توسعه چاقوها جایگاه مهمی در تاریخ پیشرفت بشر دارد. در اوایل قرن 28 تا 20 قبل از میلاد، مخروط های برنجی و مخروط های مسی، مته ها، چاقوها و دیگر چاقوهای مسی در چین ظاهر شده بودند. در اواخر دوره کشورهای متخاصم (قرن سوم قبل از میلاد)، چاقوهای مسی به دلیل تسلط بر فناوری کربورسازی ساخته شدند. مته ها و اره ها در آن زمان شباهت هایی با مته ها و اره های تخت مدرن داشتند.
تصویر
تاریخچه مختصری از ابزارهای برش
توسعه سریع چاقوها در اواخر قرن هجدهم با توسعه ماشین هایی مانند موتورهای بخار اتفاق افتاد.
در سال 1783، رنه فرانسوی برای اولین بار دستگاه فرز را تولید کرد. در سال 1923، Schrotter آلمانی کاربید سیمانی را اختراع کرد. هنگامی که از کاربید سیمانی استفاده می شود، راندمان بیش از دو برابر فولاد پرسرعت است و کیفیت سطح و دقت ابعاد قطعه کار پردازش شده توسط برش نیز تا حد زیادی بهبود می یابد.
با توجه به قیمت بالای فولاد پرسرعت و کاربید سیمانی، در سال 1938 شرکت آلمانی Degusa حق اختراع چاقوهای سرامیکی را به دست آورد. در سال 1972، شرکت جنرال الکتریک ایالات متحده، الماس مصنوعی پلی کریستالی و تیغه های نیترید بور مکعبی پلی کریستالی تولید کرد. این مواد غیر فلزی ابزار به ابزار اجازه می دهد تا با سرعت های بالاتر برش دهد.
در سال 1969، شرکت سوئدی Sandvik Steel Works حق اختراعی برای تولید درج های کاربید با پوشش تیتانیوم کاربید با رسوب شیمیایی بخار به دست آورد. در سال 1972، Bangsha و Lagolan در ایالات متحده یک روش رسوب فیزیکی بخار را برای پوشش دادن یک لایه سخت از کاربید تیتانیوم یا نیترید تیتانیوم بر روی سطح کاربید سیمانی یا ابزار فولادی با سرعت بالا توسعه دادند. روش پوشش سطحی، استحکام و چقرمگی بالای ماده پایه را با سختی و مقاومت بالای لایه سطحی در برابر سایش ترکیب می کند، به طوری که ماده کامپوزیت عملکرد برش بهتری دارد.
به دلیل دمای بالا، فشار بالا، سرعت بالا و قطعاتی که در محیط سیال خورنده کار می کنند، بیشتر و بیشتر از مواد سخت تر ماشین استفاده می شود و سطح اتوماسیون پردازش برش و الزامات برای دقت پردازش بالاتر و بالاتر می رود. . هنگام انتخاب زاویه ابزار، لازم است تأثیر عوامل مختلفی مانند مواد قطعه کار، مواد ابزار، ویژگی های پردازش (ماشینکاری خشن و نهایی) و غیره را در نظر گرفت که باید با توجه به موقعیت خاص به طور منطقی انتخاب شوند.
مواد متداول ابزار: فولاد پرسرعت، کاربید سیمانی (از جمله سرم)، سرامیک، CBN (نیترید بور مکعبی)، PCD (الماس پلی کریستالی)، زیرا سختی آنها از یک سخت تر است، بنابراین به طور کلی، سرعت برش نیز یکی است. بلندتر از دیگری
تجزیه و تحلیل عملکرد مواد ابزار
فولاد پرسرعت: می توان آن را به فولاد پرسرعت معمولی و فولاد پرسرعت با کارایی بالا تقسیم کرد.
فولاد پرسرعت معمولی مانند W18Cr4V به طور گسترده در ساخت انواع چاقوهای پیچیده استفاده می شود. سرعت برش آن معمولاً خیلی زیاد نیست و هنگام برش مواد فولادی معمولی 40-60 متر در دقیقه است.
فولاد پرسرعت با کارایی بالا، مانند W12Cr4V4Mo، با افزودن مقداری کربن، محتوای وانادیوم، کبالت، آلومینیوم و سایر عناصر به فولاد پرسرعت معمولی ذوب می شود. دوام آن 1.{7}} برابر فولاد پرسرعت معمولی است.
