|
|
Режимы резания. Кривые Т—v,
получаемые при определении стойкости в зависимости от сечения среза, в
системе двойных логарифмических координат представляют собой ряд параллельных
прямых. Математически эти кривые соответствуют уравнению
Величина п, определяющая наклон прямых, различна для
разных материалов и колеблется от 4 до 15; при различных видах обработки
твердыми сплавами п составляет лишь 5—7
На 83 видно, как влияет скорость резания и сечения среза
на стойкость. При постоянном сечении среза повышение скорости резания
сказывается на сокращении стойкости. При постоянной скорости резания
увеличение сечения среза сокращает стойкость. При дан
ной стойкости режущего лезвия каждой форме и каждому
размеру среза соответствует совершенно определенная скорость резания, причем
увеличение сечения среза требует лишь относительно небольшого снижения
скорости резания, что имеет большое значение для эффективного резания.
Закономерность зависимости между скоростью резания,
сечением среза и стойкостью действительна, однако не для любой скорости
резания и не для всякого сечения среза. При малых скоростях резания
образуются наросты и ход кривой стойкости становится очень неравномерным. Для
малых сечений среза также действительны другие закономерности
При скорости резания 150 м/мин и сечении среза IX 0,48 =
0,48 мм2 период стойкости составляет 200 мин\ при той же скорости резания и
почти том же сечении среза 2X0,21=0,42 мм2 период стойкости равен 330 мин. Из
этого следует важное для практической работы заключение, что при одинаковом
сечении среза период стойкости тем больше, чем тоньше стружка, т. е. чем
больше глубина резания и чем меньше подача. Это можно объяснить тем, что при
большей глубине резания в работе находится большая длина режущей кромки, что
способствует распределению тепла и трения на большей поверхности. Аналогичное
влияние оказывают и другие мероприятия, способствующие удлинению активной
части лезвия: уменьшение угла установки, увеличение радиуса 'закругления
режущей кромки и т. д. Поэтому при испытании на стойкость необходимо
указывать не только площадь поперечного сечения, но и его форму. Зная
«толщину дуги стружки» (термин введен Лайензеттером), можно построить прямые
т—vT. Из 85 следует, что в случае тонкой стружки стойкость инструмента выше,
чем в случае толстой стружки такого же сечения.
В разделе о температуре резания указывалось, что тепловая
нагрузка на лезвие при обработке стали значительно больше, чем при обработке
чугуна. Применяя охлаждение соответствующими жидкостями, можно повысить
производительность. В случае твердого сплава, который выдерживает существенно
более высокую тепловую нагрузку, чем быстрорежущая сталь, это сказывается не
столько на повышении скорости резания, сколько на продлении периода стоикости
до 200%- При этом охлаждающая жидкость оказывает не только охлаждающее
действие, но и в качестве смазывающего вещества уменьшает трение. При
обдирочном точении стали твердыми сплавами на мощных станках, когда тепловая
нагрузка на лезвие находится на грани допустимой, охлаждение, особенно
интенсивное, приводит к значительному повышению производительности
Обрабатываемый материал и инструментальный материал. Из
изложенного следует, что при обработке разных материалов одним и тем же
режущим материалом положение прямых стойкости различно; это означает, что
изнашивающее действие на режущий материал также должно быть различным.
Особенно большое различие наблюдается между чугуном, дающим стружку надлома,
и сталью, дающей сливную стружку. Причины этого явления подробно изложены в
разделах о струж- кообразовании и износе режущей кромки. Можно сказать
только, что для обработки стали следует применять иные марки твердого сплава,
чем для обработки чугу на Давиль подробно исследовал эту проблему,
обрабатывая сталь прочностью 55 кГ/мм2 твердыми сплавами WC—Со (95/5) и
WC—TiC—Со (80/15/5). Его исследования применимы и для современных сплавов
WC—TiC—ТаС (NbC)—Со. Кривые стойкости на 87 показывают, что TiC-твердые
сплавы значительно превосходят сплавы WC—Со (особенно в области высоких
скоростей резания). Износ по передней поверхности у сплавов WC—TiC—Со
значительно ниже, чем у сплавов WC—Со, так как TiC препятствует привариванию.
