Lo sviluppo dei coltelli occupa una posizione importante nella storia del progresso umano. Già tra il 28° e il 20° secolo a.C. in Cina erano comparsi coni di ottone e di rame, trapani, coltelli e altri coltelli di rame. Nel tardo periodo degli Stati Combattenti (terzo secolo a.C.), i coltelli di rame furono realizzati grazie alla padronanza della tecnologia di cementazione. I trapani e le seghe a quel tempo avevano alcune somiglianze con i moderni trapani e seghe piatte.
Il rapido sviluppo dei coltelli avvenne con lo sviluppo di macchine come i motori a vapore alla fine del XVIII secolo.
Nel 1783 Renato di Francia produsse per primo delle frese. Nel 1923 il tedesco Schrotter inventò il metallo duro. Quando si utilizza il carburo cementato, l'efficienza è più del doppio di quella dell'acciaio ad alta velocità e anche la qualità della superficie e la precisione dimensionale del pezzo lavorato mediante taglio risultano notevolmente migliorate.
A causa del prezzo elevato dell'acciaio rapido e del carburo cementato, nel 1938, la società tedesca Degusa ottenne un brevetto sui coltelli in ceramica. Nel 1972, la General Electric Company degli Stati Uniti produsse lame in diamante sintetico policristallino e nitruro di boro cubico policristallino. Questi materiali non metallici consentono all'utensile di tagliare a velocità più elevate.
Nel 1969, la svedese Sandvik Steel Works ottenne un brevetto per la produzione di inserti in metallo duro rivestiti in carburo di titanio mediante deposizione chimica da vapore. Nel 1972, Bangsha e Lagolan negli Stati Uniti svilupparono un metodo di deposizione fisica da vapore per rivestire uno strato duro di carburo di titanio o nitruro di titanio sulla superficie di utensili in carburo cementato o in acciaio rapido. Il metodo di rivestimento superficiale combina l'elevata resistenza e tenacità del materiale di base con l'elevata durezza e resistenza all'usura dello strato superficiale, in modo che il materiale composito abbia migliori prestazioni di taglio.
A causa dell'alta temperatura, dell'alta pressione, dell'alta velocità e delle parti che lavorano in mezzi fluidi corrosivi, vengono utilizzati materiali sempre più difficili da lavorare e il livello di automazione della lavorazione di taglio e i requisiti di precisione della lavorazione stanno diventando sempre più alti . Quando si seleziona l'angolo dell'utensile, è necessario considerare l'influenza di vari fattori, come il materiale del pezzo, il materiale dell'utensile, le proprietà di lavorazione (sgrossatura, finitura), ecc., e devono essere selezionati ragionevolmente in base alla situazione specifica.
Materiali comuni per utensili: acciaio rapido, carburo cementato (incluso cermet), ceramica, CBN (nitruro di boro cubico), PCD (diamante policristallino), perché la loro durezza è più dura di uno, quindi in generale, anche la velocità di taglio è Uno è più alto dell'altro.
Analisi delle prestazioni dei materiali degli utensili
Acciaio rapido:
Può essere suddiviso in acciaio rapido ordinario e acciaio rapido ad alte prestazioni.
L'acciaio rapido ordinario, come W18Cr4V, è ampiamente utilizzato nella produzione di vari coltelli complessi. La sua velocità di taglio generalmente non è troppo elevata ed è di 40-60 m/min quando si tagliano materiali di acciaio comuni.
L'acciaio rapido ad alte prestazioni, come W12Cr4V4Mo, viene fuso aggiungendo un po' di contenuto di carbonio, contenuto di vanadio, cobalto, alluminio e altri elementi al normale acciaio rapido. La sua durata è 1,5-3 volte quella del normale acciaio rapido.
