2000-luvulle siirtymisestä lähtien valmistusteknologian globalisaatiotrendin myötä kilpailu valmistavassa teollisuudessa on kiristynyt entisestään. Leikkausprosessijärjestelmässä, joka koostuu työstökoneista, leikkaustyökaluista, kiinnikkeistä ja työkappaleista, leikkaustyökalu on aktiivinen tekijä. Siksi nopean koneistustekniikan laajalle levinneessä tuotannossa nykyään korkean suorituskyvyn leikkaustyökaluja arvostetaan yhä enemmän ja ne korvaavat suuria määriä perinteisiä leikkaustyökaluja. Vaikka tehokkaat leikkaustyökalut ovat kalliimpia kuin perinteiset työkalut, jopa 10 kertaa kalliimpia, tehokkaiden leikkaustyökalujen käyttö voi silti vähentää tuotantokustannuksia tehokkaasti.
Leikkuutyökalujen materiaali, geometriset parametrit ja rakenne ovat tärkeitä avainteknologioita korkean suorituskyvyn leikkaustyökalujen suunnittelussa ja valmistuksessa, kuten kuvassa 1. Tällä hetkellä edistyneet leikkaustyökalut kehittyvät nopeasti ja erilaiset erikoistuneet korkean suorituskyvyn leikkaustyökalut työkalut uudistuvat jatkuvasti. Työkalumateriaalien osalta erittäin hienojakoisia kovametallityökaluja ja superkovia materiaaleja on käytetty laajalti. Pinnoitteissa monikerroksiset gradienttikomposiittipinnoitteet ja erittäin lujat lämmönkestävät nanopinnoitteet ovat myös edistyneet merkittävästi, ja niitä on käytetty sellaisilla aloilla kuin ilmailu, autoteollisuus ja laivanrakennus; Työkalurakenteen suhteen se kehittyy kohti indeksoitavia, monitoimisia, erikoistuneita komposiittityökaluja ja modulaarisia suuntia, kuten kuvassa 2 näkyy.
Työkalumateriaalien uusi kehitys
Viime vuosina teollisuusmaat ympäri maailmaa ovat sitoutuneet kehittämään edistyneitä leikkaustyökalumateriaaleja, jotka vastaavat nopeita, tehokkaita ja laadukkaita leikkausprosesseja. Työkalumateriaalit vaikuttavat merkittävästi työkalun käyttöikään, käsittelytehoon, käsittelyn laatuun ja käsittelykustannuksiin. Leikkaustyökaluilla leikattaessa niiden on kestettävä korkeaa painetta, korkeaa lämpötilaa, kitkaa, iskuja ja tärinää. Siksi työkalumateriaalilla on oltava seuraavat perusominaisuudet: korkea kovuus, eli työkalumateriaalin kovuuden on oltava korkeampi kuin käsiteltävän materiaalin; Suuri lujuus ja sitkeys edellyttävät, että työkalun leikkausosan materiaali altistuu merkittäville leikkaus- ja iskuvoimille leikkauksen aikana, joten työkalumateriaalin tulee olla riittävän lujaa ja sitkeää; Hyvä kulutuskestävyys ja lämmönkestävyys. Yleisesti ottaen mitä korkeampi työkalumateriaalin kovuus on, sitä parempi kulutuskestävyys. Samaan aikaan työkalun kulutuskestävyys ja lämmönkestävyys liittyvät läheisesti toisiinsa; Hyvä lämmönjohtavuus, mitä parempi lämmönjohtavuus, sitä alhaisempi leikkausosan lämpötila, mikä vähentää työkalun kulumista; Hyvää ammattitaitoa ja taloudellisuutta.
(1) Uusi pikateräs.
