Вибір правильного матеріалу інструменту на основі типу обробки та матеріалу заготовки, забезпечення відповідності між матеріалами інструменту та заготовки, є загальновідомим у машинобудівній промисловості. Однак точні умови, необхідні для цього узгодження, не є загальновідомими. Нижче ми обговоримо, як матеріали інструменту та заготовки досягають відповідності з точки зору механічних, фізичних і хімічних властивостей.
Узгодження механічних властивостей інструментальних і заготовкових матеріалів
Механічні властивості в першу чергу передбачають розробку таких параметрів, як міцність, ударна в’язкість і твердість як інструмента, так і заготовки. Різноманітні інструментальні матеріали розташовано в порядку зменшення міцності на вигин: швидкорізальна-сталь, цементований твердий сплав, керамічні інструменти, інструменти з алмазу та кубічного нітриду бору; у порядку зменшення міцності: швидко-швидкорізальна сталь, цементований карбід, кубічний нітрид бору, алмазні та керамічні інструменти; і в порядку зменшення твердості: алмазні інструменти, інструменти з кубічного нітриду бору, керамічні інструменти, твердосплавні інструменти та швидкорізальна-сталь.
Відмінності в механічних властивостях дозволяють інструментам адаптуватися до потреб обробки різних матеріалів заготовки. Твердість ріжучого інструменту повинна бути вищою за твердість заготовки, яку він обробляє. Тому високо{2}}тверді матеріали вимагають ріжучих інструментів із ще вищою твердістю. Як правило, чим вища твердість матеріалу ріжучого інструменту, тим краща його зносостійкість, але це вплине на міцність і міцність. Висока-твердість, висока-знос-інструменти зазвичай використовуються для чорнової обробки, а інструменти з трохи нижчою твердістю зазвичай використовуються для чистової обробки.
Крім того, ріжучі інструменти з чудовими високо{0}}температурними механічними властивостями є чудовим вибором для високо-швидкісного різання. Наприклад, керамічні ріжучі інструменти володіють вищезазначеними перевагами і можуть різати на дуже високих швидкостях. Їх допустимі швидкості різання можуть бути в 2-10 разів вище, ніж у твердосплавних різальних інструментів.
Відповідність фізичних властивостей матеріалу ріжучого інструменту та заготовки Фізичні властивості, про які тут йдеться, в основному включають такі параметри, як теплопровідність матеріалу, температура плавлення та коефіцієнт теплового розширення. Теплопровідність ріжучого інструменту повинна доповнювати теплопровідність заготовки. При обробці заготовок з поганою теплопровідністю необхідно використовувати ріжучий інструмент з високою теплопровідністю, щоб своєчасно відвести тепло від різання і зберегти точність розмірів як інструмента, так і заготовки.
Різні матеріали ріжучого інструменту розташовано в порядку спадання термостійкості: кубічний нітрид бору, кераміка, цементований карбід-на основі карбіду титану, ультрадрібний{2}}цементований карбід на основі WC-на основі-цементу, алмаз і HSS; у порядку зменшення теплопровідності: PCD, кубічний нітрид бору, цементований карбід на основі WC-, цементований карбід на основі карбіду титану-, HSS, кераміка на основі Si3N4-і кераміка на основі Al2O3-; у порядку зменшення коефіцієнта теплового розширення: HSS, цементований карбід на основі WC-, цементований карбід на основі-титану, кераміка на основі Al2O3, PCBN, кераміка на основі Si3N4 та PCD; і в порядку зменшення стійкості до термічного удару: HSS, цементований карбід на основі WC, кераміка на основі Si3N4, кубічний нітрид бору, PCD, цементований карбід на основі карбіду титану та кераміка на основі Al2O3.
Відповідність хімічних властивостей інструментальних матеріалів і заготовок.
Хімічні властивості включають наявність хімічної спорідненості інструмента та заготовки, здатність вступати в хімічні реакції та такі явища, як дифузія та розчинення. Якщо ці явища відбуваються, це свідчить про невідповідність інструменту та матеріалу.
Різноманітні інструментальні матеріали розташовані в порядку спадання температури анти-адгезії зі сталлю: кубічний нітрид бору, кераміка, цементований карбід і HSS; у порядку зменшення температури стійкості до окислення: кераміка, кубічний нітрид бору, цементований карбід, алмаз і HSS; у порядку зменшення інтенсивності дифузії до сталі: алмаз, кераміка на основі Si3N4, кубічний нітрид бору та кераміка на основі Al2O3; і в порядку зменшення інтенсивності дифузії до титану: кераміка на основі Al2O3, кубічний нітрид бору, SiC, Si3N4 та алмаз.