Carburo:
Secondo GB2075-87 (con riferimento allo standard 190), può essere suddiviso in tre categorie: P, M e K. Il carburo cementato di tipo P viene utilizzato principalmente per la lavorazione di metalli ferrosi con trucioli lunghi e il blu viene utilizzato come un segno; Il tipo M viene utilizzato principalmente per la lavorazione dei metalli ferrosi. E i metalli non ferrosi, contrassegnati in giallo, noti anche come leghe dure per uso generale, il tipo K viene utilizzato principalmente per la lavorazione di metalli ferrosi, metalli non ferrosi e materiali non metallici con trucioli corti, contrassegnati in rosso.
I numeri arabi dietro P, M e K indicano le prestazioni, il carico di elaborazione o le condizioni di elaborazione. Minore è il numero, maggiore è la durezza e peggiore la tenacità.
ceramica:
I materiali ceramici hanno una buona resistenza all'usura e possono lavorare materiali ad alta durezza che sono difficili o impossibili da lavorare con gli strumenti tradizionali. Inoltre, gli utensili da taglio in ceramica possono eliminare il consumo energetico del processo di ricottura e quindi possono anche aumentare la durezza del pezzo e prolungare la durata delle attrezzature della macchina.
L'attrito tra la lama in ceramica e il metallo è ridotto durante il taglio, il taglio non si attacca facilmente alla lama e non è facile produrre bordo di riporto e può eseguire tagli ad alta velocità. Pertanto, alle stesse condizioni, la rugosità superficiale del pezzo è relativamente bassa. La durata dell'utensile è molte volte o addirittura decine di volte superiore a quella degli utensili tradizionali, il che riduce il numero di cambi utensile durante la lavorazione; resistenza alle alte temperature, buona durezza rossa. Può tagliare in continuo a 1200°C. Pertanto, la velocità di taglio degli inserti ceramici può essere molto superiore a quella del metallo duro. Può eseguire tagli ad alta velocità o realizzare la “sostituzione della rettifica con tornitura e fresatura”. L'efficienza di taglio è 3-10 volte superiore a quella degli utensili da taglio tradizionali, ottenendo l'effetto di risparmiare ore di lavoro, elettricità e numero di macchine utensili del 30-70% o più.
CBN:
Questo è il secondo materiale con la durezza più alta attualmente conosciuto. La durezza del foglio composito di CBN è generalmente HV3000~5000, che ha un'elevata stabilità termica e durezza alle alte temperature e ha un'elevata resistenza all'ossidazione. Si verifica ossidazione e non si verifica alcuna reazione chimica con materiali a base di ferro a 1200-1300 ° C. Ha una buona conduttività termica e un basso coefficiente di attrito
Diamante policristallino PCD:
I coltelli diamantati hanno le caratteristiche di elevata durezza, elevata resistenza alla compressione, buona conduttività termica e resistenza all'usura e possono ottenere un'elevata precisione di lavorazione ed efficienza di lavorazione nel taglio ad alta velocità. Poiché la struttura del PCD è un corpo sinterizzato di diamante a grana fine con diversi orientamenti, la sua durezza e resistenza all'usura sono ancora inferiori a quelle del diamante monocristallino nonostante l'aggiunta di un legante. L'affinità tra metalli non ferrosi e materiali non metallici è molto ridotta e i trucioli non si attaccano facilmente alla punta dell'utensile per formare tagliente di riporto durante la lavorazione
I rispettivi campi di applicazione dei materiali:
Acciaio rapido: utilizzato principalmente in occasioni che richiedono elevata tenacità come utensili di formatura e forme complesse;
Carburo cementato: la più ampia gamma di applicazioni, sostanzialmente capace;
Ceramica: utilizzata principalmente nella lavorazione di sgrossatura e nella lavorazione ad alta velocità di tornitura di pezzi duri e parti in ghisa;
CBN: utilizzato principalmente nella tornitura di pezzi duri e nella lavorazione ad alta velocità di pezzi in ghisa (in generale, è più efficiente della ceramica in termini di resistenza all'usura, resilienza e resistenza alla frattura);
PCD: utilizzato principalmente per il taglio ad alta efficienza di metalli non ferrosi e materiali non metallici.
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Orario di pubblicazione: 02-giu-2023
