Коэффициенты обрабатываемости различных сталей

Стали	Коэффициент Ко при видах обработки
	Точение	Фрезерование	Обработка отверстий
Углеродистые конструкционные (С  0,6 %)	1	1	1
Углеродистые конструкционные (С  0,6 %)	0,85	0,8	0,8
Автоматные	1,2	-	1,2
Хромистые	0,85	0,85	0,85
Марганцовистые	0,8	0,75	0,7
Хромоникелевые	0,9	0,9	0,9
Хромомарганцовистые, хромокремнистые	0,7	0,7	0,7
Хромомолибденовые, хромоникельмолибденовые, хромоалюминиевые	0,8	075	0,7
Хромоникельвольфрамовые	0,8	0,8	0,7
Инструментальные быстрорежущие	0,6	0,6	0,6

Обрабатываемость нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов. Наиболее распространенными представителями этой группы материалов являются стали хромистые мартенситного класса, деформируемые и коррозионно-стойкие. Их основным легирующим элементом является хром в количестве 12…14 %, повышающий коррозионную стойкость. Для повышения жаростойкости и жаропрочности в стали в небольших количествах (1,5…2,5 %) вводят никель, вольфрам, молибден и ванадий.

Стали хромистые аустенитно-мартенситного класса, жаростойкие деформируемые содержат больше хрома (15…18 %) и характеризуются меньшей прочностью и большей пластичностью. Стали хромоникелевые аустенитного класса жаростойкие, жаропрочные и деформируемые сильно легированы хромом (17…19 %) и никелем (8…11 %). Они содержат 1…2% марганца, а иногда небольшое количество титана. Для повышения жаропрочности в стали дополнительно вводят тугоплавкие вольфрам, молибден и ниобий при некотором уменьшении содержания хрома и никеля.

Сплавы на никелевой основе жаропрочные деформируемые помимо никеля содержат 13…22 % хрома, 1,1…2,8 % титана, а иногда 2…7 % вольфрама и 2…6 % молибдена. Сплавы на никелевой основе жаропрочные литейные помимо никеля и хрома содержат молибден, вольфрам, титан и алюминий. Введение в перечисленные материалы в больших количествах хрома, молибдена, титана, вольфрама ухудшает их обрабатываемость по сравнению с конструкционными легированными сталями. Пониженная обрабатываемость жаропрочных сталей и сплавов определяется рядом особенностей их механических и теплофизических свойств. Например, жаростойкие и жаропрочные стали аустенитного класса отличаются высокой степенью упрочнения при превращении срезаемого слоя в стружку.

Все жаропрочные стали и сплавы обладают низкой теплопроводностью и температуропроводностью, что затрудняет отвод тепла из зоны резания в стружку и деталь, повышает температуру резания и интенсивность изнашивания инструмента. Присутствие в ряде сталей и сплавов сложных карбидов и интерметаллидов, отличающихся высокой твердостью, вызывает повышенное абразивное изнашивание контактных поверхностей инструмента, особенно из быстрорежущих сталей. При резании большинства жаропрочных сталей и сплавов образуется суставчатая или даже элементная стружка, вызывающая значительное колебание силы резания. Последнее приводит к потере устойчивости движения резания и возникновению вибраций, что также увеличивает изнашивание инструмента, а иногда является причиной его хрупкого разрушения.

Особенностью резания жаропрочных сталей и сплавов является и то, что они, как правило, не могут обрабатываться двухкарбидными сплавами из-за их недостаточной прочности. Обработка же более прочными, но менее теплостойкими инструментальными материалами (однокарбидными твердыми сплавами и быстрорежущими сталями) связана со значительным снижением скорости резания.

Большое влияние на обрабатываемость жаропрочных сталей и сплавов оказывает их термическая обработка. Обрабатываемость аустенитных сталей может быть значительно улучшена отжигом и отпуском, в результате которых происходит выделение из твердого раствора и коагуляция карбидов, снижающие истинный предел прочности. В результате закалки и нормализации обрабатываемость ухудшается тем сильнее, чем выше содержание углерода, несмотря на то, что многие аустенитные стали снижают свою твердость.

