פיתוח סכינים תופס מקום חשוב בהיסטוריה של הקידמה האנושית. כבר במאות ה-28 עד ה-20 לפני הספירה, הופיעו בסין קונוסי פליז וחרוטי נחושת, מקדחים, סכינים וסכיני נחושת אחרים. בשלהי תקופת המדינות הלוחמות (המאה השלישית לפני הספירה), סכיני נחושת נוצרו בשל השליטה בטכנולוגיית הקרבור. למקדחים ולמסורים באותה תקופה היו קווי דמיון עם מקדחים ומסורים שטוחים מודרניים.
תְמוּנָה
היסטוריה קצרה של כלי חיתוך
הפיתוח המהיר של הסכינים הגיע בסוף המאה ה-18 עם התפתחותן של מכונות כמו מנועי קיטור.
בשנת 1783, רנה מצרפת ייצר לראשונה חותכי כרסום. בשנת 1923 המציא שרוטר הגרמני את הקרביד המוצק. כאשר משתמשים בקרביד צמנט, היעילות היא יותר מפי שניים מזו של פלדה מהירה, ואיכות פני השטח ודיוק הממדים של חומר העבודה המעובד בחיתוך משתפרים מאוד.
בשל המחיר הגבוה של פלדה מהירה וקרביד צמנט, בשנת 1938, חברת Degusa הגרמנית השיגה פטנט על סכינים קרמיות. בשנת 1972, חברת ג'נרל אלקטריק מארצות הברית ייצרה להבי יהלום סינטטי רב גבישי ולהבי בור ניטריד מעוקב רב גבישי. חומרי הכלי הלא מתכתיים הללו מאפשרים לכלי לחתוך במהירויות גבוהות יותר.
בשנת 1969, השוודית Sandvik Steel Works השיגה פטנט על ייצור תוספות קרביד מצופה טיטניום קרביד על ידי שקיעת אדים כימית. בשנת 1972, באנגשה ולגולן בארצות הברית פיתחו שיטת השקעת אדים פיזית לציפוי שכבה קשה של טיטניום קרביד או טיטניום ניטריד על פני השטח של קרביד מוצק או כלי פלדה מהירים. שיטת ציפוי פני השטח משלבת את החוזק והקשיחות הגבוהים של חומר הבסיס עם הקשיות הגבוהה ועמידות הבלאי של שכבת פני השטח, כך שלחומר המרוכב יש ביצועי חיתוך טובים יותר.
בגלל הטמפרטורה הגבוהה, הלחץ הגבוה, המהירות הגבוהה וחלקים הפועלים במדיות נוזלים קורוזיביות, נעשה שימוש ביותר ויותר חומרים קשים לעיבוד, ורמת האוטומציה של עיבוד החיתוך והדרישות לדיוק העיבוד הולכות וגדלות. . בבחירת זווית הכלי, יש צורך לשקול את ההשפעה של גורמים שונים, כגון חומר חומר, חומר כלי, תכונות עיבוד (עיבוד גס וגימור) וכו', אשר יש לבחור באופן סביר בהתאם למצב הספציפי.
חומרי כלים נפוצים: פלדה מהירה, קרביד צמנט (כולל cermet), קרמיקה, CBN (קובי בורון ניטריד), PCD (יהלום רב גבישי), מכיוון שהקשיות שלהם קשה מאחד, כך שבאופן כללי, מהירות החיתוך היא גם אחת היא גבוה מהשני.
ניתוח ביצועי חומרי הכלים
פלדה מהירה: ניתן לחלק אותה לפלדה מהירה רגילה ופלדה מהירה בעלת ביצועים גבוהים.
פלדה רגילה במהירות גבוהה, כגון W18Cr4V, נמצאת בשימוש נרחב בייצור של סכינים מורכבות שונות. מהירות החיתוך שלו בדרך כלל לא גבוהה מדי, והיא 40-60מ/דקה בעת חיתוך חומרי פלדה נפוצים.
פלדה בעלת ביצועים גבוהים, כגון W12Cr4V4Mo, מותכת על ידי הוספת תכולת פחמן, תכולת ונדיום, קובלט, אלומיניום ואלמנטים אחרים לפלדה מהירה רגילה. העמידות שלו היא פי 1.5-3 מזו של פלדה רגילה במהירות גבוהה.
