El rápido desarrollo de los cuchillos fue acompañado por el desarrollo de máquinas de vapor y otras máquinas a fines del siglo XVIII.
En 1783, René de Francia produjo por primera vez fresas. En 1923, Schroeter de Alemania inventó el carburo cementado. Cuando se usa carburo cementado, la eficiencia es más del doble que con acero de alta velocidad, y la calidad de la superficie y la precisión dimensional de las piezas de trabajo procesadas por corte también se mejoran en gran medida.
Debido a que el acero de alta velocidad y el carburo cementado son relativamente caros, en 1938, la empresa alemana Degussa obtuvo una patente sobre cuchillos de cerámica. En 1972, General Electric Company de los Estados Unidos produjo hojas de diamante sintético policristalino y nitruro de boro cúbico policristalino. Estos materiales de herramientas no metálicos permiten que la herramienta corte a velocidades más altas.
En 1969, la planta siderúrgica sueca de Sandvik obtuvo una patente para la producción de hojas de carburo recubiertas de carburo de titanio mediante deposición de vapor químico. En 1972, Bangsar y Lagolan en los Estados Unidos desarrollaron un método de deposición de vapor físico para recubrir una capa dura de carburo de titanio o nitruro de titanio en la superficie de herramientas de carburo cementado o acero de alta velocidad. El método de recubrimiento de superficie combina la alta resistencia y tenacidad del material base con la alta dureza y resistencia al desgaste de la capa de superficie, de modo que este material compuesto tiene un mejor rendimiento de corte.
Debido a las piezas que funcionan a alta temperatura, alta presión, alta velocidad y medio fluido corrosivo, se utilizan cada vez más materiales difíciles de mecanizar, y el nivel de automatización del procesamiento de corte y los requisitos de precisión de mecanizado son cada vez más altos. . Al elegir el ángulo de la herramienta, es necesario considerar la influencia de muchos factores, como el material de la pieza de trabajo, el material de la herramienta, las propiedades de procesamiento (desbaste y acabado), etc., que deben seleccionarse razonablemente de acuerdo con la situación específica.
Materiales de herramientas comunes: acero de alta velocidad, carburo cementado (incluido el cermet), cerámica, CBN (nitruro de boro cúbico), PCD (diamante policristalino), porque su dureza es más dura que la otra, por lo que en general, la velocidad de corte también es una es más alto que el otro.
Análisis del rendimiento del material de la herramienta
Acero de alta velocidad:
se puede dividir en acero de alta velocidad ordinario y acero de alta velocidad de alto rendimiento.
El acero ordinario de alta velocidad, como el W18Cr4V, se utiliza ampliamente en la fabricación de diversas herramientas complejas. La velocidad de corte generalmente no es demasiado alta, 40-60 m / min cuando se corta acero común.
El acero de alta velocidad de alto rendimiento, como W12Cr4V4Mo, se fabrica agregando algo de contenido de carbono, contenido de vanadio y agregando cobalto, aluminio y otros elementos al acero de alta velocidad ordinario. Su durabilidad es de 1,5 a 3 veces mayor que la del acero de alta velocidad normal.
Carburo:
Según GB2075-87 (consulte el estándar 190), se puede dividir en tres categorías: P, M y K. El carburo cementado tipo P se utiliza principalmente para procesar metales ferrosos con virutas largas, y el azul se utiliza como marca; El tipo M se utiliza principalmente para procesar metales ferrosos y metales no ferrosos, use amarillo como marca, también conocido como carburo cementado de uso general, el tipo K se usa principalmente para procesar metales ferrosos de atajo, metales no ferrosos y no- materiales metálicos y el rojo se utiliza como marca.
Los números arábigos detrás de P, M, K indican su rendimiento y las condiciones de carga o condiciones de procesamiento durante el procesamiento. Cuanto menor sea el número, mayor será la dureza y peor la tenacidad.
Cerámica:
Los materiales cerámicos tienen buena resistencia al desgaste y pueden procesar materiales muy duros que son difíciles o imposibles de procesar con herramientas tradicionales. Además, las herramientas de corte de cerámica pueden evitar el consumo de energía del proceso de recocido y, por lo tanto, también pueden aumentar la dureza de la pieza de trabajo y prolongar la vida útil de la maquinaria y el equipo.