Жаропрочные деформируемые сплавы на никелевой основе ведут себя по-иному. Вследствие растворения высокодисперсных интерметаллических соединений и снижения истинного предела прочности при закалке их обрабатываемость улучшается и, наоборот, ухудшается при отжиге и отпуске, вызывающих выделение интерметаллидов и упрочнение сплавов.

В табл. 12.2 приведены коэффициенты обрабатываемости нержавеющих, жаростойких и жаропрочных сталей и сплавов по отношению к обрабатываемости углеродистой конструкционной стали 45, для которой К_о принят равным единице. С увеличением предела прочности _В скорость резания, допускаемая всеми перечисленными группами обрабатываемых материалов, уменьшается.

Таблица 12.2

Коэффициенты обрабатываемости нержавеющих

жаростойких, жаропрочных сталей и сплавов

Материал	Марки	Ко
Стали хромистые ферритного и мартенситного классов деформируемые, коррозионностойкие	1Х13 2Х13 3Х13 1Х17Н2	0,65
Стали хромистые аустенитно-мартенситного класса жаростойкие деформируемые	2Х17Н2 Х15Н9Ю ЭИ811	0,45…0,43
Стали хромоникелевые аустенитного класса жаростойкие, жаропрочные деформируемые	Х18Н9Т Х18Н10Т ЭИ481	0,5…0,3
Сплавы на никелевой основе жаропрочные деформируемые	ЭИ437Б ЭП202 ЭИ787	0,16…0,075
Сплавы на никелевой основе жаропрочные литейные	ЖС6К ЖС3ДК	0,04

Обрабатываемость титановых сплавов. Прочностные и технологические характеристики титановых сплавов зависят от химического состава, структуры и термической обработки. Во все титановые сплавы в количестве 2…7 % входит алюминий, повышающий жаропрочность сплавов и снижающий их пластичность. Он образует в сплаве -структуру, имеющую гексагональную плотноупакованную кристаллическую решетку. Помимо алюминия в сплавы в различных количествах и сочетаниях вводят ванадий, хром, молибден и марганец, повышающие прочность сплавов. Ванадий повышает пластичность сплавов, марганец и молибден ее понижают, а хром ведет себя нейтрально. Хром, молибден, ванадий и марганец содействуют образованию двухфазных сплавов  +  и однофазных сплавов с -структурой, имеющих по сравнению с однофазными сплавами с -структурой повышенную пластичность. Титановые сплавы можно разбить на четыре условные группы: 1) сплавы повышенной пластичности (_В  600 Н/мм²) ОТ4-1 ( + -сплав); 2) сплавы средней прочности (_В = 600…1000 Н/мм²) ОТ4, ВТ4, ВТ6 ( + -сплавы), ВТ5 (-сплав); 3) сплавы высокой прочности (_В = 1000-1500 Н/мм² ) ВТ20 (-сплав), ВТ 14, ВТ22 ( + -сплавы), ВТ 15 (-сплав); 4) жаропрочные сплавы (_В = 950 - 1250 Н/мм²) ВТЗ-1, ВТ8, ВТ9 ( + -сплавы).

Для титановых сплавов характерны малая пластичность и способность к упрочнению (_0,2/_В = 0,8…0,9). Снижение пластичности, вызванное присадками алюминия, связано также со способностью титановых сплавов интенсивно поглощать водород, кислород и азот. В отожженном состоянии относительное удлинение большинства сплавов не превышает 25 %. Стружка при резании большинства сплавов имеет ясно выраженное суставчатое или элементное строение. В отличие от резания углеродистых и легированных конструкционных сталей суставчатая стружка при резании титановых сплавов по мере повышения скорости резания переходит не в сливную, а в элементную стружку. Из-за суставчатого и элементного строения при высоких скоростях резания наблюдается не укорочение, а удлинение стружки по сравнению с длиной срезаемого слоя и коэффициент усадки стружки становится меньше единицы. Титановые сплавы мало склонны или не склонны к наростообразованию, что в сочетании с малым коэффициентом трения способствует снижению шероховатости обработанной поверхности. Ширина площадки контакта на передней поверхности в 1.5…2 раза меньше, чем при резании углеродистых и легированных конструкционных сталей с тем же пределом прочности, что в сочетании с высокой прочностью титановых сплавов приводит к большим контактным нормальным напряжениям. Поэтому для предотвращения хрупкого разрушения инструментальный материал должен иметь достаточно высокую прочность. Малая склонность к упрочнению приводит к тому, что, несмотря на более высокую прочность титановых сплавов, сила резания не превышает, а иногда и меньше силы резания при обработке сталей на основе железа. Титановые сплавы имеют очень низкую теплопроводность, меньшую, чем у жаропрочных сталей и сплавов. Коэффициент теплопроводности колеблется в пределах 0,02…0,025 кал/см  с  град, что в 5...6 раз меньше, чем, например, у углеродистой стали 40.

