9. Обрабатываемость резанием конструкционных

МАТЕРИАЛОВ. ОБЛАСТЬ РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ,

9.1. Критерии обрабатываемости резанием.

Обрабатывамость резанием определяется рядом факторов:

• производительностью обработки;

• качеством обработанной поверхности (шероховатость);

• видом образующейся стружки.

В зависимости от условий обработки любой из названных критериев может оказаться решающим. Так, в условиях автоматизированного производства важнейшим является вид стружки и легкость ее удаление из зоны резания, тогда как при работе на станках с ручным управлением это не существенно.

Наиболее распространенный критерий - по производительности обработки. Это скорость резания, при которой обеспечивается определенная стойкость инструмента. Часто пользуются критерием V₆₀ – это скорость резания (м/мин), при которой достигается 60-минутная стойкость инструмента до регламентируемого износа. Для труднообрабатываемых материалов заданный период стойкости может быть понижен до 30 или даже до 15 мин.

Критерий V₆₀ является абсолютным показателем обрабатываемости. Используют также относительный показатель - К_v.

К_v.= V_60i /V_60эт, где V_60i и V_60эт – обрабатываемость исследуемой и эталонной стали. За эталон часто принимается сталь 45 с твердостью 160 – 180НВ.

Качество обработанной поверхности оценивается высотой микронеровностей, а также наличием макродефектов обработанной поверхности.

Вид стружки. Хорошо удаляется из зоны резания стружка надлома (серые чугуны), плохо – сливная (стали).

9.2. Обрабатываемость сталей.

Стали – наиболее распространенный конструкционный материал. Так, доля обработки резанием составляет, примерно:

• углеродистых и низколегированных сталей 70%;

• высоколегированных сталей – 8%;

• чугунов – 14%;

• цветных металлов – 4%;

• прочих материалов – 4%.

9.2.1. Производительность обработки резантем

К_v.(V₆₀) зависит от механических свойств, состава и структуры стали. Более высокие механические свойства сталей (твердость, прочность) определяют их более низкую обрабатываемость резанием. Это объясняется большим изнашивающим воздействием обрабатываемого материала на инструмент, а также повышением уровня напряжений в инструменте при обработке более прочных сталей. Оба эти фактора способствуют повышению температуры в зоне резания, что приводит к потере твердости инструмента, причем тем сильнее, чем выше температура. Если температура в зоне резания ниже, чем при отпуске, происходит только «обратимая» потеря твердости инструментального материала, если выше, то и - «необратимая» (см. 2.6).

Обрабатываемость резанием сталей тем ниже, чем больше в них содержится углерода и легирующих компонентов.

Увеличение содержания углерода приводит к росту количества карбидной фазы, обладающей высокой твердостью и оказывающей сильное изнашивающее воздействие на инструмент. Так, при твердости около 180НВ, К_v сталей, содержащих 0,6 и 0,8%С, составляет 0,52 и 0,4, соответственно.

Легирующие компоненты повышают твердость феррита. Это повышение наиболее заметно при легировании компонентами, растворяющимися в феррите - марганцем, кремнием, никелем, оно слабее при легировании сильными карбидообразующими компонентами - молибденом, вольфрамом, хромом (табл. 9.1).

Таблица 9.1.

Влияние легирования на обрабатываемость резанием

низколегированных сталей.

Тип стали	Твердость, НВ	КV при точении инструментом из
		БРС	Твердого сплава
Углеродистые	137 - 241	0,8 – 2,0	0,9 – 1,7
Хромистые (до 1,5% Cr)	137 – 241	0,7 – 1,6	0,9 – 1,4
Марганцовистые (до 2% Mn)	137 - 241	0,5 – 1,3	0,75 – 1,25

Легирование может очень сильно, скачкообразно, ухудшить обрабатываемость резанием. Это происходит при изменении класса сталей. Так, обрабатываемость коррозионно-стойких хромоникелевых сталей (18%Cr, 9 – 10%Ni) очень плохая - К_v = 0,3, хотя ее твердость не выше, чем устали 45. Это связано с тем, что стали Х18Н9, Х18Н10 является аустенитными. Низкая обрабатываемость объясняется тем, что аустенит при нагреве разупрочняется значительно медленнее, чем мартенсит. Кроме того, стали аустенитного класса склонны к наклепу, поэтому сильно упрочняются при резании.

Основным структурным фактором, определяющим обрабатываемость резанием и углеродистых, и легированных сталей, является форма карбидов. Более сильное изнашивающее воздействие на инструмент оказывают карбиды пластинчатой, а не сферической (зернистой) формы, как имеющие большую поверхность раздела. Так, переход от пластинчатой формы карбидов к зернистой повышает К_v сталей У12, 40Х, 35ХГСА на 25 – 30%.