El ràpid desenvolupament dels ganivets va anar acompanyat del desenvolupament de màquines de vapor i altres màquines a finals del segle XVIII.
El 1783, René de França va produir per primera vegada talladores de fresat. El 1923, Schroeter d'Alemanya va inventar carbur cimentat. Quan s'utilitza carbur cimentat, l'eficiència és més del doble que l'ús d'acer d'alta velocitat, i també es millora molt la qualitat superficial i la precisió dimensional de les peces processades pel tall.
Com que l'acer d'alta velocitat i el carbur cimentat són relativament cars, el 1938, la Companyia Alemanya de Degussa va obtenir una patent sobre ganivets ceràmics. El 1972, la General Electric Company dels Estats Units va produir diamant sintètic policristal·lí i discos de nitrur de bor cúbic policristal·lí. Aquests materials d'eines no metàl·liques permeten a l'eina tallar a velocitats més altes.
El 1969, la planta sueca d'acer Sandvik va obtenir una patent per a la producció de fulles de carbur de titani recobertes de carbur per deposició química de vapor. El 1972, Bangsar i Lagolan als Estats Units van desenvolupar un mètode físic de deposició de vapor per recobrir una capa dura de carbur de titani o nitrur de titani a la superfície de carbur cimentat o eines d'acer d'alta velocitat. El mètode de recobriment superficial combina l'alta resistència i tenacitat del material base amb l'alta duresa i resistència al desgast de la capa superficial, de manera que aquest material compost té un millor rendiment de tall.
A causa de les peces que funcionen a alta temperatura, alta pressió, alta velocitat i medi de fluid corrosiu, s'utilitzen cada vegada més materials difícils de mecanitzar, i el nivell d'automatització del processament de tall i els requisits per a la precisió del mecanitzat són cada vegada més alts. A l'hora de triar l'angle de l'eina, cal tenir en compte la influència de molts factors, com ara material de treball, material d'eina, propietats de processament (rugoses i d'acabat), etc., que s'han de seleccionar raonablement segons la situació concreta.
Materials d'eines comuns: acer d'alta velocitat, carbur cimentat (incloent cermet), ceràmica, CBN (nitrur de bor cúbic), PCD (diamant policristal·lí), perquè la seva duresa és més dura que l'altra, de manera que, en general, la velocitat de tall també és superior a l'altra.
Anàlisi del rendiment dels materials d'eines
Acer d'alta velocitat:
es pot dividir en acer d'alta velocitat ordinari i acer d'alta velocitat d'alt rendiment.
L'acer d'alta velocitat ordinari, com W18Cr4V, s'utilitza àmpliament en la fabricació de diverses eines complexes. La velocitat de tall generalment no és massa alta, 40-60m / min en tallar acer ordinari.
L'acer d'alta velocitat d'alt rendiment, com W12Cr4V4Mo, es fabrica afegint cert contingut de carboni, contingut de vanadi i afegint cobalt, alumini i altres elements a l'acer d'alta velocitat ordinari. La seva durabilitat és d'1,5-3 vegades la de l'acer d'alta velocitat ordinari.
carbur:
Segons GB2075-87 (referència a l'estàndard 190), es pot dividir en tres categories: carbur cimentat tipus P, M i K. P s'utilitza principalment per processar metalls fèrrics amb xips llargs, i el blau s'utilitza com a marca; El tipus M s'utilitza principalment per processar metalls fèrrics i metalls no fèrrics, utilitzar el groc com a marca, també conegut com a carbur cimentat de propòsit general, el tipus K s'utilitza principalment per al processament de metalls fèrrics de tall curt, metalls no fèrrics i materials no metàl·lics, i el vermell s'utilitza com a marca.
Els nombres aràbics darrere de P, M, K indiquen el seu rendiment i les condicions de càrrega o condicions de processament durant el processament. Com més petit sigui el nombre, més gran serà la duresa i pitjor la duresa.
ceràmica:
Els materials ceràmics tenen una bona resistència al desgast i poden processar materials d'alta duresa difícils o impossibles de processar amb eines tradicionals. A més, les eines de tall ceràmic poden evitar el consum d'energia del processament de recuit, i per tant també poden augmentar la duresa de la peça de treball i allargar la vida útil de la maquinària i l'equipament.
