Используемые в настоящее время материалы для металлорежущего инструмента можно разделить на девять типов: от быстрорежущей-стали (с самой низкой скоростью резания и худшей износостойкостью) до инструментов из поликристаллического алмаза (PCD) (с лучшими-скоростными характеристиками), при этом твердосплавные инструменты имеют наибольшее применение, на их долю приходится 80 % от общего объема продаж различных инструментов. Инструменты из CBN обладают превосходной термостойкостью и могут резать твердые материалы при высоких температурах, но не могут обрабатывать мягкие металлы.
Скорости резания, которые могут выдержать эти инструментальные материалы, постепенно увеличиваются сверху вниз. Для высокоскоростной-резки также требуются инструментальные материалы с хорошей прочностью, высокой ударопрочностью и хорошей износостойкостью.
1. Вообще говоря, инструменты с более низкими-производительностями, такие как быстрорежущая-стали и твердые сплавы без покрытия, широко используются в обычных процессах резания, но их высокие-скоростные характеристики являются плохими. Высокопроизводительные-инструменты, такие как инструменты PCD, являются самыми твердыми из всех инструментальных материалов, обладают очень высокой износостойкостью и способностью работать на очень высоких скоростях. Они в полной мере демонстрируют свое превосходство при высокоскоростной-обработке цветных-черных металлов и не-материалов, при этом тепло резания практически не оказывает на них воздействия. Однако его ударопрочность низкая, а тепловые характеристики очень плохие при резке стали и чугуна. Это связано с тем, что во время резания черных металлов на высоких-скоростях атомы углерода из материала инструмента диффундируют в заготовку, вызывая ускоренный износ инструмента.
2. Твердосплавные инструменты имеют наибольший объем применения, на их долю приходится 80% общего объема продаж различных инструментов. Для обычной скоростной резки металла используется 90% твердосплавных инструментов. Твердый сплав имеет относительно хорошую ударную вязкость, но его-скоростные характеристики плохие. Кроме того, высокоскоростные режущие инструменты-должны также обладать высокой твердостью в горячем состоянии и химической стабильностью, чего не может достичь твердый сплав.
3. Инструменты из CBN обладают превосходной термостойкостью и могут резать твердые материалы при высоких температурах, но не могут обрабатывать мягкие металлы. Рассматриваются преимущества нескольких различных инструментальных материалов. Разработка новых инструментальных материалов, одновременно обладающих ударной вязкостью и высокой износостойкостью, и нанесение поверхностного покрытия из материала с хорошей жаропрочностью и износостойкостью на материал матрицы инструмента с хорошей ударной вязкостью позволяет создать новые инструменты, зачастую сочетающие в себе преимущества обоих материалов. Эти инструменты имеют широкий спектр применений при высокоскоростной-резке.
4. Руководствуясь этой идеей, появились новые режущие инструменты из композитных материалов, такие как инструменты с твердосплавным-покрытием, инструменты с покрытием CBN- и инструменты с покрытием PCD-, которые подходят для высокоскоростной-резки различных металлических материалов. Твердосплавные инструменты с покрытием, подходящие для высокоскоростной-скоростной резки, благодаря использованию материалов покрытия с хорошей термостойкостью и высокой твердостью, а также технологии много-слойного покрытия, имеют более широкий диапазон резания и более длительный срок службы инструмента, а их режущие характеристики значительно превосходят твердосплавные инструменты без покрытия. Таким образом, твердый сплав с покрытием имеет сильную тенденцию вытеснять обычный твердый сплав без покрытия.
Технология покрытия инструментов применима не только к твердосплавным инструментам, но также дает хорошие результаты при работе с другими инструментальными материалами. Керамические инструменты также подходят для высокоскоростной-резки и в последние годы стали важной частью исследований и разработок инструментальных материалов. Благодаря хорошей ударопрочности, прочности и высокой термостойкости они очень подходят для высокоскоростной-обработки.