Файл: Бетанели, А. И. Прочность и надежность режущего инструмента.pdf

ре подогрева 1273°К прямая совпадает с осью абсцисс. Прямая при температуре 1073°К занимает промежуточное положение. Следовательно, линейная зависимость 0 ітаж = /(а) может быть использована для подбора допускаемых толщин среза и при ре­ зании с предварительным подогревом срезаемого слоя.

Изменением температуры подогрева можно регулировать ха­ рактер стружкообразованпя, при обработке твердых и хрупких материалов переходить от стружки скалывания к сливной, ис­ кусственно развивать застойные явления, защищающие контакт­

Общеизвестно, что с повышением температуры снижаются ме­ ханические характеристики материала (предел прочности, твер­ дость и др.), что, естественно, должно благоприятствовать процес­ су резания вследствие уменьшения сопротивления обрабатываемо­ го материала пластической деформации в зоне стружкообразования. Однако, с повышением температуры предварительного подо­ грева увеличивается температура на контактных поверхностях режущего инструмента, вследствие чего снижаются также и меха­ нические свойства инструментального материала.

В этих условиях эффективность подогрева определяется тем,

насколько интенсивнее будет разупрочняться обрабатываемый материал по сравнению с материалом инструмента.

На рис. 4.3 видно, что наибольшую твердость при низких и высоких температурах имеет алмаз, затем минералокерамический материал, далее твердые сплавы, быстрорежущая сталь и, нако­ нец, закаленная углеродистая сталь. При прочих равных усло­ виях, величины твердости могут характеризовать пластическую прочность (формоустойчнвость) режущей части инструмента. Твер­ дость алмаза вплоть до температур плавления сталей столь высо­ ка, что пластическая деформация (потеря формоустойчивости) ал­ мазного инструмента исключается при резании сталей и сплавов с любыми скоростями. При температурах 1400— 1470°К твердость

272

Суждение о целесообразности подогрева с точки зрения плас­ тической прочности только по твердости инструментального мате­ риала является недостаточным. Более показательны кривые тем­ пературной зависимости отношения твердости инструментального материала Я„ к твердости обрабатываемого материала в зоне ус­ ловной плоскости сдвига Я ф [89J. При этом твердость инструмен­ тальных материалов должна быть определена с низкими скорос­ тями деформации, соответствующими стандартным испытаниям. Твердость обрабатываемых материалов должна быть определена при высокой скорости деформации, соответствующей процессу стружкообразования. Для этих условий характерна величина тфѵ

слоя при точении сплава ЭИ929 как в смысле повышения пласти­ ческой прочности, так и понижения адгезионного износа нецеле­ сообразен. Для сталей 40Х, ШХ15, Г13Л наблюдается повышение

н

отношения — — . При этом наиболее интенсивное повышение

Н ф

отношения твердостей наблюдается для стали Г13Л. Следовательно, для указанных материалов следует ожидать увеличения пласти­ ческой прочности и уменьшения интенсивности адгезионного из­ носа при резании с подогревом. Однако данные по хрупкой и плас­ тической прочности еще не полностью указывают на целесооб­ разность подогрева.

Подогрев срезаемого слоя будет целесообразным тогда, когда, при прочих равных условиях, увеличиваются производительность обработки или стойкость режущего инструмента. Для этого необхо-

діши, наряду о повышением коэффициента запаса хрупкой и плас­ тической прочности, уменьшение интенсивности износа. Напри­ мер, при резании сталей алмазным инструментом подогрев срезае­ мого слоя дает возможность повысить коэффициент запаса хруп­ кой прочности и допускаемые толщины среза. При этом коэффи-

цнент запаса пластической прочности является достаточно боль­ шим. Однако повышение температуры резания приводит к увели­ чению интенсивности диффузионного износа, и подогрев становит­ ся нецелесообразным. Достаточно нагреть срезаемый слой стали до ЮОО’ К и производить точение со скоростью 0,85-ь 1,65 м/сек, как алмазный резец через несколько секунд получает существен­ ный износ, и резание становится невозможным. Таких примеров можно привести много.

.274

кой, а также зависимостей площади обработанной поверхности и объема срезаемого слоя от скорости резания |86].

Исследования выявили большую эффективность прерывистого терморезанпя. Регулированием температуры подогрева и времени контакта инструмента с заготовкой возможно устанавливать оп­ тимальные условия, когда прерывистое терморезание становится высокоэффективным. Суть метода состоит в следующем |89|: по­ догревом срезаемого слоя, как было отмечено выше, понижаются контактные напряжения и силы, действующие иа режущую часть инструмента, в результате этого появляется возможность повы­ сить предельные толщины среза.