La fricció entre fulles ceràmiques i metall és petita en tallar, no és fàcil enganxar-se a les fulles durant el tall, i no és fàcil produir vora construïda, i el tall d'alta velocitat és possible. Per tant, en les mateixes condicions, la rugositat superficial de la peça és relativament baixa. La durabilitat de l'eina és diverses vegades o fins i tot dotzenes de vegades superior a les eines tradicionals, reduint el nombre de canvis d'eines en el processament; resistència a altes temperatures, bona duresa vermella. Es pot tallar contínuament a 1200 °C. Per tant, la velocitat de tall dels inserits ceràmics pot ser molt superior a la del carbur cimentat. Pot realitzar talls d'alta velocitat o realitzar "tornejat i fresat en lloc de rectificat". L'eficiència de tall és 3-10 vegades superior a la de les eines tradicionals, que poden estalviar un 30%-70% o més d'hores d'home, electricitat i màquines-eina.
CBN:
Aquest és el segon material de major duresa que es coneix actualment. La duresa de la làmina composta CBN és generalment HV3000 ~ 5000, que té una alta estabilitat tèrmica i una duresa d'alta temperatura, i té una alta resistència a l'oxidació, fins i tot a 1000 °C. L'oxidació es produeix, i no reacciona químicament amb materials a base de ferro a 1200 °C ~ 1300 °C. Bona conductivitat tèrmica i baix coeficient de fricció.
PCD de diamant policristal·lí:
El ganivet de diamant té les característiques d'alta duresa, alta resistència a la compressió, bona conductivitat tèrmica i resistència al desgast, i pot obtenir una alta precisió de mecanitzat i eficiència de mecanitzat en el tall d'alta velocitat. Com que l'estructura de PCD és un cos sinteritzat de diamant de gra fi amb diferents orientacions, encara que s'afegeix l'aglutinant, la seva duresa i resistència al desgast encara són inferiors a la del diamant monocristol. L'afinitat amb metalls no fèrrics i materials no metàl·lics és molt petita, i les fitxes no són fàcils d'adherir a la punta de l'eina durant el procés de processament per formar una vora construïda.
La respectiva gamma d'aplicacions de materials:
Acer d'alta velocitat: s'utilitza principalment en eines de formació i formes complexes i altres ocasions que requereixen una alta tenacitat;
Carbur cimentat: El rang d'aplicació més ampli, bàsicament es pot assecar;
Ceràmica: s'utilitza principalment per girar peces dures i mecanitzats rugosos i mecanitzats d'alta velocitat de peces de ferro colat;
CBN: S'utilitza principalment en el gir de peces dures i mecanitzat d'alta velocitat de peces de ferro colat (en general, és més eficient que la ceràmica en termes de resistència al desgast, tenacitat de l'impacte i resistència a la fractura);
PCD: S'utilitza principalment per al tall d'alta eficiència de materials no fèrrics i no metàl·lics.
Els requisits de les màquines-eina CNC per a materials d'eines
Alta duresa i resistència al desgast
La duresa de la part de tall de l'eina ha de ser superior a la duresa del material de treball. Com més gran sigui la duresa del material de l'eina, millor serà la seva resistència al desgast. La duresa del material de l'eina a temperatura ambient ha d'estar per sobre de HRC62.
Força i tenacitat suficients
L'eina suporta molta pressió durant el tall excessiu, i de vegades funciona en condicions d'impacte i vibració. Per evitar que l'eina es trenqui i es trenqui, el material de l'eina ha de tenir prou força i tenacitat. Generalment, la força de flexió s'utilitza per expressar la força del material de l'eina. El valor d'impacte s'utilitza per expressar la tenacitat del material de l'eina.
Alta resistència a la calor
La resistència a la calor es refereix al rendiment dels materials d'eines per mantenir la duresa, la resistència al desgast, la resistència i la tenacitat a altes temperatures. És el principal índex per mesurar el rendiment de tall dels materials d'eines. Aquest rendiment també s'anomena la duresa vermella dels materials de l'eina.
millor conductivitat tèrmica
Com més gran sigui la conductivitat tèrmica del material de l'eina, més calor transmet l'eina, la qual cosa és beneficiosa per reduir la temperatura de tall de l'eina i millorar la durabilitat de l'eina.
Bona direcció de treball
Per tal de facilitar el processament i la fabricació d'eines, els materials de l'eina són necessaris per tenir bones propietats de procés, com ara forja, laminació, soldadura, tall i rectificat, característiques de tractament tèrmic i rendiment de deformació plàstica d'alta temperatura dels materials de l'eina. Per a carbur cimentat i eines ceràmiques El material també requereix bones propietats de sinterització i formació de pressió.