تصویر
کاربید سیمانی: طبق GB2075-87 (اشاره به استاندارد 190) می توان آن را به سه دسته P، M و K تقسیم کرد. کاربید سیمانی نوع P عمدتاً برای پردازش فلزات آهنی با تراشه های بلند استفاده می شود و آبی به عنوان علامت استفاده می شود. نوع M عمدتا استفاده می شود. برای پردازش فلزات آهنی و فلزات غیر آهنی استفاده می شود و با رنگ زرد که به عنوان آلیاژ سخت همه منظوره نیز شناخته می شود مشخص شده است. نوع K عمدتا برای پردازش فلزات آهنی، فلزات غیر آهنی و مواد غیر فلزی با تراشه های کوتاه استفاده می شود و با رنگ قرمز مشخص شده است.
اعداد عربی پشت P، M و K نشان دهنده عملکرد و بار پردازش یا شرایط پردازش آن است. هر چه عدد کوچکتر باشد، سختی بیشتر و چقرمگی بدتر است.
تصویر
سرامیک: مواد سرامیکی مقاومت سایشی خوبی دارند و می توانند مواد با سختی بالا را که پردازش آنها با ابزارهای سنتی دشوار یا غیرممکن است پردازش کند. علاوه بر این، ابزارهای برش سرامیکی می توانند از مصرف انرژی پردازش آنیل جلوگیری کنند و بنابراین می توانند سختی قطعه کار را افزایش دهند و عمر مفید تجهیزات ماشین را افزایش دهند.
اصطکاک بین تیغه سرامیکی و فلز هنگام برش کم است، برش به راحتی به تیغه نمی چسبد، و تولید لبه ساخته شده آسان نیست و می تواند برش را با سرعت بالا انجام دهد. بنابراین، در شرایط یکسان، زبری سطح قطعه کار نسبتاً کم است. دوام ابزار چندین برابر یا حتی ده ها برابر بیشتر از ابزارهای سنتی است که باعث کاهش تعداد تغییرات ابزار در طول پردازش می شود.
مقاومت در برابر درجه حرارت بالا، سختی قرمز خوب. این می تواند به طور مداوم در 1200 درجه برش دهد، بنابراین سرعت برش درج های سرامیکی می تواند بسیار بیشتر از کاربید سیمانی باشد. این می تواند برش را با سرعت بالا انجام دهد یا "جایگزینی آسیاب با تراشکاری و فرز" را درک کند. راندمان برش 3-10 برابر بیشتر از ابزارهای برش سنتی است و تأثیر صرفه جویی در ساعات کار، برق و تعداد ماشین ابزار به میزان 30 درصد -70 درصد یا بیشتر حاصل می شود.
تصویر
CBN: این دومین ماده با سختی بالا است که در حال حاضر شناخته شده است. سختی ورق کامپوزیت CBN به طور کلی HV3000 ~ 5000 است که دارای پایداری حرارتی بالا و سختی دمای بالا است و دارای مقاومت اکسیداسیون بالایی است. در 1000 درجه سانتیگراد اکسیداسیون رخ نمی دهد و هیچ واکنش شیمیایی با مواد پایه آهن در دمای 1200-1300 درجه سانتیگراد رخ نمی دهد. هدایت حرارتی خوب و ضریب اصطکاک پایینی دارد.
تصویر
PCD الماس پلی کریستالی: چاقوهای الماس دارای ویژگی های سختی بالا، مقاومت فشاری بالا، هدایت حرارتی خوب و مقاومت در برابر سایش هستند و می توانند دقت پردازش و کارایی پردازش بالایی را در برش با سرعت بالا به دست آورند. از آنجایی که ساختار PCD یک بدنه متخلخل الماس ریزدانه با جهتگیریهای مختلف است، سختی و مقاومت در برابر سایش آن با وجود افزودن یک اتصال دهنده همچنان کمتر از الماس تک کریستالی است. میل ترکیبی با فلزات غیرآهنی و مواد غیرفلزی بسیار کم است و تراشهها به راحتی به نوک ابزار چسبیده نمیشوند تا لبههای ساخته شده را در طول پردازش تشکیل دهند.
تصویر
خلاصه کنید
محدوده کاربرد هر ماده
فولاد با سرعت بالا: عمدتاً در مواردی که به چقرمگی بالا نیاز دارند مانند ابزارهای شکل دهی و اشکال پیچیده استفاده می شود.
کاربید سیمانی: گسترده ترین طیف کاربرد، اساساً قادر است.
سرامیک: عمدتاً در ماشینکاری خشن و ماشینکاری با سرعت بالا قطعات سخت تراشکاری و قطعات چدنی استفاده می شود.
CBN: عمدتاً در تراشکاری قطعات سخت و ماشینکاری با سرعت بالا قطعات چدنی استفاده می شود (به طور کلی، از نظر مقاومت در برابر سایش، چقرمگی ضربه و مقاومت در برابر شکست نسبت به سرامیک کارآمدتر است).
PCD: عمدتاً برای برش با راندمان بالا فلزات غیر آهنی و مواد غیر فلزی استفاده می شود.
