切削工具的歷史及發(fā)展脈絡(luò)
隨著人類社會(huì)的進(jìn)步,切削工具也在不斷的發(fā)展和演化,然而,人們?nèi)匀幻媾R著一個(gè)很大的問(wèn)題,那就是還沒(méi)有一種硬度比鐵更高、能夠用來(lái)加工鐵材料的金屬。直到1898年, 一種比鐵更硬的金屬--“高速工具鋼(也稱為高速鋼)”的出現(xiàn),才使這一問(wèn)題得到了解決。同時(shí),這種新材料的發(fā)明也使得用于鐵材料加工的切削工具得到了飛速的發(fā)展。 進(jìn)入二十世紀(jì)20年代后,德國(guó)人又發(fā)明了硬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)高速工具鋼的“硬質(zhì)合金”。今天的硬質(zhì)合金技術(shù)的基礎(chǔ),就是由德國(guó)科學(xué)家施勒特爾博士確立的。
1926年,德國(guó)克魯博公司(Friedlich Krupp)成功地完成了硬質(zhì)合金的商品化,并冠以“Wie diamant(意為像金剛石一樣堅(jiān)硬)”的名稱在市場(chǎng)上銷售。隨后,在1928年,美國(guó)的通用電氣公司(General Electric)也以“Carboloy”的名稱推出了同樣的產(chǎn)品。同一時(shí)期,日本的東芝(現(xiàn)TUNGALOY)、住友電工(現(xiàn)住友電工HARDMETAL)、三菱金屬(現(xiàn)三菱綜合材料)等公司也都在積極推動(dòng)相關(guān)的研究,開(kāi)始走上工業(yè)化的道路。 在此后70余年的發(fā)展中,人們相繼制造出涂層、陶瓷、金屬陶瓷、超高壓燒結(jié)體等新型材料。Z近,又出現(xiàn)了一種在硬質(zhì)合金基體的表面生成金剛石結(jié)晶的技術(shù)。隨著切削工具材質(zhì)的不斷更新,切削速度也實(shí)現(xiàn)了飛躍性的提高。
上圖描述了多種刀具的特性。其中, 縱軸表示的 是高溫硬度,橫軸則表示韌性。 這其中高速鋼、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、陶瓷、CBN燒結(jié)體及金剛石燒結(jié)體這6種為常被使用的刀具材料。這些材料中還有一部分被CVD(化學(xué)蒸鍍法)及PVD(物理蒸鍍法)的涂層涂覆來(lái)使用。 目前,硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金及TiC-TiN系列金屬陶瓷是金屬材料市場(chǎng)中的主打刀具材料,這是由于它們?cè)诟邷赜捕扰c韌性方面達(dá)到了良好的平衡。