Nugade areng on inimkonna arengu ajaloos olulisel kohal. Juba 28.–20. sajandil eKr olid Hiinasse ilmunud messingist koonused ja vaskkoonused, puurid, noad ja muud vasest noad. Sõdivate riikide lõpuperioodil (kolmas sajand eKr) valmistati vasest nuge tänu karbureerimistehnoloogia meisterlikkusele. Tollastel puuridel ja saagidel oli mõningaid sarnasusi tänapäevaste tasapinnaliste puuride ja saagidega.
pilt
Lõiketööriistade lühike ajalugu
Nugade kiire areng saabus 18. sajandi lõpus masinate, näiteks aurumasinate väljatöötamisega.
1783. aastal tootis Prantsusmaa René esimest korda freesi. 1923. aastal leiutas Saksamaa Schrotter tsementeeritud karbiidi. Tsementeeritud karbiidi kasutamisel on efektiivsus rohkem kui kaks korda suurem kui kiirterasel, samuti paraneb oluliselt lõikamise teel töödeldud tooriku pinna kvaliteet ja mõõtmete täpsus.
Kiirterase ja tsementeeritud karbiidi kõrge hinna tõttu sai Saksa firma Degusa 1938. aastal keraamiliste nugade patendi. 1972. aastal tootis Ameerika Ühendriikide General Electric Company polükristallilised sünteetilised teemant- ja polükristallilised kuupmeetri boornitriidi labad. Need mittemetallist tööriistamaterjalid võimaldavad tööriistal lõigata suurema kiirusega.
1969. aastal sai Rootsi Sandvik Steel Works patendi titaankarbiidiga kaetud karbiidist sisetükkide tootmiseks keemilise aurustamise teel. 1972. aastal töötasid Bangsha ja Lagolan Ameerika Ühendriikides välja füüsilise aurustamise-sadestamise meetodi, et katta kõva titaankarbiidi või titaannitriidi kiht tsementkarbiidist või kiirterasest tööriistade pinnale. Pinnakatte meetod ühendab põhimaterjali kõrge tugevuse ja sitkuse pinnakihi kõrge kõvaduse ja kulumiskindlusega, nii et komposiitmaterjalil on parem lõikejõudlus.
Tänu kõrgele temperatuurile, suurele rõhule, suurele kiirusele ja söövitavas vedelikukeskkonnas töötavatele osadele kasutatakse üha enam raskesti töödeldavaid materjale ning lõiketöötluse automatiseerituse tase ja nõuded töötlemise täpsusele tõusevad järjest kõrgemaks. . Tööriista kaldenurga valikul tuleb arvestada erinevate tegurite mõjuga, nagu tooriku materjal, tööriista materjal, töötlemisomadused (jäme ja viimistlustöötlus) jne, mis tuleb valida mõistlikult vastavalt konkreetsele olukorrale.
Levinud tööriistamaterjalid: kiirteras, tsementeeritud karbiid (sealhulgas metallkeraamika), keraamika, CBN (kuupiline boornitriid), PCD (polükristalliline teemant), kuna nende kõvadus on kõvem kui üks, nii et üldiselt on ka lõikekiirus üks teisest pikem.
Tööriista materjali jõudluse analüüs
Kiirteras: selle saab jagada tavaliseks kiirteraseks ja suure jõudlusega kiirteraseks.
Erinevate keerukate nugade valmistamisel kasutatakse laialdaselt tavalist kiirterast, näiteks W18Cr4V. Selle lõikekiirus ei ole üldiselt liiga suur ja tavaliste terasmaterjalide lõikamisel on see 40-60m/min.
Suure jõudlusega kiirteras, nagu W12Cr4V4Mo, sulatatakse, lisades tavalisele kiirterasele veidi süsinikusisaldust, vanaadiumisisaldust, koobaltit, alumiiniumi ja muid elemente. Selle vastupidavus on 1.5-3 korda suurem kui tavalisel kiirterasel.
pilt
Tsementkarbiid: GB2075-87 järgi (viidates standardile 190) võib selle jagada kolme kategooriasse: P, M ja K. P-tüüpi tsementkarbiidi kasutatakse peamiselt pikkade laastudega mustmetallide töötlemiseks, ja sinist kasutatakse märgina; Peamiselt kasutatakse M-tüüpi. Seda kasutatakse mustmetallide ja värviliste metallide töötlemiseks ning see on tähistatud kollase värviga, mida tuntakse ka kui üldotstarbelist kõvasulamit. K-tüüpi kasutatakse peamiselt mustade metallide, värviliste metallide ja lühikeste laastudega mittemetalliliste materjalide töötlemiseks ning see on tähistatud punasega.
