Od vstopa v 21. stoletje, s trendom globalizacije proizvodne tehnologije, je konkurenca v predelovalni industriji postala vse hujša. V sistemu rezalnega procesa, ki ga sestavljajo obdelovalni stroji, rezalna orodja, vpenjala in obdelovanci, je rezalno orodje aktivni dejavnik. Zato so s široko uporabo tehnologije hitre obdelave v današnji proizvodnji visokozmogljiva rezalna orodja vse bolj cenjena in v velikih količinah nadomeščajo tradicionalna rezalna orodja. Čeprav so visoko zmogljiva rezalna orodja dražja od tradicionalnih orodij, celo 10-krat dražja, lahko uporaba visoko zmogljivih rezalnih orodij še vedno učinkovito zmanjša proizvodne stroške.
Material, geometrijski parametri in struktura rezalnih orodij so pomembne ključne tehnologije za načrtovanje in proizvodnjo visoko zmogljivih rezalnih orodij, kot je prikazano na sliki 1. Trenutno se napredna rezalna orodja hitro razvijajo in različna specializirana visoko zmogljiva rezanja orodja nenehno izboljšujejo. Kar zadeva orodne materiale, se pogosto uporabljajo ultrafinozrnata orodja iz trde zlitine in orodja iz supertrdnih materialov; Kar zadeva prevleke, so tudi večslojni gradientni kompozitni premazi in toplotno odporni nano premazi visoke trdnosti dosegli pomemben napredek in se uporabljajo na področjih, kot so vesoljska, avtomobilska industrija in ladjedelništvo; Kar zadeva strukturo orodij, se bo razvijalo v smeri indeksiranih, večnamenskih, specializiranih sestavljenih orodij in modularnih smeri, kot je prikazano na sliki 2.
Nov napredek pri orodnih materialih
V zadnjih letih so se industrializirane države po vsem svetu zavezale razvoju naprednih materialov rezalnih orodij, ki ustrezajo hitrim, učinkovitim in visokokakovostnim postopkom rezanja. Orodni materiali pomembno vplivajo na življenjsko dobo orodja, učinkovitost obdelave, kakovost obdelave in stroške obdelave. Pri rezanju z rezalnimi orodji morajo prenesti visok pritisk, visoko temperaturo, trenje, udarce in vibracije. Zato mora imeti material orodja naslednje osnovne lastnosti: visoko trdoto, to pomeni, da mora biti trdota materiala orodja večja od trdote materiala, ki ga obdelujemo; Visoka trdnost in žilavost zahtevata, da je material rezalnega dela orodja med rezanjem izpostavljen znatnim rezalnim in udarnim silam, zato mora imeti material orodja zadostno trdnost in žilavost; Dobra odpornost proti obrabi in toplotna odpornost. Na splošno velja, da večja kot je trdota materiala orodja, boljša je odpornost proti obrabi. Hkrati sta odpornost proti obrabi in toplotna odpornost orodja tesno povezani; Dobra toplotna prevodnost, boljša kot je toplotna prevodnost, nižja je temperatura rezalnega dela, s čimer se zmanjša obraba orodja; Dobra izdelava in gospodarnost.
(1) Novo hitrorezno jeklo.
Hitrorezno jeklo (HSS) je visoko legirano orodno jeklo, ki vsebuje legirne elemente, kot so W, Mo, Cr in V. Čeprav je trenutno na voljo veliko vrst materialov za rezalna orodja, ima hitrorezno jeklo prednosti v trdnosti, žilavost, toplotno utrjevanje, obdelovalnost in zlasti ostrina (polmer konice orodja lahko doseže 12-15) μ m) Ima odlično celovito zmogljivost pri rezanju določenih materialov, ki jih je težko obdelati, in ima še vedno pomemben delež pri izdelavi kompleksnih orodij. , zlasti orodja za rezanje zobnikov, broše in čelna rezkarja.
(2) Nova vrsta finozrnatih in ultrafinozrnatih trdih zlitin.
Trda zlitina je mikronski prah visoke trdote in ognjevarnih kovinskih spojin (predvsem WC, TiC itd., znan tudi kot visokotemperaturni karbidi), ki se sintra v izdelke praškaste metalurgije z uporabo kovin, kot sta kobalt ali nikelj, kot veziva. Trda zlitina je pogosto uporabljen material za rezalno orodje na trenutnem področju rezanja, z rezalno učinkovitostjo, ki je približno 5-10-krat večja od hitroreznega jekla. Proizvodnja trdih zlitin po vsem svetu hitro raste, nenehno se pojavljajo novi materiali in vrste rezilnih orodij iz trdih zlitin, ki predstavljajo vse večji delež vseh rezalnih orodij. Toda njegova izdelava je slaba in njegova uporaba za kompleksna rezalna orodja je še vedno zelo omejena.
Drobna zrna (1~0,5 μ m) In ultrafina zrna (manj kot 0,5 μ m) Razvoj materialov iz trdih zlitin in integriranih rezalnih orodij iz trdih zlitin je močno izboljšal upogibno trdnost trde zlitine, ki lahko nadomestijo hitrorezno jeklo pri izdelavi velikih orodij za splošno uporabo, kot so majhni svedri, čelni rezkarji in navojni navoji. Njegova rezalna hitrost in življenjska doba orodja daleč presegata hitrorezno jeklo. Uporaba integralnih rezalnih orodij iz trde zlitine lahko znatno izboljša učinkovitost rezanja na večini področij uporabe, kjer je bilo prvotno uporabljeno hitrorezno jeklo. Za izboljšanje žilavosti trdih zlitin se običajno uporablja metoda povečanja vsebnosti Co. Posledično zmanjšanje trdote je zdaj mogoče nadomestiti z izboljšanjem velikosti zrn, upogibno trdnost trdih zlitin pa je mogoče povečati na 4,3 GPa, kar je doseglo in preseglo upogibno trdnost običajnega hitroreznega jekla. Druga prednost drobnozrnatih trdih zlitin je, da je rob orodja oster, še posebej primeren za hitro rezanje lepljivih in žilavih materialov.
(3) Ultra trda rezalna orodja.
Tako imenovani supertrdi orodni materiali se nanašajo na umetni diamant in kubični borov nitrid ter polikristalni diamant in polikristalni kubični borov nitrid, sintrana s temi praški in vezivi. Zaradi vrhunske odpornosti proti obrabi in zmožnosti prilagajanja višjim rezalnim hitrostim so supertrda rezalna orodja postala glavni orodni material za hitro rezanje, in kar je še pomembneje, lahko zadovoljijo potrebe rezanja materialov, ki jih je težko obdelovati. Zato imajo supertrdi orodni materiali vse pomembnejšo vlogo na celotnem področju rezalnih procesov.