O rápido desenvolvimento de facas foi acompanhado pelo desenvolvimento de motores a vapor e outras máquinas no final do século XVIII.
Em 1783, René da França produziu pela primeira vez fresas. Em 1923, Schroeter da Alemanha inventou o metal duro. Ao usar metal duro, a eficiência é mais do que o dobro do aço rápido, e a qualidade da superfície e a precisão dimensional das peças processadas por corte também são muito melhoradas.
Como o aço rápido e o metal duro são relativamente caros, em 1938, a German Degussa Company obteve a patente das facas de cerâmica. Em 1972, a General Electric Company dos Estados Unidos produziu diamante sintético policristalino e lâminas de nitreto cúbico de boro policristalino. Esses materiais não metálicos da ferramenta permitem que a ferramenta corte em velocidades mais altas.
Em 1969, a fábrica sueca da Sandvik Steel obteve uma patente para a produção de lâminas de carboneto revestidas com carboneto de titânio por deposição química de vapor. Em 1972, Bangsar e Lagolan nos Estados Unidos desenvolveram um método de deposição física de vapor para revestir uma camada dura de carboneto de titânio ou nitreto de titânio na superfície de metal duro ou ferramentas de aço rápido. O método de revestimento de superfície combina a alta resistência e tenacidade do material de base com a alta dureza e resistência ao desgaste da camada de superfície, para que este material composto tenha melhor desempenho de corte.
Devido às peças que funcionam sob alta temperatura, alta pressão, alta velocidade e meio fluido corrosivo, são usados materiais cada vez mais difíceis de usinar, e o nível de automação do processamento de corte e os requisitos de precisão de usinagem estão cada vez mais altos . Ao escolher o ângulo da ferramenta, é necessário considerar a influência de muitos fatores, como material da peça, material da ferramenta, propriedades de processamento (desbaste e acabamento), etc., que devem ser selecionados razoavelmente de acordo com a situação específica.
Materiais comuns de ferramentas: aço rápido, carboneto cimentado (incluindo cermet), cerâmica, CBN (nitreto cúbico de boro), PCD (diamante policristalino), porque sua dureza é mais dura que a outra, então, em geral, a velocidade de corte também é One é mais alto que o outro.
Análise do desempenho do material da ferramenta
Aço de alta velocidade:
pode ser dividido em aço comum de alta velocidade e aço de alta velocidade de alto desempenho.
O aço rápido comum, como W18Cr4V, é amplamente utilizado na fabricação de várias ferramentas complexas. A velocidade de corte geralmente não é muito alta, 40-60m / min ao cortar aço comum.
O aço rápido de alto desempenho, como W12Cr4V4Mo, é feito adicionando algum teor de carbono, teor de vanádio e adicionando cobalto, alumínio e outros elementos ao aço comum de alta velocidade. Sua durabilidade é de 1,5 a 3 vezes a do aço comum de alta velocidade.
Carboneto:
De acordo com GB2075-87 (consulte o padrão 190), ele pode ser dividido em três categorias: P, M e K. O carboneto cimentado tipo P é usado principalmente para processar metais ferrosos com cavacos longos, e o azul é usado como marca; O tipo M é usado principalmente para processar metais ferrosos E metais não ferrosos, use o amarelo como marca, também conhecido como carboneto cimentado de uso geral, o tipo K é usado principalmente para processar metais ferrosos de corte curto, metais não ferrosos e não ferrosos materiais de metal e vermelho é usado como uma marca.
Os algarismos arábicos atrás de P, M, K indicam seu desempenho e as condições de suporte de carga ou condições de processamento durante o processamento. Quanto menor o número, maior a dureza e pior a tenacidade.
Cerâmica:
Os materiais cerâmicos têm boa resistência ao desgaste e podem processar materiais altamente duros que são difíceis ou impossíveis de processar com ferramentas tradicionais. Além disso, as ferramentas de corte de cerâmica podem evitar o consumo de energia do processamento de recozimento e, portanto, também podem aumentar a dureza da peça de trabalho e prolongar a vida útil da máquina e do equipamento.
