칼의 발달은 인류 발전의 역사에서 중요한 위치를 차지합니다. 이미 기원전 28~20세기에 황동 원뿔과 구리 원뿔, 드릴, 칼 및 기타 구리 칼이 중국에 등장했습니다. 전국시대 후기(기원전 3세기)에는 침탄 기술의 발달로 구리칼이 만들어졌습니다. 당시 드릴과 톱은 현대의 평면 드릴 및 톱과 일부 유사했습니다.
칼의 급속한 발전은 18세기 후반 증기기관 등 기계의 발달과 함께 이루어졌다.
1783년 프랑스의 르네(René)가 처음으로 밀링 커터를 생산했습니다. 1923년 독일의 슈로터(Schrotter)가 초경합금을 발명했습니다. 초경합금을 사용하면 고속도강에 비해 효율이 2배 이상 향상되며, 절삭 가공된 공작물의 표면 품질과 치수 정밀도도 크게 향상됩니다.
고속도강과 초경합금의 높은 가격으로 인해 1938년 독일 Degusa Company는 세라믹 칼에 대한 특허를 획득했습니다. 1972년 미국의 General Electric Company는 다결정질 합성 다이아몬드와 다결정질 입방정 질화붕소 블레이드를 생산했습니다. 이러한 비금속 공구 재료를 사용하면 공구가 더 빠른 속도로 절단될 수 있습니다.
1969년 스웨덴 Sandvik Steel Works는 화학 기상 증착을 통해 티타늄 카바이드 코팅 카바이드 인서트를 생산하는 특허를 획득했습니다. 1972년 미국의 방샤(Bangsha)와 라골란(Lagolan)은 초경합금이나 고속도강 공구의 표면에 탄화티타늄이나 질화티타늄의 단단한 층을 코팅하는 물리기상증착법을 개발했다. 표면 코팅 방법은 모재의 높은 강도와 인성을 표면층의 높은 경도와 내마모성과 결합하여 복합 재료의 절단 성능이 향상됩니다.
고온, 고압, 고속 및 부식성 유체 매체에서 작동하는 부품으로 인해 가공하기 어려운 재료가 점점 더 많이 사용되고 절단 가공의 자동화 수준과 가공 정확도에 대한 요구 사항이 점점 더 높아지고 있습니다. . 공구의 각도를 선정할 때에는 피삭재 재질, 공구 재질, 가공성(황삭, 정삭) 등 다양한 요소의 영향을 고려해야 하며, 구체적인 상황에 따라 합리적으로 선택해야 합니다.
일반적인 공구 재료: 고속도강, 초경합금(서멧 포함), 세라믹, CBN(입방정 질화붕소), PCD(다결정 다이아몬드)는 경도가 1보다 단단하므로 일반적으로 절삭 속도도 하나입니다. 다른 것보다 키가 크다.
공구 재료 성능 분석
고속도강:
일반 고속도강과 고성능 고속도강으로 나눌 수 있습니다.
W18Cr4V와 같은 일반 고속도강은 다양한 복합 나이프 제조에 널리 사용됩니다. 절단 속도는 일반적으로 너무 높지 않으며 일반 철강 재료를 절단할 때 40-60m/min입니다.
W12Cr4V4Mo와 같은 고성능 고속도강은 일반 고속도강에 탄소 함량, 바나듐 함량, 코발트, 알루미늄 및 기타 원소를 첨가하여 제련됩니다. 내구성은 일반 고속도강의 1.5~3배입니다.
카바이드:
GB2075-87(190 표준 참조)에 따르면 P, M, K의 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다. P형 초경합금은 주로 긴 칩이 있는 철 금속 가공에 사용되며 파란색은 마크; M형은 주로 철금속 가공에 사용됩니다. 그리고 노란색으로 표시된 비철금속은 범용 경질합금이라고도 하며, K형은 빨간색으로 표시된 철금속, 비철금속, 짧은 칩이 있는 비금속 재료의 가공에 주로 사용됩니다.
P, M, K 뒤의 아라비아 숫자는 성능과 가공 부하 또는 가공 조건을 나타냅니다. 숫자가 작을수록 경도가 높고 인성이 나빠집니다.
도예:
세라믹 소재는 내마모성이 뛰어나 기존 공구로는 가공이 어렵거나 불가능한 고경도 소재를 가공할 수 있습니다. 또한 세라믹 절삭 공구는 어닐링 가공의 전력 소비를 없애므로 공작물의 경도를 높이고 기계 장비의 수명을 연장할 수 있습니다.
절단시 세라믹 칼날과 금속 사이의 마찰이 작아 절단이 칼날에 달라붙기 어렵고 구성인선이 생기지 않으며 고속 절단이 가능합니다. 따라서 동일한 조건에서 공작물의 표면 거칠기는 상대적으로 낮습니다. 공구 내구성은 기존 공구보다 몇 배 또는 수십 배 높기 때문에 가공 중 공구 교체 횟수가 줄어듭니다. 고온 저항, 좋은 적색 경도. 1200°C에서 연속 절단이 가능합니다. 따라서 세라믹 인서트의 절삭 속도는 초경합금의 절삭 속도보다 훨씬 높을 수 있습니다. 고속 절단을 수행하거나 "연삭을 터닝 및 밀링으로 대체"를 실현할 수 있습니다. 절삭 효율은 기존 절삭 공구에 비해 3~10배 높으며, 노동 시간, 전력, 공작 기계 수를 30~70% 이상 절약하는 효과를 달성합니다.
CBN:
이것은 현재 알려진 두 번째로 높은 경도의 재료입니다. CBN 복합시트의 경도는 일반적으로 HV3000~5000으로 열안정성과 고온경도가 높고 내산화성이 높습니다. 1200~1300℃에서는 산화가 일어나며, 철계 소재와 화학반응이 일어나지 않습니다. 열전도율이 좋고 마찰계수가 낮습니다.
다결정 다이아몬드 PCD:
다이아몬드 칼은 높은 경도, 높은 압축 강도, 우수한 열 전도성 및 내마모성을 가지며 고속 절단에서 높은 가공 정확도와 가공 효율성을 얻을 수 있습니다. PCD의 구조는 방향이 다른 세립 다이아몬드 소결체이기 때문에 바인더를 첨가하더라도 단결정 다이아몬드에 비해 경도와 내마모성은 여전히 낮습니다. 비철금속과 비금속재료의 친화력이 매우 작아 가공시 칩이 공구 끝에 달라붙어 구성인선을 형성하기가 쉽지 않습니다.
재료의 각 적용 분야:
고속도강: 성형 공구 및 복잡한 형상과 같이 높은 인성이 요구되는 경우에 주로 사용됩니다.
초경합금: 가장 광범위한 적용 범위, 기본적으로 가능;
세라믹: 주로 단단한 부품 선삭 및 주철 부품의 거친 가공 및 고속 가공에 사용됩니다.
CBN: 주로 주철 부품의 단단한 부품 선삭 및 고속 가공에 사용됩니다. 일반적으로 내마모성, 충격 인성 및 파괴 저항 측면에서 세라믹보다 효율적입니다.
PCD : 주로 비철금속, 비금속 재료의 고효율 절단에 사용됩니다.
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게시 시간: 2023년 6월 2일
