Η επιλογή του σωστού υλικού εργαλείου με βάση τον τύπο μηχανικής κατεργασίας και το υλικό του τεμαχίου εργασίας, η διασφάλιση της αντιστοίχισης μεταξύ του εργαλείου και των υλικών του τεμαχίου εργασίας, είναι κοινή γνώση στη βιομηχανία μηχανουργικής κατεργασίας. Ωστόσο, οι ακριβείς προϋποθέσεις που απαιτούνται για αυτήν την αντιστοίχιση δεν είναι παγκοσμίως κατανοητές. Παρακάτω, θα συζητήσουμε πώς τα υλικά εργαλείου και τεμαχίου κατεργασίας επιτυγχάνουν ταίριασμα όσον αφορά τις μηχανικές, φυσικές και χημικές ιδιότητες.
Αντιστοίχιση των μηχανικών ιδιοτήτων των υλικών εργαλείου και τεμαχίου εργασίας
Οι μηχανικές ιδιότητες περιλαμβάνουν κυρίως τον σχεδιασμό παραμέτρων όπως η αντοχή, η σκληρότητα και η σκληρότητα τόσο για το εργαλείο όσο και για το τεμάχιο εργασίας. Διάφορα υλικά εργαλείων είναι διατεταγμένα με φθίνουσα σειρά αντοχής σε κάμψη: ατσάλι υψηλής-ταχύτητας, καρβίδιο με τσιμέντο, κεραμικά εργαλεία, διαμάντια και εργαλεία κυβικού νιτριδίου βορίου. κατά φθίνουσα σειρά σκληρότητας:-χάλυβας υψηλής ταχύτητας, καρβίδιο με τσιμέντο, κυβικό νιτρίδιο βορίου, διαμάντια και κεραμικά εργαλεία. και κατά φθίνουσα σειρά σκληρότητας: εργαλεία διαμαντιού, εργαλεία κυβικού νιτριδίου βορίου, κεραμικά εργαλεία, καρβίδιο με τσιμέντο και χάλυβας- υψηλής ταχύτητας.
Οι διαφορές στις μηχανικές ιδιότητες επιτρέπουν στα εργαλεία να προσαρμόζονται στις ανάγκες μηχανικής κατεργασίας διαφόρων υλικών του τεμαχίου εργασίας. Η σκληρότητα του κοπτικού εργαλείου πρέπει να είναι υψηλότερη από αυτή του τεμαχίου που επεξεργάζεται. Επομένως, τα υλικά τεμαχίου κατεργασίας υψηλής-σκληρότητας απαιτούν εργαλεία κοπής με ακόμη μεγαλύτερη σκληρότητα. Γενικά, όσο μεγαλύτερη είναι η σκληρότητα του υλικού του κοπτικού εργαλείου, τόσο καλύτερη είναι η αντοχή του στη φθορά, αλλά θα επηρεαστεί η αντοχή και η σκληρότητα. Τα εργαλεία υψηλής-σκληρότητας, υψηλής-ανθεκτικότητας στη φθορά- χρησιμοποιούνται γενικά για τραχύτητα, ενώ αυτά με ελαφρώς χαμηλότερη σκληρότητα χρησιμοποιούνται γενικά για φινίρισμα.
Επιπλέον, τα εργαλεία κοπής με εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες σε υψηλές-θερμοκρασίες είναι εξαιρετικές επιλογές για κοπή υψηλής-ταχύτητας. Για παράδειγμα, τα κεραμικά κοπτικά εργαλεία διαθέτουν τα προαναφερθέντα πλεονεκτήματα και μπορούν να κόψουν σε πολύ υψηλές ταχύτητες. Οι επιτρεπόμενες ταχύτητες κοπής τους μπορεί να είναι 2 έως 10 φορές υψηλότερες από αυτές των εργαλείων κοπής καρβιδίου.
