Valg af det rigtige værktøjsmateriale baseret på bearbejdningstype og emnemateriale, sikring af en overensstemmelse mellem værktøj og emnematerialer, er almindelig viden i bearbejdningsindustrien. Imidlertid er de nøjagtige betingelser, der kræves for denne matchning, ikke universelt forstået. Nedenfor vil vi diskutere, hvordan værktøjs- og emnematerialer opnår matchning med hensyn til mekaniske, fysiske og kemiske egenskaber.
Tilpasning af de mekaniske egenskaber af værktøj og emnematerialer
Mekaniske egenskaber involverer primært design af parametre som styrke, sejhed og hårdhed for både værktøjet og emnet. Forskellige værktøjsmaterialer er arrangeret i faldende rækkefølge af bøjningsstyrke: høj-hastighedsstål, hårdmetal, keramiske værktøjer, diamant- og kubisk bornitridværktøjer; i faldende rækkefølge af sejhed: høj-stål, cementeret carbid, kubisk bornitrid, diamant og keramiske værktøjer; og i faldende hårdhedsrækkefølge: diamantværktøj, kubisk bornitridværktøj, keramisk værktøj, cementeret hårdmetal og højhastighedsstål.
Forskelle i mekaniske egenskaber gør det muligt for værktøjer at tilpasse sig bearbejdningsbehovene for forskellige emnematerialer. Hårdheden af skæreværktøjet skal være højere end hårdheden af det emne, det bearbejdes. Derfor kræver emnematerialer med høj-hårdhed skærende værktøjer med endnu højere hårdhed. Generelt gælder det, at jo højere hårdhed skæreværktøjsmaterialet er, jo bedre er slidstyrken, men styrke og sejhed vil blive påvirket. Høj-hårdhed, høj-slid-værktøjer bruges generelt til skrub, mens dem med lidt lavere hårdhed generelt bruges til efterbearbejdning.
Ydermere er skæreværktøjer med fremragende-mekaniske egenskaber ved høje temperaturer fremragende valg til skæring med høj-hastighed. For eksempel har keramiske skæreværktøjer de førnævnte fordele og kan skære ved meget høje hastigheder. Deres tilladte skærehastigheder kan være 2 til 10 gange højere end hårdmetalskæreværktøjer.
Tilpasning af de fysiske egenskaber af skæreværktøjsmateriale og arbejdsemne De fysiske egenskaber, der refereres til her, omfatter hovedsageligt parametre såsom materialets termiske ledningsevne, smeltepunkt og varmeudvidelseskoefficient. Den termiske ledningsevne af skæreværktøjet bør komplementere arbejdsemnets. Ved bearbejdning af emner med dårlig varmeledningsevne skal der bruges et skæreværktøj med høj varmeledningsevne til at aflede skærevarme rettidigt og opretholde dimensionsnøjagtigheden af både værktøjet og emnet.
Forskellige skæreværktøjsmaterialer er arrangeret i faldende rækkefølge efter varmebestandighed: kubisk bornitrid, keramik, titaniumcarbid-baseret hårdmetal, WC-baseret ultrafin-kornet hårdmetal, diamant og HSS; i faldende rækkefølge af termisk ledningsevne: PCD, kubisk bornitrid, WC-baseret hårdmetal, titaniumcarbid-baseret hårdmetal, HSS, Si3N4-baseret keramik og Al2O3-baseret keramik; i faldende rækkefølge af termisk udvidelseskoefficient: HSS, WC-baseret hårdmetal, titaniumcarbid-baseret hårdmetal, Al2O3-baseret keramik, PCBN, Si3N4-baseret keramik og PCD; og i faldende rækkefølge efter termisk stødmodstand: HSS, WC-baseret hårdmetal, Si3N4-baseret keramik, kubisk bornitrid, PCD, titaniumcarbid-baseret hårdmetal og Al2O3-baseret keramik.
Kemisk egenskabsmatch mellem værktøjsmaterialer og emner.
Kemiske egenskaber omfatter om værktøjet og emnet har kemisk affinitet, evnen til at gennemgå kemiske reaktioner og fænomener som diffusion og opløsning. Hvis disse fænomener opstår, indikerer det et misforhold mellem værktøjet og materialet.
Forskellige værktøjsmaterialer er arrangeret i faldende rækkefølge efter deres anti-vedhæftningstemperatur med stål: kubisk bornitrid, keramik, cementeret carbid og HSS; i faldende rækkefølge efter deres oxidationsmodstandstemperatur: keramik, kubisk bornitrid, cementeret carbid, diamant og HSS; i faldende rækkefølge af diffusionsintensitet til stål: diamant, Si3N4-baseret keramik, kubisk bornitrid og Al2O3-baseret keramik; og i faldende rækkefølge af diffusionsintensitet til titanium: Al2O3-baseret keramik, kubisk bornitrid, SiC, Si3N4 og diamant.