Режущие свойства инструментов из композитов

Многочисленные примеры свидетельствуют о неоспоримых преимуществах композитов перед всеми известными и применяемыми в настоящее время инструментальными лезвийными материалами.

Можно определить основные области применения композитов: финишная обработка закаленных деталей, в том числе при прерывистом резании; чистовое точение как подготовительная операция под последующую финишную обработку; чистовая обработка поверхностно закалённых материалов с мягкой сердцевиной.

Совокупность физико-механических и химических свойств, результаты экспериментальных исследований и практика про­мышленного использования убедительно свидетельствуют о высокой работоспособности композиционных инструменталь­ных материалов.

Несмотря на широкое разнообразие, эти материалы практически не создают между собой конкуренции, успеш­но дополняют друг друга, имеют собственную область при­менения, определяемую условиями резания.

Композиты становятся незаменимыми на операциях чистовой и отделочной обработки точением, растачивани­ем, торцовым фрезерованием точных поверхностей любой конструктивной сложности.

Особые режущие свойства композиционных инструмен­тальных материалов дают возможность их применения в условиях автоматизированного производства.

По данным отечественных и зарубежных исследований, в частности фирмы «De Beers Industrial Diamond», суще­ствует четыре основные группы материалов, эффективно обрабатываемые модификациями кубического нитрида бора:

  • отбеленный чугун (легированный никелем или хро­мом), белый чугун, HRC..65;
  • закалённые стали и детали с поверхностной закал­кой, HRC..65;
  • некоторые упрочняемые сплавы, HRC38;
  • некоторые марки серого чугуна, НВ..220.

Композиты 01 и 02 применяют для тонкого и чистового точения (преимущественно без удара) деталей из чёрных металлов любой твёрдости; композит 03 — для предварительного и окончательного точения чугунов любой твердости; композиты 05 и 06 — для чистового и получистового точения без ударных нагрузок закалённых сталей и чугунов любой твёрдости, для торцового фрезерования чугунов; композит 10 — для предварительного и окончательного точения (растачивания) с ударом и без удара сталей и чугунов любой твёрдости, для торцового фрезерования закаленных сталей и чугунов, твёрдых сплавов группы ВК.

Рост производства и применения лезвийных режущих инструментов из синтетических сверхтвёрдых материалов объясняется расширением области использования таких инструментов за счёт следующих факторов: а) автоматиза­ция процессов резания и внедрения высокоскоростного и сверхскоростного резания до 10000 м/с; б) увеличения объё­мов использования труднообрабатываемых материалов; в) внедрения экологически чистых процессов обработки и применения смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ).

Промышленный выпуск больших монокристаллов (диа­метр пластин до 20 мм, толщина 5 мм и более) нормальной точности U и особо высокой точности F обеспечивает воз­можность изготовления резцов, фрез и других инструментов для скоростного резания закалённых сталей до HRC 50…55, серых и высокопрочных чугунов, что позволяет изменить традиционное содержание технологических процессов, откры­вает перспективы замены операций шлифования на лезвий­ную обработку композитами.

Эффективное использование инструментов из компози­тов достигается на высокоточных скоростных станках с частотой вращения шпинделя 4000 об/мин и небольших продольных подачах 0,10…0,01 мм/об.

Такое оборудование должно обладать достаточной жёс­ткостью, поскольку резание инструментами из композитов сопровождается относительно большими силами резания.

Вибрации оборудования не допускаются, так как это не только ухудшает шероховатость обрабатываемой поверх­ности, но в ряде случаев является причиной выкрашива­ния режущих кромок.

Высокая стойкость и относительно малый износ инстру­ментов из композитов имеют особо важное значение при обра­ботке на автоматизированных токарных станках, так как чис­ло замен инструментов сокращается, а размеры обрабатывае­мой детали выдерживаются без частого вмешательства опера­тора. Если загрузка и выгрузка деталей осуществляется робо­том, то инструменты, оснащённые модификациями КНБ, вполне пригодны для обработки в условиях безлюдной технологии.

Однако за относительно большой период исследования и промышленного использования композитов возникла противо­речивость некоторых данных отечественных и зарубежных авторов, рекомендаций по выбору геометрических параметров режущей части инструментов, режимов обработки, назначению рациональной марки композита, что создаёт определенные трудности в практической деятельности и стимулирует дальнейшие научные исследования в этой области знаний.