Moderne Schneidstoffmaterialien haben eine über 100-jährige Entwicklungsgeschichte hinter sich, vom Kohlenstoffstahl bis zum Schnellarbeitsstahl.Hartmetall, KeramikwerkzeugUndsuperharte WerkzeugmaterialienIn der zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts bestand das ursprüngliche Werkzeugmaterial hauptsächlich aus Kohlenstoffstahl. Er galt damals als das härteste Material, das zu Schneidwerkzeugen verarbeitet werden konnte. Aufgrund seiner sehr geringen Hitzebeständigkeit (unter 200 °C) hat Kohlenstoffstahl jedoch den Nachteil, dass er beim Schneiden mit hoher Geschwindigkeit aufgrund der Schneidwärme sofort und vollständig stumpf wird und der Schneidbereich begrenzt ist. Daher freuen wir uns auf Werkzeugmaterialien, die mit hoher Geschwindigkeit geschnitten werden können. Das Material, das diese Erwartung widerspiegelt, ist Schnellarbeitsstahl.
Schnellarbeitsstahl, auch als Frontstahl bekannt, wurde 1898 von amerikanischen Wissenschaftlern entwickelt. Sein Kohlenstoffgehalt im Vergleich zu Kohlenstoffstahl ist weniger gering, als der Zusatz von Wolfram. Aufgrund der harten Wolframkarbide verliert er auch bei hohen Temperaturen nicht an Härte und kann mit deutlich höheren Geschwindigkeiten als Kohlenstoffstahl geschnitten werden. Daher wird er als Schnellarbeitsstahl bezeichnet. Zwischen 1900 und 1920 wurde Schnellarbeitsstahl mit Vanadium und Kobalt entwickelt, dessen Hitzebeständigkeit auf 500–600 °C erhöht wurde. Die Schnittgeschwindigkeit von Schneidstahl erreichte 30–40 m/min und war damit fast sechsmal so hoch. Seitdem wurden mit der Serialisierung seiner Bestandteile Wolfram- und Molybdän-Schnellarbeitsstähle entwickelt. Sie sind bis heute weit verbreitet. Das Aufkommen von Schnellarbeitsstahl hat zu einer
Revolution in der Zerspanung, die die Produktivität der Metallzerspanung deutlich steigerte und eine komplette Umstrukturierung der Werkzeugmaschinen erforderte, um den Anforderungen an die Schneidleistung dieses neuen Werkzeugmaterials gerecht zu werden. Das Aufkommen und die Weiterentwicklung neuer Werkzeugmaschinen führte wiederum zur Entwicklung besserer Werkzeugmaterialien, und die Entwicklung von Werkzeugen wurde vorangetrieben. Unter den neuen Bedingungen der Fertigungstechnologie besteht bei Schnellarbeitsstahlwerkzeugen auch das Problem, dass die Lebensdauer des Werkzeugs durch die Schnittwärme beim Schneiden mit hoher Geschwindigkeit eingeschränkt wird. Bei einer Schnittgeschwindigkeit von 700 °C wird der Schnellarbeitsstahl
Die Spitze ist völlig stumpf und bei Schnittgeschwindigkeiten über diesem Wert ist ein Schneiden völlig unmöglich. Daher wurden Hartmetall-Werkzeugmaterialien entwickelt, die auch bei höheren Schnitttemperaturen als den oben genannten eine ausreichende Härte beibehalten und bei höheren Schnitttemperaturen geschnitten werden können.
Weiche Materialien können mit harten Materialien geschnitten werden, und um harte Materialien zu schneiden, müssen Materialien verwendet werden, die härter sind als sie. Die härteste Substanz auf der Erde ist derzeit Diamant. Obwohl natürliche Diamanten schon lange in der Natur entdeckt wurden und eine lange Geschichte der Verwendung als Schneidwerkzeuge haben, wurden synthetische Diamanten bereits in den frühen 50er Jahren des 20. Jahrhunderts erfolgreich synthetisiert, aber die tatsächliche Verwendung von Diamanten, um weit verbreitet zu machenMaterialien für industrielle Schneidwerkzeugeist noch immer eine Frage der letzten Jahrzehnte.
