Moderne skjæreverktøymaterialer har mer enn 100 års utviklingshistorie fra karbonverktøystål til høyhastighetsverktøystål,sementert karbid, keramisk verktøyogsuperharde verktøymaterialerI andre halvdel av 1700-tallet var det opprinnelige verktøymaterialet hovedsakelig karbonverktøystål. Fordi det på den tiden ble brukt som det hardeste materialet som kunne maskineres til skjæreverktøy. På grunn av den svært lave varmebestandighetstemperaturen (under 200 °C) har karbonverktøystål imidlertid ulempen at de umiddelbart og fullstendig blir sløve på grunn av skjærevarme ved skjæring i høye hastigheter, og skjæreområdet er begrenset. Derfor ser vi frem til verktøymaterialer som kan skjæres i høye hastigheter. Materialet som gjenspeiler denne forventningen er høyhastighetsstål.
Høyhastighetsstål, også kjent som frontstål, ble utviklet av amerikanske forskere i 1898. Det er ikke så mye at det inneholder mindre karbon enn karbonverktøystål, men at det er tilsatt wolfram. På grunn av rollen til hard wolframkarbid reduseres ikke hardheten under høye temperaturforhold, og fordi det kan skjæres med en hastighet som er mye høyere enn skjærehastigheten til karbonverktøystål, kalles det høyhastighetsstål. Fra 1900 til 1920 dukket høyhastighetsstål med vanadium og kobolt opp, og varmemotstanden økte til 500 til 600 °C. Skjærehastigheten for skjæring av stål når 30 til 40 m/min, noe som øker med nesten 6 ganger. Siden den gang, med serialiseringen av dets bestanddeler, har wolfram- og molybden-høyhastighetsstål blitt dannet. Det er fortsatt mye brukt frem til i dag. Fremveksten av høyhastighetsstål har forårsaket en
revolusjon innen skjæreprosessering, noe som forbedrer produktiviteten til metallskjæring betraktelig og krever en fullstendig endring i maskinverktøyets struktur for å tilpasse seg kravene til skjæreytelse for dette nye verktøymaterialet. Fremveksten og videreutviklingen av nye maskinverktøy har igjen ført til utviklingen av bedre verktøymaterialer, og verktøy har blitt stimulert og utviklet. Under de nye produksjonsteknologiske forholdene har hurtigstålverktøy også problemet med å begrense verktøyets holdbarhet på grunn av skjærevarme ved skjæring med høy hastighet. Når skjærehastigheten når 700 °C, vil hurtigstålet
spissen er fullstendig sløv, og ved skjærehastigheter over denne verdien er den fullstendig umulig å skjære. Som et resultat har det dukket opp hardmetallverktøymaterialer som opprettholder tilstrekkelig hardhet under høyere skjæretemperaturforhold enn de ovennevnte, og som kan skjæres ved høyere skjæretemperaturer.
Myke materialer kan skjæres med harde materialer, og for å skjære harde materialer er det nødvendig å bruke materialer som er hardere enn det. Det hardeste stoffet på jorden for øyeblikket er diamant. Selv om naturlige diamanter lenge har blitt oppdaget i naturen, og de har en lang historie med å bruke dem som skjæreverktøy, har syntetiske diamanter også blitt syntetisert med hell så tidlig som på 50-tallet av 1900-tallet, men den reelle bruken av diamanter til å lage myeindustrielle skjæreverktøymaterialerer fortsatt et spørsmål fra de siste tiårene.
På den ene siden, med utviklingen av moderne romteknologi og luftfartsteknologi, blir bruken av moderne ingeniørmaterialer mer og mer utbredt, selv om det forbedrede høyhastighetsstålet, sementert karbid ognye keramiske verktøymaterialerVed skjæring av tradisjonelle arbeidsstykker dobles skjærehastigheten og skjæreproduktiviteten eller økes til og med dusinvis av ganger. Men når man bruker disse materialene til å bearbeide dem, er verktøyets holdbarhet og skjæreeffektivitet fortsatt svært lav, og skjærekvaliteten er vanskelig å garantere, noen ganger til og med umulig å bearbeide. Derfor må man bruke skarpere og mer slitesterke verktøymaterialer.
På den annen side, med den raske utviklingen av modernemaskinproduksjonog prosesseringsindustrien, den brede bruken av automatiske maskinverktøy, CNC-maskineringssentre og ubemannede maskineringsverksteder, for å ytterligere forbedre prosesseringsnøyaktigheten, redusere verktøybyttetiden og forbedre prosesseringseffektiviteten, stilles det stadig mer presserende krav til mer holdbare og stabile verktøymaterialer. I dette tilfellet har diamantverktøy utviklet seg raskt, og samtidig har utviklingen avdiamantverktøymaterialerhar også blitt kraftig promotert.
Diamantverktøymaterialerhar en rekke utmerkede egenskaper, med høy prosesseringsnøyaktighet, rask skjærehastighet og lang levetid. For eksempel kan bruk av Compax-verktøy (polykrystallinsk diamantkomposittplate) sikre at bearbeidingen av titusenvis av stempelringsdeler i silisiumaluminiumlegering og at verktøyspissene deres i utgangspunktet forblir uendret; Maskinering av flyaluminiumsbjelker med Compax-freser med stor diameter kan nå skjærehastigheter på opptil 3660 m/min; disse er uforlignelige med hardmetallverktøy.
Ikke bare det, bruken avdiamantverktøymaterialerkan også utvide prosesseringsfeltet og endre den tradisjonelle prosesseringsteknologien. Tidligere kunne speilbearbeiding bare bruke slipe- og poleringsprosessen, men nå kan ikke bare naturlige diamantverktøy med én krystall brukes, men i noen tilfeller kan også PDC superharde komposittverktøy brukes for superpresisjonsnærkutting, for å oppnå dreiing i stedet for sliping. Med bruk avsuperharde verktøy, har noen nye konsepter dukket opp innen maskinering, for eksempel bruk av PDC-verktøy, der den begrensende dreiehastigheten ikke lenger er verktøyet, men maskinverktøyet, og når dreiehastigheten overstiger en viss hastighet, varmes ikke arbeidsstykket og verktøyet opp. Implikasjonene av disse banebrytende konseptene er dyptgående og gir ubegrensede muligheter for den moderne maskineringsindustrien.
Publisert: 02. november 2022