Низкая теплопроводность и малая ширина площадки контакта на передней поверхности приводят к высоким температурам резания, в 2…2,5 раза большим, чем при резании углеродистой стали 40. Вследствие меньшей прочности и химического сродства с титаном, приводящих к повышенному схватыванию и изнашиванию контактных поверхностей, двухкарбидные твердые сплавы для резания титановых сплавов непригодны. Поэтому обработку ведут менее теплостойкими, но более прочными и инертными инструментами из быстрорежущих сталей и однокарбидных твердых сплавов.

Особенностью титановых сплавов является то, что термической обработкой (в частности, отжигом) не удаётся существенно повысить обрабатываемость после ковки или прокатки.

Скорости резания допускаемые при обработке титановых сплавов в 2,5…5 раз ниже, чем при обработке стали 45 (табл. 12.3).

Таблица 12.3

Коэффициенты обрабатываемости титановых сплавов

Марка сплава	Термическая обработка	Временное сопротивление В, МПа	Коэффициент обрабатываемости К0
ВТ1	Отжиг	450…700	0,45
ВТ3	То же	950…1150	0,18
ОТ4	»	700…900	0,25
ВТ5	»	700…950	0,20

Продолжение табл. 12.3

ВТ6 ВТ14	» »	900…1000 1000	0,20 0,18
ВТ15	»	1000	0,18
ВТ14	Закалка+старение	1150…1300	0,14
ВТ15	То же	1300…1500	0,14

Обрабатываемость чугунов. По обрабатываемости чугуны разделяют на четыре группы: 1) ферритные, содержащие феррит и графит; 2) перлитные ковкие и сверхпрочные, содержащие перлит и сфероидальный графит; 3) перлитные, содержащие перлит и пластинчатый графит; 4) белые, содержащие перлит и цементит.

Обрабатываемость чугунов зависит от того, в каком состоянии в них содержится углерод: в связанном (в виде цементита) или в свободном (в виде графита). Чем больше в чугуне связанного углерода, тем обрабатываемость хуже. При определенном химическом составе микроструктура чугунных отливок зависит от скорости охлаждения. При очень медленном

охлаждении серого чугуна от температуры, соответствующей расплавленному состоянию, до комнатной в нем образуются феррит и графит. При возрастании скорости охлаждения выделение графита из аустенита задерживается и образуется структура, состоящая из графита, цементита и перлита. При высоких скоростях охлаждения образуются перлит и свободный цементит. Увеличение содержания углерода и кремния в чугуне влияет на изменение структуры таким же образом, как уменьшение скорости охлаждения. Увеличение содержания марганца, хрома и других карбидообразующих элементов равнозначно повышению скорости охлаждения.

Резание чугуна сопровождается образованием элементной и суставчатой стружек, а при наличии в нем пластинчатого графита — стружки надлома. Вследствие малой пластичности и склонности к упрочнению чугуна силы при его резании меньше, чем при обработке литых сталей на ферритной основе. Малая пластичность чугуна уменьшает ширину площадки контакта на передней поверхности, размеры нароста (в зоне скоростей, при которых он образуется) и делает неустойчивым заторможенный слой. Из-за малой ширины площадки контакта нормальные контактные напряжения на передней поверхности достаточно велики и концентрируются у главной режущей кромки инструмента. Поэтому при обработке чугуна следует применять более прочные однокарбидные твердые сплавы.

Температура резания при обработке чугуна с пластинчатым графитом ниже, чем при обработке ферритной стали той же твердости. Несмотря на это, относительная обрабатываемость чугуна ниже. Последнее связано с низким защитным действием, оказываемым заторможенным слоем и наростом на контактные поверхности инструмента. Кроме того, при резании быстрорежущим инструментом контактные поверхности сильно изнашиваются вследствие абразивного действия цементита.

