книги / Резание материалов

3 – допускаемые отклонения размеров – точность пластин; 4 – метод крепления пластин – через отверстие винтом или

косой тягой и др.; 5 – длина главной режущей кромки;

6 – толщина пластины; 7 – величина радиуса закругления кромок при вершине резца;

8 – тип режущей кромки – плоская поверхность или фаска; 9 – направление резания – вправо или влево; 10 – ширина фаски; 11 – угол наклона фаски на кромке;

12 – маркировка: МР3 обозначает геометрию стружколома (геометрию передней поверхности пластины) для получистовой обработки (М – middle) сталей группы обрабатываемости (Р) на средних режимах резания (3). Для чистовой обработки стружколом может обозначаться FP5 (finish), а для черновой cтружколом обозначается RP5 (rise).

Данная маркировка наносится на упаковку пластин и служит для постоянного контроля за расходованием их в кладовых и на инструментальном складе цехов и предприятий.

Применение износостойких покрытий. Существенно по-

высить эффективность использования режущих инструментов из различных инструментальных материалов позволила разработка новых видов износостойких покрытий. В последнее время появились различные методы нанесения этих покрытий. В табл. 15 представлены основные методы нанесения покрытий, из которых нужно отметить методы PVD и CVD. Эти покрытия представляют собой тонкие слои 2…12 мкм карбидов, нитридов, оксидов титана, тантала, ниобия, циркония повышают стойкость в 2…10 раз.

Метод PVD (Phisical vapor deposition) – метод физического осаждения из парогазовой фазы (ФОП). Происходит плазмохимическая реакция при слабом взаимодействии со структурой материала инструмента. Мала прочность удержания покрытия. Наносятся на быстрорез, твердый сплав. Работает на низких скоростях резания (рис. 144, а).

251

Алюминиевое покрытие (Аl2О3) – высокая износостойкость и твердость при высоких скоростях резания, сопротивление диффузионному и окислительному износу.

Карбид титана (ТiС) – высокая износостойкость при низких скоростях резания. Хорошее сцепление с основой.

Нитрид титана (ТiN) (золотой цвет) – высокое сопротивление окислению при высоких температурах.

Титаноалюминиевый нитрид (ТiАlN) – высокая теплостойкость и износостойкость. Высокоскоростная и прерывистая обработка нержавеющих сталей.

На рис. 144, в представлено многослойное покрытие твердого сплава, цифрами обозначены следующие слои:

1– полированный слой из Al2O3, стойкий к абразивному

ихимическому износу;

2– слой TiCN – адгезионное покрытие MT CVD и дополнительная износоустойчивость;

3– градиентный слой для повышения прочности;

4 – многокарбидная основа твердого сплава, устойчивая к пластической деформации.

Покрытия наносятся на инструменты из быстрорежущих сталей и твердых сплавов.

Особенности износа инструмента из быстрорежущей стали с покрытием:

1.Покрытие позволяет увеличить скорости резания в 1,5…2 раза

сувеличением стойкости инструментов, но есть ограничение по пластическомуразрушениюосновы.

2.Увеличение подачи повышает вероятность хрупкого разрушения покрытия.

3.При скоростях активного наростообразования покрытие не дает эффект.

Особенности износа инструмента из твердого сплава с покрытием:

1.При скоростях резания 20…100 м/мин наблюдается рост усталостных трещин и хрупкого отрыва покрытия.

2.При скоростях резания 100…150 м/мин появляется коррозионное растрескивание и глубинная коррозия с образованием поверхностных очагов окисления.

253

3. Нитридная керамика. Наряду с материалами на основе оксида алюминия выпускается материал на основе нитрида кремния – силинит-Р и кортинит ОНТ-20 (с добавками оксидов алюминия и некоторых других веществ). Физико-механические свойства режущейминералокерамики приведеныв табл. 16.

Таблица 1 6 Физико-механические свойства режущей минералокерамики

Высокие режущие свойства инструментов из минералокерамики проявляются при скоростной обработке сталей и высокопрочных чугунов (500…1000 м/мин), причем чистовое и получистовое точение и фрезерование повышает производительность обработки деталей до 2 раз при одновременном возрастании периодов стойкости инструментов до 5 раз по сравнению с обработкой инструментами из твердого сплава.

