Ανάπτυξη κοπτικών εργαλείων

Η ανάπτυξη κοπτικών εργαλείων κατέχει σημαντική θέση στην ιστορία της ανθρώπινης προόδου. Ήδη από τον 28ο έως τον 20ο αιώνα π.Χ., η Κίνα διέθετε χάλκινα εργαλεία κοπής όπως ορειχάλκινους κώνους και χάλκινους κώνους, τρυπάνια και μαχαίρια. Στην ύστερη περίοδο των εμπόλεμων κρατών (τρίτος αιώνας π.Χ.), τα χάλκινα εργαλεία κοπής κατασκευάζονταν λόγω της μαεστρίας της τεχνολογίας ενανθράκωσης. Τα τρυπάνια και τα πριόνια εκείνη την εποχή ήταν κάπως παρόμοια με τα σύγχρονα επίπεδα τρυπάνια και πριόνια.

Ωστόσο, η ταχεία ανάπτυξη των κοπτικών εργαλείων ήρθε στα τέλη του 18ου αιώνα με την ανάπτυξη μηχανών όπως οι ατμομηχανές. Το 1783, ο Ρενέ της Γαλλίας κατασκεύασε για πρώτη φορά φρέζες. Το 1792, ο Maudslay της Βρετανίας έκανε κρουνούς και πεθαίνει. Η παλαιότερη τεκμηριωμένη καταγραφή της εφεύρεσης των περιστροφικών τρυπανιών ήταν το 1822, αλλά δεν παρήχθη ως εμπόρευμα μέχρι το 1864. Εκείνη την εποχή, τα εργαλεία κοπής ήταν κατασκευασμένα από ενσωματωμένο χάλυβα εργαλείων υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα και η επιτρεπόμενη ταχύτητα κοπής ήταν περίπου 5 μέτρα ανά λεπτό. Το 1868, ο Mushet της Βρετανίας κατασκεύασε κράμα χάλυβα εργαλείων που περιέχει βολφράμιο. Το 1898, οι Taylor και White των Ηνωμένων Πολιτειών ανακάλυψαν τον χάλυβα εργαλείων υψηλής ταχύτητας. Το 1923, ο Schletter της Γερμανίας εφηύρε το τσιμεντοειδές καρβίδιο. Όταν χρησιμοποιείται κράμα χάλυβα εργαλείων, η ταχύτητα κοπής του εργαλείου αυξάνεται σε περίπου 8 μέτρα ανά λεπτό. Όταν χρησιμοποιείται χάλυβας υψηλής ταχύτητας, αυξάνεται κατά περισσότερο από δύο φορές. Όταν χρησιμοποιείται καρβίδιο με τσιμέντο, είναι περισσότερο από δύο φορές υψηλότερο από αυτό του χάλυβα υψηλής ταχύτητας. Η ποιότητα της επιφάνειας και η ακρίβεια διαστάσεων του κατεργαζόμενου τεμαχίου με κοπή βελτιώνονται επίσης σημαντικά. Λόγω της υψηλής τιμής του χάλυβα υψηλής ταχύτητας και του καρβιδίου με τσιμέντο, στο εργαλείο εμφανίζονται δομές συγκόλλησης και μηχανικής σύσφιξης. Μεταξύ 1949 και 1950, οι Ηνωμένες Πολιτείες άρχισαν να χρησιμοποιούν ευρετηριάσιμα ένθετα σε εργαλεία τόρνευσης και σύντομα εφαρμόστηκαν σε φρέζες και άλλα εργαλεία. Το 1938, η Degussa της Γερμανίας απέκτησε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για κεραμικά εργαλεία. Το 1972, η General Electric των Ηνωμένων Πολιτειών παρήγαγε πολυκρυσταλλικό τεχνητό διαμάντι και πολυκρυσταλλικές λεπίδες κυβικού νιτριδίου του βορίου. Αυτά τα μη μεταλλικά υλικά εργαλείων επιτρέπουν στο εργαλείο να κόβει με μεγαλύτερη ταχύτητα.

Το 1969, η Sandvik Steel της Σουηδίας απέκτησε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για την παραγωγή λεπίδων τσιμεντοειδούς καρβιδίου επικαλυμμένες με καρβίδιο τιτανίου χρησιμοποιώντας χημική εναπόθεση ατμών. Το 1972, οι Bangsa και Lagulan των Ηνωμένων Πολιτειών ανέπτυξαν μια μέθοδο φυσικής εναπόθεσης ατμών για την επίστρωση ενός σκληρού στρώματος καρβιδίου τιτανίου ή νιτριδίου τιτανίου στην επιφάνεια τσιμεντοειδούς καρβιδίου ή εργαλείων χάλυβα υψηλής ταχύτητας. Η μέθοδος επιφανειακής επίστρωσης συνδυάζει την υψηλή αντοχή και σκληρότητα του υλικού βάσης με την υψηλή σκληρότητα και αντοχή στη φθορά του επιφανειακού στρώματος, δίνοντας έτσι στο σύνθετο υλικό καλύτερη απόδοση κοπής.