Современные материалы для режущих инструментов имеют более чем 100-летнюю историю развития от углеродистой инструментальной стали до быстрорежущей инструментальной стали.цементированный карбид, керамический инструментисверхтвердые инструментальные материалы.Во второй половине XVIII века исходным инструментальным материалом была в основном углеродистая инструментальная сталь.Потому что в то время он использовался как самый твердый материал, из которого можно было изготавливать режущие инструменты.Однако из-за очень низкой жаростойкой температуры (ниже 200°C) углеродистые инструментальные стали имеют тот недостаток, что они сразу и полностью затупляются из-за нагрева при резке на высоких скоростях, а диапазон резания ограничен.Поэтому мы с нетерпением ждем инструментальных материалов, которые можно будет резать на высоких скоростях.Материалом, который отражает это ожидание, является быстрорежущая сталь.
Быстрорежущая сталь, также известная как фронтовая сталь, была разработана американскими учёными в 1898 году. Дело не столько в том, что она содержит меньше углерода, сколько в углеродистой инструментальной стали, а в том, что в неё добавлен вольфрам.Из-за роли твердого карбида вольфрама его твердость не снижается в условиях высоких температур, а поскольку его можно резать со скоростью, намного превышающей скорость резания углеродистой инструментальной стали, ее называют быстрорежущей сталью.В 1900-1920 гг. появилась быстрорежущая сталь с ванадием и кобальтом, жаростойкость которой была увеличена до 500-600 °С.Скорость резки стали достигает 30–40 м/мин, что увеличивается почти в 6 раз.С тех пор, по мере сериализации составляющих ее элементов, были образованы вольфрамовые и молибденовые быстрорежущие стали.Он широко используется до сих пор.Появление быстрорежущей стали вызвало
революция в обработке резки, значительно повышающая производительность резки металла и требующая полного изменения конструкции станка для адаптации к требованиям к производительности резки этого нового инструментального материала.Появление и дальнейшее развитие новых станков, в свою очередь, привело к разработке более совершенных инструментальных материалов, а инструменты стимулировались и развивались.В условиях новых технологий производства инструменты из быстрорежущей стали также сталкиваются с проблемой ограничения долговечности инструмента из-за нагревания при резке на высокой скорости.Когда скорость резания достигает 700 °C, быстрорежущая сталь
острие совершенно затупляется, и при скорости резания выше этого значения резать совершенно невозможно.В результате появились твердосплавные инструментальные материалы, которые сохраняют достаточную твердость в условиях более высоких температур резания, чем указанные выше, и которые можно резать при более высоких температурах резания.
Мягкие материалы можно резать твердыми, а чтобы резать твердые, необходимо использовать материалы более твердые, чем они.Самым твердым веществом на Земле на данный момент является алмаз.Хотя природные алмазы уже давно обнаружены в природе и имеют долгую историю использования их в качестве режущих инструментов, синтетические алмазы также были успешно синтезированы еще в начале 50-х годов 20-го века, однако реальное применение алмазов для широкого изготовленияматериалы для промышленных режущих инструментовостается вопросом последних десятилетий.
С одной стороны, с развитием современной космической техники и аэрокосмической техники применение современных конструкционных материалов становится все более обильным, хотя улучшенная быстрорежущая сталь, твердый сплав и т.д.новые керамические инструментальные материалыпри резке заготовок традиционной обработки скорость резания и производительность резания возрастают в два, а то и в десятки раз, но при их использовании для обработки вышеперечисленных материалов стойкость инструмента и эффективность резания по-прежнему очень низки, а качество резки затруднено. для гарантирования, иногда даже невозможности обработки, необходимости применения более острых и износостойких инструментальных материалов.
С другой стороны, с быстрым развитием современноймашиностроениеи обрабатывающая промышленность, широкое применение автоматических станков, обрабатывающих центров с числовым программным управлением (ЧПУ) и беспилотных обрабатывающих цехов, чтобы еще больше повысить точность обработки, сократить время смены инструмента и повысить эффективность обработки, возникают все более насущные требования. Изготовлен из более прочных и стабильных инструментальных материалов.При этом алмазные инструменты быстро развивались, и в то же время развитиематериалы алмазного инструментатакже получил широкое распространение.
Материалы для алмазного инструментаобладают рядом отличных свойств, высокой точностью обработки, высокой скоростью резания и длительным сроком службы.Например, использование инструментов Compax (поликристаллический алмазный композитный лист) может гарантировать обработку десятков тысяч деталей поршневых колец из кремний-алюминиевого сплава, при этом их кончики инструментов практически не изменяются;При обработке авиационного алюминиевого лонжерона фрезами большого диаметра Compax можно достичь скорости резания до 3660 м/мин;Они несравнимы с твердосплавными инструментами.
Мало того, использованиематериалы алмазного инструментатакже может расширить область обработки и изменить традиционную технологию обработки.Раньше при обработке зеркал можно было использовать только процесс шлифовки и полировки, но теперь не только инструменты из натурального монокристаллического алмаза, но также в некоторых случаях также можно использовать сверхтвердые композитные инструменты PDC для сверхточной точной резки, чтобы добиться токарной обработки. вместо шлифовки.С применениемсверхтвердые инструменты, в области механической обработки появились некоторые новые концепции, такие как использование инструментов PDC, предельная скорость вращения больше не является инструментом, а станком, и когда скорость вращения превышает определенную скорость, заготовка и инструмент не тепло.Значение этих новаторских концепций глубоко и открывает неограниченные перспективы для современной обрабатывающей промышленности.
Время публикации: 02 ноября 2022 г.