La fricción entre las cuchillas de cerámica y el metal es pequeña al cortar, no es fácil adherirse a las cuchillas durante el corte, y no es fácil producir bordes reforzados, y es posible cortar a alta velocidad. Por lo tanto, en las mismas condiciones, la rugosidad de la superficie de la pieza de trabajo es relativamente baja. La durabilidad de la herramienta es varias veces o incluso decenas de veces mayor que la de las herramientas tradicionales, lo que reduce el número de cambios de herramienta en el procesamiento; Resistencia a altas temperaturas, buena dureza al rojo. Puede cortar continuamente a 1200 ℃. Por tanto, la velocidad de corte de las plaquitas de cerámica puede ser mucho mayor que la del carburo cementado. Puede realizar cortes de alta velocidad o realizar" torneado y fresado en lugar de rectificado" ;. La eficiencia de corte es de 3 a 10 veces mayor que la de las herramientas tradicionales, lo que puede ahorrar entre un 30% y un 70% o más de horas de trabajo, electricidad y máquinas herramienta.
CBN:
Este es el segundo material de mayor dureza conocido actualmente. La dureza de la hoja compuesta de CBN es generalmente HV3000 ～ 5000, que tiene una alta estabilidad térmica y dureza a alta temperatura, y tiene una alta resistencia a la oxidación, incluso a 1000 ℃. Se produce oxidación y no reacciona químicamente con materiales a base de hierro a 1200 ℃ ～ 1300 ℃. Tiene buena conductividad térmica y bajo coeficiente de fricción.
Diamante policristalino PCD:
El cuchillo de diamante tiene las características de alta dureza, alta resistencia a la compresión, buena conductividad térmica y resistencia al desgaste, y puede obtener una alta precisión de mecanizado y eficiencia de mecanizado en cortes de alta velocidad. Debido a que la estructura del PCD es un cuerpo sinterizado de diamante de grano fino con diferentes orientaciones, aunque se agrega el aglutinante, su dureza y resistencia al desgaste son aún más bajas que las del diamante monocristalino. La afinidad con metales no ferrosos y materiales no metálicos es muy pequeña, y las virutas no son fáciles de adherir a la punta de la herramienta durante el proceso de procesamiento para formar un borde acumulado.
La respectiva gama de aplicaciones de materiales:
Acero de alta velocidad: se utiliza principalmente en herramientas de conformado y formas complejas y otras ocasiones que requieren alta tenacidad;
Carburo cementado: El rango de aplicación más amplio, básicamente se puede secar;
Cerámica: se utiliza principalmente para tornear piezas duras y mecanizado en bruto y mecanizado de alta velocidad de piezas de hierro fundido;
CBN: Se utiliza principalmente en el torneado de piezas duras y el mecanizado a alta velocidad de piezas de hierro fundido (en términos generales, es más eficiente que la cerámica en términos de resistencia al desgaste, tenacidad al impacto y resistencia a la fractura);
PCD: Se utiliza principalmente para el corte de alta eficiencia de materiales no ferrosos y no metálicos.
Los requisitos de las máquinas herramienta CNC para materiales de herramientas.
Gran dureza y resistencia al desgaste.
La dureza de la parte de corte de la herramienta debe ser mayor que la dureza del material de la pieza de trabajo. Cuanto mayor sea la dureza del material de la herramienta, mejor será su resistencia al desgaste. La dureza del material de la herramienta a temperatura ambiente debe estar por encima de HRC62.
Resistencia y tenacidad suficientes
La herramienta soporta mucha presión durante un corte excesivo y, a veces, funciona en condiciones de impacto y vibración. Para evitar que la herramienta se astille y se rompa, el material de la herramienta debe tener suficiente resistencia y tenacidad. Generalmente, la resistencia a la flexión se utiliza para expresar la resistencia del material de la herramienta. El valor de impacto se utiliza para expresar la tenacidad del material de la herramienta.
Alta resistencia al calor
La resistencia al calor se refiere al rendimiento de los materiales de la herramienta para mantener la dureza, la resistencia al desgaste, la fuerza y la tenacidad a altas temperaturas. Es el índice principal para medir el rendimiento de corte de los materiales de las herramientas. Este rendimiento también se denomina dureza roja de los materiales de las herramientas.
mejor conductividad térmica
Cuanto mayor sea la conductividad térmica del material de la herramienta, más calor transmite la herramienta, lo que es beneficioso para reducir la temperatura de corte de la herramienta y mejorar la durabilidad de la herramienta.
Buena mano de obra
Para facilitar el procesamiento y la fabricación de herramientas, se requiere que los materiales de la herramienta tengan buenas propiedades de proceso, como forjado, laminado, soldadura, corte y molienda, características de tratamiento térmico y rendimiento de deformación plástica a alta temperatura de los materiales de la herramienta. Para herramientas de cerámica y carburo cementado El material también requiere buenas propiedades de sinterización y formación a presión.