Výběr správného materiálu nástroje na základě typu obrábění a materiálu obrobku, aby se zajistila shoda mezi nástrojem a materiály obrobku, je v průmyslu obrábění běžnou znalostí. Přesné podmínky požadované pro toto párování však nejsou všeobecně známé. Níže probereme, jak materiály nástrojů a obrobků dosahují shody z hlediska mechanických, fyzikálních a chemických vlastností.
Přizpůsobení mechanických vlastností materiálů nástrojů a obrobků
Mechanické vlastnosti zahrnují především návrh parametrů, jako je pevnost, houževnatost a tvrdost nástroje i obrobku. Různé materiály nástrojů jsou uspořádány v sestupném pořadí podle pevnosti v ohybu: rychlořezná ocel, slinutý karbid, keramické nástroje, diamantové nástroje a nástroje z kubického nitridu boru; v sestupném pořadí houževnatosti: rychlořezná ocel, slinutý karbid, kubický nitrid boru, diamantové a keramické nástroje; a v sestupném pořadí podle tvrdosti: diamantové nástroje, nástroje z kubického nitridu boru, keramické nástroje, slinutý karbid a rychlo-ocel.
Rozdíly v mechanických vlastnostech umožňují přizpůsobení nástrojů potřebám obrábění různých materiálů obrobků. Tvrdost řezného nástroje musí být vyšší než tvrdost obrobku, který je obráběn. Materiály obrobků s vysokou{2}}tvrdostí proto vyžadují řezné nástroje s ještě vyšší tvrdostí. Obecně platí, že čím vyšší je tvrdost materiálu řezného nástroje, tím lepší je jeho odolnost proti opotřebení, ale bude ovlivněna pevnost a houževnatost. Nástroje s vysokou -tvrdostí a vysokou-otěruvzdorností- se obecně používají pro hrubování, zatímco nástroje s mírně nižší tvrdostí se obecně používají pro dokončovací práce.
Kromě toho jsou řezné nástroje s vynikajícími-mechanickými vlastnostmi při vysokých teplotách vynikající volbou pro-rychlostní řezání. Například keramické řezné nástroje mají výše uvedené výhody a mohou řezat velmi vysokou rychlostí. Jejich přípustné řezné rychlosti mohou být 2 až 10krát vyšší než u tvrdokovových řezných nástrojů.
Přizpůsobení fyzikálních vlastností materiálu řezného nástroje a obrobku Fyzikální vlastnosti zde uváděné zahrnují především parametry, jako je tepelná vodivost materiálu, bod tání a koeficient tepelné roztažnosti. Tepelná vodivost řezného nástroje by měla doplňovat tepelnou vodivost obrobku. Při obrábění obrobků se špatnou tepelnou vodivostí je třeba použít řezný nástroj s vysokou tepelnou vodivostí, aby bylo možné včas odvést řezné teplo a zachovat rozměrovou přesnost nástroje i obrobku.
Různé materiály řezných nástrojů jsou uspořádány v sestupném pořadí tepelné odolnosti: kubický nitrid boru, keramika, slinutý karbid na bázi karbidu titanu-, slinutý karbid na bázi WC-ultrajemnozrnného-zrnného karbidu, diamant a HSS; v sestupném pořadí tepelné vodivosti: PCD, kubický nitrid boru, slinutý karbid na bázi WC-, slinutý karbid na bázi karbidu titanu-, keramika na bázi HSS, Si3N4-a keramika na bázi Al2O3-; v sestupném pořadí podle koeficientu tepelné roztažnosti: HSS, slinutý karbid na bázi WC-, slinutý karbid na bázi karbidu titanu-, keramika na bázi Al2O3, PCBN, keramika na bázi Si3N4 a PCD; a v sestupném pořadí odolnosti vůči tepelným šokům: HSS, slinutý karbid na bázi WC, keramika na bázi Si3N4, kubický nitrid boru, PCD, slinutý karbid na bázi karbidu titanu a keramika na bázi Al2O3.
Shoda chemických vlastností mezi nástrojovými materiály a obrobky.
Chemické vlastnosti zahrnují to, zda nástroj a obrobek mají chemickou afinitu, schopnost podléhat chemickým reakcím a jevy, jako je difúze a rozpouštění. Pokud k těmto jevům dojde, znamená to nesoulad mezi nástrojem a materiálem.
Různé materiály nástrojů jsou uspořádány v sestupném pořadí podle jejich antiadhezní teploty s ocelí: kubický nitrid boru, keramika, slinutý karbid a HSS; v sestupném pořadí podle teploty jejich oxidační odolnosti: keramika, kubický nitrid boru, slinutý karbid, diamant a HSS; v sestupném pořadí podle intenzity difúze do oceli: diamant, keramika na bázi Si3N4, kubický nitrid boru a keramika na bázi Al2O3; a v sestupném pořadí podle intenzity difúze k titanu: keramika na bázi Al2O3, kubický nitrid boru, SiC, Si3N4 a diamant.