Αντιστοίχιση των φυσικών ιδιοτήτων του υλικού κοπτικού εργαλείου και του τεμαχίου εργασίας Οι φυσικές ιδιότητες που αναφέρονται εδώ περιλαμβάνουν κυρίως παραμέτρους όπως η θερμική αγωγιμότητα του υλικού, το σημείο τήξης και ο συντελεστής θερμικής διαστολής. Η θερμική αγωγιμότητα του κοπτικού εργαλείου πρέπει να συμπληρώνει αυτή του τεμαχίου εργασίας. Κατά τη μηχανική κατεργασία τεμαχίων με χαμηλή θερμική αγωγιμότητα, πρέπει να χρησιμοποιείται ένα εργαλείο κοπής με υψηλή θερμική αγωγιμότητα για την έγκαιρη διάχυση της θερμότητας κοπής και τη διατήρηση της ακρίβειας διαστάσεων τόσο του εργαλείου όσο και του τεμαχίου εργασίας.
Διάφορα υλικά κοπτικών εργαλείων είναι διατεταγμένα με φθίνουσα σειρά αντοχής στη θερμότητα: κυβικό νιτρίδιο βορίου, κεραμικά, καρβίδιο του τιτανίου-με βάση το τσιμέντο καρβίδιο, WC-υπερλεπτό καρβίδιο-με κόκκους τσιμέντου, διαμάντι και HSS. κατά φθίνουσα σειρά θερμικής αγωγιμότητας: PCD, κυβικό νιτρίδιο βορίου, καρβίδιο με βάση το WC-με βάση το τσιμέντο, καρβίδιο τιτανίου-με βάση το τσιμέντο, HSS, κεραμικά με βάση Si3N4-και κεραμικά με βάση το Al2O3{{10}. κατά φθίνουσα σειρά συντελεστή θερμικής διαστολής: HSS, WC-καρβίδιο με βάση το τσιμέντο, καρβίδιο τιτανίου-με βάση το τσιμέντο, κεραμικά με βάση το Al2O3, PCBN, κεραμικά με βάση Si3N4 και PCD. και κατά φθίνουσα σειρά αντοχής σε θερμικό σοκ: HSS, καρβίδιο με βάση το WC, κεραμικά με βάση το Si3N4, κυβικό νιτρίδιο βορίου, PCD, καρβίδιο με βάση το τιτάνιο με βάση το τσιμέντο και κεραμικά με βάση το Al2O3.
Ταίριασμα χημικών ιδιοτήτων μεταξύ υλικών εργαλείων και τεμαχίων εργασίας.
Οι χημικές ιδιότητες περιλαμβάνουν εάν το εργαλείο και το τεμάχιο εργασίας έχουν χημική συγγένεια, την ικανότητα να υφίστανται χημικές αντιδράσεις και φαινόμενα όπως η διάχυση και η διάλυση. Εάν συμβούν αυτά τα φαινόμενα, υποδηλώνει αναντιστοιχία μεταξύ του εργαλείου και του υλικού.
Διάφορα υλικά εργαλείων είναι διατεταγμένα με φθίνουσα σειρά της θερμοκρασίας κατά της συγκόλλησης με τον χάλυβα: κυβικό νιτρίδιο βορίου, κεραμικά, τσιμεντοειδές καρβίδιο και HSS. κατά φθίνουσα σειρά της θερμοκρασίας αντίστασης στην οξείδωση: κεραμικά, κυβικό νιτρίδιο βορίου, τσιμεντοειδές καρβίδιο, διαμάντι και HSS. με φθίνουσα σειρά έντασης διάχυσης σε χάλυβα: διαμάντι, κεραμικά με βάση Si3N4, κυβικό νιτρίδιο του βορίου και κεραμικά με βάση το Al2O3. και κατά φθίνουσα σειρά έντασης διάχυσης προς τιτάνιο: κεραμικά με βάση το Al2O3, κυβικό νιτρίδιο του βορίου, SiC, Si3N4 και διαμάντι.