Les matériaux d'outils de coupe modernes ont connu plus de 100 ans d'histoire de développement, de l'acier à outils au carbone à l'acier à outils à grande vitesse,carbure cémenté, outil en céramiqueetmatériaux d'outils ultra durs. Dans la seconde moitié du XVIIIe siècle, le matériau d’origine des outils était principalement de l’acier à outils au carbone. Parce qu’à cette époque, il était utilisé comme le matériau le plus dur pouvant être usiné dans des outils de coupe. Cependant, en raison de leur très faible température de résistance à la chaleur (inférieure à 200°C), les aciers à outils au carbone présentent l'inconvénient d'être immédiatement et complètement émoussés en raison de la chaleur de coupe lors de la coupe à grande vitesse, et la plage de coupe est limitée. C’est pourquoi nous attendons avec impatience des matériaux d’outils pouvant être découpés à des vitesses élevées. Le matériau qui émerge pour refléter cette attente est l’acier rapide.
L'acier rapide, également connu sous le nom d'acier avant, a été développé par des scientifiques américains en 1898. Ce n'est pas tant qu'il contient moins de carbone que l'acier à outils au carbone, mais plutôt qu'il contient du tungstène. En raison du rôle du carbure de tungstène dur, sa dureté n'est pas réduite dans des conditions de température élevée, et comme il peut être coupé à une vitesse beaucoup plus élevée que la vitesse de coupe de l'acier à outils au carbone, il est appelé acier rapide. De 1900 à 1920, l'acier rapide au vanadium et au cobalt est apparu et sa résistance à la chaleur a été augmentée jusqu'à 500 ~ 600 °C. La vitesse de coupe de l'acier de coupe atteint 30 ~ 40 m/min, ce qui est augmenté de près de 6 fois. Depuis, avec la sérialisation de ses éléments constitutifs, des aciers rapides au tungstène et au molybdène ont été formés. Il est encore largement utilisé jusqu’à présent. L'émergence de l'acier rapide a provoqué un
révolution dans le traitement de la coupe, améliorant considérablement la productivité de la coupe des métaux et nécessitant un changement complet de la structure de la machine-outil pour s'adapter aux exigences de performances de coupe de ce nouveau matériau d'outil. L’émergence et le développement de nouvelles machines-outils ont à leur tour conduit au développement de meilleurs matériaux pour outils, et les outils ont été stimulés et développés. Dans les nouvelles conditions technologiques de fabrication, les outils en acier rapide ont également le problème de limiter la durabilité de l'outil en raison de la chaleur de coupe lors de la coupe à grande vitesse. Lorsque la vitesse de coupe atteint 700 °C, l'acier rapide
la pointe est complètement émoussée et à une vitesse de coupe supérieure à cette valeur, il est totalement impossible de couper. En conséquence, des matériaux d'outils en carbure qui conservent une dureté suffisante dans des conditions de température de coupe plus élevées que celles ci-dessus ont vu le jour et peuvent être coupés à des températures de coupe plus élevées.
Les matériaux souples peuvent être coupés avec des matériaux durs, et pour couper des matériaux durs, il est nécessaire d'utiliser des matériaux plus durs que ceux-ci. La substance la plus dure sur Terre à l’heure actuelle est le diamant. Bien que les diamants naturels soient découverts depuis longtemps dans la nature et qu'ils soient utilisés depuis longtemps comme outils de coupe, les diamants synthétiques ont également été synthétisés avec succès dès le début des années 50 du 20e siècle, mais l'utilisation réelle des diamants pour fabriquer à grande échellematériaux pour outils de coupe industrielsest encore une question de dernières décennies.
D'une part, avec le développement de la technologie spatiale et aérospatiale moderne, l'utilisation de matériaux d'ingénierie modernes devient de plus en plus abondante, bien que l'acier rapide amélioré, le carbure cémenté etnouveaux matériaux d'outils en céramiquedans la découpe de pièces de traitement traditionnelles, la vitesse de coupe et la productivité de coupe ont doublé, voire des dizaines de fois, mais lors de leur utilisation pour traiter les matériaux ci-dessus, la durabilité de l'outil et l'efficacité de coupe sont encore très faibles et la qualité de coupe est difficile pour garantir, parfois même dans l'incapacité de traiter, la nécessité d'utiliser des matériaux d'outils plus tranchants et plus résistants à l'usure.
D’un autre côté, avec le développement rapide des technologies modernesfabrication de machineset l'industrie de transformation, la large application des machines-outils automatiques, des centres d'usinage à commande numérique par ordinateur (CNC) et des ateliers d'usinage sans personnel, afin d'améliorer encore la précision du traitement, de réduire le temps de changement d'outil et d'améliorer l'efficacité du traitement, des exigences de plus en plus urgentes sont Fabriqué pour avoir des matériaux d'outils plus durables et plus stables. Dans ce cas, les outils diamantés se sont développés rapidement, et en même temps, le développement dematériaux pour outils diamantésa également été grandement promue.
Matériaux pour outils diamantésont une série d'excellentes propriétés, avec une précision de traitement élevée, une vitesse de coupe rapide et une longue durée de vie. Par exemple, l'utilisation d'outils Compax (feuille composite de diamant polycristallin) peut garantir le traitement de dizaines de milliers de pièces de segments de piston en alliage de silicium et d'aluminium et leurs pointes d'outils restent fondamentalement inchangées ; L'usinage de longerons en aluminium d'avion avec des fraises Compax de grand diamètre peut atteindre des vitesses de coupe allant jusqu'à 3 660 m/min ; Ceux-ci sont incomparables aux outils en carbure.
Non seulement cela, l'utilisation dematériaux pour outils diamantéspeut également élargir le domaine de la transformation et modifier la technologie de transformation traditionnelle. Dans le passé, le traitement du miroir ne pouvait utiliser que le processus de meulage et de polissage, mais maintenant non seulement des outils diamantés monocristallins naturels, mais aussi dans certains cas peuvent également être utilisés des outils composites ultra-durs PDC pour une coupe rapprochée de super précision, pour réaliser un tournage au lieu de broyer. Avec l'application deoutils super durs, quelques nouveaux concepts ont émergé dans le domaine de l'usinage, comme l'utilisation d'outils PDC, la vitesse de tournage limite n'est plus l'outil mais la machine-outil, et lorsque la vitesse de rotation dépasse une certaine vitesse, la pièce et l'outil ne pas de chaleur. Les implications de ces concepts révolutionnaires sont profondes et offrent des perspectives illimitées pour l’industrie moderne de l’usinage.
Heure de publication : 02 novembre 2022