При одинаковой твердости обрабатываемость чугунов со сфероидальным графитом выше, чем с пластинчатым графитом, что связано с более высокой пластичностью первых, образованием при резании суставчатой стружки и защитного заторможенного слоя. С уменьшением твердости разница в обрабатываемости уменьшается и при НВ < 120 становится несущественной. Обрабатываемость чугунов ухудшается при повышении содержания фосфора, образующего структуру стэдита (эвтектики из железа, фосфидов железа и карбидов железа). Также заметно ухудшается обрабатываемость при присадке молибдена, марганца и хрома, связывающих углерод и способствующих образованию карбидов. Повысить обрабатываемость чугунов можно специальной термической обработкой: графитизирующим отжигом и отжигом, сфероидизирующим графит.

Влияние твердости чугуна на допускаемую скорость резания при точении выражается формулой:

V = C_h /(HB)^nv.

Показатель степени равен: при точении быстрорежущим резцом n_v = 1,7; при точении резцом из твердого сплава ВК6 чугунов со сфероидальным графитом n_v = 1,5 и с пластинчатым графитом n_v = 2,2.

Приняв твердость серого чугуна НВ 190 и ковкого чугуна НВ 150 за эталонные, получим формулы для определения коэффициента K_M, учитывающего влияние на скорость резания твердости по Бринелю: для серого чугуна K_M = (190/HB)^nv ; для ковкого чугуна K_M = (150/HB)^nv.

Обрабатываемость алюминиевых сплавов. Алюминиевые сплавы с точки зрения обрабатываемости можно разделить на три группы. К первой относятся сплавы низкой твердости, имеющие склонность к налипанию на инструмент, например дюралюминий в отожженном состоянии. Сплавы второй группы имеют более высокую твердость, не налипают на инструмент. К этой группе относятся термический упрочненный дюралюминий, а также кованные сплавы АК6, АК8 и др.

В третью группу входят широко распространенные литые сплавы, содержащие кремний, в частности силумины различных марок. Для первых двух групп наиболее характерно образование сливной стружки в виде длинных лент или спиралей, для третьей – стружка легко дробится на короткие элементы.

По сравнению со сталью алюминиевые сплавы обладают меньшей твердостью, более низким временным сопротивлением и лучшей теплопроводностью, что позволяет значительно повышать скорость резания и подачу. Однако выбор оптимальных условий обработки затруднен из-за совместного действия целого ряда факторов. Высокая вязкость ряда алюминиевых сплавов интенсифицирует налипание частиц на рабочие поверхности режущего инструмента. Это затрудняет стружкоотвод, может вызвать пакетирование стружки в канавках инструмента и образование задиров на обработанной поверхности. При нагревании алюминий сильно расширяется (в 2 раза больше, чем сталь). Это препятствует достижению высокой точности обработки, например при развертывании.

Уровень сил резания при обработке алюминиевых сплавов в 2…4 раза ниже, чем при обработке конструкционных сталей. Характер влияния элементов режима резания и переднего угла на силу резания такой же, как при обработке сталей. Алюминиевые сплавы склонны к наростообразованию. Этот процесс протекает чрезвычайно активно в связи с повышенной адгезионной активностью алюминия к материалам, используемым в качестве инструментальных. Поэтому максимальная высота нароста и его исчезновение отмечаются для алюминиевых сплавов при относительно более низких скоростях резания, чем для сталей.

Между уровнем сил резания и механических свойств алюминиевых сплавов нет отчетливой зависимости. Очевидно, последние оказывают сложное совокупное влияние на сопротивление материала пластическому деформированию при образования стружки и на ее трение о переднюю поверхность инструмента. В целом при повышении прочности сплавов уровень сил резания увеличивается. Связь между силами резания и характером микроструктуры алюминиевых сплавов следующая: сила резания выше при обработке сплавов с равномерной структурой, когда содержание твердого раствора кремния в алюминии преобладает над содержанием эвтектики; если частицы эвтектики имеют более грубую пластинчатую форму, силы резания меньше.

Уровень допустимых скоростей резания, обеспечивающих низкую шероховатость обработанной поверхности и нормативные периоды стойкости, при обработке алюминиевых сплавов в несколько раз выше, чем при обработке сталей.

