วัสดุเครื่องมือตัดสมัยใหม่มีประสบการณ์การพัฒนามายาวนานกว่า 100 ปี ตั้งแต่เหล็กกล้าเครื่องมือคาร์บอนไปจนถึงเหล็กกล้าเครื่องมือความเร็วสูงซีเมนต์คาร์ไบด์, เครื่องมือเซรามิกและวัสดุเครื่องมือที่มีความแข็งเป็นพิเศษ- ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 18 วัสดุเครื่องมือดั้งเดิมส่วนใหญ่เป็นเหล็กกล้าคาร์บอน เพราะในขณะนั้นมันถูกใช้เป็นวัสดุที่แข็งที่สุดที่สามารถนำไปกลึงเป็นเครื่องตัดได้ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากอุณหภูมิทนความร้อนต่ำมาก (ต่ำกว่า 200°C) เหล็กกล้าเครื่องมือคาร์บอนจึงมีข้อเสียที่จะหมองคล้ำทันทีและโดยสิ้นเชิงเนื่องจากความร้อนในการตัดเมื่อตัดด้วยความเร็วสูง และช่วงการตัดมีจำกัด ดังนั้นเราจึงรอคอยวัสดุเครื่องมือที่สามารถตัดด้วยความเร็วสูงได้ วัสดุที่สะท้อนความคาดหวังนี้คือเหล็กกล้าความเร็วสูง
เหล็กกล้าความเร็วสูงหรือที่เรียกว่าเหล็กหน้า ได้รับการพัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันในปี 1898 แม้ว่าเหล็กชนิดนี้จะมีคาร์บอนน้อยกว่าเหล็กกล้าเครื่องมือคาร์บอน แต่ก็มีการเติมทังสเตนเข้าไปด้วย เนื่องจากบทบาทของทังสเตนคาร์ไบด์แข็ง ความแข็งจึงไม่ลดลงภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูง และเนื่องจากสามารถตัดด้วยความเร็วที่สูงกว่าความเร็วตัดของเหล็กกล้าเครื่องมือคาร์บอนมาก จึงได้ชื่อว่าเหล็กความเร็วสูง ตั้งแต่ปี 1900~-1920 เหล็กกล้าความเร็วสูงที่มีวาเนเดียมและโคบอลต์ปรากฏขึ้น และความต้านทานความร้อนเพิ่มขึ้นเป็น 500~600 °C ความเร็วในการตัดเหล็กตัดอยู่ที่ 30~40ม./นาที ซึ่งเพิ่มขึ้นเกือบ 6 เท่า ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา เหล็กกล้าความเร็วสูงทังสเตนและโมลิบดีนัมจึงได้ก่อตัวขึ้น ด้วยการจัดเรียงองค์ประกอบที่เป็นส่วนประกอบ ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายจนถึงปัจจุบัน การเกิดขึ้นของเหล็กความเร็วสูงได้ก่อให้เกิด
การปฏิวัติในการประมวลผลการตัด ช่วยเพิ่มความสามารถในการผลิตของการตัดโลหะอย่างมาก และจำเป็นต้องเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของเครื่องมือกลทั้งหมดเพื่อปรับให้เข้ากับข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพการตัดของวัสดุเครื่องมือใหม่นี้ การเกิดขึ้นและการพัฒนาเครื่องมือกลใหม่ๆ ต่อไปได้นำไปสู่การพัฒนาวัสดุเครื่องมือที่ดีขึ้น และมีการกระตุ้นและพัฒนาเครื่องมือต่างๆ ภายใต้เงื่อนไขเทคโนโลยีการผลิตใหม่ เครื่องมือเหล็กความเร็วสูงยังมีปัญหาในการจำกัดความทนทานของเครื่องมือเนื่องจากความร้อนในการตัดเมื่อตัดด้วยความเร็วสูง เมื่อความเร็วตัดถึง 700 °C เหล็กความเร็วสูง
ทิปมีความทื่อโดยสิ้นเชิง และด้วยความเร็วตัดที่สูงกว่าค่านี้ จึงไม่สามารถตัดได้โดยสิ้นเชิง เป็นผลให้วัสดุเครื่องมือคาร์ไบด์ที่รักษาความแข็งเพียงพอภายใต้สภาวะอุณหภูมิการตัดสูงกว่าที่กล่าวมาข้างต้นจึงเกิดขึ้น และสามารถตัดได้ที่อุณหภูมิการตัดที่สูงขึ้น
วัสดุอ่อนสามารถตัดด้วยวัสดุแข็งได้ และในการตัดวัสดุแข็ง จำเป็นต้องใช้วัสดุที่แข็งกว่านั้น สสารที่แข็งที่สุดในโลกในขณะนี้คือเพชร แม้ว่าเพชรธรรมชาติจะถูกค้นพบในธรรมชาติมายาวนานและมีประวัติศาสตร์อันยาวนานในการใช้เป็นเครื่องมือตัดเพชร แต่เพชรสังเคราะห์ก็ได้รับการสังเคราะห์ได้สำเร็จเช่นกันในช่วงต้นทศวรรษที่ 50 ของศตวรรษที่ 20 แต่การนำเพชรมาใช้จริงในการผลิตอย่างกว้างขวางวัสดุเครื่องมือตัดอุตสาหกรรมยังคงเป็นเรื่องของทศวรรษที่ผ่านมา