Pikateräs (HSS) on runsasseosteinen työkaluteräs, joka sisältää seosaineita, kuten W, Mo, Cr ja V. Vaikka tällä hetkellä käytettävissä on monenlaisia leikkaustyökalumateriaaleja, nopealla teräksellä on etuja lujuuden suhteen, sitkeys, lämpökarkaisu, prosessoitavuus ja erityisesti terävyys (työkalun kärjen säde voi olla 12-15) μ m) Sillä on erinomainen kokonaisvaltainen suorituskyky tiettyjen vaikeasti työstettävien materiaalien leikkaamisessa ja sillä on edelleen merkittävä osuus monimutkaisten työkalujen valmistuksessa , erityisesti hammaspyörien leikkaustyökalut, aventimet ja päätyjyrsimet.
(2) Uuden tyyppiset hienorakeiset ja erittäin hienorakeiset kovametalliseokset.
Kovametalliseos on mikronin kokoinen jauhe, joka koostuu erittäin kovista ja tulenkestävistä metalliyhdisteistä (pääasiassa WC, TiC jne., joka tunnetaan myös korkean lämpötilan karbideina), joka sintrataan jauhemetallurgian tuotteiksi käyttämällä sideaineina metalleja, kuten kobolttia tai nikkeliä. Kovametalliseos on laajalti käytetty leikkaustyökalumateriaali nykyisellä leikkauskentällä, ja sen leikkausteho on noin 5-10 kertaa nopean teräksen leikkausteho. Kovien metalliseosten tuotanto maailmanlaajuisesti kasvaa nopeasti, ja uusia materiaaleja ja kovien metalliseosten leikkuutyökalujen laatuja ilmaantuu jatkuvasti, ja niiden osuus kaikista leikkuutyökaluista kasvaa. Mutta sen ammattitaito on heikko, ja sen käyttö monimutkaisiin leikkaustyökaluihin on edelleen hyvin rajoitettua.
Hienojakoiset rakeet (1~0,5 μm) ja ultrahienot rakeet (alle 0,5 μm) Kovien metalliseosmateriaalien ja integroitujen kovaseosleikkaustyökalujen kehittäminen on parantanut huomattavasti terän taivutuslujuutta kovametalliseokset, jotka voivat korvata pikateräksen laajamittaisten yleiskäyttöisten työkalujen, kuten pienten porien, päätyjyrsimien ja hanojen, valmistuksessa. Sen leikkausnopeus ja työkalun käyttöikä ylittävät paljon pikateräksen. Integroitujen kovaseosleikkaustyökalujen käyttö voi parantaa merkittävästi leikkaustehoa useimmilla käyttöalueilla, joilla alun perin käytettiin nopeaa terästä. Kovien metalliseosten sitkeyden parantamiseksi käytetään yleensä menetelmää Co-pitoisuuden lisäämiseksi. Tästä johtuva kovuuden lasku voidaan nyt kompensoida raekokoa jalostamalla ja kovien metalliseosten taivutuslujuutta voidaan nostaa 4,3 GPa:iin, joka on saavuttanut ja ylittänyt tavallisen pikateräksen taivutuslujuuden. Toinen hienorakeisten kovien metalliseosten etu on, että työkalun reuna on terävä, mikä sopii erityisen hyvin tahmeiden ja sitkeiden materiaalien nopeaan leikkaamiseen.
(3) Erittäin kovat leikkuutyökalut.
Ns. superkovilla työkalumateriaaleilla tarkoitetaan keinotekoista timanttia ja kuutiometristä boorinitridiä sekä näillä jauheilla ja sideaineilla sintrattua monikiteistä timanttia ja monikiteistä kuutiometristä boorinitridiä. Ylivoimaisen kulutuskestävyyden ja kykynsä mukautua suurempiin leikkausnopeuksiin, superkovista leikkaustyökaluista on tullut tärkein työkalumateriaali nopeassa leikkauksessa, ja mikä tärkeintä, ne voivat täyttää vaikeasti työstettävien materiaalien leikkaustarpeet. Siksi superkovilla työkalumateriaaleilla on ollut yhä tärkeämpi rooli koko leikkausprosessin alalla.