O desenvolvimento de facas ocupa uma posição importante na história do progresso humano. Já nos séculos 28 a 20 aC, cones de latão e cones de cobre, brocas, facas e outras facas de cobre apareceram na China. No final do período dos Reinos Combatentes (século III aC), as facas de cobre foram feitas devido ao domínio da tecnologia de cementação. Brocas e serras naquela época tinham algumas semelhanças com brocas e serras planas modernas.
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Uma breve história das ferramentas de corte
O rápido desenvolvimento das facas ocorreu no final do século 18 com o desenvolvimento de máquinas como motores a vapor.
Em 1783, René da França produziu pela primeira vez fresas. Em 1923, o alemão Schrotter inventou o metal duro. Quando o metal duro é usado, a eficiência é mais que o dobro da do aço rápido, e a qualidade da superfície e a precisão dimensional da peça processada por corte também são bastante aprimoradas.
Devido ao alto preço do aço rápido e do metal duro, em 1938, a empresa alemã Degusa obteve a patente de facas de cerâmica. Em 1972, a General Electric Company dos Estados Unidos produziu diamante sintético policristalino e lâminas de nitreto de boro cúbico policristalino. Esses materiais de ferramenta não metálicos permitem que a ferramenta corte em velocidades mais altas.
Em 1969, a sueca Sandvik Steel Works obteve uma patente para a produção de pastilhas de metal duro revestidas com carboneto de titânio por deposição química de vapor. Em 1972, Bangsha e Lagolan nos Estados Unidos desenvolveram um método de deposição física de vapor para revestir uma camada dura de carboneto de titânio ou nitreto de titânio na superfície de ferramentas de metal duro ou aço rápido. O método de revestimento de superfície combina a alta resistência e tenacidade do material de base com a alta dureza e resistência ao desgaste da camada superficial, de modo que o material compósito tenha melhor desempenho de corte.
Devido à alta temperatura, alta pressão, alta velocidade e peças que trabalham em meios fluidos corrosivos, cada vez mais materiais difíceis de usinar são usados, e o nível de automação do processamento de corte e os requisitos para precisão de processamento estão ficando cada vez mais altos . Ao selecionar o ângulo da ferramenta, é necessário considerar a influência de vários fatores, como material da peça, material da ferramenta, propriedades de processamento (desbaste e acabamento), etc., que devem ser selecionados de forma razoável de acordo com a situação específica.
Materiais de ferramentas comuns: aço rápido, metal duro (incluindo cermet), cerâmica, CBN (nitreto de boro cúbico), PCD (diamante policristalino), porque sua dureza é mais dura do que um, então, de um modo geral, a velocidade de corte também é Um é mais alto que o outro.
Análise de desempenho do material da ferramenta
Aço rápido: pode ser dividido em aço rápido comum e aço rápido de alto desempenho.
O aço rápido comum, como o W18Cr4V, é amplamente utilizado na fabricação de várias facas complexas. Sua velocidade de corte geralmente não é muito alta e é de 40-60m/min ao cortar materiais de aço comuns.
O aço rápido de alto desempenho, como o W12Cr4V4Mo, é fundido adicionando algum teor de carbono, vanádio, cobalto, alumínio e outros elementos ao aço rápido comum. Sua durabilidade é 1,5-3 vezes a do aço rápido comum.
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Metal duro: De acordo com GB2075-87 (referindo-se ao padrão 190), pode ser dividido em três categorias: P, M e K. O metal duro tipo P é usado principalmente para processar metais ferrosos com cavacos longos, e o azul é usado como marca; O tipo M é usado principalmente. É usado para processar metais ferrosos e não ferrosos, e é marcado com amarelo, também conhecido como liga dura de uso geral. O tipo K é usado principalmente para processar metais ferrosos, metais não ferrosos e materiais não metálicos com cavacos curtos e é marcado em vermelho.
Os algarismos arábicos atrás de P, M e K indicam seu desempenho e carga de processamento ou condições de processamento. Quanto menor o número, maior a dureza e pior a tenacidade.
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Cerâmica: Os materiais cerâmicos têm boa resistência ao desgaste e podem processar materiais de alta dureza que são difíceis ou impossíveis de processar com ferramentas tradicionais. Além disso, as ferramentas de corte de cerâmica podem evitar o consumo de energia do processamento de recozimento e, portanto, também podem aumentar a dureza da peça de trabalho e prolongar a vida útil do equipamento da máquina.
A fricção entre a lâmina de cerâmica e o metal é pequena ao cortar, o corte não é fácil de aderir à lâmina e não é fácil produzir arestas postiças e pode realizar cortes em alta velocidade. Portanto, nas mesmas condições, a rugosidade da superfície da peça é relativamente baixa. A durabilidade da ferramenta é várias vezes ou até dezenas de vezes superior à das ferramentas tradicionais, o que reduz o número de trocas de ferramenta durante o processamento.
Resistência a altas temperaturas, boa dureza vermelha. Ele pode cortar continuamente a 1200 graus, de modo que a velocidade de corte das pastilhas de cerâmica pode ser muito maior do que a do metal duro. Ele pode executar corte de alta velocidade ou "substituir a retificação por torneamento e fresamento". A eficiência de corte é 3-10 vezes maior que a das ferramentas de corte tradicionais, e o efeito de economizar horas de trabalho, eletricidade e número de máquinas-ferramentas em 30 por cento -70 por cento ou mais é alcançado.
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CBN: Este é o segundo material de maior dureza conhecido atualmente. A dureza da chapa composta de CBN é geralmente HV3000~5000, que possui alta estabilidade térmica e dureza em altas temperaturas, além de alta resistência à oxidação. A 1000 graus C não ocorre oxidação e nenhuma reação química ocorre com materiais à base de ferro a 1200-1300 graus C. Possui boa condutividade térmica e baixo coeficiente de atrito.
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Diamante policristalino PCD: As facas de diamante têm as características de alta dureza, alta resistência à compressão, boa condutividade térmica e resistência ao desgaste, e podem obter alta precisão de processamento e eficiência de processamento em corte de alta velocidade. Como a estrutura do PCD é um corpo sinterizado de diamante de granulação fina com diferentes orientações, sua dureza e resistência ao desgaste ainda são menores do que as do diamante de cristal único, apesar da adição de um aglutinante. A afinidade com metais não ferrosos e materiais não metálicos é muito pequena e os cavacos não são fáceis de grudar na ponta da ferramenta para formar bordas postiças durante o processamento.
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Resumir
A gama de aplicação de cada material
Aço rápido: usado principalmente em ocasiões que exigem alta tenacidade, como ferramentas de conformação e formas complexas;
Metal duro: a mais ampla gama de aplicações, basicamente capaz;
Cerâmica: Utilizada principalmente em usinagem de desbaste e usinagem de alta velocidade de torneamento de peças duras e peças de ferro fundido;
CBN: Utilizado principalmente em torneamento de peças duras e usinagem em alta velocidade de peças de ferro fundido (em geral, é mais eficiente que a cerâmica em termos de resistência ao desgaste, tenacidade ao impacto e resistência à fratura);
PCD: Usado principalmente para corte de alta eficiência de metais não ferrosos e materiais não metálicos.
