חומרי כלי חיתוך מודרניים חוו יותר מ-100 שנים של היסטוריית פיתוח מפלדת כלי פחמן לפלדת כלי במהירות גבוהה,קרביד מוצק, כלי קרמיוחומרי כלים קשים במיוחד. במחצית השנייה של המאה ה-18, חומר הכלי המקורי היה בעיקר פלדת כלי פחמן. כי באותה תקופה הוא שימש כחומר הקשה ביותר שניתן לעבד אותו לכלי חיתוך. עם זאת, בשל הטמפרטורה העמידה בחום הנמוכה מאוד שלה (מתחת ל-200 מעלות צלזיוס), לפלדות כלי פחמן יש את החיסרון להיות קהה מיידית לחלוטין בשל חום החיתוך בעת חיתוך במהירויות גבוהות, וטווח החיתוך מוגבל. לכן, אנו מצפים לחומרי כלי שניתן לחתוך במהירויות גבוהות. החומר שמופיע כדי לשקף ציפייה זו הוא פלדה במהירות גבוהה.
פלדה מהירה, הידועה גם בשם פלדה קדמית, פותחה על ידי מדענים אמריקאים בשנת 1898. זה לא כל כך שהוא מכיל פחות פחמן מפלדת כלי פחמן, אלא שמתווסף טונגסטן. בשל תפקידו של טונגסטן קרביד קשיח, קשיותו אינה מופחתת בתנאי טמפרטורה גבוהים, ומכיוון שניתן לחתוך אותו במהירות גבוהה בהרבה ממהירות החיתוך של פלדת כלי פחמן, היא נקראת פלדה מהירה. משנת 1900~-1920 הופיעה פלדה מהירה עם ונדיום וקובלט, ועמידות החום שלה הוגדלה ל-500~600 מעלות צלזיוס. מהירות החיתוך של חיתוך פלדה מגיעה ל-30 ~ 40 מ'/דקה, המוגדלת בכמעט פי 6. מאז, עם הסדרת המרכיבים המרכיבים אותו, נוצרו פלדות מהירות טונגסטן ומוליבדן. זה עדיין בשימוש נרחב עד עכשיו. הופעתה של פלדה מהירה גרמה ל-
מהפכה בעיבוד חיתוך, שיפור משמעותי בפרודוקטיביות של חיתוך מתכת, ודורשת שינוי מוחלט במבנה כלי המכונה כדי להתאים לדרישות ביצועי החיתוך של חומר הכלי החדש הזה. הופעתם ופיתוח נוסף של כלי מכונות חדשים, בתורם, הובילו לפיתוח של חומרי כלים טובים יותר, וכלים זכו לגירוי ופיתוח. בתנאי טכנולוגיית הייצור החדשים, לכלי פלדה מהירים יש גם בעיה של הגבלת עמידות הכלי עקב חום חיתוך בעת חיתוך במהירות גבוהה. כאשר מהירות החיתוך מגיעה ל-700 מעלות צלזיוס, הפלדה המהירה
הקצה משעמם לחלוטין, ובמהירות החיתוך מעל ערך זה, זה בלתי אפשרי לחלוטין לחתוך. כתוצאה מכך, נוצרו חומרי כלי קרביד השומרים על קשיות מספקת בתנאי טמפרטורת חיתוך גבוהים מאלה שלעיל וניתנים לחיתוך בטמפרטורות חיתוך גבוהות יותר.
חומרים רכים ניתן לחתוך בחומרים קשים, וכדי לחתוך חומרים קשים יש צורך להשתמש בחומרים קשים ממנו. החומר הקשה ביותר על פני כדור הארץ כרגע הוא יהלום. למרות שיהלומים טבעיים כבר מזמן התגלו בטבע, ויש להם היסטוריה ארוכה של שימוש בהם ככלי חיתוך, יהלומים סינתטיים בוצעו בהצלחה גם כבר בתחילת שנות ה-50 של המאה ה-20, אך השימוש האמיתי ביהלומים לייצור נרחבחומרי כלי חיתוך תעשייתייםהוא עדיין עניין של העשורים האחרונים.
מצד אחד, עם התפתחות טכנולוגיית החלל המודרנית וטכנולוגיית התעופה והחלל, השימוש בחומרים הנדסיים מודרניים הולך ונהיה שופע יותר ויותר, אם כי הפלדה המהירה המשופרת, הקרביד המלט,חומרי כלי קרמי חדשיםבחיתוך של חלקי עיבוד מסורתיים, מהירות החיתוך ותפוקת החיתוך הוכפלו או אפילו עשרות מונים, אך כאשר משתמשים בהם לעיבוד החומרים הנ"ל, עמידות הכלי ויעילות החיתוך עדיין נמוכה מאוד, ואיכות החיתוך קשה. להבטיח, לפעמים אפילו לא מסוגל לעבד, את הצורך להשתמש בחומרי כלים חדים ועמידים יותר בפני שחיקה.
מצד שני, עם ההתפתחות המהירה של המודרניייצור מכונותותעשיית העיבוד, היישום הרחב של כלי מכונות אוטומטיים, מרכזי עיבוד בקרה מספרית ממוחשבת (CNC) וסדנאות עיבוד שבבי בלתי מאוישים, על מנת לשפר עוד יותר את דיוק העיבוד, להפחית את זמן החלפת הכלים ולשפר את יעילות העיבוד, דרישות דחופות יותר ויותר. עשוי להיות בעל חומרי כלים עמידים ויציבים יותר. במקרה זה, כלי יהלום התפתחו במהירות, ובמקביל, הפיתוח שלחומרי כלי יהלוםגם קודמה מאוד.
חומרים לכלי יהלוםבעלי סדרה של מאפיינים מצוינים, עם דיוק עיבוד גבוה, מהירות חיתוך מהירה וחיי שירות ארוכים. לדוגמה, השימוש בכלים של Compax (יריעה מרוכבת יהלום רב גבישי) יכול להבטיח עיבוד של עשרות אלפי חלקי טבעת בוכנה מסגסוגת סיליקון אלומיניום וקצות הכלים שלהם הם בעצם ללא שינוי; עיבוד שבבי אלומיניום למטוסים עם חותכי כרסום בקוטר גדול של Compax יכול להגיע למהירויות חיתוך של עד 3660 מטר לדקה; אלה אינם ניתנים להשוואה לכלי קרביד.
לא רק זה, השימוש בחומרי כלי יהלוםיכול גם להרחיב את תחום העיבוד ולשנות את טכנולוגיית העיבוד המסורתית. בעבר, עיבוד מראה יכול היה להשתמש רק בתהליך השחזה והליטוש, אך כעת לא רק בכלי יהלום קריסטל בודד טבעיים, אלא גם במקרים מסוימים ניתן להשתמש בכלים מרוכבים סופר קשים PDC לחיתוך צמוד סופר-דיוק, להשגת סיבוב במקום לטחון. עם היישום שלכלים קשים במיוחד, כמה מושגים חדשים הופיעו בתחום העיבוד שבבי, כמו שימוש בכלי PDC, מהירות הסיבוב המגבילה אינה עוד הכלי אלא כלי המכונה, וכאשר מהירות הסיבוב עולה על מהירות מסוימת, חומר העבודה והכלי עושים זאת. לא חום. ההשלכות של תפיסות פורצות דרך אלו הן עמוקות ומציעות סיכויים בלתי מוגבלים לתעשיית העיבוד שבבי המודרנית.
זמן פרסום: נובמבר-02-2022
