從軋鋼剪刃發(fā)展歷程看,從十九世紀(jì)末到二十世紀(jì)中期,軋鋼刀片材料以高速鋼為主要代表;1927年德國首先研制出硬質(zhì)合金軋鋼刀具材料并獲得廣泛應(yīng)用;二十世紀(jì)50年代,瑞典和美國分別合成出人造金剛石,切削軋鋼刀具從此步入以超硬材料為代表的時期。二十世紀(jì)70年代,人們利用高壓合成技術(shù)合成了聚晶金剛石(PCD),解決了天然金剛石數(shù)量稀少、價格昂貴的問題,使金剛石軋鋼刀具的應(yīng)用范圍擴展到航空、航天、汽車、電子、石材等多個領(lǐng)域。
軋鋼刀片材料的選擇是切削加工成功的基礎(chǔ)。與硬質(zhì)合金相比,PCD軋鋼刀具速度可達4000m/min,而硬質(zhì)合金只有其1/4。從壽命上看,PCD軋鋼刀具一般能提高20倍。從加工出的表面質(zhì)量看,PCD的效果比硬質(zhì)合金要好30%-40%。此外,CBN(立化氮化硼)超硬材料軋鋼刀具和表面涂層軋鋼刀具的發(fā)展對推動切削加工技術(shù)的進步也功不可沒。
100多年來,軋鋼刀具的切削速度不斷提高,帶來了加工效率的變化,進一步帶來了加工范圍的拓展。切削加工發(fā)展的最大標(biāo)志,就是高速切削加工(highspeedcutting,簡稱HSC)的發(fā)展。
一個高速切削加工系統(tǒng)所涉及的方面很多。僅從加工過程上看,傳統(tǒng)的切削加工,一個被加工工件如模具,需要經(jīng)過毛坯退火—粗加工—精加工—淬火— EDM準(zhǔn)備—電火花加工—特別的精加工—人工拋光等程序。而高速加工僅需要毛坯的淬火—粗加工—半精加工—精加工以及超精加工等環(huán)節(jié),從步驟上來說,就減少了三個,加工時間比傳統(tǒng)加工方法縮短30%-50%左右;在加工小尺寸部件時,這種優(yōu)勢尤其明顯。更有甚者,過去某些企業(yè)制作復(fù)雜的模具,基本上都需要 3、4個月才能交付使用,采用高速切削加工後,只需要半個月便可完成。
一個高速切削加工系統(tǒng),由軋鋼刀具和技術(shù)兩部分組成。與軋鋼刀具相關(guān)的因素有軋鋼刀具材料的選擇、軋鋼刀具系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、軋鋼刀具需加工的邊緣形狀。而與技術(shù)密切相關(guān)的是CAD/CAM系統(tǒng)的選擇、軋鋼刀具加工路徑的規(guī)劃、切削參數(shù)的設(shè)置以及冷卻與潤滑環(huán)節(jié)。
自高速切削普及以來,從1950年至2000年的半個世紀(jì)內(nèi),加工效率提高了4-5倍。當(dāng)然,需要提到的是,高速切削一般是由其加工物件來定義其“高速”的范圍。
總之,在加工技術(shù)中,高精度、高效率、低成本、環(huán)保,及結(jié)果的可預(yù)見性,都將是明顯的趨勢。這個可預(yù)見性,是指軋鋼刀加工結(jié)果必須是可預(yù)測的、可控制的,而不是隨機的。這就要求操作者對加工技術(shù)有更深的理解。