Изборът на правилния инструментален материал въз основа на типа обработка и материала на детайла, осигуряващ съвпадение между инструмента и материалите на детайла, е общоизвестен в машинната индустрия. Въпреки това, точните условия, необходими за това съвпадение, не са универсално разбрани. По-долу ще обсъдим как материалите на инструмента и детайла постигат съответствие по отношение на механични, физични и химични свойства.
Съпоставяне на механичните свойства на материалите на инструмента и детайла
Механичните свойства включват основно проектиране на параметри като сила, издръжливост и твърдост както за инструмента, така и за детайла. Различните материали за инструменти са подредени в низходящ ред според якостта на огъване: високо-бързорежеща стомана, циментиран карбид, керамични инструменти, диамантени инструменти и инструменти от кубичен борен нитрид; в низходящ ред на якост: високо-бързорежеща стомана, циментиран карбид, кубичен борен нитрид, диамантени и керамични инструменти; и в низходящ ред на твърдост: диамантени инструменти, инструменти с кубичен борен нитрид, керамични инструменти, циментиран карбид и високо-бързорежеща стомана.
Разликите в механичните свойства позволяват на инструментите да се адаптират към нуждите за обработка на различни материали за детайли. Твърдостта на режещия инструмент трябва да бъде по-висока от тази на детайла, който обработва. Следователно, материалите за детайли с висока-твърдост изискват режещи инструменти с още по-висока твърдост. Като цяло, колкото по-висока е твърдостта на материала на режещия инструмент, толкова по-добра е неговата устойчивост на износване, но здравината и издръжливостта ще бъдат засегнати. Инструменти с висока-твърдост, висока-устойчивост-на износване обикновено се използват за груба обработка, докато тези с малко по-ниска твърдост обикновено се използват за довършителна обработка.
Освен това, режещите инструменти с отлични механични свойства при високи-температури са отличен избор за високо{1}}скоростно рязане. Например, керамичните режещи инструменти притежават гореспоменатите предимства и могат да режат при много високи скорости. Техните допустими скорости на рязане могат да бъдат от 2 до 10 пъти по-високи от тези на твърдосплавните режещи инструменти.
Съвпадение на физическите свойства на материала на режещия инструмент и детайла Физическите свойства, посочени тук, включват главно параметри като топлопроводимост на материала, точка на топене и коефициент на топлинно разширение. Топлинната проводимост на режещия инструмент трябва да допълва тази на детайла. Когато се обработват детайли с ниска топлопроводимост, трябва да се използва режещ инструмент с висока топлопроводимост, за да се разсейва топлината на рязане своевременно и да се поддържа точността на размерите както на инструмента, така и на детайла.
Различните материали за режещи инструменти са подредени в низходящ ред на устойчивост на топлина: кубичен борен нитрид, керамика, циментиран карбид на базата на титанов карбид-, циментиран карбид на базата на WC-с ултрафини{2}}зърна, диамант и HSS; в низходящ ред на топлопроводимост: PCD, кубичен борен нитрид, WC-циментиран карбид, титанов карбид-базиран циментиран карбид, HSS, Si3N4-керамика и Al2O3-керамика; в низходящ ред на коефициента на топлинно разширение: HSS, циментиран карбид на базата на WC-, циментиран карбид на базата на титанов карбид-, керамика на основата на Al2O3, PCBN, керамика на основата на Si3N4 и PCD; и в низходящ ред на устойчивост на термичен удар: HSS, циментиран карбид на базата на WC, керамика на основата на Si3N4, кубичен борен нитрид, PCD, циментиран карбид на базата на титанов карбид и керамика на базата на Al2O3.
Съвпадение на химичните свойства между инструменталните материали и детайлите.
Химичните свойства включват дали инструментът и детайлът имат химически афинитет, способността да претърпяват химични реакции и явления като дифузия и разтваряне. Ако се появят тези явления, това означава несъответствие между инструмента и материала.
Различните материали за инструменти са подредени в низходящ ред според тяхната анти{0}}температура на адхезия със стомана: кубичен борен нитрид, керамика, циментиран карбид и HSS; в низходящ ред на тяхната температура на устойчивост на окисление: керамика, кубичен борен нитрид, циментиран карбид, диамант и HSS; в низходящ ред на интензитета на дифузия към стомана: диамант, керамика на основата на Si3N4, кубичен борен нитрид и керамика на базата на Al2O3; и в низходящ ред на интензитета на дифузия към титан: керамика на базата на Al2O3, кубичен борен нитрид, SiC, Si3N4 и диамант.