книги / Резание материалов

одновременно двумя резцами 2 из различных инструментальных материалов, например из быстродействующей стали и твердого сплава. Геометрия заточки и режим резания одинаковы. Поэтому можно считать, что на режущих кромках каждого резца возникает приблизительно одинаковая температура резания θ. Но поскольку резцы изготовлены из разных материалов, их можно рассматривать как элементы термопары, и включенный между ними гальванометр 1 будет показывать ЭДС, которая тем больше, чем выше θ. Здесь обрабатываемый материал служит только электрическим проводником и на показания гальванометра не влияет.

Если один раз такое устройство протарировать, можно оценивать температуру резания при обработке различных металлов. Абсолютная точность показаний здесь не очень велика, так как θ на резцах будут отличаться из-за разной их теплопроводности и разных сил резания. Поэтому в основном такое устройство используется для относительной оценки θ и сравнения ее при обработке различных металлов.

Перспективным направлением является определение обрабатываемости материала с использованием одновременно способов первой и второй групп. Первая группа, как отмечалось выше, основана на оценке интенсивности изнашивания при различных скоростях резания. В конечном итоге коэффициент обрабатываемости нового материала Kм = VT/VТэ, где VT и VТэ рассматривают

соответственно для нового и эталонного материалов. Единичные показатели обрабатываемости, которые рассмат-

риваются во второй группе способов, – силы резания, шероховатость обработанной поверхности – в значительной степени зависят от подачи. Они характеризуют обрабатываемость материала

422

обрабатываемого материалов и других факторов. Это ответственная и трудоемкая работа. В настоящее время существует несколько путей получения таких экспериментальных зависимостей. Широко распространено использование однофакторных планов проведения эксперимента. В этом случае для нахождения общей зависимости от n переменных факторов необходимо сначала получить п частных зависимостей, в которых изменяется только один фактор, а затем с помощьюрасчетоввывестиобщую зависимость, например:

6.1.4. Методы улучшения обрабатываемости

Подбор оптимальных составов технологической среды. Из-

вестно, что технологическая среда снижает температуру в зоне резания, трение на площадках контакта, охрупчивает металл в зоне пластической деформации и т.д. Правильно подбирая состав технологической среды, можно резко снизить интенсивность изнашивания и улучшить качество обработанной поверхности.

Подвод в зону резания дополнительной энергии. Этот способ широко применяется при резании труднообрабатываемых материалов. В частности, производится их обработка в нагретом состоянии, с наложением электрических и магнитных полей, принудительных колебаний строго определенной частоты и т.д. Вследствие этого изменяется интенсивность изнашивания режущих кромок и период стойкости возрастает в несколько раз.

Регулирование микроструктуры за счет подбора режимов термической обработки. Для каждой группы материалов можно подобрать такой режим термообработки, который обеспечивает получение строго определенной микроструктуры и уровня механических свойств.

Так, например, стали для хорошей обрабатываемости должны иметь следующую микроструктуру:

1)малоуглеродистые (С < 0,3 %) – пластинчатый перлит

иферрит; резко выраженная строчечность феррита и крупные скопления его ухудшают обрабатываемость;

424

Свинец характеризуется низкой температурой плавления, поэтому, кроме охрупчивающего действия, он может создать на площадках контакта жидкую пленку. Установлено, что для резкого снижения склонности к схватыванию достаточно образования пленки толщиной около 2 мкм.

На состав, форму, размеры и распределение избыточных фаз существенным образом влияет такой этап выплавки стали, как раскисление, для чего используются кремний, алюминий, марганец и кальций. Кальций позволяет существенно улучшить обрабатываемость сталей. В их структуру входят силикаты или алюминаты кальция в сульфидной оболочке, что резко снижает изнашивание инструмента. Содержание кальция строго определенное. Такие стали успешно применяются на Волжском автозаводе (АЦ20ХГНМ (вместо 20ХГМ), АЦ40Х (вместо 40Х)), обеспечивая повышение периодастойкостидо3 раз.

6.1.5. Особенности обрабатываемости резанием различных материалов

Обрабатываемость сталей. Обрабатываемость сталей следует рассматривать с точки зрения их истирающей способности и уровня температур резания. Влияние химического состава, механических свойств, микроструктуры и других факторов обу-

словлено их влиянием на kист и .

Рассмотрим роль основных химических элементов в обрабатываемости конструкционных и инструментальных сталей.

При обработке материалов с весьма малым содержанием углерода (сталь 08, армко-железо) трудно обеспечить высокое качество обработанной поверхности. Оптимальным с точки зрения периода стойкости инструмента считают содержание углерода 0,10...0,20 %. При его повышении до 0,20...0,30 % и более наблюдается заметное снижение стойкости, обусловленное появлением в микроструктуре абразивных частиц цементита. Улучшить обрабатываемость можно путем изменения микроструктуры.

В легированных сталях влияние углерода более сложное, поскольку связано с образованием карбидов различного состава, их размерами, твердостью и т.д.

426

В производственных условиях важно увязывать обрабатываемость материалов с их прочностью и твердостью. В общем случае существует связь между V и T и механическими свойствами металлов. Однако никакое из механических свойств не оказывает самостоятельного влияния на относительный уровень скорости резания, поскольку интенсивность изнашивания режущих инструментов не зависит непосредственно от временного сопротивления, твердости, относительного удлинения и т.д. Каждому из этих механических свойств присущ вполне определенный физический смысл, который не дает оснований связывать их со стойкостью инструмента.

Связь между этими показателями и VT существует лишь постольку, поскольку они связаны с основными факторами, обусловливающими интенсивность изнашивания режущих инструментов, а именно истирающей способностью обрабатываемого материала и температурой резания, возникающими при снятии стружки. В частности, увеличение прочности и твердости уменьшает скорость VT, так как такому изменению механических свойств сопутствует увеличение истирающей способности и температуры резания. Увеличение вязкости и пластичности обрабатываемого материала снижает истирающую способность, что позволяет повысить скорость VT. В практике часто пользуются следующими приблизительными зависимостямимежду VT имеханическими свойствами металлов:

где nV – показатель интенсивности влияния НВ и временного сопротивления b на VT; СНВ, С b – постоянный коэффициент для

стандартных условий резания для материалов соответственно из чугуна и стали.

Наряду с химическим составом на истирающую способность материала влияет его микроструктура. Наименьшей истирающей способностью обладает феррит, небольшой коэффициент kист имеет аустенит; истирающая способность перлита зависит от формы цементита; у пластинчатого перлита она больше, чему зернистого;

430