Большое влияние на процесс резания и достижение высокой производительности обработки оказывает материал режущего лезвия инструмента (инструментальный материал). В этой связи к инструментальным материалам предъявляются определенные требования по обеспечению:
1. Высокой твердости и прочности;
2. Высокой теплостойкости или красностойкости, характеризующейся наивысшей температурой, при которой инструментальный материал сохраняет свои режущие свойства;
3. Высокой износостойкости;
4. Удовлетворительных технологических качеств (материалы должны хорошо поддаваться ковке, термообработке, шлифованию, заточке и т.д.);
5. Сравнительной дешевизны и отсутствию остродефицитных элементов.
К инструментальным материалам относятся следующие разновидности: углеродистые и легированные инструментальные стали, быстрорежущие стали и сплавы, твердые сплавы, минералокерамика и сверхтвердые материалы.
Наиболее распространенным инструментальным материалом является быстрорежущая сталь. Из этого материала изготавливается около 66% инструмента, из твердого сплава – около 32%, из остальных групп инструментальных материалов – только 2% (рис. 5.1, а). Сравнение же применяемости каждой группы материалов по объему снимаемой стружки дает иную картину их распространения (рис. 5.1,б).
Рис.5.1. Использование инструментальных материалов в диапазоне допустимых скоростей резания и подач (а), по объемам выпуска и снимаемого материала (б): 1 – быстрорежущие стали; 2 – твердые сплавы; 3 – твердые сплавы с покрытиями; 4 – керамика; 5 – сверхтвердые материалы
Так, инструментом из твердого сплава снимается примерно 68% стружки, инструментом из быстрорежущей стали – около 28%, на долю остальных групп материалов приходится только 4%. Приведенные процентные соотношения в течение времени изменяются в зависимости от изменения структуры обрабатываемых материалов, парка оборудования, точности изготавливаемых деталей. Наиболее быстрыми темпами в настоящее время развиваются инструменты из сверхтвердых материалов и минералокерамики, а также с износостойким покрытиями (рис. 5.2).
Рис.5.2.Применение инструментальных материалов по годам и скоростям резания:
1 – инструментальные стали; 2 – быстрорежущие стали; 3– литые твердые сплавы; 4 – порошковые твердые сплавы; 5 – керамика