Обрабатываемость алюминиевых сплавов можно значительно улучшить за счет применения оптимальных геометрических и конструкционных параметров инструментов, тщательной доводки их режущих кромок и правильного выбора технологической среды. Необходимо конструктивно обеспечивать свободное размещение стружки в канавках инструмента. Они должны иметь гладкие поверхности с плавными переходами, что уменьшает возможность налипания на них стружки. Передние углы инструмента рекомендуются для сплавов первой группы 25…40 º; для второй – 10…25 º и третьей – 10…15 º.

Использование технологических сред наиболее эффективно при чистовой обработке, когда лимитирующим показателем обрабатываемости является шероховатость обработанной поверхности. Выше отмечалось, что резание алюминиевых сплавов сопровождается интенсивным наростообразованием. Поэтому для снижения шероховатости необходимо работать вне зоны нароста либо применять эффективные СОТС.

При использовании эмульсии высокие требования к качеству обработанной поверхности не обеспечиваются. При ужесточении таких требований рекомендуется применять масляные СОЖ. В них можно добавлять специальные присадки, способствующие уменьшению трения и массопереноса за счет создания алюминийорганических и высокомолекулярных соединений на площадках контакта.

Обрабатываемость медных сплавов. Медь и ее сплавы находят широкое применение в современном машиностроении в качестве конструкционных, антифрикционных, электротехнических и других материалов.

С точки зрения обрабатываемости медные сплавы можно разбить на три группы: 1) сплавы с гомогенной структурой: латуни Л60, Л63, бронзы БрО4Ц3, БрКН1-3, БрА7 и др. К этой группе относится также медь; 2) сплавы с гетерогенной структурой типа ЛМц52-2, ЛЦ16К4, ЛЦ30А3, ЛЦ23А6Ж3Мц2, БрО10Ф1, БрА9Мц2Л, БрА10Ж3Мц2 и др.; 3) сплавы, содержащие свинец, - ЛС63-3, ЛЦ40С, БрО4Ц4С17, БрО5Ц5С5, БрС30 и др.

При обработке сплавов первой группы и красной меди образуется сливная вязкая и трудноломающаяся стружка. Это ухудшает условия работы при использовании автоматизированного оборудования и обработке отверстий (из-за пакетирования стружки в канавках инструмента). Сплавы второй группы также образуют сливную стружку, однако она менее прочная и значительно легче ломается. При резании свинцовистых сплавов образуется короткая хрупкая стружка, а в случае высокого содержания свинца – стружка надлома почти в виде пыли. Процесс образования стружки при резании медных сплавов в ряде случаев сопровождается ее интенсивными пластическими деформациями. В частности, толщина стружки может превысить толщину среза в 10 и более раз. Коэффициенты К_а, К_L зависят главным образом от структуры сплава. Наибольшие их значения характерны для гомогенных структур, наименьшие – для высокосвинцовистых и гетерогенных сплавов высокой твердости.

При обработке медных сплавов в практически используемом диапазоне скоростей отсутствует нарост. Поэтому зависимости К_L = f(V) и P_Z = f(V) имеют монотонный характер, характерный для материалов, не склонных к наростообразованию. Уровень сил резания зависит от структуры и механических характеристик сплава. Так, при точении гомогенных сплавов и меди сила P_Z может быть выше, чем при обработке конструкционных сталей, а для высокосвинцовистых гетерогенных сплавов – уменьшится примерно в 10 раз.

Обрабатываемость медных сплавов определяется температурой в зоне резания и истирающей способностью сплава:

1) присадка к меди любого элемента, образующего с ней твёрдый раствор (олова, алюминия, кремния), уменьшает V_T в 3…4 раза вследствие резкого снижения теплопроводности материала и увеличения температуры резания в 1,6…2 раза;

2) присадка к медному сплаву никеля, который полностью растворяется в меди и не создаёт новой фазы, слабо влияет на V_T;

3) переход от гомогенных структур к гетерогенным приводит к понижению V_T почти вдвое за счёт истирающего действия твердых частиц эвтектоида; температура резания при этом изменяется незначительно;

4)создание новых фаз в гетерогенных сплавах практически не влияет на обрабатываемость; исключение составляют добавки свинца, которые за счет снижения истирающей способности материала и снижения в 1,4…2 раза температур резания способствует значительному возрастанию V_T.