Прерывистостью процесса резания при высоких скоростях ре­ зания обеспечивается малое время контакта инструмента с заго­

инструмента по мере его работы. В этих условиях периодическому нагреву, подвергаются весьма тонкие поверхностные слои, а осно­ вная масса режущей части инструмента сохраняет исходные проч­ ностные свойства.

При этом средняя температура резания ввиду прерывистости процесса понижается. В этих условиях износ, отнесенный к еди­

Исследования в широком диапазоне изменения режимов резания показали, что при цилиндрическом фрезеровании сталей и чугунов, а также жаропрочных сплавов на оптимальных режимах обработки при подогреве появляется возможность повысить производитель­ ность обработки по сравнению с точением в несколько раз [89].

Разработка и совершенствование способов подогрева срезаемого слоя дает возможность широкого внедрения метода прерывистого терморезания в производство. В настоящее время прерывистое терморезание находит применение в металлургии для зачистки дефектных слоев на слитках.

Прерывистое терморезание следует считать перспективным ме­

27

§6 2. МЕТОДЫ УПРОЧНЕНИЯ РЕЖ УЩ ЕЙ ЧАСТИ ИНСТРУМЕНТА

[I3S, 139, 140, 141]

Выше, в таблице 6.1, приведены методы упрочнения режущей ■ части твердосплавного инструмента. При выборе геометрических параметров режущей части инструмента следует учесть, что вели­ чина заднего угла, соответствующая наибольшей производитель­ ности с учетом не только стойкости, но и прочности для чернового инструмента, получается несколько ниже рекомендуемой норма­ тивами. Так, для черновых твердосплавных резцов рациональная величина заднего угла равна не 8'\ а 5°—6°.

Примером оптимизации параметров инструментов на основании

их испытаний на надежность может служить определение рацио­ нального значения радиуса округления лезвий.

Увеличение радиуса округления лезвий для определенных пре­ делов (50—150 мкм) во всех случаях (для различных операций, ■ станков и обрабатываемых материалов) вызывает повышение вре­ мени работы инструмента до разрушения. Оптимальная по проч­

числа поломок резцов наблюдается в начале работы, а также до первой переточки. Зона I (зона приработки) полностью отсутству­ ет у резцов с округленными лезвиями. Поэтому округление лезвий особенно важно производить на новых резцах, т. е. при их изго товлении. Уменьшение вероятности разрушения инструментат с

увеличением радиуса округления лезвии можно объяснить следу­ ющим образом:

р

1. Уменьшается величина tg ѵо=— , что сужает область рас-

Рц

тягивающих напряжений в режущем клине и уменьшает их мак­ симальное значение.

2.Понижается концентрация напряжений.

3.Уменьшается интенсивность вибраций.

4.Лезвие инструмента становится более ровным.

27€

Подробные данные о технологии округления лезвий, контроле радиуса округления, а также о рекомендуемых величинах радиуса

нение физико-механических свойств поверхностного слоя детали. В зависимости от уровня нагрузок и длительности нагружения де­ таль может упрочняться и разупрочняться.

Работа деталей машин в начале их эксплуатации или перед на­

тальную же часть периода стойкости инструмент должен работать при подаче, равной 5ЭК или при подаче на 20—40% выше sBK. В первом случае число поломок уменьшается, а число периодов стой­ кости до разрушения инструмента соответственно увеличивается, а во втором— число поломок не меняется, но так как на повышен­ ной подаче инструмент работает более длительное время, чем на пониженной, производительность увеличивается.

Рассмотрим упрочнение поверхностной пластической деформа­ цией (ППД).

В разрушении инструмента большую роль играют усталост­ ные явления. Поэтому целесообразно упрочнять методами ППД режущие поверхности инструмента, особенно переднюю поверх­ ность, на которой находятся опасные точки. При пластической де­ формации образуются сжимающие напряжения как первого, так я второго рода, которые, складываясь с растягивающими напря­

ледних, особенно в кобальтовой фазе. Кроме того, возможно иг­

рает роль дробление блоков н увеличение плотности дислокаций у границ зерен.

При обработке твердых сплавов методами П П Д пластическая деформация незначительна по величине (0,08-ь0,12- 10~3м) и имеет локальный характер. Однако известно, что несмотря на умень­ шение величины пластической деформации, ее роль с увеличени­ ем твердости упрочняемого материала, как правило, растет.

2 7 7