Siden man trådte ind i det 21. århundrede, med globaliseringstendensen inden for fremstillingsteknologi, er konkurrencen i fremstillingsindustrien blevet stadig hårdere. I skæreprocessystemet, der består af værktøjsmaskiner, skærende værktøjer, armaturer og emner, er skæreværktøjet en aktiv faktor. Derfor, med den udbredte anvendelse af højhastighedsbearbejdningsteknologi i produktionen i dag, værdsættes højtydende skæreværktøjer i stigende grad og erstatter traditionelle skæreværktøjer i store mængder. Selvom højtydende skæreværktøjer er dyrere end traditionelle værktøjer, endda 10 gange dyrere, kan brugen af højtydende skæreværktøj stadig effektivt reducere produktionsomkostningerne.
Materiale, geometriske parametre og struktur af skærende værktøjer er vigtige nøgleteknologier til design og fremstilling af højtydende skærende værktøjer, som vist i figur 1. På nuværende tidspunkt udvikler avancerede skæreværktøjer sig hurtigt, og forskellige specialiserede højtydende skæring værktøjer er konstant innovative. Med hensyn til værktøjsmaterialer er ultrafinkornede hårdlegeringsværktøjer og superhårde materialeværktøjer blevet brugt i vid udstrækning; Med hensyn til belægninger har flerlags gradientkompositbelægninger og højstyrke varmebestandige nanobelægninger også gjort betydelige fremskridt og er blevet anvendt inden for områder som rumfart, bilindustrien og skibsbygning; Med hensyn til værktøjsstruktur vil det udvikle sig hen imod indekserbare, multifunktionelle, specialiserede kompositværktøjer og modulære retninger, som vist i figur 2.
Nye fremskridt i værktøjsmaterialer
I de senere år har industrialiserede lande rundt om i verden været forpligtet til at udvikle avancerede skæreværktøjsmaterialer, der matcher højhastigheds, effektive og højkvalitets skæreprocesser. Værktøjsmaterialer har en væsentlig indflydelse på værktøjets levetid, forarbejdningseffektivitet, forarbejdningskvalitet og forarbejdningsomkostninger. Når der skæres med skærende værktøjer, skal de modstå højt tryk, høj temperatur, friktion, stød og vibrationer. Derfor skal værktøjsmaterialet have følgende grundlæggende egenskaber: høj hårdhed, det vil sige hårdheden af værktøjsmaterialet skal være højere end det materiale, der behandles; Høj styrke og sejhed kræver, at materialet i den skærende del af værktøjet udsættes for betydelige skære- og slagkræfter under skæring, derfor skal værktøjsmaterialet have tilstrækkelig styrke og sejhed; God slidstyrke og varmebestandighed. Generelt gælder det, at jo højere hårdhed værktøjsmaterialet er, jo bedre er slidstyrken. Samtidig er slidstyrken og varmebestandigheden af værktøjet tæt forbundet; God termisk ledningsevne, jo bedre termisk ledningsevne, jo lavere er skæredelens temperatur, hvorved værktøjsslitage reduceres; Godt håndværk og økonomi.
(1) Nyt højhastighedsstål.
Højhastighedsstål (HSS) er et højlegeret værktøjsstål, der indeholder legeringselementer som W, Mo, Cr og V. Selvom der i øjeblikket findes mange typer skæreværktøjsmaterialer til brug, har højhastighedsstål fordele i styrke, sejhed, varmehærdning, bearbejdelighed og især skarphed (værktøjsspidsens radius kan nå 12-15) μ m) Den har fremragende omfattende ydeevne til at skære visse vanskelige bearbejdelige materialer og har stadig en betydelig andel i fremstillingen af komplekse værktøjer , især gear skærende værktøjer, brocher og pindfræsere.
(2) Ny type fine korn og ultrafine korn hårde legeringer.
Hård legering er et pulver i mikronstørrelse af høj hårdhed og ildfaste metalforbindelser (hovedsageligt WC, TiC osv., også kendt som højtemperaturcarbider), som sintres til pulvermetallurgiske produkter ved hjælp af metaller som kobolt eller nikkel som bindemidler. Hård legering er et meget brugt skæreværktøjsmateriale i det nuværende skæreområde, med en skæreeffektivitet på ca. 5-10 gange højhastighedsstål. Produktionen af hårde legeringer på verdensplan vokser hurtigt, og nye materialer og kvaliteter af hårde legeringsværktøjer dukker konstant op, hvilket tegner sig for en stigende andel af alle skærende værktøjer. Men dets håndværk er dårligt, og dets brug til komplekse skæreværktøjer er stadig stærkt begrænset.
Fine korn (1~0,5 μ m) Og ultrafine korn (mindre end 0,5 μ m) Udviklingen af hårde legeringsmaterialer og integrerede skæreværktøjer af hårde legeringer har i høj grad forbedret bøjningsstyrken af hårde legeringer, som kan erstatte højhastighedsstål ved fremstilling af store universalværktøjer såsom små bor, endefræsere og haner. Dens skærehastighed og værktøjslevetid overstiger langt den for højhastighedsstål. Brugen af integrerede skæreværktøjer i hårdlegering kan forbedre skæreeffektiviteten væsentligt i de fleste anvendelsesområder, hvor højhastighedsstål oprindeligt blev brugt. For at forbedre sejheden af hårde legeringer, er metoden til at øge Co-indholdet normalt vedtaget. Det resulterende fald i hårdhed kan nu kompenseres for ved at forfine kornstørrelsen, og bøjningsstyrken af hårde legeringer kan øges til 4,3GPa, hvilket har nået og overskredet bøjningsstyrken for almindeligt højhastighedsstål. En anden fordel ved finkornede hårde legeringer er, at værktøjskanten er skarp, især velegnet til højhastighedsskæring af klæbrige og seje materialer.
(3) Ultrahårde skæreværktøjer.
De såkaldte superhårde værktøjsmaterialer refererer til kunstig diamant og kubisk bornitrid, såvel som polykrystallinsk diamant og polykrystallinsk kubisk bornitrid sintret med disse pulvere og bindemidler. På grund af dets overlegne slidstyrke og evne til at tilpasse sig højere skærehastigheder, er superhårde skæreværktøjer blevet det vigtigste værktøjsmateriale til højhastighedsskæring, og endnu vigtigere, de kan opfylde skærebehovene for materialer, der er svære at bearbejde. Derfor har superhårde værktøjsmaterialer spillet en stadig vigtigere rolle i hele skæreprocesfeltet.