Nykyaikaiset leikkaustyökalumateriaalit ovat kokeneet yli 100 vuoden kehityshistorian hiiliteräksestä pikateräkseen,kovametalli, keraaminen työkalujasuperkovat työkalumateriaalit1700-luvun jälkipuoliskolla alkuperäinen työkalumateriaali oli pääasiassa hiiliteräs. Koska sitä käytettiin tuolloin kovina materiaalina, josta voitiin työstää leikkaustyökaluja. Hiiliteräksillä on kuitenkin erittäin alhaisen lämmönkestolämpötilansa (alle 200 °C) vuoksi se haittapuoli, että ne tylsistyvät välittömästi ja täysin leikkauslämmön vuoksi suurilla nopeuksilla leikattaessa, ja leikkausalue on rajallinen. Siksi odotamme innolla työkalumateriaaleja, joita voidaan leikata suurilla nopeuksilla. Materiaali, joka heijastaa tätä odotusta, on pikateräs.
Amerikkalaiset tiedemiehet kehittivät vuonna 1898 pikateräksen, joka tunnetaan myös nimellä etuteräs. Kyse ei ole niinkään siitä, että siinä on vähemmän hiiltä kuin hiiliteräksessä, vaan siitä, että siihen on lisätty volframia. Kovan volframikarbidin roolin vuoksi sen kovuus ei heikkene korkeissa lämpötiloissa, ja koska sitä voidaan leikata paljon nopeammin kuin hiiliteräksen leikkausnopeutta, sitä kutsutaan pikateräkseksi. Vuosina 1900–1920 ilmestyi vanadiinia ja kobolttia sisältävä pikateräs, jonka lämmönkestävyys nousi 500–600 °C:seen. Leikkausnopeus nousi 30–40 m/min:iin, mikä on lähes kuusinkertaistunut. Siitä lähtien, sen ainesosien sarjallistamisen myötä, on muodostunut volframista ja molybdeenistä valmistettuja pikateräksiä. Sitä käytetään edelleen laajalti. Pikateräksen syntyminen on aiheuttanut...
leikkausprosessin vallankumous, joka paransi huomattavasti metallinleikkauksen tuottavuutta ja vaati työstökoneen rakenteen täydellistä muutosta tämän uuden työkalumateriaalin leikkauskykyvaatimuksiin sopeutumiseksi. Uusien työstökoneiden syntyminen ja jatkokehitys on puolestaan johtanut parempien työkalumateriaalien kehittämiseen, ja työkaluja on stimuloitu ja kehitetty. Uusissa valmistusteknologisissa olosuhteissa myös pikaterästyökaluilla on ongelmana työkalun kestävyyden rajoittaminen leikkauslämmön vuoksi suurella nopeudella leikattaessa. Kun leikkausnopeus saavuttaa 700 °C, pikateräs
kärki on täysin tylsä, ja tätä arvoa suuremmalla leikkausnopeudella sitä on täysin mahdotonta leikata. Tämän seurauksena on syntynyt kovametallityökalumateriaaleja, jotka säilyttävät riittävän kovuuden korkeammissa leikkauslämpötiloissa kuin edellä mainitut ja joita voidaan leikata korkeammissa leikkauslämpötiloissa.
Pehmeitä materiaaleja voidaan leikata kovilla materiaaleilla, ja kovien materiaalien leikkaamiseksi on käytettävä niitä kovempia materiaaleja. Tällä hetkellä kovin aine maapallolla on timantti. Vaikka luonnontimantteja on löydetty luonnosta jo pitkään, ja niitä on käytetty pitkään leikkaustyökaluina, synteettisiä timantteja on myös syntetisoitu onnistuneesti jo 1950-luvun alussa, mutta timanttien todellinen käyttö laajamittaisessa valmistuksessa on vasta alkanut.teollisuuden leikkaustyökalujen materiaaliton vielä viime vuosikymmenten juttu.
Toisaalta modernin avaruusteknologian ja ilmailu- ja avaruusteknologian kehittyessä modernien teknisten materiaalien käyttö on yhä yleisempää, vaikka parannettu pikateräs, kovametalli jauudet keraamiset työkalumateriaalitPerinteisten työkappaleiden leikkauksessa leikkausnopeus ja leikkaustuottavuus kaksinkertaistuivat tai jopa kymmeniä kertoja kasvoivat, mutta niitä käytettäessä edellä mainittujen materiaalien käsittelyyn työkalun kestävyys ja leikkaustehokkuus ovat edelleen hyvin alhaiset, ja leikkauslaatua on vaikea taata, joskus jopa mahdotonta käsitellä, joten tarvitaan terävämpiä ja kulutusta kestävämpiä työkalumateriaaleja.
Toisaalta, modernin teknologian nopean kehityksen myötäkoneenrakennusja jalostusteollisuus, automaattisten työstökoneiden, tietokoneohjattujen (CNC) työstökeskusten ja miehittämättömien työpajojen laaja käyttö, prosessointitarkkuuden parantamiseksi entisestään, työkalunvaihtoajan lyhentämiseksi ja prosessointitehokkuuden parantamiseksi, yhä kiireellisempiä vaatimuksia kestävämmille ja vakaammille työkalumateriaaleille. Tässä tapauksessa timanttityökalut ovat kehittyneet nopeasti, ja samaan aikaan kehitystimanttityökalujen materiaaliton myös suuresti edistetty.
Timanttityökalujen materiaalitniillä on useita erinomaisia ominaisuuksia, kuten korkea työstötarkkuus, nopea leikkausnopeus ja pitkä käyttöikä. Esimerkiksi Compax-työkalujen (polykiteinen timanttikomposiittilevy) käyttö voi varmistaa kymmenien tuhansien piialumiiniseoksesta valmistettujen männänrenkaiden osien työstämisen, ja niiden työkalun kärjet pysyvät käytännössä muuttumattomina; lentokoneiden alumiinisuojien työstö Compax-suurhalkaisijajyrsinkoneilla voi saavuttaa jopa 3660 m/min leikkausnopeudet; nämä ovat vertaansa vailla kovametallityökaluihin verrattuna.
Ei siinä kaikki, käyttötimanttityökalujen materiaalitvoi myös laajentaa prosessointikenttää ja muuttaa perinteistä prosessointitekniikkaa. Aiemmin peilien prosessoinnissa voitiin käyttää vain hionta- ja kiillotusprosessia, mutta nyt ei ainoastaan luonnonkivien timanttityökaluja, vaan joissakin tapauksissa myös PDC-superkovia komposiittityökaluja erittäin tarkkaan leikkaamiseen, jotta saavutetaan sorvaus hiomisen sijaan. Soveltamallasuperkovia työkalujaKoneistuksen alalla on syntynyt uusia konsepteja, kuten PDC-työkalujen käyttö. Rajoittavana sorvausnopeudena ei ole enää työkalu, vaan työstökone. Kun sorvausnopeus ylittää tietyn nopeuden, työkappale ja työkalu eivät kuumene. Näiden uraauurtavien konseptien vaikutukset ovat syvällisiä ja tarjoavat rajattomat mahdollisuudet nykyaikaiselle koneistusteollisuudelle.
Julkaisun aika: 02.11.2022
