Moderne Schneidwerkstoffe haben eine mehr als 100-jährige Entwicklungsgeschichte hinter sich, vom Kohlenstoff-Werkzeugstahl bis zum Schnellarbeitsstahl.Hartmetall, KeramikwerkzeugUndsuperharte Werkzeugmaterialien. In der zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts war das ursprüngliche Werkzeugmaterial hauptsächlich Kohlenstoff-Werkzeugstahl. Denn damals galt es als das härteste Material, das zu Schneidwerkzeugen verarbeitet werden konnte. Allerdings haben Kohlenstoff-Werkzeugstähle aufgrund ihrer sehr niedrigen Hitzebeständigkeitstemperatur (unter 200 °C) den Nachteil, dass sie beim Schneiden mit hohen Geschwindigkeiten aufgrund der Schneidhitze sofort völlig stumpf werden und der Schnittbereich begrenzt ist. Deshalb freuen wir uns auf Werkzeugmaterialien, die mit hoher Geschwindigkeit geschnitten werden können. Das Material, das diese Erwartung widerspiegelt, ist Schnellarbeitsstahl.
Schnellarbeitsstahl, auch Frontstahl genannt, wurde 1898 von amerikanischen Wissenschaftlern entwickelt. Es liegt nicht so sehr daran, dass er weniger Kohlenstoff enthält als Kohlenstoff-Werkzeugstahl, sondern dass Wolfram hinzugefügt wird. Aufgrund der Rolle von hartem Wolframcarbid nimmt seine Härte unter Hochtemperaturbedingungen nicht ab, und da es mit einer Geschwindigkeit geschnitten werden kann, die viel höher ist als die Schnittgeschwindigkeit von Kohlenstoff-Werkzeugstahl, wird es als Schnellarbeitsstahl bezeichnet. Von 1900 bis 1920 erschien Schnellarbeitsstahl mit Vanadium und Kobalt, dessen Hitzebeständigkeit auf 500 bis 600 °C erhöht wurde. Die Schnittgeschwindigkeit beim Schneiden von Stahl erreicht 30–40 m/min, was einer Steigerung um fast das Sechsfache entspricht. Seitdem sind durch die Serialisierung seiner Bestandteile Schnellarbeitsstähle aus Wolfram und Molybdän entstanden. Es ist bis heute noch weit verbreitet. Das Aufkommen von Schnellarbeitsstahl hat zu einem
Revolution in der Zerspanungsbearbeitung, die die Produktivität der Metallzerspanung erheblich steigerte und eine vollständige Änderung der Struktur der Werkzeugmaschine erforderte, um sie an die Schneidleistungsanforderungen dieses neuen Werkzeugmaterials anzupassen. Die Entstehung und Weiterentwicklung neuer Werkzeugmaschinen hat wiederum zur Entwicklung besserer Werkzeugmaterialien geführt und Werkzeuge wurden angeregt und weiterentwickelt. Unter den neuen fertigungstechnischen Bedingungen besteht bei Schnellarbeitsstahlwerkzeugen zudem das Problem, dass die Haltbarkeit des Werkzeugs durch die Schnittwärme beim Schneiden mit hoher Geschwindigkeit eingeschränkt wird. Wenn die Schnittgeschwindigkeit 700 °C erreicht, wird der Schnellarbeitsstahl
Die Spitze ist völlig stumpf und bei einer Schnittgeschwindigkeit über diesem Wert ist ein Schneiden völlig unmöglich. Infolgedessen sind Hartmetall-Werkzeugmaterialien entstanden, die 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. Der derzeit härteste Stoff auf der Erde ist Diamant. Obwohl natürliche Diamanten schon lange in der Natur entdeckt wurden und eine lange Geschichte ihrer Verwendung als Schneidwerkzeuge haben, wurden synthetische Diamanten bereits in den frühen 50er Jahren des 20. Jahrhunderts erfolgreich synthetisiert, doch die tatsächliche Verwendung von Diamanten ist weit verbreitetMaterialien für industrielle Schneidwerkzeugeist immer noch eine Frage der letzten Jahrzehnte.
