ההתפתחות המהירה של הסכינים לוותה בפיתוח מנועי קיטור ומכונות אחרות בסוף המאה ה -18.
בשנת 1783, רנה הצרפתית ייצרה לראשונה חותכי כרסום. בשנת 1923, שרוטר הגרמני המציא קרביד מלט. כאשר משתמשים במלט קרביד, היעילות היא יותר מפי שניים משימוש בפלדה מהירה, וגם איכות המשטח ודיוק המימדי של עבודות העבודה המעובדות על ידי חיתוך משופרות מאוד.
מכיוון שפלדה מהירה וקרביד מלט הם יקרים יחסית, בשנת 1938 קיבלה חברת דגושה הגרמנית פטנט על סכינים קרמיות. בשנת 1972, חברת ג'נרל אלקטריק בארצות הברית ייצרה יהלומים סינתטיים פוליק קריסטליים ולהבי בוריט ניטריד מעוקבים רב-גבישי. חומרי כלי לא מתכתיים אלה מאפשרים לכלי לחתוך במהירויות גבוהות יותר.
בשנת 1969 קיבל מפעל הפלדה השבדי Sandvik פטנט לייצור להבי קרביד מצופה טיטניום על ידי בתצהיר אדים כימי. בשנת 1972 פיתחו באנגסאר ולגולן בארצות הברית שיטת בתצהיר אדים פיזית לציפוי שכבה קשה של טיטניום קרביד או טיטניום ניטריד על פני כלי מלט קרביד או כלי פלדה מהירים. שיטת ציפוי השטח משלבת את החוזק והקשיחות הגבוהים של חומר הבסיס עם קשיות ועמידות השחיקה הגבוהה של שכבת המשטח, כך שלחומר מרוכב זה יש ביצועי חיתוך טובים יותר.
בשל החלקים הפועלים בטמפרטורה גבוהה, בלחץ גבוה, במהירות גבוהה ובמדיום נוזל מאכל, משתמשים בחומרים קשים יותר למכונה, ורמת האוטומציה של עיבוד החיתוך והדרישות לדיוק העיבוד הולכות וגוברות. . בבחירת זווית הכלי, יש לקחת בחשבון את ההשפעה של גורמים רבים, כגון חומר לעבודה, חומר כלי, מאפייני עיבוד (גס וגימור) וכו ', אותם יש לבחור באופן סביר בהתאם למצב הספציפי.
חומרי כלי נפוצים: פלדה מהירה, קרביד מלט (כולל סרמט), קרמיקה, CBN (בוריט ניטריד מעוקב), PCD (יהלום רב-גבישי), מכיוון שקשיותו קשה מהאחרת, כך שבאופן כללי מהירות החיתוך היא גם אחת גבוה מהשני.
ניתוח ביצועי חומרי הכלי
פלדה במהירות גבוהה:
ניתן לחלק פלדה מהירה רגילה פלדה במהירות גבוהה ביצועים.
פלדה מהירה רגילה, כגון W18Cr4V, נמצאת בשימוש נרחב בייצור כלים מורכבים שונים. מהירות החיתוך היא בדרך כלל לא גבוהה מדי, 40-60m / min בעת חיתוך פלדה רגילה.
פלדה במהירות גבוהה עם ביצועים גבוהים, כמו W12Cr4V4Mo, מיוצרת על ידי הוספת תכולת פחמן מסוימת, תכולת ונדיום והוספת קובלט, אלומיניום ואלמנטים אחרים לפלדה מהירה רגילה. עמידותו פי 1.5-3 מזו של פלדה מהירה רגילה.
קרביד:
על פי GB2075-87 (עיין בתקן 190), ניתן לחלק אותו לשלוש קטגוריות: קרביד מלט מסוג P, M ו- K. משמש בעיקר לעיבוד מתכות ברזליות עם שבבים ארוכים, וכחול משמש כסימן; סוג M משמש בעיקר לעיבוד מתכות ברזליות ומתכות לא ברזליות, השתמשות בצהוב כסימן, הידוע גם בשם קרביד מלט כללי, סוג K משמש בעיקר לעיבוד מתכות ברזליות קצרות, מתכות לא ברזליות ולא חומרי מתכת, ואדום משמש כסימן.
הספרות הערביות מאחורי P, M, K מציינות את ביצועיה ואת תנאי העומס או תנאי העיבוד במהלך העיבוד. ככל שהמספר קטן יותר, כך הקשיחות גבוהה יותר והקשיחות גרועה יותר.
קֵרָמִיקָה:
חומרים קרמיים עמידים בפני בלאי ויכולים לעבד חומרים קשים במיוחד שקשה או בלתי אפשרי לעבד בכלים מסורתיים. בנוסף, כלי חיתוך קרמיים יכולים להימנע מצריכת החשמל של עיבוד חישול, ולכן גם יכולים להגדיל את קשיות החומר והארכת חיי השירות של המכונות והציוד.
