοπή, δεν είναι εύκολο να κολλήσετε στις λεπίδες κατά την κοπή και δεν είναι εύκολο να παράγετε ενσωματωμένο άκρο και είναι δυνατή η κοπή υψηλής ταχύτητας. Επομένως, υπό τις ίδιες συνθήκες, η τραχύτητα της επιφάνειας του τεμαχίου εργασίας είναι σχετικά χαμηλή. Η ανθεκτικότητα του εργαλείου είναι αρκετές φορές ή και δεκάδες φορές υψηλότερη από τα παραδοσιακά εργαλεία, μειώνοντας τον αριθμό των αλλαγών εργαλείων κατά την επεξεργασία. υψηλή θερμοκρασία αντίσταση, καλή κόκκινη σκληρότητα. Μπορεί να κοπεί συνεχώς στα 1200 ℃. Έτσι, η ταχύτητα κοπής των κεραμικών ενθέτων μπορεί να είναι πολύ υψηλότερη από εκείνη του τσιμέντου καρβιδίου. Μπορεί να πραγματοποιήσει κοπή υψηλής ταχύτητας ή να πραγματοποιήσει&«περιστροφή και άλεση αντί για άλεση GG». Η απόδοση κοπής είναι 3-10 φορές υψηλότερη από αυτήν των παραδοσιακών εργαλείων, τα οποία μπορούν να εξοικονομήσουν 30% -70% ή περισσότερο ανθρωποώρες, ηλεκτρικό ρεύμα και εργαλειομηχανές.
CBN:
Αυτό είναι το δεύτερο υψηλότερο υλικό σκληρότητας που είναι σήμερα γνωστό. Η σκληρότητα του σύνθετου φύλλου CBN είναι γενικά HV3000 ～ 5000, το οποίο έχει υψηλή θερμική σταθερότητα και σκληρότητα σε υψηλή θερμοκρασία, και έχει υψηλή αντοχή στην οξείδωση, ακόμη και στα 1000 ℃. Η οξείδωση λαμβάνει χώρα και δεν αντιδρά χημικά με υλικά με βάση το σίδηρο στα 1200 ℃ 1300 ℃. Έχει καλή θερμική αγωγιμότητα και χαμηλό συντελεστή τριβής.
Πολυκρυσταλλικό διαμάντι PCD:
Το μαχαίρι διαμαντιού έχει τα χαρακτηριστικά της υψηλής σκληρότητας, της υψηλής αντοχής σε θλίψη, της καλής θερμικής αγωγιμότητας και της αντοχής στη φθορά, και μπορεί να επιτύχει υψηλή ακρίβεια μηχανικής κατεργασίας και αποδοτικότητα μηχανικής κατεργασίας στην κοπή υψηλής ταχύτητας. Επειδή η δομή του PCD είναι ένα λεπτόκοκκο σώμα με διαμάντι με διαφορετικούς προσανατολισμούς, αν και προστίθεται το συνδετικό υλικό, η σκληρότητα και η αντοχή του στη φθορά εξακολουθούν να είναι χαμηλότερες από εκείνες του διαμαντιού ενός κρυστάλλου. Η συγγένεια με μη σιδηρούχα μέταλλα και μη μεταλλικά υλικά είναι πολύ μικρή και τα τσιπ δεν είναι εύκολο να προσκολληθούν στην άκρη του εργαλείου κατά τη διάρκεια της διαδικασίας επεξεργασίας για να σχηματίσουν ένα ενσωματωμένο άκρο.
Η αντίστοιχη γκάμα εφαρμογών υλικών:
Χάλυβας υψηλής ταχύτητας: χρησιμοποιείται κυρίως για τη διαμόρφωση εργαλείων και σύνθετων σχημάτων και σε άλλες περιπτώσεις που απαιτούν υψηλή αντοχή.
Cemented Carbide: Η ευρύτερη γκάμα εφαρμογών, βασικά μπορεί να στεγνώσει.
Κεραμικά: χρησιμοποιείται κυρίως για την περιστροφή σκληρών τμημάτων και σκληρής κατεργασίας και υψηλής ταχύτητας κατεργασία εξαρτημάτων από χυτοσίδηρο.
CBN: Χρησιμοποιείται κυρίως για την περιστροφή σκληρών εξαρτημάτων και υψηλής ταχύτητας κατεργασία εξαρτημάτων από χυτοσίδηρο (γενικά, είναι πιο αποτελεσματικό από τα κεραμικά όσον αφορά την αντοχή στη φθορά, την αντοχή στην κρούση και την αντοχή σε θραύση).
PCD: Χρησιμοποιείται κυρίως για κοπή υψηλής απόδοσης μη σιδηρούχων και μη μεταλλικών υλικών.
Οι απαιτήσεις των εργαλειομηχανών CNC για υλικά εργαλείων
Υψηλή σκληρότητα και αντοχή στη φθορά
Η σκληρότητα του κοπτικού μέρους του εργαλείου πρέπει να είναι μεγαλύτερη από τη σκληρότητα του υλικού τεμαχίου εργασίας. Όσο υψηλότερη είναι η σκληρότητα του υλικού του εργαλείου, τόσο καλύτερη είναι η αντοχή του στη φθορά. Η σκληρότητα του υλικού του εργαλείου σε θερμοκρασία δωματίου πρέπει να είναι πάνω από HRC62.
Επαρκής αντοχή και αντοχή
Το εργαλείο ασκεί μεγάλη πίεση κατά την υπερβολική κοπή και μερικές φορές λειτουργεί υπό συνθήκες πρόσκρουσης και δόνησης. Για να αποφευχθεί το σπάσιμο και το σπάσιμο του εργαλείου, το υλικό του εργαλείου πρέπει να έχει επαρκή αντοχή και αντοχή. Γενικά, η αντοχή κάμψης χρησιμοποιείται για να εκφράσει την αντοχή του υλικού εργαλείου. Η τιμή πρόσκρουσης χρησιμοποιείται για να εκφράσει την ανθεκτικότητα του υλικού του εργαλείου.
Υψηλή αντοχή στη θερμότητα
Η αντίσταση στη θερμότητα αναφέρεται στην απόδοση των υλικών εργαλείων για τη διατήρηση της σκληρότητας, της αντοχής στη φθορά, της αντοχής και της σκληρότητας σε υψηλές θερμοκρασίες. Είναι ο κύριος δείκτης για τη μέτρηση της απόδοσης κοπής των υλικών εργαλείων. Αυτή η απόδοση ονομάζεται επίσης η κόκκινη σκληρότητα των υλικών εργαλείων.
καλύτερη θερμική αγωγιμότητα
Όσο μεγαλύτερη είναι η θερμική αγωγιμότητα του υλικού του εργαλείου, τόσο περισσότερη θερμότητα μεταδίδει το εργαλείο, είναι ωφέλιμο να μειωθεί η θερμοκρασία κοπής του εργαλείου και να βελτιωθεί η ανθεκτικότητα του εργαλείου.
Καλή δουλειά
Προκειμένου να διευκολυνθεί η επεξεργασία και κατασκευή εργαλείων, τα υλικά του εργαλείου πρέπει να έχουν καλές ιδιότητες επεξεργασίας, όπως σφυρηλάτηση, κύλιση, συγκόλληση, κοπή και άλεση, χαρακτηριστικά θερμικής επεξεργασίας και απόδοση πλαστικής παραμόρφωσης υψηλής θερμοκρασίας των υλικών του εργαλείου. Για τσιμεντοειδή καρβίδια και κεραμικά εργαλεία Το υλικό απαιτεί επίσης καλές ιδιότητες σύντηξης και σχηματισμού πίεσης.