การพัฒนามีดมีตำแหน่งสำคัญในประวัติศาสตร์ความก้าวหน้าของมนุษย์ ในช่วงต้นศตวรรษที่ 28 ถึง 20 ก่อนคริสต์ศักราช กรวยทองเหลืองและกรวยทองแดง สว่าน มีด และมีดทองแดงอื่น ๆ ได้ปรากฏขึ้นในประเทศจีน ในช่วงปลายยุคสงครามระหว่างรัฐ (ศตวรรษที่สามก่อนคริสต์ศักราช) มีดทองแดงถูกสร้างขึ้นเนื่องจากความเชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีคาร์บูไรซิ่ง สว่านและเลื่อยในเวลานั้นมีความคล้ายคลึงกับสว่านและเลื่อยแบนสมัยใหม่
รูปภาพ
ประวัติโดยย่อของเครื่องมือตัด
การพัฒนาอย่างรวดเร็วของมีดเกิดขึ้นในช่วงปลายศตวรรษที่ 18 พร้อมกับการพัฒนาเครื่องจักร เช่น เครื่องจักรไอน้ำ
ในปี พ.ศ. 2326 เรอเนแห่งฝรั่งเศสผลิตหัวกัดเป็นครั้งแรก ในปี 1923 Schrotter ของเยอรมนีได้คิดค้นซีเมนต์คาร์ไบด์ เมื่อใช้ซีเมนต์คาร์ไบด์ ประสิทธิภาพจะมากกว่าสองเท่าของเหล็กกล้าความเร็วสูง และคุณภาพพื้นผิวและความแม่นยำเชิงมิติของชิ้นงานที่ผ่านกระบวนการตัดก็ดีขึ้นอย่างมากเช่นกัน
เนื่องจากเหล็กกล้าความเร็วสูงและซีเมนต์คาร์ไบด์มีราคาสูง ในปี พ.ศ. 2481 บริษัท Degusa ของเยอรมันได้รับสิทธิบัตรเกี่ยวกับมีดเซรามิก ในปี 1972 บริษัท General Electric ของสหรัฐอเมริกาได้ผลิตเพชรสังเคราะห์โพลีคริสตัลไลน์และใบมีดโพลีคริสตัลไลน์คิวบิกโบรอนไนไตรด์ วัสดุเครื่องมือที่ไม่ใช่โลหะเหล่านี้ทำให้เครื่องมือสามารถตัดด้วยความเร็วที่สูงขึ้น
ในปี 1969 Sandvik Steel Works ของสวีเดนได้รับสิทธิบัตรสำหรับการผลิตเม็ดมีดคาร์ไบด์เคลือบไททาเนียมด้วยการสะสมไอสารเคมี ในปี พ.ศ. 2515 Bangsha และ Lagolan ในสหรัฐอเมริกาได้พัฒนาวิธีการสะสมไอทางกายภาพเพื่อเคลือบชั้นแข็งของไททาเนียมคาร์ไบด์หรือไททาเนียมไนไตรด์บนพื้นผิวของซีเมนต์คาร์ไบด์หรือเครื่องมือเหล็กกล้าความเร็วสูง วิธีการเคลือบผิวเป็นการรวมความแข็งแรงและความเหนียวสูงของวัสดุฐานเข้ากับชั้นผิวที่มีความแข็งและความต้านทานการสึกหรอสูง เพื่อให้วัสดุผสมมีประสิทธิภาพการตัดที่ดีขึ้น
เนื่องจากอุณหภูมิสูง ความดันสูง ความเร็วสูง และชิ้นส่วนที่ทำงานในตัวกลางของไหลที่มีฤทธิ์กัดกร่อน จึงมีการใช้วัสดุที่ยากต่อการตัดเฉือนมากขึ้นเรื่อยๆ และระดับการตัดเฉือนอัตโนมัติและข้อกำหนดสำหรับความแม่นยำในการประมวลผลก็เพิ่มสูงขึ้นและสูงขึ้น . เมื่อเลือกมุมของเครื่องมือ จำเป็นต้องพิจารณาอิทธิพลของปัจจัยต่างๆ เช่น วัสดุชิ้นงาน วัสดุเครื่องมือ คุณสมบัติการประมวลผล (การตัดเฉือนหยาบและการเก็บผิวละเอียด) เป็นต้น ซึ่งจะต้องเลือกอย่างสมเหตุสมผลตามสถานการณ์เฉพาะ
