Sự phát triển nhanh chóng của dao kéo theo sự phát triển của động cơ hơi nước và các loại máy móc khác vào cuối thế kỷ 18.
Năm 1783, René của Pháp lần đầu tiên sản xuất dao phay. Năm 1923, Schroeter của Đức đã phát minh ra cacbua xi măng. Khi sử dụng cacbua xi măng, hiệu quả cao hơn gấp đôi so với sử dụng thép tốc độ cao, và chất lượng bề mặt và độ chính xác kích thước của phôi gia công bằng cách cắt cũng được cải thiện đáng kể.
Bởi vì thép tốc độ cao và cacbua xi măng tương đối đắt tiền, vào năm 1938, Công ty Degussa của Đức đã nhận được bằng sáng chế về dao gốm. Năm 1972, Công ty General Electric của Hoa Kỳ sản xuất kim cương tổng hợp đa tinh thể và lưỡi dao nitrit boron khối đa tinh thể. Những vật liệu làm dụng cụ phi kim loại này cho phép công cụ cắt ở tốc độ cao hơn.
Năm 1969, Nhà máy thép Sandvik của Thụy Điển đã nhận được bằng sáng chế cho việc sản xuất các lưỡi cắt cacbua titan phủ cacbua bằng cách lắng đọng hơi hóa chất. Năm 1972, Bangsar và Lagolan ở Hoa Kỳ đã phát triển một phương pháp lắng đọng hơi vật lý để phủ một lớp cứng titan cacbua hoặc titan nitrua lên bề mặt của cacbua xi măng hoặc các dụng cụ thép tốc độ cao. Phương pháp phủ bề mặt kết hợp độ bền và độ dẻo dai cao của vật liệu nền với độ cứng và khả năng chống mài mòn cao của lớp bề mặt, do đó vật liệu composite này có hiệu suất cắt tốt hơn.
Do các chi tiết làm việc dưới nhiệt độ cao, áp suất cao, tốc độ cao và môi chất ăn mòn nên ngày càng sử dụng nhiều vật liệu khó chế tạo, mức độ tự động hóa của quá trình gia công cắt gọt và yêu cầu về độ chính xác gia công ngày càng cao. . Khi chọn góc chạy dao cần xem xét ảnh hưởng của nhiều yếu tố như vật liệu phôi, vật liệu dụng cụ, tính chất gia công (thô và tinh) v.v ... mà phải lựa chọn hợp lý tùy theo tình hình cụ thể.
Vật liệu công cụ phổ biến: thép tốc độ cao, cacbua xi măng (bao gồm gốm kim loại), gốm sứ, CBN (nitrua boron khối), PCD (kim cương đa tinh thể), bởi vì độ cứng của nó cứng hơn loại khác, nên nói chung, tốc độ cắt cũng là Một cao hơn cái khác.
Phân tích hiệu suất vật liệu công cụ
Thép tốc độ cao:
có thể được chia thành thép tốc độ cao thông thường và thép tốc độ cao hiệu suất cao.
Thép tốc độ cao thông thường, chẳng hạn như W18Cr4V, được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các công cụ phức tạp khác nhau. Tốc độ cắt nhìn chung không quá cao, 40-60m / phút khi cắt thép thông thường.
Thép tốc độ cao hiệu suất cao, chẳng hạn như W12Cr4V4Mo, được chế tạo bằng cách thêm một số hàm lượng cacbon, hàm lượng vanadi và thêm coban, nhôm và các nguyên tố khác vào thép tốc độ cao thông thường. Độ bền của nó gấp 1,5-3 lần so với thép tốc độ cao thông thường.
Cacbua:
Theo GB2075-87 (tham khảo tiêu chuẩn 190), nó có thể được chia thành ba loại: P, M và K. Cacbua xi măng loại P chủ yếu được sử dụng để xử lý kim loại đen có phoi dài, và màu xanh lam được sử dụng làm nhãn hiệu; Loại M chủ yếu được sử dụng để xử lý kim loại đen Và kim loại màu, sử dụng màu vàng làm nhãn hiệu, còn được gọi là cacbua xi măng đa năng, loại K chủ yếu được sử dụng để gia công kim loại đen cắt ngắn, kim loại màu và phi vật liệu kim loại, và màu đỏ được sử dụng làm nhãn hiệu.
Các chữ số Ả Rập phía sau P, M, K cho biết hiệu suất của nó và điều kiện chịu tải hoặc điều kiện xử lý trong quá trình gia công. Số càng nhỏ thì độ cứng càng cao và độ dai càng kém.
Gốm sứ:
Vật liệu gốm có khả năng chống mài mòn tốt và có thể gia công các vật liệu có độ cứng cao khó hoặc không thể gia công bằng các công cụ truyền thống. Ngoài ra, dụng cụ cắt gốm sứ có thể tránh tiêu thụ điện năng của quá trình ủ, và do đó cũng có thể tăng độ cứng của phôi và kéo dài tuổi thọ của máy móc thiết bị.