P, M ja K taga olevad araabia numbrid näitavad selle jõudlust ja töötlemiskoormust või töötlemistingimusi. Mida väiksem arv, seda suurem on kõvadus ja seda halvem on sitkus.
pilt
Keraamika: keraamilistel materjalidel on hea kulumiskindlus ja nendega saab töödelda suure kõvadusega materjale, mida on traditsiooniliste tööriistadega raske või võimatu töödelda. Lisaks võivad keraamilised lõiketööriistad vältida lõõmutamise energiatarbimist ja seega suurendada tooriku kõvadust ja pikendada masina seadmete kasutusiga.
Lõikamisel on keraamilise tera ja metalli vaheline hõõrdumine väike, lõikel ei ole lihtne tera külge kleepuda ning sisseehitatud serva ei ole lihtne tekitada ja see võib teha kiiret lõikamist. Seetõttu on samadel tingimustel tooriku pinnakaredus suhteliselt madal. Tööriista vastupidavus on mitu korda või isegi kümneid kordi kõrgem kui traditsioonilistel tööriistadel, mis vähendab tööriistade vahetuste arvu töötlemisel.
Kõrge temperatuuritaluvus, hea punane kõvadus. Seda saab lõigata pidevalt 1200 kraadi juures, nii et keraamiliste sisetükkide lõikekiirus võib olla palju suurem kui tsementeeritud karbiidil. See võib teostada kiiret lõikamist või realiseerida "lihvimise asendamine treimise ja freesimisega". Lõikeefektiivsus on 3-10 korda kõrgem kui traditsioonilistel lõikeriistadel ning saavutatakse inimtöötundide, elektrienergia ja tööpinkide arvu kokkuhoid 30 protsenti -70 protsenti või rohkem.
pilt
CBN: see on praegu teadaolevalt teine kõrgeima kõvadusega materjal. CBN komposiitlehe kõvadus on üldiselt HV3000 ~ 5000, millel on kõrge termiline stabiilsus ja kõrge temperatuuri kõvadus ning kõrge oksüdatsioonikindlus. 1000 kraadi C juures oksüdeerumist ei toimu ja rauapõhiste materjalidega 1200-1300 kraadi C juures keemilist reaktsiooni ei toimu. Sellel on hea soojusjuhtivus ja madal hõõrdetegur.
pilt
Polükristalliline teemant-PCD: Teemantnugadel on kõrge kõvadus, kõrge survetugevus, hea soojusjuhtivus ja kulumiskindlus ning need võivad kiirel lõikamisel saavutada kõrge töötlemise täpsuse ja töötlemise efektiivsuse. Kuna PCD struktuur on erineva orientatsiooniga peeneteraline teemantpaagutatud keha, on selle kõvadus ja kulumiskindlus vaatamata sideaine lisamisele siiski madalam kui monokristallteemandil. Afiinsus värviliste metallide ja mittemetalliliste materjalidega on väga väike ning kiipe ei ole lihtne tööriista otsa külge kleepuda, et moodustada töötlemisel servi.
pilt
Tehke kokkuvõte
Iga materjali kasutusala
Kiirteras: kasutatakse peamiselt juhtudel, mis nõuavad suurt sitkust, näiteks tööriistade ja keerukate kujundite vormimiseks;
Tsementkarbiid: lai valik rakendusi, põhimõtteliselt võimekas;
Keraamika: kasutatakse peamiselt töötlemata töötlemiseks ja kõvade osade treimise ja malmist osade kiireks töötlemiseks;
CBN: kasutatakse peamiselt kõvade osade treimisel ja malmist osade kiirel töötlemisel (üldiselt on see kulumiskindluse, löögitugevuse ja purunemiskindluse osas tõhusam kui keraamika);
PCD: kasutatakse peamiselt värviliste metallide ja mittemetalliliste materjalide suure tõhususega lõikamiseks.