วัสดุเครื่องมือทั่วไป: เหล็กกล้าความเร็วสูง, ซีเมนต์คาร์ไบด์ (รวมถึงเซอร์เมต), เซรามิก, CBN (คิวบิกโบรอนไนไตรด์), PCD (เพชรโพลีคริสตัลไลน์) เนื่องจากความแข็งของพวกมันนั้นแข็งกว่าหนึ่ง ดังนั้นโดยทั่วไปแล้ว ความเร็วในการตัดก็เท่ากับหนึ่งเช่นกัน สูงกว่าที่อื่น
การวิเคราะห์ประสิทธิภาพของวัสดุเครื่องมือ
เหล็กกล้าความเร็วสูง: สามารถแบ่งออกเป็นเหล็กกล้าความเร็วสูงธรรมดาและเหล็กกล้าความเร็วสูงประสิทธิภาพสูง
เหล็กกล้าความเร็วสูงธรรมดา เช่น W18Cr4V ใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตมีดที่ซับซ้อนต่างๆ ความเร็วตัดโดยทั่วไปไม่สูงเกินไป และจะอยู่ที่ 40-60ม./นาที เมื่อตัดวัสดุเหล็กทั่วไป
เหล็กกล้าความเร็วสูงที่มีประสิทธิภาพสูง เช่น W12Cr4V4Mo ถูกถลุงโดยการเพิ่มปริมาณคาร์บอน ปริมาณวานาเดียม โคบอลต์ อะลูมิเนียม และองค์ประกอบอื่นๆ ลงในเหล็กกล้าความเร็วสูงธรรมดา มีความทนทานเป็น 1.5-3 เท่าของเหล็กกล้าความเร็วสูงทั่วไป
รูปภาพ
คาร์ไบด์ซีเมนต์: ตาม GB2075-87 (อ้างอิงถึงมาตรฐาน 190) สามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท: P, M และ K ซีเมนต์คาร์ไบด์ชนิด P ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการแปรรูปโลหะเหล็กที่มีเศษยาว และใช้สีน้ำเงินเป็นเครื่องหมาย ส่วนใหญ่จะใช้ประเภท M ใช้สำหรับแปรรูปโลหะเหล็กและโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก และมีการทำเครื่องหมายด้วยสีเหลืองหรือที่เรียกว่าโลหะผสมแข็งสำหรับวัตถุประสงค์ทั่วไป ประเภท K ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการแปรรูปโลหะเหล็ก โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก และวัสดุที่ไม่ใช่โลหะที่มีเศษสั้น และมีเครื่องหมายสีแดง
ตัวเลขอารบิกที่อยู่ด้านหลัง P, M และ K แสดงถึงประสิทธิภาพและโหลดการประมวลผลหรือเงื่อนไขการประมวลผล ตัวเลขยิ่งน้อย ความแข็งยิ่งสูงและความเหนียวยิ่งแย่ลง
รูปภาพ
เซรามิกส์: วัสดุเซรามิกมีความทนทานต่อการสึกหรอดีและสามารถแปรรูปวัสดุที่มีความแข็งสูงซึ่งยากหรือเป็นไปไม่ได้ที่จะแปรรูปด้วยเครื่องมือแบบดั้งเดิม นอกจากนี้ เครื่องมือตัดเซรามิกยังสามารถหลีกเลี่ยงการใช้พลังงานในกระบวนการอบอ่อน และยังช่วยเพิ่มความแข็งของชิ้นงานและยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์เครื่องจักรได้อีกด้วย
แรงเสียดทานระหว่างใบมีดเซรามิกกับโลหะมีน้อยเมื่อตัด การตัดไม่ง่ายที่จะติดกับใบมีด และไม่ง่ายที่จะเกิดขอบสะสม และสามารถทำการตัดด้วยความเร็วสูงได้ ดังนั้นภายใต้สภาวะเดียวกัน ความหยาบผิวของชิ้นงานจึงค่อนข้างต่ำ ความทนทานของเครื่องมือสูงกว่าเครื่องมือแบบเดิมหลายเท่าหรือหลายสิบเท่า ซึ่งช่วยลดจำนวนการเปลี่ยนเครื่องมือระหว่างการประมวลผล
