3549

обслуживание, а также велика вероятность ошибок при замене сплавов. При обработке в случае приобретения инструментов с износостойкими покрытиями, изготовитель может не предоставлять сведений о составе покрытий и способе их нанесения, а только давать рекомендации о рациональных областях их применения.

В табл. 11 и 12 [2] представлено примерное сопоставление различных марок твердых сплавов с покрытиями, выпускаемыми отечественными и зарубежными производителями для токарных и фрезерных работ.

Сменные многогранные пластины (СМП) с износостойкими покрытиями обеспечивают повышение скорости резания на 20...40 % при том же периоде стойкости или позволяют существенно увеличить стойкость инструментов при эксплуатации в том же скоростном диапазоне, что и пластины без покрытий.

Они являются предпочтительными для большинства операций крупносерийного и массового производства, но имеются и некоторые ограничения при их эксплуатации. В первую очередь такими ограничениями являются черновые и тяжелонагруженные операции, при которых очень часто причиной отказов пластин с износостойкими покрытиями являются выкрашивания и сколы режущих кромок. Кроме того, необходимо иметь в виду и то, что процесс нанесения покрытия, особенно физическим методом осаждения, увеличивает радиус скругления режущей кромки пластин (до 40 мкм), что ограничивает их применение для финишных операций, при которых требуются острые режущие кромки.

Общим недостатком рассмотренных групп твердых сплавов, помимо низких прочностных свойств, является повышенная дефицитность исходного вольфрамового сырья – основного компонента, определяющего их повышенные физико-механические характеристики. Поэтому иногда более эффективно использование безвольфрамовых твердых сплавов (БВТС). В качестве основы БВТС используется

30

карбид или карбонитрид титана, а в качестве связки - никель и молибден. Кроме того, в составах некоторых марок БВТС используется карбид ниобия.

Таблица 10 Распределение отечественных марок твердых сплавов

без покрытия по группам применения [2]

31

Продолжение табл. 10

Продолжение табл. 10

33

Окончание табл. 10

Втабл. 13 представлены сведения о некоторых марках БВТС, их химическом составе, физико – механических свойствах и областях применения по группам ISO.

БВТС отличаются высокой твердостью, окалиностойкостью, имеют низкий коэффициент трения по стали и пониженную склонность к адгезионному взаимодействию с обрабатываемым материалом, что уменьшает износ инструментов по передним и задним поверхностям, обеспечивает низкую шероховатость обработанных поверхностей и высокую размерную точность.

Вто же время БВТС имеют более низкий, чем у стандартных твердых сплавов, модуль упругости, а, следовательно, и сопротивление упругим и пластическим деформациям, меньшую теплопроводность и ударную вязкость, поэтому они хуже сопротивляются ударным и

34

тепловым нагрузкам.

Указанные свойства определяют области рационального применения БВТС при обработке материалов резанием — главным образом для чистовой и получистовой обработки углеродистых и легированных конструкционных сталей с высокой скоростью резания и относительно небольшими сечениями среза.

Эффективность применения БВТС существенно зависит от правильности подготовки инструментов, выбора режимов резания и условий обработки [1, 2, 4 и др.]. В целом же опыт внедрения БВТС показывает, что при выпуске требуемой номенклатуры изделий и обеспечении стабильного уровня качественных показателей, до 25 % общего объема выпуска вольфрамосодержащих твердых сплавов может быть заменено на безвольфрамовые.

1.4. Керамика

Внастоящее время промышленностью выпускается четыре основные группы режущей керамики – оксидная (белая керамика) на основе Al2,O3, оксидно – карбидная (черная или смешанная керамика) на основе композиции Al2O3+TiC, оксидно – нитридная (кортинит) на основе композиции А12О3 +TiN и нитридная на основе Si3N4. Обычно инструментальную керамику выпускают в виде спеченных пластин различной формы, которые механически крепятся к корпусам инструментов.

В отличие от твердых сплавов, керамика не содержит металла – связки. В ее состав входят только твердые компоненты

– оксиды, карбиды, нитриды. Поэтому степень разупрочнения керамики при нагреве сильно снижается, и она имеет весьма высокие значения теплостойкости (до 1400°С) и твердости

(до 96 HRA).

35

Таблица 11 Марки твердых сплавов с износостойкими покрытиями

для токарных работ

36

Таблица 12 Марки твердых сплавов с износостойкими покрытиями

для фрезерных работ

37

Продолжение табл. 12

Это позволяет осуществлять обработку керамическими инструментами на скоростях резания, которые до 2,5 раз превышают скорости резания твердосплавными инструментами. В то же время, отсутствие связующей фазы в структуре керамики определяет ее низкую трещиностойкость и прочность.

Например, низкая трещиностойкость керамики является причиной формирования фронта трещин, которые из – за отсутствия пластичной связующей фазы не встречают барьеров, способных затормозить или остановить их развитие.

Еще одной специфической особенностью керамики является высокая чувствительность к колебаниям температуры. Поэтому для уменьшения опасности возникновения «тепловых ударов», обработку изделий керамическими инструментами рекомендуется вести без применения СОЖ.

38

Таблица 13 Физико-механические свойства и области применения

безвольфрамовых твердых сплавов [2]

*Марки по ГОСТ

**Марки по ТУ

При необходимости применения СОЖ (для смыва стружки, охлаждения детали и др.) следует обеспечивать непрерывный обильный полив зоны резания.

Допустимый износ по задней поверхности керамических пластин при их эксплуатации составляет не более 0,3 мм при обработке сталей и до 0,5 мм – при обработке чугунов.

Указанные особенности керамики определяют область ее предпочтительного применения. В настоящее время керамические инструменты в основном применяют для чистовой и получистовой обработки серых, ковких, высокопрочных и отбеленных чугунов, низко- и высоколегированных сталей, в том числе закаленных, цветных металлов и полимерных материалов (К01...К05; Р01...Р10). В

39