O atrito entre as lâminas de cerâmica e o metal é pequeno durante o corte, não é fácil grudar nas lâminas durante o corte e não é fácil produzir arestas postiças e é possível cortar em alta velocidade. Portanto, nas mesmas condições, a rugosidade da superfície da peça de trabalho é relativamente baixa. A durabilidade da ferramenta é várias vezes ou até dezenas de vezes maior do que as ferramentas tradicionais, reduzindo o número de trocas de ferramentas no processamento; resistência a altas temperaturas, boa dureza vermelha. Pode cortar continuamente a 1200 ℃. Portanto, a velocidade de corte das pastilhas de cerâmica pode ser muito maior do que a do metal duro. Pode realizar cortes de alta velocidade ou realizar torneamento e fresagem&em vez de retificar GG. A eficiência de corte é de 3 a 10 vezes maior do que a das ferramentas tradicionais, que podem economizar 30% -70% ou mais de horas de trabalho, eletricidade e máquinas-ferramentas.
CBN:
Este é o segundo material de maior dureza conhecido atualmente. A dureza da folha composta de CBN é geralmente HV3000 ～ 5000, que tem alta estabilidade térmica e dureza em alta temperatura e tem alta resistência à oxidação, mesmo a 1000 ℃. A oxidação ocorre e não reage quimicamente com materiais à base de ferro a 1200 ℃ ～ 1300 ℃. Possui boa condutividade térmica e baixo coeficiente de atrito.
Diamante policristalino PCD:
A faca de diamante tem as características de alta dureza, alta resistência à compressão, boa condutividade térmica e resistência ao desgaste, e pode obter alta precisão de usinagem e eficiência de usinagem em corte de alta velocidade. Como a estrutura do PCD é um corpo sinterizado de diamante de granulação fina com diferentes orientações, embora o aglutinante seja adicionado, sua dureza e resistência ao desgaste ainda são inferiores às do diamante de cristal único. A afinidade com metais não ferrosos e materiais não metálicos é muito pequena, e os cavacos não são fáceis de aderir à ponta da ferramenta durante o processo de processamento para formar uma aresta postiça.
A respectiva faixa de aplicação dos materiais:
Aço rápido: utilizado principalmente em ferramentas de conformação e formas complexas e outras ocasiões que requerem alta tenacidade;
Carboneto Cimentado: A mais ampla faixa de aplicação, basicamente pode secar;
Cerâmica: utilizada principalmente para torneamento de peças duras e usinagem de desbaste e usinagem de alta velocidade de peças de ferro fundido;
CBN: Principalmente utilizado no torneamento de peças duras e usinagem em alta velocidade de peças de ferro fundido (em geral, é mais eficiente que a cerâmica em termos de resistência ao desgaste, tenacidade ao impacto e resistência à fratura);
PCD: usado principalmente para corte de alta eficiência de materiais não ferrosos e não metálicos.
Os requisitos das máquinas-ferramentas CNC para materiais de ferramentas
Alta dureza e resistência ao desgaste
A dureza da peça de corte da ferramenta deve ser superior à dureza do material da peça. Quanto maior for a dureza do material da ferramenta, melhor será sua resistência ao desgaste. A dureza do material da ferramenta à temperatura ambiente deve estar acima de HRC62.
Força e resistência suficientes
A ferramenta suporta muita pressão durante o corte excessivo e às vezes funciona sob condições de impacto e vibração. Para evitar que a ferramenta lasque e se quebre, o material da ferramenta deve ter resistência e tenacidade suficientes. Geralmente, a resistência à flexão é usada para expressar a resistência do material da ferramenta. O valor do impacto é usado para expressar a tenacidade do material da ferramenta.
Alta resistência ao calor
A resistência ao calor se refere ao desempenho dos materiais da ferramenta para manter a dureza, a resistência ao desgaste, a resistência e a tenacidade em altas temperaturas. É o principal índice para medir o desempenho de corte de materiais de ferramentas. Esse desempenho também é chamado de dureza vermelha dos materiais da ferramenta.
melhor condutividade térmica
Quanto maior a condutividade térmica do material da ferramenta, mais calor a ferramenta transmite, o que é benéfico para reduzir a temperatura de corte da ferramenta e melhorar a durabilidade da ferramenta.
Bom acabamento
A fim de facilitar o processamento e a fabricação de ferramentas, os materiais da ferramenta devem ter boas propriedades de processo, como forjamento, laminação, soldagem, corte e moagem, características de tratamento térmico e desempenho de deformação plástica em alta temperatura dos materiais da ferramenta. Para ferramentas de metal duro e cerâmica, o material também requer boas propriedades de sinterização e formação de pressão.