Výber správneho materiálu nástroja na základe typu obrábania a materiálu obrobku, aby sa zabezpečila zhoda medzi materiálom nástroja a obrobku, je v obrábacom priemysle bežnou znalosťou. Presné podmienky potrebné na toto párovanie však nie sú všeobecne známe. Nižšie budeme diskutovať o tom, ako materiály nástrojov a obrobkov dosahujú zhodu z hľadiska mechanických, fyzikálnych a chemických vlastností.
Zosúladenie mechanických vlastností nástrojov a materiálov obrobku
Mechanické vlastnosti zahŕňajú predovšetkým navrhovanie parametrov, ako je pevnosť, húževnatosť a tvrdosť nástroja aj obrobku. Rôzne materiály nástrojov sú usporiadané v zostupnom poradí podľa pevnosti v ohybe: rýchlorezná oceľ, slinutý karbid, keramické nástroje, diamantové nástroje a nástroje z kubického nitridu bóru; v zostupnom poradí húževnatosti: rýchlorezná oceľ, slinutý karbid, kubický nitrid bóru, diamantové a keramické nástroje; a v zostupnom poradí tvrdosti: diamantové nástroje, nástroje z kubického nitridu bóru, keramické nástroje, slinutý karbid a rýchlorezná-oceľ.
Rozdiely v mechanických vlastnostiach umožňujú nástrojom prispôsobiť sa potrebám obrábania rôznych materiálov obrobkov. Tvrdosť rezného nástroja musí byť vyššia ako tvrdosť obrobku, ktorý sa obrába. Materiály obrobkov s vysokou-tvrdosťou preto vyžadujú rezné nástroje s ešte vyššou tvrdosťou. Vo všeobecnosti platí, že čím vyššia je tvrdosť materiálu rezného nástroja, tým lepšia je jeho odolnosť proti opotrebovaniu, ale bude ovplyvnená pevnosť a húževnatosť. Nástroje s vysokou -tvrdosťou a vysokou-opotrebením- sa vo všeobecnosti používajú na hrubovanie, zatiaľ čo nástroje s mierne nižšou tvrdosťou sa vo všeobecnosti používajú na konečnú úpravu.
Okrem toho rezné nástroje s vynikajúcimi-mechanickými vlastnosťami pri vysokých teplotách sú vynikajúcou voľbou pre-vysokorýchlostné rezanie. Napríklad keramické rezné nástroje majú vyššie uvedené výhody a môžu rezať veľmi vysokými rýchlosťami. Ich prípustné rezné rýchlosti môžu byť 2 až 10-krát vyššie ako u tvrdokovových rezných nástrojov.
Zosúladenie fyzikálnych vlastností materiálu rezného nástroja a obrobku Fyzikálne vlastnosti, o ktorých sa tu hovorí, zahŕňajú najmä parametre, ako je tepelná vodivosť materiálu, teplota topenia a koeficient tepelnej rozťažnosti. Tepelná vodivosť rezného nástroja by mala dopĺňať tepelnú vodivosť obrobku. Pri obrábaní obrobkov so zlou tepelnou vodivosťou je potrebné použiť rezný nástroj s vysokou tepelnou vodivosťou, aby bolo možné včas odviesť rezné teplo a zachovať rozmerovú presnosť nástroja aj obrobku.
Rôzne materiály rezných nástrojov sú usporiadané v zostupnom poradí tepelnej odolnosti: kubický nitrid bóru, keramika, slinutý karbid na báze karbidu titánu-, ultrajemnozrnný slinutý karbid na báze WC--, diamant a HSS; v zostupnom poradí tepelnej vodivosti: PCD, kubický nitrid bóru, slinutý karbid na báze WC-, slinutý karbid-na báze karbidu titánu, keramika na báze HSS, Si3N4-a keramika-na báze Al2O3; v zostupnom poradí podľa koeficientu tepelnej rozťažnosti: slinutý karbid na báze HSS,-WC, slinutý karbid{18}}na báze karbidu titánu, keramika na báze Al2O3, PCBN, keramika na báze Si3N4 a PCD; a v zostupnom poradí odolnosti voči tepelným šokom: HSS, slinutý karbid na báze WC, keramika na báze Si3N4, kubický nitrid bóru, PCD, slinutý karbid na báze karbidu titánu a keramika na báze Al2O3.
Zhoda chemických vlastností medzi nástrojovými materiálmi a obrobkami.
Chemické vlastnosti zahŕňajú to, či nástroj a obrobok majú chemickú afinitu, schopnosť podstúpiť chemické reakcie a javy ako difúzia a rozpúšťanie. Ak sa tieto javy vyskytnú, znamená to nesúlad medzi nástrojom a materiálom.
Rôzne materiály nástrojov sú usporiadané v zostupnom poradí podľa ich antiadhéznej teploty s oceľou: kubický nitrid bóru, keramika, slinutý karbid a HSS; v zostupnom poradí ich teploty odolnosti voči oxidácii: keramika, kubický nitrid bóru, slinutý karbid, diamant a HSS; v zostupnom poradí intenzity difúzie do ocele: diamant, keramika na báze Si3N4, kubický nitrid bóru a keramika na báze Al2O3; a v zostupnom poradí intenzity difúzie k titánu: keramika na báze Al2O3, kubický nitrid bóru, SiC, Si3N4 a diamant.