Приведенные закономерности позволяют определенным образом расположить медные сплавы по их обрабатываемости. При обработке медных сплавов с К₀ = 1V_T в 2…3 раза выше, чем при обработке чугунов и сталей. Обрабатываемость медных сплавов резко ухудшается при наличии в них шлаковых включений, а также микротрещин и других дефектов отливки.

Шероховатость поверхности при обработке медных сплавов не зависит от скорости резания. Причиной является тот факт, что физические факторы резания (нарост, температура, процесс стружкообразования) влияют на формирование поверхностного слоя значительно меньше, чем подача и геометрические факторы (углы в плане, радиус вершины и т. д.).

Таблица 12.4

Коэффициенты обрабатываемости медных сплавов

Группа сплавов	К0
Гетерогенные высокой твердости (НВ 150…200) Гетерогенные средней твердости (НВ 100…140) Гетерогенные свинцовистые Гомогенные Гомогенные с содержанием свинца: менее 10 % свыше 15 % Красная медь	0,7 1,0 1,7 2,0 4,0 12,0 8,0

В качестве технологических сред при обработке меди и ее сплавов рекомендуется использовать жидкости на водной основе Аквол-12 (1,5…3 %-ю), Укринол-1 (3…10 %-ю), НГЛ-205 (5 %-ю) или масла В-31, МР-2у, МР-8, индустриальное ИС-12. Хорошо зарекомендовали себя среды с присадками на базе серы, хлора, фосфора, являющиеся сильными окислителями.

Обрабатываемость порошковых материалов. В современной технике широко используются материалы, полученные методами порошковой металлургии. Существует несколько групп таких материалов:

1) конструкционные, изготовляемые из порошков железа, никеля, меди, хрома, титана и их смесей и соединений с углеродом, кремнием, бором и другими элементами, а также из порошков сталей;

2) материалы для узлов трения, изготовляемые на основе порошков железа и меди с добавками легирующих элементов и неметаллических веществ, играющих роль твердых смазочных материалов (графит, сульфиды), либо повышающих износостойкость и коэффициент трения (тугоплавкие карбиды, оксиды, частицы асбеста и др.);

3) материалы электротехнического назначения с большим разнообразием составов;

4) материалы для фильтров на основе порошков железа, никеля, бронзы, хрома, алюминия, нержавеющих сталей, тугоплавких соединений;

5) композиционные изготовляемые из порошков различных металлов и волокон из никеля, меди, нихрома, углерода, бора и других веществ.

Порошковые материалы имеют ряд специфических особенностей, оказывающих существенное влияние на их обрабатываемость. К ним, в частности, относится сложный химический состав; большое количество составляющих микроструктуры, в ряде случаев наличие карбидной сетки, интерметаллидов и других частиц высокой твердости; остаточная пористость, снижающая теплопроводность порошкового материала по сравнению с монолитными на 20 % и более; низкая прочность и малое временное сопротивление (для некоторых материалов).

Процесс резания порошковых материалов отличается от резания монолитных. Образующаяся стружка, будучи сливной, чрезвычайно хрупкая и легко разделяется на элементы. По краям стружки образуется значительное количество трещин, надломов, особенно при высоких скоростях резания. В этом случае при точении материалов с низкой теплопроводностью и малыми сечениями среза наблюдается частичное оплавление стружки. При обработке мягких материалов на железной основе в широком диапазоне скоростей резания возможно наростообразование.

Уровень сил резания зависит от свойств обрабатываемого материала. При точении мягких материалов на железной основе с пористостью свыше 10 % силы резания меньше, чем при обработке конструкционных сталей, а в случае обработки материалов с ферритной структурой – ниже, чем при обработке чугуна. В этом случае наличие значительного количества пор уменьшает истинное металлическое сечение срезаемого слоя и, следовательно, усилие деформации. Кроме того, в порах могут содержаться антифрикционные включения, например частицы масла, также уменьшающие силы резания. При точении высокотвердых материалов с малой пористостью силы резания, наоборот, несколько больше, чем для монолитных. Поры в этом случае служат препятствием образованию микротрещин, снижают растягивающие напряжения у вершины магистральной трещины разрушения и затрудняют отделение стружки. Контактные напряжения при обработке таких материалов выше, чем при обработке монолитных. Указанные обстоятельства, а также пониженная теплопроводность приводят к тому, что температура резания при обработке порошковых материалов превышает температуру при обработке монолитных. Исключение составляют материалы, пропитанные маслом.

