مهمترين انواع جنس ابزار را ميتوان برحسب قابليت حفظ سختي در درجه حرارت هاي بالا به ترتيب زير دسته بندي نمود. در اين دسته بندي به ترتيب از بالا به پايين، خاصيت حفظ سختي در درجه حرارت هاي بالا (كاهش چقرمگي) افزايش مييابد:

1) فولاد ابزار كربني

2) فولاد تندبر

3) آلياژهاي ريختگي ابزار

4) كاربيد تنگستن

5) سراميك ها و سراميك هاي فلزي

6) الماس ها

7) نيتريد برن مكعبي

۱-۳-۴- ابزار از جنس فولاد ابزار كربني

نخستين موادي كه براي ساخت قلم بكار رفتند فولادهاي كربني سخت شده بودند، اما اســـتفاده از اين قلم ها به ســـرعت هاي تراش و دماهاي پايين محدود ميشـــود. زيرا مارتنزيت موجود در فولادهاي كربني سخت شده، كه عامل سختي اين مواد است، در دماي 250 درجه سلسيوس نرم شده و به خوبي عمليات براده برداري را انجام نميدهد و ابزار در هنگام تراش صـــداي جيرجير ميكند به مانند ســـوراخ كردن قطعه توســـط دستگاه دريل زماني كه درجه حرارت بيشتر از حد معمول بالا رود. يكي از مهمترين پيشرفتها در ماشينكاري فلزات هنگامي حاصل شد كه تيلر فرآيند عمليات گرمايي مورد استفاده در توليد قلم هاي ساخته شده از فولاد تندبر را كشف كرد. با استفاده از اين قلم ها براده برداري با آهنگ هاي بالا امكان پذير شد، زيرا اين قلم ها در برابر سايش مقاوم تر هستند. پس از كشف تيلر، پيشرفت هاي حاصل در علم و تكنولوژي به پيدايش مواد جديدي براي ساخت قلم انجاميد. ازجمله اين مواد ميتوان به آلياژهاي ريختگي، كاربيدهاي سمانته و اكسيدهاي تف جوشي شده يا سراميك ها اشاره كرد.

۲-۳-۴- ابزار از جنس فولاد تندبر¹

فولادهاي تندبر، فولادهاي آلياژي هســتند كه عنصــرهاي اصــلي بكار رفته در آنها عبارت اند از: تنگستن (در حدود 18 در صد) و كروم (در حدود 4 در صد). اين فولادها ممكن اســت كبالت، واناديم يا موليبدن هم داشــته باشــند. در حين عمليات گرمايي، عنصرهاي آلياژي كاربيد تشكيل ميدهند و اين كاربيدها به صورت ذرات بسيار سخت در سرتاسر ماده پراكنده ميشوند.

قلم هاي ساخته شده از فولاد تندبر نسبتاً ارزان قيمت و چقرمه ميباشند، اما سختي آنها در دماي بالا چندان زياد نيســت و فقط تا دماي 550 درجه ســلســيوس قابلاســتفاده ميباشـــند. فولادهاي تندبر را ميتوان از طريق نوردكاري گرم و آهنگري به شـــكلي نزديك به شـــكل موردنظر درآورد، ســـپس پيش از انجام عمليات گرمايي آنها را ماشین کاری کرد و سنگ زد. اين ماده هنوز هم رايج ترين ماده براي ساخت قلم، به ويژه قلم هاي يكپارچه از قبيل مته، تيغه فرز و غيره است.

در ســال هاي اخير قلم هاي تراش HSS با پوشــشــي نازك (باضــخامتي كمتر از يك ميكرون) از جنس تيتانيم نيتريد (TiN) به بازار آمده اســت كه ســختي آنها در حدود 80 راكول C اســت. فولاد تندبر مغزي نســبتاً نرم و مقاوم در برابر ضــربه در قلم ايجاد ميكند و پوشش تيتانيم نيتريد مقاومت عالي در برابر سايش و اصطكاك كمتر نسبت به فولادهاي تندبر بدون پوشش را عرضه ميدارد.

4-3-3 ابزار از جنس آلياژهاي ريختگي ابزار سختي اين ابزارها در دماي اتاق به سختي فولاد ابزارهاي تندبر نميباشد ولي مزيتي كه دارند اين اســت كه ســختي خودشــان را در دماهاي بالا حفظ ميكنند و از اين رو براي كاربردهاي خاص نظير ابزارهاي شكلدهي، استفاده ميشوند. اسم تجاري اين نوع ابزار استلاويت¹ ميباشد.

4-3-4- ابزار از جنس كاربيد تنگستن

اين ابزار از پودر كاربيد تنگستن (با در صد وزني 4 درصد كربن و 96 در صد تنگستن) به همراه كبالت تشكيل يافته اند. اين ابزارها جهت ماشينكاري چدن، فلزات غيرآهني و مواد غيرفلزي مورد اســـتفاده قرار ميگيرند. دو روش متداول براي طبقه بندي ابزارهاي كاربيد تنگستن وجود دارد:

1) طبقه بندي بر اساس موارد مصرف (خشنكاري، پرداختكاري و…)

2) طبقه بندي بر اساس سيستم ايزو (طبقه بندي بر اساس نوع براده)

تيغچه ها (اينسرت ها)

بعد از اختراع ابزارهاي كاربيد تنگســتن، به دليل گران بودن جنس ابزار، فكر ســاختن اين مواد بصورت تيغچه (اينسرت) ايجاد شد؛ از دلايل ديگري كه ميتوان عنوان كرد، قابليت سـنگزني مجدد و امكان اسـتفاده از لبه هاي متعدد تيغچه و اسـتفاده مجدد از تيغچه دوريز شده در ساخت ابزارهاي ديگر است. اين تيغچه هاي كاربيدي در اشكال مختلف نظير مثلثي، مربعي، دايره اي، مســتطيلي، شــش گوش، پنج گوش و لوزي وجود دارند.

