ISBN 966-7851-19-2 Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. №14 2003.

УДК 621.002:536.2

Гах В.М.

ДГМА, г. Краматорск, Украина

ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОЙ МАРКИ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ КОРРОЗИОННО-СТОЙКИХ СТАЛЕЙ

In article results of comparative tests of plates of a firm alloy, the recommendation are resulted at the choice of the stamp of a firm alloy, correction factors on submission and speed of cutting at processing stainless steel.

Введение

Черновое и получистовое точение деталей из коррозионно-стойких сталей традиционно осуществляют напайными и сборными резцами, оснащенными твердосплавными пластинами группы ВК. Такой инструмент отличается недостаточной надежностью (при заданном уровне производительности), что обуславливает большой расход твердых сплавов и низкую эффективность использования дорогостоящего металлорежущего оборудования.

В настоящее время для обработки коррозионно-стойких материалов твердосплавная промышленность предлагает большое разнообразие новых марок твердых сплавов: сплавы группы ВК с мелкозернистой и особомелкозернистой структурой; сплавы группы МС, изготовленные по технологии шведской фирмы Sandvik Coromant; сплавы с однослойными и многослойными износостойкими покрытиями [1]. Однако до настоящего времени имеется ограниченный опыт применения новых марок.

Цель настоящей работы - систематизировать последние достижения в области создания новых марок твердых сплавов, а также обобщить рекомендации и передовой производственный опыт по их рациональному применению для обработки коррозионно-стойких сталей.

Экспериментальная часть исследований

Для решения поставленных задач был проведен целый комплекс сравнительных производственных испытаний сборных резцов с механическим креплением сменных многогранных твердосплавных пластин. Сравниввали два варианта пластин – без износостойкого покрытия (неупрочненные пластины) и с покрытием (упрочненные). Условия проведения испытаний отличались большим разнообразием операций, марок обрабатываемых материалов и твердых сплавов, режимов резания, а также большим количеством выкрашиваний лезвия при работе неупрочненными пластинами. Испытания проводились с чередующимся запуском пластин сравниваемых вариантов.

При испытаниях фиксировали время работы каждой режущей кромки до отказа и вид отказа (критерий отказа - технологический). По резуль-

51

ISBN 966-7851-19-2 Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. №14 2003.

полностью). Последнее очевидно связано с более высокими показателями прочности лезвия упрочненных пластин.

Здесь следует отметить, что перед осаждением покрытий твердосиловные пластины подвергали виброабразивной обработке. Последняя представляет собой комплексную поверхностную обработку, в результате которой одновременно обеспечивается округление режущих кромок, уменьшение их шероховатости и шероховатости плоских поверхностей лезвия, образование в поверхностном слое твердого сплава сжимающих остаточных макронапряжений. Перечисленные изменения благоприятно влияют на прочность лезвия, степень адгезии износостойкого покрытия с твердосплавной подложкой, а через них – на количественные характеристики надежности инструмента [2]. Виброабразивная обработка в настоящее время является обязательной операцией в технологии подготовки пластин под осаждение износостойких покрытий.

Следует отметить также, что износостойкое покрытие без предварительной виброабразивной обработки может обеспечить повышение эксплуатационных показателей инструмента только на чистовых операциях с подачами до 0,3 мм/об. Попытки применения такого инструмента на получистовых и черновых операциях во многих случаях не давали положительных результатов, особенно, если на этих операциях имели место такие виды отказов, как выкрашивание и поломки лезвия. Применение износостойких покрытий в сочетании с виброабразивной обработкой обеспечивает существенное улучшение количественных характеристик надежности и в указанных условиях, что значительно расширяет область рационального применения инструмента с износостойкими покрытиями.

Анализ результатов испытаний показал, что наибольший эффект от применения упрочненных пластин наблюдается для тех выборок, которые характеризуются значительным количеством выкрашиваний при обработке неупрочненными пластинами. Следует отметить, что при чистовом точении, когда основным видом отказов неупрочненных пластин является изнашивание, применение упрочненных пластин также существенно улучшает количественные характеристики надежности инструмента.

Износостойкое покрытие, нанесенное на твердые сплавы, прежде всего, снижает адгезионное взаимодействие с обрабатываемым материалом, что приводит к уменьшению коэффициента трения и интенсивности адгезионного изнашивания, а также уменьшает силовую нагрузку на лезвие инструмента, в результате чего уменьшается вероятность его хрупкого разрушения. Кроме того, износостойкое покрытие является эффективным барьером

53

ISBN 966-7851-19-2 Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. №14 2003.

для диффузионного взаимодействия обрабатываемого и инструментального материалов.

Применение твердосиловных пластин с износостойким покрытием позволяет решать целый комплекс важнейших задач, наиболее важными из которых являются: увеличение производительности процессов обработки деталей резанием, значительное повышение стойкости и надежности режущего инструмента, расширение эффективной области использования твердых сплавов и сокращение номенклатуры применяемых сплавов стандартных марок [3].

Рекомендации по применению марок твердого сплава

На основе изучения передового производственного опыта и анализа результатов экспериментальных работ были разработаны рекомендации по применению марок твердых сплавов при обтачивании и подрезании корро- зонно–стойких сталей с σв=600….1000 МПа (таблицы 2 и 3).

Таблица 2 – Рекомендации по выбору твердых сплавов для средних и мелких станков

54

ISBN 966-7851-19-2 Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. №14 2003.

Таблица 3 – Рекомендации по выбору твердых сплавов для крупных и тяжелых станков

Рекомендации учитывают такие условия эксплуатации, как тип применяемого оборудования, операцию, состояние поверхности заготовки, глубину резания. Для каждой области применения, как правило, рекомендуется несколько близких по свойствам марок твердых сплавов, расположенных по степени предпочтительности.

Первый столбец каждой таблицы соответствует предпочтительным маркам твердых сплавов для усредненных условий эксплуатации. При высокой жесткости технологической системы или при необходимости уменьшения подачи и, соответственно, увеличения скорости резания, целесообразно выбирать твердые сплавы по второму столбцу. При пониженной жесткости технологической системы, необходимости повышения подачи или надежности инструмента целесообразно выбирать твердые сплавы по третьему столбцу.

Для расчета режима резания при токарной обработке коррозионностойких сталей была разработана система поправочных коэффициентов на подачу и скорость резания в зависимости от основных условий эксплуатации режущего инструмента (таблицы 4…7). Основным принципом построения системы является то, что положительное влияние прочности твердого сплава на подачу возрастает в более тяжелых условиях эксплуатации (например, черновая операция, неравномерный припуск, большая

55

ISBN 966-7851-19-2 Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. №14 2003.

глубина резания), а положительное влияние твердости твердого сплава на скорость резания возрастает в более легких условиях эксплуатации (например, числовая операция, непрерывный припуск, малая глубина резания).

Таблица 4 – Выбор поправочных коэффициентов на подачу Кs при обтачивании и подрезании на мелких и средних станках

Таблица 5 – Выбор поправочных коэффициентов на скорость резания Кv при обтачивании и подрезании на мелких и средних станках

Таблица 6 – выбор поправочных коэффициентов на подачу Кs при обтачивании и подрезании на крупных и тяжелых станках

56