Einerseits wird mit der Entwicklung der modernen Raumfahrttechnik und Luft- und Raumfahrttechnik der Einsatz moderner technischer Materialien immer häufiger, obwohl der verbesserte Schnellarbeitsstahl, Hartmetall uswneue keramische WerkzeugmaterialienBeim Schneiden traditioneller Bearbeitungswerkstücke haben sich die Schnittgeschwindigkeit und die Schnittproduktivität verdoppelt oder sogar um das Dutzendfache erhöht, aber bei der Verwendung zur Bearbeitung der oben genannten Materialien sind die Haltbarkeit des Werkzeugs und die Schnitteffizienz immer noch sehr gering und die Schnittqualität ist schwierig zu gewährleisten, manchmal sogar nicht verarbeiten zu können, die Notwendigkeit, schärfere und verschleißfestere Werkzeugmaterialien zu verwenden.
Andererseits mit der rasanten Entwicklung der ModerneMaschinenbauund verarbeitende Industrie, der breite Einsatz von automatischen Werkzeugmaschinen, CNC-Bearbeitungszentren (Computer Numerical Control) und unbemannten Bearbeitungswerkstätten, um die Bearbeitungsgenauigkeit weiter zu verbessern, die Werkzeugwechselzeit zu verkürzen und die Bearbeitungseffizienz zu verbessern, werden immer dringendere Anforderungen gestellt Hergestellt aus haltbareren und stabileren Werkzeugmaterialien. In diesem Fall haben sich Diamantwerkzeuge rasant weiterentwickelt und gleichzeitig die Entwicklung vonMaterialien für Diamantwerkzeugewurde ebenfalls stark gefördert.
Materialien für Diamantwerkzeugeverfügen über eine Reihe hervorragender Eigenschaften, mit hoher Verarbeitungsgenauigkeit, schneller Schnittgeschwindigkeit und langer Lebensdauer. Beispielsweise kann durch den Einsatz von Compax-Werkzeugen (polykristalline Diamantverbundplatte) die Bearbeitung von Zehntausenden von Kolbenringteilen aus Silizium-Aluminium-Legierung sichergestellt werden, und ihre Werkzeugspitzen bleiben grundsätzlich unverändert; Bei der Bearbeitung von Flugzeugaluminiumholmen mit Compax-Großfräsern können Schnittgeschwindigkeiten von bis zu 3660 m/min erreicht werden; Diese sind mit Hartmetallwerkzeugen nicht zu vergleichen.
Nicht nur das, die Verwendung vonMaterialien für Diamantwerkzeugekann auch den Verarbeitungsbereich erweitern und die traditionelle Verarbeitungstechnologie ändern. In der Vergangenheit konnte bei der Spiegelbearbeitung nur der Schleif- und Polierprozess verwendet werden, heute können jedoch nicht nur natürliche Einkristall-Diamantwerkzeuge, sondern in einigen Fällen auch superharte PDC-Verbundwerkzeuge für hochpräzises Nahschneiden und Drehen verwendet werden statt zu mahlen. Mit der Anwendung vonsuperharte WerkzeugeIm Bereich der Bearbeitung sind einige neue Konzepte entstanden, wie zum Beispiel der Einsatz von PDC-Werkzeugen, die Grenzdrehgeschwindigkeit ist nicht mehr das Werkzeug, sondern die Werkzeugmaschine, und wenn die Drehgeschwindigkeit eine bestimmte Geschwindigkeit überschreitet, tun es das Werkstück und das Werkzeug nicht erhitzen. Die Auswirkungen dieser bahnbrechenden Konzepte sind tiefgreifend und bieten unbegrenzte Perspektiven für die moderne Zerspanungsindustrie.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 02.11.2022