طرح هاي مختلف تيغچه ابزارهاي تراش

كاربيد تيتانيوم

اين ماده يك ماده برشـي اسـت، خواص آن تا حدودي بالاتر و بهتر از كاربيد تنگســتن ساده ميباشد. اين ماده براي سرعت هاي بالاتر و حرارت هاي بالاتر مناسب ميباشد ولي از آنجاييكه مقاومت كمتري در مقابل شـــوك هاي مكانيك و حرارتي دارند، براي ماشينكاري سنگين، باربرداري هاي منقطع و ماشينكاري هاي اكسيدهاي فلزي توصيه نميشوند.

برخي از موارد استفاده از كاربيد تيتانيم:

1) عمليات پرداختكاري دقيق

2) تلرانس هاي دقيق

3) سرعت بالا.

۵-۳-۴- ابزار از جنس سراميك ها و سراميك هاي فلزي

مواد سـراميكي، مواد غيرفلزي جامدي هسـتند كه از تركيب فلز با عناصـر غيرفلزي در شرايط بسيار ويژه توليد ميشوند. منظور از شرايط ويژه تركيب دقيق عناصر در حرارت، فشار، اندازه دانه هاي بسيار ريز و مشخص و بدون وجود عناصر خارجي در اتمسفر بسيار تميز ميباشد.

مواد سراميكي به دو گروه كلي تقسيم ميشوند:

1) مواد سراميكي اكسيدي (پر مصرف ترين گروه ها) 2) مواد سراميكي غير اكسيدي

ابزارهاي سراميكي اكسيدي

مواد سراميكي اكسيدي خود شامل سه گروه هستند:

الف) اكسيد سراميك

ب) مخلوط اكسيد (سراميكي مركب)

ج) ويسكرها

كه اكسيد سراميكي به اضافه الياف بسيار ريز كاربيد سيليس هستند، ماده سراميكي با الياف ريز، سختي بيشتر و لبه ابزار براده برداري عمر بيشتري داشته باشند.

ابزارهاي سراميكي غير اكسيدي

ابزارهاي سراميكي غير اكسيدي (مثل كاربيدها، نيتريدها، سيلسيدها و بوريدها) عمدتاً شـامل مواد نيتريدي هسـتند، زمينه اين ابزارها نيتريد سـيليكون يا اكسـيد آلومينيوم بوده و به آن سراميك سالون نيز ميگويند. يكي از كاربردهاي ابزارهاي سراميكي، تراش دو صفحه ترمز با سرعت زياد ميباشد كه در آن دو طرف همزمان تراش داده ميشوند.

ابزارهاي سراميك فلزات

ســرمت متشــكل از دو كلمه ســراميك و فلز ميباشــد. ابزارهاي ســرمتي در توليد و تقسيم بندي و حتي رنگ، با ابزارهاي كاربيد تنگستن مشابه ميباشند. ابزارهاي سرمتي جهت عمليات پرداختكاري در فرزكاري و برقوزني بهترين نتايج را ميدهند ولي براي خشن کاري مناسب نيستند.

۶-۳-۴- ابزار از جنس الماس

الماس هاي مصنوعي معمولاً به صورت اينسرت قابل تعويض ساخته ميشوند و از آنجايي كه مقاومت به سايش بالايي دارند و از طرفي مقاومت به ضربه آنها كم است در موارد زير كاربرد دارند:

1) جهت پرداختكاري مواد فلزي غيرآهني مانند آلومينيوم، مس، برنز و منيزيم كه سنگ زني مواد نرم همچون مواد مذكور امكانپذير نيست.

2) جهت ماشـــينكاري مواد غيرفلزي مانند پلاســـتيك با الياف كربن و فايبرگلاس، سراميك صنعتي، شيشه و لاستيك.

3) براي قطعاتي كه ســايندگي آنها بســيار كم باشــد مانند دســتگاه هاي اندازه گيري، ابزارهاي برشي، تيز كردن چرخ سنگ و ابزارهاي برشي و ابزارهاي سنگ زني و حديده.

4) براي ماشينكاري مواد گرانبها همچون طلا، نقره و پلاتين.

لازم به ذكر است كه الماس مصنوعي را جهت ماشينكاري چدن، فولاد و آهن نميتوان بكار برد، زيرا در اثر حرارت ايجاد شده در نوك ابزار، الماس تبديل به گرافيت ميشود.

۷-۳-۴- ابزارهاي نيتريد بُرن مكعبي

نيتريد بُرن مكعبي بعد از الماس، سختترين ماده در دنيا ميباشد. ابزار ساخته شده از اين مواد به صــورت اينســرت هاي قابل تعويض و بلوك هاي ابزار برش ميباشــند. نيتريد براي خشــنكاري و پرداختكاري فولادهاي آلياژي و كربني ســاده، فولادهاي ســخت شده، چدن هاي سختكاري شده و مخصوصاً سوپر آلياژها توصيه ميشود. نام ديگر آن، نيتريد بُرن بورازون ميباشد.

[۱]HSS

[۱]Istelice