granovskij_rm (Грановский Г. И., Грановский В. Г. Резание металлов: Учебник для машиностр. и приборостр. спец. вузов), страница 4

Основные показатели обрабатываемости могут иметь как сравнительный, так н абсолютный хараксер. К числу показателей, определяющих сущность термина «обрабатываемость резанием»з относятся: сила резания (момент вращения) по сравнению с эталонным металлом (обычно сталь 45), измеренная в равных режимных условиях; эффективная мощность, затрачиваемая на резание по сравнению с эталонным металлом в равных режимных условиях; усадка с сружкн продольная и поперечная как мера пластической деформации, необходимой и достаточной лля ее срезания и образования новых поверхностей на стружке и обрабатываемой заготовке; наличие или отсутствие склонности к наростообразованию в равных условиях резания, а также форма нароста; качество поверхностей, обработанных резанием в равных и оптимальных режимньсх условиях, оцениваемое шероховатостью и остаточным напряжением в поверхностных слоях изготовленной детали; интенсивность изнашивания инструментального материала по сравнению с резанием эталонного металла; теплота, вьшеляющаяся при деформации материала срезаемого слоя и конз.актном взаимодействии трущихся поверхностей, а также ее распределение между стружкой, обрабатываемым материалом и инструментом; вид, форма и размеры срезанной стружки, определяющие удобство ее отвода, хранения и транспортировки, возмозкность принудительной завивки и ломания стружки, а также безопасность обслуживающего персонала; энерс озатраты на срезание елиницы массы стружки.

Количественные выражения показателей обрабатываемости конструкционного месалла данного химического состава и структурного состояния определяются твердостью, пределом прочности и относительным удлинением, коэффициентом трения в паре с инструментальным материалом, свойством изнашивать лезвия инструмента, теплопроводностью и т. д. В реальных производственных условиях перечисленные свойства конструкционных металлов в связи с отклонениями кимического состава и неоднородностью микроструктуры не являются постоянными. Кроме того, харакгерисгики процесса резания, отражаюсцие взаимосвязанные физические явления, имеющие место в зоне сзружкообразования, изменяются в зависимости от режимов резания, прогрессирующего износа инструмента и т. и, Поэтому сопоставление количественных оценок обрабатываемости, например по стойкости инструмента, допустимо лишь при соблюдении равных условий резания, типичных для сравниваемых групп конструкционных и инструментальных материалов.

12 ф 1.в. РЕЖУЩИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ И НСТРУМЕНТОВ Инструментальные материалы 13 Под режущими свойствами понимается способность инструментов обрабатывать конструкционные металлы резанием. Основным показателем режущих свойств является эксплуатационный ресурс инструмента за период его стойкости и до полного его использования после всех переточек, предусмотренных техническими нормамк Эксплуатационный ресурс оценивается числам обработанных однотипных заготовок; длиной относительного рабочего пути; плоигадью обработанной поверхности; абьемам металла, срезанного с обработанных заготовок; периодом стойкости инструмента н числом е|о перс- точек; суммарной длиной всех обработанных заготовок.

Ресурс инструментов является функцией комплекса факторов. К их числу относятся:свойства инструментального материала, включающие химический состав (марка материала), структурное состояние, твердость, пределы прочности на растяжение, изгиб и сжатие, температуростойкость (красностойкость), износостойкость; конструкции инструментов — оптимальная форма режущей части, жесткость, точность изготовления; режимы резання— скорость резания. подача и глубина резания, смазывающе-охлаждающая жидкость, принятый критерий износа; состояние металлорежущсто станка — жесткость станка и технологической оснастки, виброусгойчнвость. Все перечисленные факторы влияют на результат работы режущего инструмента, и поэтому его режущие свойства могут оцениваться постоянной количесгвенной мерой лишь при постоянстве все~о комплекса факторов. Это условие можно соблюсти лишь в научно-исследовательских работах, проводимых в лабораториях.

В реальных условиях перечисленные факторы неодинаковы. Поэтому эксплуатационный ресурс инструмента может также вырахеться переменной величиной, являющейся функцией значений переменных факторов. В 2.1. ПРОГРЕССИВНАЯ РОЛЬ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ В истории развития производительных сил человеческого общества важнейшее значение всегда имели орудия труда. Их роль еще больше возросла с переходом от ручного труда к машинному способу производства. Рентабельность машинного производства, рост пронзводительносп1 труда, качество продукции всегда находились и продолжают находиться в прямой зависимости от качества орудий труда.