Ma sát giữa lưỡi sứ và kim loại nhỏ khi cắt, không dễ bị dính vào lưỡi trong quá trình cắt và không dễ tạo ra cạnh tích hợp, và có thể cắt tốc độ cao. Do đó, trong cùng điều kiện, độ nhám bề mặt của phôi tương đối thấp. Độ bền của dao cao hơn vài lần, thậm chí hàng chục lần so với dao truyền thống, giảm số lần thay dao trong quá trình gia công; chịu nhiệt độ cao, độ cứng màu đỏ tốt. Nó có thể cắt liên tục ở 1200 ℃. Vì vậy, tốc độ cắt của miếng chèn gốm có thể cao hơn nhiều so với các miếng cacbua xi măng. Nó có thể thực hiện cắt tốc độ cao hoặc thực hiện" tiện và phay thay vì mài" ;. Hiệu suất cắt cao gấp 3-10 lần so với các công cụ truyền thống, có thể tiết kiệm từ 30% -70% hoặc hơn nữa giờ công, điện năng và máy công cụ.
CBN:
Đây là vật liệu có độ cứng cao nhất nhì hiện nay. Độ cứng của tấm composite CBN nói chung là HV3000 ～ 5000, có độ bền nhiệt cao và độ cứng ở nhiệt độ cao, và có khả năng chống oxy hóa cao, ngay cả ở 1000 ℃. Quá trình oxy hóa xảy ra, và nó không phản ứng hóa học với các vật liệu làm từ sắt ở 1200 ℃ ～ 1300 ℃. Nó có khả năng dẫn nhiệt tốt và hệ số ma sát thấp.
Kim cương đa tinh thể PCD:
Dao kim cương có các đặc điểm là độ cứng cao, cường độ nén cao, dẫn nhiệt tốt và chống mài mòn, có thể có được độ chính xác gia công cao và hiệu quả gia công trong quá trình cắt tốc độ cao. Do cấu trúc của PCD là một thể kim cương hạt mịn thiêu kết với các hướng khác nhau nên dù có thêm chất kết dính nhưng độ cứng và khả năng chống mài mòn của nó vẫn thấp hơn kim cương đơn tinh thể. Ái lực với kim loại màu và các vật liệu phi kim loại là rất nhỏ, và các phoi không dễ bám vào đầu dụng cụ trong quá trình gia công để tạo thành cạnh tích hợp.
Phạm vi ứng dụng tương ứng của vật liệu:
Thép tốc độ cao: chủ yếu được sử dụng trong các công cụ tạo hình và các hình dạng phức tạp và các trường hợp khác đòi hỏi độ dẻo dai cao;
Xi măng Carbide: Phạm vi ứng dụng rộng nhất, về cơ bản nó có thể khô;
Gốm sứ: chủ yếu được sử dụng để tiện các bộ phận cứng và gia công thô và gia công tốc độ cao các bộ phận bằng gang;
CBN: Được sử dụng chủ yếu trong quá trình tiện các bộ phận cứng và gia công tốc độ cao các bộ phận bằng gang (nói chung, nó hiệu quả hơn gốm sứ về khả năng chống mài mòn, độ dai va đập và khả năng chống đứt gãy);
PCD: Được sử dụng chủ yếu để cắt các vật liệu kim loại màu và phi kim loại hiệu quả cao.
Yêu cầu của máy công cụ CNC đối với vật liệu công cụ
Độ cứng cao và chống mài mòn
Độ cứng của phần cắt của dụng cụ phải cao hơn độ cứng của vật liệu gia công. Độ cứng của vật liệu dụng cụ càng cao thì khả năng chống mài mòn của nó càng tốt. Độ cứng của vật liệu dụng cụ ở nhiệt độ phòng phải trên HRC62.
Đủ sức mạnh và độ dẻo dai
Công cụ này chịu rất nhiều áp lực trong quá trình cắt quá mức, và đôi khi hoạt động trong điều kiện va đập và rung động. Để công cụ không bị mẻ và gãy, vật liệu làm công cụ phải có đủ độ bền và độ dẻo dai. Nói chung, độ bền uốn được sử dụng để biểu thị độ bền của vật liệu dụng cụ. Giá trị va đập được sử dụng để thể hiện độ dẻo dai của vật liệu làm công cụ.
Khả năng chịu nhiệt cao
Khả năng chịu nhiệt đề cập đến hiệu suất của vật liệu công cụ để duy trì độ cứng, khả năng chống mài mòn, sức mạnh và độ dẻo dai ở nhiệt độ cao. Nó là chỉ số chính để đo hiệu suất cắt của vật liệu dụng cụ. Hiệu suất này còn được gọi là độ cứng đỏ của vật liệu công cụ.
dẫn nhiệt tốt hơn
Độ dẫn nhiệt của vật liệu dụng cụ càng lớn thì nhiệt lượng truyền qua dao càng nhiều, có lợi cho việc giảm nhiệt độ cắt của dụng cụ và nâng cao độ bền của dụng cụ.
Tay nghề tốt
Để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình gia công và chế tạo công cụ, vật liệu công cụ cần phải có các tính chất quá trình tốt, chẳng hạn như khả năng rèn, cán, hàn, cắt và mài, các đặc tính nhiệt luyện và tính năng biến dạng dẻo ở nhiệt độ cao của vật liệu công cụ. Đối với các dụng cụ bằng gốm và cacbua xi măng. Vật liệu này cũng yêu cầu các đặc tính nung kết và tạo áp lực tốt.