Характер изнашивания режущих инструментов в целом аналогичен известному для монолитных материалов, однако, в ряде случаев возможно микро- и макроразрушение режущих кромок в результате соударения с краями пор. В качестве критериев затупления используются технологические – уровень шероховатости обработанной поверхности, ее отслаивание, появление сколов на торцах детали и т. д. Зависимость Т = f(V) имеет сложный характер, обусловленный изменением физических закономерностей изнашивания в том или ином диапазоне скоростей резания. Характер влияния на V_T конкретных условий обработки аналогичен известному для сталей и чугунов.

Обрабатываемость пластмасс. Пластмассы получили широкое распространение при изготовлении различных деталей машин. К их достоинствам следует отнести небольшую плотность, удовлетворительную прочность, высокие антифрикционные, шумо- и вибропоглощающие свойства, достаточно высокую антикоррозионную стойкость, небольшую трудоемкость изготовления деталей из них.

Основные механические свойства пластмасс зависят от вида смолы и характера наполнителя. Прочность отдельных видов древеснослоистых пластмасс и стеклопластиков приближается к прочности углеродистой стали и иногда превосходит прочность чугуна, бронзы, алюминия, меди.

Отмечая положительные свойства пластмасс, необходимо учитывать и целый ряд их недостатков: низкие теплопроводность и теплостойкость, старение под действием температуры и влажности, ползучесть. Теплопроводность пластмасс в 500…600 раз ниже теплопроводности металлов, а детали из них могут работать в интервале температур от – 60 до 200 С. Исключение составляют пластмассы на основе кремний-полимеров и фторопластов, детали из которых могут удовлетворительно работать при температурах до 300…350 С.

Старение пластмасс протекает значительно интенсивнее, чем металлов, что приводит к снижению первоначальных механических свойств до 30 %. К тому же ползучесть пластмасс выражается гораздо сильнее, чем у металлов. Механические свойства пластмасс и определяют специфику стружкообразования, уровень сил и температуры резания, характер износа инструмента. Всесторонний анализ этих вопросов позволяет сформулировать следующие особенности, характерные для обработки пластмасс резанием:

1) склонность ряда пластмасс к скалыванию в процессе резания, что приводит к выкрашиванию поверхностей заготовок на входе и выходе инструмента и увеличению шероховатости поверхности или так называемому «серебрению» их. Поэтому режущий клин инструмента должен иметь большие передние и задние углы, а износ по задней грани, например сверл, не должен превышать 0,1…0,5 мм, фрез – 0,4…0,5 мм при черновой и 0,2…0,3 мм при чистовой обработках. Увеличение износа способствует возрастанию шероховатости обработанной поверхности;

2) неоднородность строения пластмассы и различная твердость ее составных частей затрудняет достижение низкой шероховатости обработанной поверхности. В силу этого износ инструмента, применяемого при их обработке, лимитируется, как правило, технологическим критерием затупления и прежде всего увеличением шероховатости обработанной поверхности;

3) сильное абразивное воздействие на инструмент при обработке отдельных видов пластмасс, например стеклотекстолита, имеющего составляющие с повышенными абразивными свойствами. Резец при обработке таких материалов изнашивается сильнее, чем при обработке сталей 30, 50 и чугуна;

4) пониженная теплопроводность пластмасс, обусловливающая плохой теплоотвод из зоны резания, и, следовательно, резкий нагрев лезвий режущих инструментов, а также оплавление, задиры и разрушение обработанной поверхности;

5) интенсивное пылеобразование, особенно при обработке термореактивных пластмасс и выделение вредных газов, что требует отсасывающих устройств;

6) трудность применения СОЖ из-за гигроскопичности отдельных видов пластмасс или образование пасты из пыли и СОЖ, которая налипает на поверхности деталей станка, вызывая их корродирование, попадает на инструмент, затрудняя обработку. Поэтому при обработке пластмасс чаще всего для охлаждения применяют сжатый воздух;

7) сложность достижения высокой точности деталей из-за их большого упругого прогиба, повышенного коэффициента линейного расширения пластмасс, интенсивного изнашивания инструмента и других факторов.