Минералокерамика выпускается в виде неперетачиваемых пластин, что существенно облегчает условия ее эксплуатации.

Инструмент, оснащенный пластинами из керамики, прошел промышленные испытания. На ВАЗе режущую керамику применяют на семи позициях чистовой обработки деталей из серого чугуна. На КамАЗе режущую керамику широко используют при обработке тормозных барабанов, гильз деталей. На заводе «Красный пролетарий» при чистовой обработке деталей из серого чугуна резцы ВК3-М были заменены керамикой ВОК-60. Машинное время сократилось за счет увеличения скорости резания почти в 6 раз при одновременном увеличении стойкости в 5…6 раз.

255

стойкости инструментальных материалов. Наиболее перспективными в этом отношении являются синтетические сверхтвердые материалы (СТМ) наоснове алмаза иликубического нитрида бора.

Для обработки закаленных сталей, высокопрочных чугунов и других твердых материалов на основе железа созданы сверхтвердые материалы, химически инертные к железу и углероду. Такие материалы получены по технологии, близкой к технологии получения алмазов, но в качестве исходного вещества используется не графит, а нитрид бора.

Кубический нитрид бора (КНБ) представляет собой соединение двух химических элементов – бора (43,6 %) и азота (56,4 %). По твердости он близок к алмазу. Теплостойкость КНБ – 1300 °С. КНБ выпускается в разных странах под названиями эльбор (Россия), кубонит (США), белбор (Беларусь), киборит (Украина).

На основе кубического нитрида бора в нашей стране создано много сверхтвердых материалов под общим названием композиты. Наиболее широкое применение получили композиты 01 (эльбор-Р), 10 (гексонит-Р), композиты 05 и 09.

Область применения СТМ до недавнего времени ограничивалась из-за сравнительно небольших размеров поликристаллов. В настоящее время освоен выпуск двухслойных неперетачиваемых пластин, состоящих из твердого сплава (основа) и слоя из поликристаллов алмаза или нитрида бора толщиной до 0,5 мм, что повысит общую эффективность использования инструментов из сверхтвердых материалов (рис. 145). В зависимости от размера зерен эльбор выпускается в виде шлифпорошков и микропорошков.

Рис. 145. Общий вид вставок из кубического нитрида бора, напаянных на твердосплавные пластины

257

чугунов твердостью до 300 НВ с подачами до 0,25 мм/об и глубиной до 2,5 мм. Композит 10 (гексанит-Р) используют для тонкого, чистового и получистового точения и фрезерования с ударами деталей из закаленных сталей твердостью не выше 58 HRC, чугунов любой твердости, сплавов ВК15, ВК20, ВК25 с подачей до 0,15 мм/об и глубиной резания до 0,6 мм. При этом период стойкости инструментов возрастает в десятки раз по сравнению с другими инструментальными материалами. Применяются они при обработке титановых, высококремнистых алюминиевых сплавов, стеклопластиков и пластмасс, твердых сплавов и других материалов.

Поликристаллы плотных модификаций нитрида бора превосходят по теплостойкости все материалы, применяемые для лезвийного инструмента: алмаз – в 1,9 раза, быстрорежущую сталь –

шей, но близкой к твердости алмаза, повышенной теплостойкостью, высокой теплопроводностью и химической инертностью по отношению к углероду и железу.

Алмазы. Алмаз – самый твердый в природе минерал (105 МПа), устойчивый к физическим и химическим воздействиям. Теплостойкость алмаза сравнительно невысока 700…900 °С (в среде кислорода). Природные алмазы кристаллизовались на большой глубине при огромном давлении земных недр и высокой температуре (2000…2500 °С) из расплавленной магмы, содержащей углерод.

Алмазы бывают естественные и искусственные, ювелирные и технические.

На технические цели используют 80 % природных алмазов. Они используются при изготовлении шлифовальных кругов и паст, а также для алмазно-металлических карандашей.

Технические алмазы разделяются на бортсы, балласы и карбонадо. Наилучшие из них – карбонадо. Это весьма тонкозернистые, твердые и плотные кристаллы, имеющие острые ребра.

259