ในด้านหนึ่ง ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและเทคโนโลยีการบินและอวกาศที่ทันสมัย การใช้วัสดุทางวิศวกรรมสมัยใหม่มีมากขึ้นเรื่อยๆ แม้ว่าเหล็กความเร็วสูงที่ได้รับการปรับปรุง ซีเมนต์คาร์ไบด์ และวัสดุเครื่องมือเซรามิกใหม่ในการตัดชิ้นงานแปรรูปแบบดั้งเดิม ความเร็วตัดและประสิทธิภาพการตัดเพิ่มขึ้นสองเท่าหรือหลายสิบเท่า แต่เมื่อนำไปใช้ในการประมวลผลวัสดุข้างต้น ความทนทานของเครื่องมือและประสิทธิภาพการตัดยังคงต่ำมาก และคุณภาพการตัดก็ทำได้ยาก เพื่อรับประกันว่าบางครั้งแม้จะไม่สามารถดำเนินการได้ จำเป็นต้องใช้วัสดุเครื่องมือที่คมกว่าและทนทานต่อการสึกหรอมากขึ้น
ในทางกลับกันด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของความทันสมัยการผลิตเครื่องจักรและอุตสาหกรรมแปรรูป การใช้งานอย่างกว้างขวางของเครื่องมือกลอัตโนมัติ ศูนย์เครื่องจักรกลควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์ (CNC) และเวิร์กช็อปการตัดเฉือนแบบไร้คนควบคุม เพื่อปรับปรุงความแม่นยำในการประมวลผลเพิ่มเติม ลดเวลาการเปลี่ยนเครื่องมือ และปรับปรุงประสิทธิภาพการประมวลผล ข้อกำหนดเร่งด่วนที่เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ทำให้มีวัสดุเครื่องมือที่ทนทานและมั่นคงมากขึ้น ในกรณีนี้เครื่องมือเพชรมีการพัฒนาอย่างรวดเร็วและในขณะเดียวกันก็มีการพัฒนาของวัสดุเครื่องมือเพชรยังได้รับการส่งเสริมอย่างมาก
วัสดุเครื่องมือเพชรมีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมหลายประการ โดยมีความแม่นยำในการประมวลผลสูง ความเร็วในการตัดที่รวดเร็ว และอายุการใช้งานที่ยาวนาน ตัวอย่างเช่น การใช้เครื่องมือ Compax (แผ่นคอมโพสิตเพชรโพลีคริสตัลไลน์) ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการประมวลผลชิ้นส่วนแหวนลูกสูบโลหะผสมอลูมิเนียมซิลิคอนนับหมื่นชิ้น และส่วนปลายของเครื่องมือนั้นโดยทั่วไปไม่เปลี่ยนแปลง สปาร์อลูมิเนียมสำหรับการตัดเฉือนเครื่องบินด้วยหัวกัดเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ของ Compax สามารถเข้าถึงความเร็วตัดสูงถึง 3660 ม./นาที; สิ่งเหล่านี้เทียบไม่ได้กับเครื่องมือคาร์ไบด์
ไม่เพียงเท่านั้น การใช้งานของวัสดุเครื่องมือเพชรยังสามารถขยายขอบเขตการประมวลผลและเปลี่ยนเทคโนโลยีการประมวลผลแบบเดิมได้ ในอดีต การประมวลผลกระจกสามารถใช้เฉพาะกระบวนการเจียรและขัดเงาเท่านั้น แต่ตอนนี้ไม่เพียงแต่เครื่องมือเพชรผลึกเดี่ยวตามธรรมชาติเท่านั้น แต่ในบางกรณียังสามารถใช้เครื่องมือคอมโพสิตที่มีความแข็งเป็นพิเศษ PDC สำหรับการตัดแบบปิดที่มีความแม่นยำสูงเป็นพิเศษ เพื่อให้เกิดการกลึงได้ แทนที่จะบด ด้วยการประยุกต์ใช้เครื่องมือที่แข็งเป็นพิเศษแนวคิดใหม่บางอย่างได้เกิดขึ้นในด้านการตัดเฉือน เช่น การใช้เครื่องมือ PDC ความเร็วการหมุนที่จำกัดไม่ใช่เครื่องมืออีกต่อไป แต่เป็นเครื่องมือกล และเมื่อความเร็วในการหมุนเกินความเร็วที่กำหนด ชิ้นงานและเครื่องมือจะทำ ไม่ร้อน ความหมายของแนวคิดที่ก้าวล้ำเหล่านี้มีความลึกซึ้งและนำเสนอโอกาสที่ไม่จำกัดสำหรับอุตสาหกรรมการตัดเฉือนสมัยใหม่
เวลาโพสต์: Nov-02-2022
