Wybór odpowiedniego materiału narzędzia w oparciu o rodzaj obróbki i materiał przedmiotu obrabianego, zapewniający dopasowanie narzędzia do materiału przedmiotu obrabianego, jest powszechną wiedzą w branży obróbki skrawaniem. Jednak dokładne warunki wymagane do tego dopasowania nie są powszechnie rozumiane. Poniżej omówimy, w jaki sposób materiały narzędzi i przedmiotów obrabianych osiągają dopasowanie pod względem właściwości mechanicznych, fizycznych i chemicznych.
Dopasowanie właściwości mechanicznych narzędzi i materiałów obrabianych
Właściwości mechaniczne obejmują przede wszystkim parametry projektowe, takie jak wytrzymałość, udarność i twardość zarówno narzędzia, jak i przedmiotu obrabianego. Różne materiały narzędziowe ułożone są w kolejności malejącej wytrzymałości na zginanie:-stal szybkotnąca, węglik spiekany, narzędzia ceramiczne, narzędzia diamentowe i narzędzia z sześciennego azotku boru; w kolejności malejącej według twardości:-stal szybkotnąca, węglik spiekany, sześcienny azotek boru, narzędzia diamentowe i ceramiczne; oraz w kolejności malejącej według twardości: narzędzia diamentowe, narzędzia z sześciennego azotku boru, narzędzia ceramiczne, węglik spiekany i-stal szybkotnąca.
Różnice we właściwościach mechanicznych umożliwiają dostosowanie narzędzi do potrzeb obróbki różnych materiałów przedmiotu obrabianego. Twardość narzędzia tnącego musi być wyższa niż twardość obrabianego przedmiotu. Dlatego materiały obrabiane o wysokiej-twardości wymagają narzędzi skrawających o jeszcze większej twardości. Ogólnie rzecz biorąc, im wyższa twardość materiału narzędzia skrawającego, tym lepsza jego odporność na zużycie, ale ma to wpływ na wytrzymałość i wytrzymałość. Narzędzia o wysokiej-twardości i-odporności na zużycie- są zwykle używane do obróbki zgrubnej, natomiast narzędzia o nieco niższej twardości są zwykle używane do obróbki wykańczającej.
Co więcej, narzędzia skrawające o doskonałych właściwościach mechanicznych-w wysokich temperaturach są doskonałym wyborem do cięcia-z dużą prędkością. Na przykład ceramiczne narzędzia skrawające mają wyżej wymienione zalety i mogą ciąć z bardzo dużymi prędkościami. Ich dopuszczalne prędkości skrawania mogą być od 2 do 10 razy wyższe niż w przypadku narzędzi skrawających z węglików spiekanych.
Dopasowanie właściwości fizycznych materiału narzędzia skrawającego i przedmiotu obrabianego Właściwości fizyczne, o których mowa tutaj, obejmują głównie takie parametry, jak przewodność cieplna materiału, temperatura topnienia i współczynnik rozszerzalności cieplnej. Przewodność cieplna narzędzia tnącego powinna uzupełniać przewodność cieplną przedmiotu obrabianego. Podczas obróbki przedmiotów o słabej przewodności cieplnej należy zastosować narzędzie skrawające o wysokiej przewodności cieplnej, aby w odpowiednim czasie odprowadzić ciepło skrawania i zachować dokładność wymiarową zarówno narzędzia, jak i przedmiotu obrabianego.
Różne materiały narzędzi skrawających są ułożone w kolejności malejącej odporności na ciepło: sześcienny azotek boru, ceramika, węglik spiekany-na bazie węglika tytanu, ultradrobno-na bazie WC-węglik spiekany, diament i HSS; w kolejności malejącej według przewodności cieplnej: PCD, sześcienny azotek boru, węglik spiekany na bazie WC-, węglik spiekany na bazie węglika tytanu-, HSS, ceramika na bazie Si3N4-i ceramika na bazie Al2O3-; w kolejności malejącej według współczynnika rozszerzalności cieplnej: HSS, węglik spiekany na bazie WC-, węglik spiekany na bazie węglika tytanu-, ceramika na bazie Al2O3, PCBN, ceramika na bazie Si3N4 i PCD; oraz w kolejności malejącej odporności na szok termiczny: HSS, węglik spiekany na bazie WC, ceramika na bazie Si3N4, sześcienny azotek boru, PCD, węglik spiekany na bazie węglika tytanu i ceramika na bazie Al2O3.
Dopasowanie właściwości chemicznych materiałów narzędzi i przedmiotów obrabianych.
Właściwości chemiczne obejmują powinowactwo chemiczne narzędzia i przedmiotu obrabianego, zdolność do poddawania się reakcjom chemicznym oraz zjawiska takie jak dyfuzja i rozpuszczanie. Jeśli takie zjawiska wystąpią, oznacza to niedopasowanie narzędzia do materiału.
Różne materiały narzędziowe ułożone są w kolejności malejącej według ich-temperatury antyadhezji do stali: sześcienny azotek boru, ceramika, węglik spiekany i HSS; w kolejności malejącej według temperatury odporności na utlenianie: ceramika, sześcienny azotek boru, węglik spiekany, diament i HSS; w kolejności malejącej intensywności dyfuzji do stali: diament, ceramika na bazie Si3N4, sześcienny azotek boru i ceramika na bazie Al2O3; oraz w kolejności malejącej intensywności dyfuzji do tytanu: ceramika na bazie Al2O3, sześcienny azotek boru, SiC, Si3N4 i diament.