Более высокая производительность сплавов WC—Со при низких скоростях резания
объясняется тем, что у сплавов WC—TiC—Со появляются наросты и выкрашивания.
Кривая стойкости для сплавов WC—TiC—Со характеризуется максимумом. Согласно
последним исследованиям Давиля и Альтмайера это связано с эффектом
залечивания в структуре режущего материала при обработке чугуна твердостью по
Бриннелю 200 кГ/мм2 приведена на 88. Сплавы WC—TiC—Со плохо переносят
большую механическую нагрузку и выкрашиваются при низких скоростях резания.
Сплавы WC—Со обладают более высокой прочностью, а следовательно, и
значительно большей стойкостью при обработке чугуна на низких и средних
скоростях резания.
Ведя дальнейшую разработку этих двух групп твердых сплавов
для обработки чугуна и стали, исследователи обстоятельно изучили влияние
различного состава и условий изготовления твердых сплавов на их стойкость. Рапатц,
Поллак и Холцбергер исследовали влияние содержания кобальта и карбида титана
на стойкость сплавов WC—TiC—Со при обработке стали. Сравнивались также
аналогичные марки твердых сплавов разных изготовителей. Необходимо отметить,
что при оценке результатов исследования следует учитывать небольшое различие
в составе и условиях изготовления, которое может оказаться решающим. Большую
роль играет также обрабатываемый матерал. Так, например, Шауман при резании стали
одинакового состава и одинаковых механических свойств одним и тем же твердым
сплавом получил разные результаты по стойкости.
Балльхаузен обстоятельно исследовал влияние содержания Со
в сплавах WC—Со и WC—TiC—Со на производительность резцов при точении. На 91
приведена пространственная диаграмма скоростей резания указанных сплавов:
после 10 мин резания стали прочностью 85 кГ/мм2 ширина площадки износа
составляла 0,15 мм. Из 91 следует, что титанокарбидные твердые сплавы
превосходят сплавы WC—Со при обработке стали.
Боосс установил прямую зависимость износа по задней
поверхности от содержания Со и дефицита С у твердых сплавов с 5—30% TiC.
Продолжая работы Балльхаузена по систематизации, Бойтель с
сотрудниками подробно исследовал вопросы производительности резания
(характеризуемой величиной площадки износа и глубиной лунки) с точки зрения
стандарта ISO. Из 92 следует, что при обработке стали сплавы WC—TiC—Со и
WC—ТаС—Со превосходят по производительности сплавы, не содержащие TiC или
ТаС. Зависимость предела прочности при изгибе, твердости и скорости резания
от состава группы применения Р приведена на 93, причем особенно характерным
является противоположность направлений увеличения скорости резания и
износостойкости, а также твердости и вязкости. В соответствии с историческим
развитием режущих материалов твердые сплавы с точки зрения производительности
ре
зания занимают среднее положение между быстрорежущими
сталями и окисной керамикой, что подтверждается исследованиями по резанию
чугуна и стали.
В случае применения очень вязких, но менее износостойких
твердых сплавов группы К, производительность быстрорежущей стали при
обработке чу-гуна почти вплотную приближается к производительности твердых
сплавов. Окисная же керамика значительно превосходит по допускаемым скоростям
резания даже высокоизносостойкие твердые сплавы. Примечательно, что при
резании чугуна режущая керамика превосходит сплавы группы Р, применяемые для
обработки стали. Объясняется это также характером износа. Износ твердых
сплавов при обработке чугуна на очень высоких скоростях резания
обусловливается не столько истиранием, сколько явлениями диффузии и
связанными с ней последствиями. В случае режущей керамики наблюдается
обратное. Несмотря на это окисная керамика не вытесняет твердые сплавы, а
лишь дополняет их при определенных операциях резания.
|