В то же время технический уровень н экономика машинного производства всегда определялись совершенством технологии. Исторически сложилось, что технология, в частности в области обработки металлов резанием, развивалась скачкамн. Каждому скачку технологии на более высокий технический уровень всегда предшествовали изобретения н разработки новых инструментальных материалов с лучшими физико-механическими свойствамн.

Изготовленные из новых материалов инструменты имели более высокие режущие свойства, могли работать на более высоких скоростях, более производительно и экономично. Вплоть до первого десятилетия ХХ в. единственным инструментальным материалом, пригодным для изготовления металлорекуших инструментов, была углеродиствая инструментальная аваль. Из-за низкой температура- и износосгойкости изготовленными из нее инструментами можно было обрабатывать углеродистые стали и чугуны с низкими скоростями резания ()0...20 м/мин, в некоторых случаях ло 30 м/мин) и невысоким эксплуа- 14 тационным ресурсом.

Обработка металлов была малопроизводительна и неэкономична. При этом существовала тесная взаимосвязь между режимнымн возможностями углеродистых металлорежущих инструментов и техническим уровнем металлорежущих станков. Частота оборотов шпинделя не превышала 300... Я)0 об/мин. Станки имели маломощные приводы от ременных передач, так как потребляемая мощность не превышала 2...3 кВт. Конструкции станков были накесткимн. В начале ХХ в.

была разработана первая высоколег про ванна я инструментальная сталь. Эта сталь в качестве легирующих присадок содержала 18 / вольфрама, 4,57,' хрома и 1У; ван:щия. По сравнению с углеродистой новая сталь имела значительно более высокие физико-механические свойства, в особенности температуро- и износостойкость. Металлорежущие инструменты, изготовленные из этой стали, моглн обрабатывать стали н чугуны со скоростями резания 30...бО м/мин (в 2...2,5 раза выше, чем инструментами из углеродистых инструментальных сталей). Благодаря этим качествам вновь разработанная сталь получила название быстрорежуи1ей стали.

По химическому составу она соответствует современной марке Р18. Металлорежущие инструменты, изготовленные из новой высоколегированной инструментальной стали, впервые были продемонстрированы в 1910 г. на Всемирной Промышленной выставке в Брюсселе. С того времени быстр орежуша я сталь, постепенно вытесняя углеродистую инструментальную сталь, заняла ведущее место в инструментальном производстве. В настоящее время более половины металлорежущих инструментов изготовляют из быстрорежущих сталей. Вольфрам — основной легирующий элемент быстрорежущих сталей — остро- дефицитный материал. В период Великой Отечественной войны из-за недостатка вольфрама получил применение новый материал — среднелег про пан на я быстро- режущая сталь марки Р9, содержащая 9;/ вольфрама.

В 60 — 70-х годах проводились поиски новых марок быстрорежущнх сталей, содержащих кроме вольфра- ма молибден и кобальт в разных соотношениях н пропорциях. Широкие исследования и промышленное использование показали, что спектр режущих свойств быстрорежущих сталей различных марок весьма широк.

Технически грамотное использование позволяет изготовлять из них высококачественные инструменты для производительной и экономичной обработки сталей и чугунов в областях низких, средних и высоких скоростей резания. Использование современных физико-химическях методов обработки материалов позволило разработать технологию поверхностного покрытия (напыления) лезвий быстрорежущих инструментов износостойкими и тугоплавкими металлами — вольфрамом, титаном, молибденом, а также нх химическими соелинениями — ингридами и карбидами. Этим достигается повышение износостойкости н ресурса работы быстрорежущих инструментов. Одно время считалось, что во всех случаях сталь Р18 является лучшей быстрорежущей сталью, а все вновь разработанные марки с меньшим содержанием вольфрама рассматривались как менее качественные и неполноценные ее заменители.

Исследования, проведенные в последнее время, показала, что столь высокаа оценка марки Р18 оказалась неоправданной. Если в некоторых условиях резания эта марка имеет преимущества перед другими марками, то в других случаях она нм уступает. Надо полагать, что из-за дефицитности вольфрама и отсутствия очевидных преимуществ быстро- режущие стали, содержащие 18;; вольфрама, постепенно уступят место сталям с меньшим содержанием вольфрама и легированным менее дефицитными химическими элементами. В 20-х годах нашего века полному использованию преимуществ быстрорежущих инструментов препятствовал низкий технический уровень станочного парка, цредназначенного для работы с инструментамн, выполненными из углеродистых сталей.