ทนต่ออุณหภูมิสูง ความแข็งสีแดงดี. สามารถตัดต่อเนื่องได้ที่ 1200 องศา ดังนั้นความเร็วในการตัดของเม็ดมีดเซรามิกจึงสูงกว่าซีเมนต์คาร์ไบด์มาก สามารถทำการตัดด้วยความเร็วสูงหรือทำให้เป็นจริง "แทนที่การเจียรด้วยการกลึงและการกัด" ประสิทธิภาพการตัดสูงกว่าเครื่องมือตัดแบบเดิม 3-10 เท่า และได้ผลในการประหยัดเวลาคน ไฟฟ้า และจำนวนเครื่องมือเครื่องจักรถึง 30 เปอร์เซ็นต์ -70 เปอร์เซ็นต์หรือสูงกว่านั้น
รูปภาพ
CBN: เป็นวัสดุที่มีความแข็งสูงสุดเป็นอันดับสองในปัจจุบัน ความแข็งของแผ่นคอมโพสิต CBN โดยทั่วไปคือ HV3000~5000 ซึ่งมีความเสถียรทางความร้อนสูงและความแข็งที่อุณหภูมิสูง และมีความต้านทานการเกิดออกซิเดชันสูง ที่อุณหภูมิ 1,000 องศาเซลเซียส จะไม่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน และไม่เกิดปฏิกิริยาเคมีกับวัสดุที่มีธาตุเหล็กเป็นส่วนประกอบที่อุณหภูมิ 1200-1300 องศาเซลเซียส มีการนำความร้อนได้ดีและมีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ
รูปภาพ
PCD เพชรโพลีคริสตัลไลน์: มีดเพชรมีลักษณะของความแข็งสูง กำลังรับแรงอัดสูง การนำความร้อนที่ดีและทนต่อการสึกหรอ และสามารถรับความแม่นยำในการประมวลผลสูงและประสิทธิภาพการประมวลผลในการตัดความเร็วสูง เนื่องจากโครงสร้างของ PCD เป็นตัวเรือนเพชรซินเตอร์เนื้อละเอียดที่มีทิศทางต่างกัน ความแข็งและความทนทานต่อการสึกหรอจึงยังต่ำกว่าเพชรผลึกเดี่ยวแม้ว่าจะเพิ่มสารยึดเกาะแล้วก็ตาม ความสัมพันธ์กับโลหะที่ไม่ใช่เหล็กและวัสดุที่ไม่ใช่โลหะนั้นน้อยมาก และเศษต่างๆ นั้นไม่สามารถเกาะติดที่ปลายเครื่องมือได้ง่ายจนเกิดเป็นขอบสะสมระหว่างการประมวลผล
รูปภาพ
สรุป
ขอบเขตการใช้งานของวัสดุแต่ละชนิด
เหล็กกล้าความเร็วสูง: ส่วนใหญ่ใช้ในโอกาสที่ต้องการความเหนียวสูง เช่น เครื่องมือขึ้นรูปและรูปทรงที่ซับซ้อน
คาร์ไบด์ซีเมนต์: การใช้งานที่หลากหลายที่สุด โดยพื้นฐานแล้วมีความสามารถ
เซรามิกส์: ใช้เป็นหลักในการกลึงหยาบและการกลึงความเร็วสูงในการกลึงชิ้นส่วนแข็งและชิ้นส่วนเหล็กหล่อ
CBN: ใช้เป็นหลักในการกลึงชิ้นส่วนแข็งและการตัดเฉือนชิ้นส่วนเหล็กหล่อด้วยความเร็วสูง (โดยทั่วไปจะมีประสิทธิภาพมากกว่าเซรามิกในด้านความทนทานต่อการสึกหรอ ความเหนียวต่อแรงกระแทก และความทนทานต่อการแตกหัก)
PCD: ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการตัดโลหะที่ไม่ใช่เหล็กและวัสดุที่ไม่ใช่โลหะที่มีประสิทธิภาพสูง
