Oikean työkalumateriaalin valitseminen koneistustyypin ja työkappaleen materiaalin perusteella, mikä varmistaa työkalun ja työkappaleen materiaalien yhteensopivuuden, on koneistusalalla yleistä. Tälle vastaavuudelle vaadittavia tarkkoja ehtoja ei kuitenkaan ymmärretä yleisesti. Alla keskustellaan siitä, kuinka työkalun ja työkappaleen materiaalit vastaavat mekaanisia, fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia.
Työkalun ja työkappaleen materiaalien mekaanisten ominaisuuksien yhteensovittaminen
Mekaaniset ominaisuudet liittyvät ensisijaisesti parametrien, kuten lujuuden, sitkeyden ja kovuuden suunnitteluun sekä työkalulle että työkappaleelle. Eri työkalumateriaalit on järjestetty taivutuslujuuden mukaan laskevaan järjestykseen: nopea-nopeuksinen teräs, kovametalli, keraamiset työkalut, timantti- ja kuutioiset boorinitridityökalut; sitkeyden alenevassa järjestyksessä: pikateräs, sementoitu kovametalli, kuutioboorinitridi, timantti- ja keraamiset työkalut; ja kovuuden alenevassa järjestyksessä: timanttityökalut, kuutiometriset boorinitridityökalut, keraamiset työkalut, kovametalli ja pikateräs.
Mekaanisten ominaisuuksien erot mahdollistavat työkalujen mukauttamisen erilaisten työkappalemateriaalien työstötarpeisiin. Leikkuutyökalun kovuuden on oltava suurempi kuin sen työstettävän kappaleen kovuus. Siksi korkeakovuus-työkappaleen materiaalit vaativat vielä korkeamman kovuuden leikkaustyökaluja. Yleensä mitä suurempi leikkaustyökalun materiaalin kovuus on, sitä parempi on sen kulutuskestävyys, mutta se vaikuttaa lujuuteen ja sitkeyteen. Rouhintaan käytetään yleensä korkea-kovuus, korkea-kulumista-kestävä työkalu, kun taas hieman matalamman kovuuden omaavia työkaluja käytetään yleensä viimeistelyyn.
Lisäksi leikkaustyökalut, joilla on erinomaiset korkean lämpötilan{0}}mekaaniset ominaisuudet, ovat erinomaisia valintoja nopeaan-leikkaukseen. Esimerkiksi keraamisilla leikkaustyökaluilla on edellä mainitut edut ja ne voivat leikata erittäin suurilla nopeuksilla. Niiden sallitut leikkausnopeudet voivat olla 2–10 kertaa korkeammat kuin kovametallileikkaustyökalujen.
Leikkuutyökalun materiaalin ja työkappaleen fyysisten ominaisuuksien yhteensovittaminen Tässä viitatut fysikaaliset ominaisuudet sisältävät pääasiassa sellaisia parametreja kuin materiaalin lämmönjohtavuus, sulamispiste ja lämpölaajenemiskerroin. Leikkaustyökalun lämmönjohtavuuden tulee täydentää työkappaleen lämmönjohtavuutta. Koneistettaessa työkappaleita, joiden lämmönjohtavuus on huono, on käytettävä korkean lämmönjohtavuuden omaavaa leikkaustyökalua, jotta leikkauslämpö poistuu ajoissa ja säilytetään sekä työkalun että työkappaleen mittatarkkuus.
Eri leikkaustyökalujen materiaalit on järjestetty lämmönkestävyyden mukaan laskevaan järjestykseen: kuutioinen boorinitridi, keramiikka, titaanikarbidi-pohjainen sementoitu kovametalli, WC-pohjainen ultrahieno-rakeinen sementoitu kovametalli, timantti ja HSS; alenevassa lämmönjohtavuuden järjestyksessä: PCD, kuutioboorinitridi, WC-pohjainen sementoitu karbidi, titaanikarbidi-pohjainen sementoitu karbidi, HSS-, Si3N4--pohjainen keramiikka ja Al2O3-pohjainen keramiikka; lämpölaajenemiskertoimen laskevassa järjestyksessä: HSS, WC-pohjainen kovametalli, titaanikarbidi-pohjainen sementoitu karbidi, Al2O3-pohjainen keramiikka, PCBN, Si3N4-pohjainen keramiikka ja PCD; ja lämpöiskun kestävyyden mukaan laskevassa järjestyksessä: HSS, WC-pohjainen sementoitu karbidi, Si3N4-pohjainen keramiikka, kuutioboorinitridi, PCD, titaanikarbidipohjainen sementoitu karbidi ja Al2O3-pohjainen keramiikka.
Kemiallisten ominaisuuksien yhteensopivuus työkalumateriaalien ja työkappaleiden välillä.
Kemiallisia ominaisuuksia ovat muun muassa se, onko työkalulla ja työkappaleella kemiallinen affiniteetti, kyky käydä läpi kemiallisia reaktioita ja ilmiöt, kuten diffuusio ja liukeneminen. Jos näitä ilmiöitä esiintyy, se tarkoittaa, että työkalun ja materiaalin välillä ei ole yhteensopivuutta.
Eri työkalumateriaalit on järjestetty laskevaan järjestykseen niiden tarttumisenestolämpötilan mukaan teräksen kanssa: kuutioboorinitridi, keramiikka, kovametalli ja HSS; laskevassa järjestyksessä niiden hapettumisenkestolämpötilan mukaan: keramiikka, kuutioboorinitridi, sementoitu karbidi, timantti ja HSS; alenevassa järjestyksessä diffuusiointensiteetin mukaan teräkseen: timantti-, Si3N4-pohjainen keramiikka, kuutioboorinitridi ja Al2O3-pohjainen keramiikka; ja laskevassa järjestyksessä diffuusiovoimakkuuden mukaan titaaniin: Al2O3-pohjainen keramiikka, kuutioboorinitridi, SiC, Si3N4 ja timantti.