Einerseits wird mit der Entwicklung der modernen Weltraumtechnologie und der Luft- und Raumfahrttechnologie die Verwendung moderner technischer Materialien immer häufiger, obwohl der verbesserte Schnellarbeitsstahl, Hartmetall undneue keramische WerkzeugmaterialienBeim Schneiden herkömmlicher Werkstücke verdoppeln sich Schnittgeschwindigkeit und Schneidproduktivität, wenn nicht sogar verzehnfachen sich. Bei der Bearbeitung der oben genannten Materialien sind jedoch die Haltbarkeit des Werkzeugs und die Schneidleistung noch immer sehr gering und die Schnittqualität lässt sich nur schwer garantieren. Manchmal ist die Bearbeitung sogar unmöglich, sodass schärfere und verschleißfestere Werkzeugmaterialien verwendet werden müssen.
Andererseits, mit der rasanten Entwicklung der modernenMaschinenbauund verarbeitende Industrie, die breite Anwendung von automatischen Werkzeugmaschinen, computergestützten numerischen Steuerungen (CNC) Bearbeitungszentren und unbemannten Bearbeitungswerkstätten, um die Bearbeitungsgenauigkeit weiter zu verbessern, die Werkzeugwechselzeit zu verkürzen und die Bearbeitungseffizienz zu verbessern, werden immer dringendere Anforderungen an haltbarere und stabilere Werkzeugmaterialien gestellt. In diesem Fall haben sich Diamantwerkzeuge rasant entwickelt, und gleichzeitig die Entwicklung vonDiamantwerkzeugmaterialienwurde ebenfalls stark gefördert.
Diamant-WerkzeugmaterialienSie zeichnen sich durch eine Reihe hervorragender Eigenschaften aus, darunter hohe Bearbeitungsgenauigkeit, schnelle Schnittgeschwindigkeit und lange Lebensdauer. Beispielsweise können durch den Einsatz von Compax-Werkzeugen (polykristalline Diamantverbundplatten) Zehntausende von Kolbenringteilen aus Silizium-Aluminium-Legierung bearbeitet werden, ohne dass die Werkzeugspitzen im Wesentlichen unverändert bleiben. Bei der Bearbeitung von Flugzeug-Aluminiumholmen mit Compax-Großdurchmesserfräsern können Schnittgeschwindigkeiten von bis zu 3660 m/min erreicht werden. Diese sind mit Hartmetallwerkzeugen nicht vergleichbar.
Nicht nur das, die Verwendung vonDiamantwerkzeugmaterialienkann auch das Verarbeitungsfeld erweitern und die traditionelle Verarbeitungstechnologie verändern. In der Vergangenheit konnte die Spiegelverarbeitung nur durch Schleifen und Polieren erfolgen, aber jetzt können nicht nur natürliche Einkristalldiamantwerkzeuge, sondern in einigen Fällen auch PDC-Superhart-Verbundwerkzeuge für hochpräzise Nahschnitte verwendet werden, um Drehen statt Schleifen zu erreichen. Mit der Anwendung vonsuperharte WerkzeugeIm Bereich der Zerspanung sind einige neue Konzepte entstanden, wie beispielsweise der Einsatz von PDC-Werkzeugen. Die Grenzdrehzahl wird nicht mehr vom Werkzeug, sondern von der Werkzeugmaschine bestimmt. Überschreitet die Drehzahl eine bestimmte Geschwindigkeit, erwärmen sich Werkstück und Werkzeug nicht mehr. Die Auswirkungen dieser bahnbrechenden Konzepte sind tiefgreifend und bieten unbegrenzte Perspektiven für die moderne Zerspanungsindustrie.
Beitragszeit: 02.11.2022