החיכוך בין להבי קרמיקה למתכת הוא קטן בעת חיתוך, לא קל להיצמד ללהבים במהלך החיתוך, ולא קל לייצר קצה בנוי, וחיתוך מהיר אפשרי. לכן, באותם תנאים, חספוס פני השטח של חומר העבודה נמוך יחסית. עמידות הכלים גבוהה פי כמה ואפילו עשרות מונים מכלים מסורתיים, מה שמקטין את מספר שינויי הכלים בעיבוד; עמידות בטמפרטורה גבוהה, קשיות אדומה טובה. זה יכול לחתוך ברציפות ב 1200 ℃. כך שמהירות החיתוך של מכני קרמיקה יכולה להיות גבוהה בהרבה מזו של קרביד מלט. זה יכול לבצע חיתוך במהירות גבוהה או לממש" סיבוב וכרסום במקום טחינת" ;. יעילות החיתוך גבוהה פי 3-10 מזו של הכלים המסורתיים, מה שיכול לחסוך 30% -70% או יותר משעות העבודה, החשמל והמכונות.
CBN:
זהו חומר הקשיות השני בגובהו הידוע כיום. הקשיות של גיליון המורכב של CBN היא בדרך כלל HV3000 ~ 5000, בעלת יציבות תרמית גבוהה וקשיות טמפרטורה גבוהה, ועמידות בפני חמצון גבוהה, אפילו ב -1000 °. חמצון מתרחש והוא אינו מגיב כימית עם חומרים מבוססי ברזל בטמפרטורה של 1200 ℃ ～ 1300 ℃. יש לו מוליכות תרמית טובה ומקדם חיכוך נמוך.
PCD יהלום רב-גבישי:
לסכין היהלום יש מאפיינים של קשיות גבוהה, חוזק דחיסה גבוה, מוליכות תרמית טובה ועמידות בפני בלאי, ויכולים להשיג דיוק עיבוד גבוה ויעילות עיבוד שבבי בחיתוך במהירות גבוהה. מכיוון שמבנה ה- PCD הוא גוף מגורען בסגנון יהלום דק עם כיוונים שונים, למרות שהקלסר מתווסף, קשיותו ועמידותו בבלאי עדיין נמוכה מזו של יהלום יחיד. הזיקה למתכות לא ברזליות ולחומרים שאינם מתכתיים היא קטנה מאוד, והצ'יפס לא קל להיצמד לקצה הכלי במהלך תהליך העיבוד ליצירת קצה בנוי.
טווח היישומים המתאים של החומרים:
פלדה במהירות גבוהה: משמשת בעיקר ביצירת כלים וצורות מורכבות ואירועים אחרים הדורשים קשיחות גבוהה;
קרביד מלט: טווח היישומים הרחב ביותר, בעצם הוא יכול להתייבש;
קרמיקה: משמשת בעיקר לסיבוב חלקים קשים ועיבוד מחוספס ועיבוד מהיר של חלקי ברזל יצוק;
CBN: משמש בעיקר בסיבוב של חלקים קשים ועיבוד מהיר של חלקי ברזל יצוק (באופן כללי, זה יעיל יותר מקרמיקה במונחים של עמידות בפני בלאי, קשיחות השפעה ועמידות בפני שברים);
PCD: משמש בעיקר לחיתוך יעיל של חומרים שאינם ברזלים ולא מתכתיים.
הדרישות של כלי מכונת CNC לחומרי כלים
עמידות גבוהה וקשיות
קשיות החלק החיתוך של הכלי חייבת להיות גבוהה יותר מקשיות חומר היצירה. ככל שקשיות חומר הכלי גבוהה יותר, כך עמידות השחיקה שלו טובה יותר. קשיות חומר הכלי בטמפרטורת החדר צריכה להיות מעל HRC62.
חוזק וקשיחות מספקים
הכלי מפעיל לחץ רב במהלך חיתוך מוגזם ולעיתים עובד בתנאי פגיעה ורעידות. כדי למנוע את השבירה והפריצה של הכלי, על חומר הכלי להיות בעל חוזק וקשיחות מספקים. באופן כללי, חוזק הכיפוף משמש לביטוי חוזק חומר הכלי. ערך ההשפעה משמש לביטוי קשיחות חומר הכלי.
עמידות גבוהה בחום
עמידות בחום מתייחסת לביצועים של חומרי כלי לשמירה על קשיות, עמידות בפני שחיקה, חוזק וקשיחות בטמפרטורות גבוהות. זהו המדד העיקרי למדידת ביצועי החיתוך של חומרי כלי. ביצועים אלה נקראים גם הקשיות האדומה של חומרי כלי.
מוליכות תרמית טובה יותר
ככל שהמוליכות התרמית של חומר הכלי גדולה יותר, כך הכלי משדר יותר חום, מה שמועיל להפחית את טמפרטורת החיתוך של הכלי ולשפר את עמידות הכלי.
ביצוע טוב
על מנת להקל על העיבוד והייצור של כלים, חומרי הכלי נדרשים בעלי תכונות תהליך טובות, כגון פרזול, גלגול, ריתוך, חיתוך וטחינה, מאפייני טיפול בחום וביצועי עיוות פלסטי בטמפרטורה גבוהה של חומרי הכלי. לכלי קרביד וקרמיקה מלט החומר דורש גם מאפייני סינטציה ויוצרים לחץ טובים.