Методы повышения стойкости режущих инструментов

Современная тенденция повышения производительности процесса резания конструкционных общемашиностроительных материалов, включая труднообрабатываемые, базируется на высокой интенсификации режимов обработки. Отсюда вытекает проблема повышения красностойкости и износостойкости инструментальных материалов. Пути решения этой проблемы в масштабах нашей страны должны удовлетворять двум условиям: неприменяемости дефицитного вольфрама и экономической безопасности используемых методов.

Частичное решение проблемы стойкости лезвийного инструмента материаловедчискими методами, то есть использованием новых керамических режущих материалов требует дальнейших исследований по установлению рациональной геометрии, применению эффективных СОТС методов модификации структуры режущего материала.

Применение оксидно–карбидных материалов для лезвийных инструментов

Основными преимуществами применения керамики в качестве инструментального материала режущего инструмента являются повышение производительности и качества обработки, стабильность цен и практически неограниченные сырьевые ресурсы исходного материала, имеющегося в каждой стране. Керамику, выпускаемую в России и за рубежом, в настоящее время можно разделить на несколько групп, которые различаются химическим составом, методом производства и областями применения.

Анализ табличных данных показывает, что в России и за рубежом интенсивно ведутся работы по расширению применения металлообрабатывающего инструмента, оснащённого режущими сменными многогранными пластинами из режущей керамики различных марок.

Применения СОТС

Применение СОТС при лезвийной механической обработке является одним из наиболее простых и экономичных средств. Увеличение стойкости инструмента, повышения производительности процесса резания и качества обработанных поверхностей. По данным целого ряда исследований рациональное применение высокоэффективных СОТС позволяет повысить производительность оборудования более, чем в 1,5 раза, а стойкость инструментов в 2 и более раз.

При обработке лезвийным инструментом в присутствии СОТС принято различать охлаждающее, смазывающее и пластифицирующее обрабатываемый материал действие. Следует отметить также неразрывность и взаимовлияние этих действий СОТС.

Смазывающее действие СОТС определяется, в основном, наличием в них поверхности активных веществ (ПАВ) в молекулах веществ СОТС активных полярных групп (гидроксильных, карбоксильных, содержащих серу, фосфор, галогены, атомы щелочных металлов).

Смазочное действие СОТС снижает коэффициент трения на передней и задней поверхности инструмента и способствует уменьшению шероховатости обработанной поверхности. Смазочное действие СОТС наиболее востребовано при относительно низких скоростях резания.

При современной высокоскоростной обработке на станках с ЧПУ характерное преимущественное охлаждающее действие СОТС, заключающееся в непосредственном отводе тепла от очагов его генерирования. Это действие СОТС складывается из поглощающении тепла при её нагревании и испарении (теплоёмкость, скрытая теплота парообразования); конвекционном отводе тепла в результате смачивания её поверхностей и теплопередачи (теплопроводность, вязкость, поверхностное натяжение); уменьшении генерирования тепла в результате снижения коэффициента трения.

Кроме того, содержащиеся в СОТС вещества при термоокислительной деструкции не должны выделять вредные для оператора, едких, дурно пахнущих или каких-либо других веществ нарушающих экологию.

Полнее всего этим требованиям удовлетворяет вода, но она в чистом виде имеет весьма низкие смазочные свойства и вызывает коррозию металла Снизить коррозионные действия и одновременно повысить смазочные характеристики воды можно растворением в ней поверхностно-активных веществ. Однако, значительная их концентрация ухудшает охлаждающие действия СОТС.

Следует отметить неравномерность действия СОТС на разные режущие инструменты одного типоразмера, но различного исходного качества.

Так, у инструментов с относительно высоким качеством и, соответственно, стойкостью применение СОТС даёт гораздо меньший эффект, чем низкокачественных. То есть применение СОТС, кроме общего повышения уровня стойкости всей массы одинаковых инструментов, дополнительно обеспечивает снижение размаха значений стойкости, что существенно повышает стабильность обработки.

Таким образом, изложенное позволяет сделать вывод о том, что СОТС, эффективная при современной высокоскоростной лезвийной обработке металлов, в том числе и труднообрабатываемых может иметь водную основу с небольшим процентом активной присадки, Эффективность подобных СОТС подтверждается в целом ряде, проведённых в данной работе исследований.