תְמוּנָה
קרביד צמנט: לפי GB2075-87 (הכוונה לתקן 190), ניתן לחלק אותו לשלוש קטגוריות: P, M ו-K. קרביד מוצק מסוג P משמש בעיקר לעיבוד מתכות ברזליות עם שבבים ארוכים, וכחול משמש כסימן; משמש בעיקר מסוג M. הוא משמש לעיבוד מתכות ברזליות ומתכות לא ברזליות, והוא מסומן בצהוב, המכונה גם סגסוגת קשיחה לשימוש כללי. סוג K משמש בעיקר לעיבוד מתכות ברזליות, מתכות לא ברזליות וחומרים לא מתכתיים עם שבבים קצרים, והוא מסומן באדום.
הספרות הערביות מאחורי P, M ו-K מציינות את הביצועים ועומס העיבוד או תנאי העיבוד שלה. ככל שהמספר קטן יותר, הקשיות גבוהה יותר והקשיחות גרועה יותר.
תְמוּנָה
קרמיקה: לחומרים קרמיים יש עמידות בפני שחיקה טובה והם יכולים לעבד חומרים בעלי קשיות גבוהה שקשה או בלתי אפשרי לעבד אותם בכלים מסורתיים. בנוסף, כלי חיתוך קרמיים יכולים להימנע מצריכת החשמל של עיבוד חישול, ובכך יכולים גם להגדיל את קשיות חומר העבודה ולהאריך את חיי השירות של ציוד המכונה.
החיכוך בין להב הקרמיקה למתכת קטן בעת חיתוך, החיתוך לא קל להדבק ללהב, ולא קל לייצר קצה בנוי, והוא יכול לבצע חיתוך במהירות גבוהה. לכן, באותם תנאים, חספוס פני השטח של חומר העבודה נמוך יחסית. עמידות הכלים גבוהה פי כמה ואף עשרות מונים מזו של הכלים המסורתיים, מה שמפחית את מספר החלפות הכלים במהלך העיבוד.
עמידות בטמפרטורה גבוהה, קשיות אדומה טובה. זה יכול לחתוך ברציפות ב-1200 מעלות, כך שמהירות החיתוך של תוספות קרמיות יכולה להיות גבוהה בהרבה מזו של קרביד צמנט. זה יכול לבצע חיתוך במהירות גבוהה או לממש "החלפת שחיקה בחריטה וכרסום". יעילות החיתוך גבוהה פי 3-10 מזו של כלי חיתוך מסורתיים, וההשפעה של חיסכון בשעות אדם, חשמל ומספר כלי מכונות ב-30 אחוזים -70 ומעלה מושגת.
תְמוּנָה
CBN: זהו החומר השני בגובה הקשיות הידוע כיום. הקשיות של גיליון מרוכב CBN הוא בדרך כלל HV3000 ~ 5000, שיש לו יציבות תרמית גבוהה וקשיות בטמפרטורה גבוהה, ובעל עמידות גבוהה לחמצון. ב-1000 מעלות צלזיוס לא מתרחשת חמצון, ולא מתרחשת תגובה כימית עם חומרים מבוססי ברזל ב-1200-1300 מעלות צלזיוס. יש לו מוליכות תרמית טובה ומקדם חיכוך נמוך.
תְמוּנָה
PCD יהלום רב גבישי: לסכיני יהלום יש מאפיינים של קשיות גבוהה, חוזק לחיצה גבוה, מוליכות תרמית טובה ועמידות בפני שחיקה, ויכולים להשיג דיוק עיבוד גבוה ויעילות עיבוד בחיתוך מהיר. מכיוון שהמבנה של PCD הוא גוף מחוטא יהלום עדין עם כיוונים שונים, קשיותו ועמידות הבלאי שלו עדיין נמוכות מאלה של יהלום גביש יחיד למרות תוספת של קלסר. הזיקה למתכות לא ברזליות ולחומרים לא מתכתיים היא קטנה מאוד, ולא קל להדביק שבבים לקצה הכלי כדי ליצור קצה בנוי במהלך העיבוד.
תְמוּנָה
לְסַכֵּם
טווח היישום של כל חומר
פלדה מהירה: משמשת בעיקר באירועים הדורשים קשיחות גבוהה כגון כלי יצירה וצורות מורכבות;
קרביד מוצק: המגוון הרחב ביותר של יישומים, מסוגל בעצם;
קרמיקה: משמש בעיקר בעיבוד גס ועיבוד מהיר של חלקים קשים סיבוב וחלקי ברזל יצוק;
CBN: משמש בעיקר בחריפות חלקים קשים ועיבוד מהיר של חלקי ברזל יצוק (באופן כללי, זה יעיל יותר מקרמיקה מבחינת עמידות בפני שחיקה, קשיחות ועמידות בפני שברים);
PCD: משמש בעיקר לחיתוך ביעילות גבוהה של מתכות לא ברזליות וחומרים לא מתכתיים.
