автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Физико-технологические особенности процесса точения конструкционных материалов инструментами из СТМ

Г с о 2 В £

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РСФСР КУЙБЫШЕВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМЕНИ В. В. КУЙБЫШЕВА

На правах рукописи

ГАРТФЕЛЬДЕР ВИКТОР АДОЛЬФОВИЧ

УДК 621.9.025

ФИЗИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА ТОЧЕНИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ИНСТРУМЕНТАМИ ИЗ СТМ

Специальность 05.03.01 —процессы механической и физико-технической обработки, станки и инструмент

А в т о р е ф е par

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

КУЙБЫШЕВ 1900

/ ;

Работа выполнена в Куйбышевском политехническом цистите им. В. В. Куйбышева и на кафедре «Металлорежущие стан и инструменты» Чувашского государственного универсшч им. И. Н. Ульянова.

Научный руководитель — доктор технических наук, професс

Кравченко Б./

Официальные оппоненты—доктор технических паук, професс

Талантов Н. В

— кандидат технических наук, дот

Смолин В. ,

Ведущее предприятие — производственное объединение «Чеб| сарский завод промышленных тракторов».

Защита состоится « 2 » ^ла-ртд._1990 г. в {0 >

сов в аудитории 23, на заседании специализированного сош Д 063.16.02 по специальности 05.03.01 —«Процессы механичео и физико-технической обработки, станки и инструмент» в Кун£ шевском политехническом институте.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ипетпту

Ваши отзывы в 2-х экземплярах, заверенных гербовой печат! просим направить по адресу: 443010, г. Куйбышев, ул. Галакт) новская, 141, политехнический институт.

Автореферат разослан « ¿в » ¿кн в а. р л_ 199С

Ученый секретарь специализированного совета^^ /¿¿>

кандидат технических наук /у^/^^у^^' ДЕНИСПНКС

Работа посвящена.изучению особенностей.процесса резания

А 'Ii Н О- Т Л Ц II Я

^тгкаленннх конструкционна сталей лезвнйнш йнструмонтом из

кубического нитрида бора (К1Ш) и современных марок рсг.у!цея керамики (РЕ), входящих в-класс свсрхтваршис материалов (СИ). •

Излохетш результат!! теоретического и окспзршлснталъного исследования механики процесса резания, упругого последействия срезаемого слоя, опроделенн тешературно-силовне характеристики процесса, качество поверхностного слоя обработанной детали, интенсивность п механизм изнашнваипя инструмента, характер взаимодействия инструментального и обрабатываемого материалов.

Показано, что в целом ряде случаев замена процесса сшйова-ния закаленинх сталей на точение резцами из ИЕБ и РК целесооб-

разна. Дополнптялышм. резервом погашения износостойкости инструментов является применение СОТС, поцаваемнх в зону резанет различии? ш метопами. Даиц практические рекомендации по рациональному применению инструментов из CTI*.

IIa защиту втюсятся:

результатп тйоретико-зкепорнг.тенталъного анализа механики процесса резания эакалешпк сталей;

разработанная методика, комплекс измерительно?: аппаратур?: и результаты определения тег.шературн в зоне резания;

результатп анализа топографии и продуктов взёпподеГгствня инструментального и обрабатываемого материалов;

усгановленние механизмн изнашивания резцов еп гоксанита-Р и оксидно-карбидной керамики B0K-7I;

предложенный, способ и средства повшенпя износостойкости .резцов из КНБ.п PK па-основе применения эффективннх СОТС.

(ШЯ Х\РА1СГЕРПСТШ{А РАБОТЫ ■ .

Актуальность. В "Основных-направлениях экономического и социального-развития СССР на I98G-I990 годи и до 2000 года предусмотрено оперегащее развитие машиностроения, повышение про' кзводительности труда н качества про пущи и на базе освоения прогрессивных технология и новейиих научных-разработок. Обеспечить в полной мере.требования к точности, надежности я долговечности машин,'Уронзвояительностп'п рентабельности обработки традиционными методами абразивной обработки трудно, процесс шлифования сопровож дается прикогама, варьированием, наведением.в поверхностном слое нежелательных растягивающих остаточных напряжений. Тонкое точение резцами из КНБ и РН свободно от этих недостатков. Производительность лезвийной обработки вныс шлифования, по размерной и общей стойкости инструмента из СТМ превосходят твердосплавные, в их составе нет цефпцигтпс и дорогих материалов.

•Изучение процесса тонкого точения закаленных сталей резцами из СТ.", разработка на этой базе высокопроизводительных технологических процессов с применением лезвш'пшх инструментов из КНЕ. и РВ

*

является в настоящее врепя актуальной задачей, представляет научный и практический интерес.

Цель, р а б о т к: комплексное исследование процесса тонкого точенпя закаленных конструкционных сталей резцами из К1Ш и РК, изучение механизма га изнашивания, особенностей применения СОТС, выработка на этой.основе научно обоснованных рекомендаций и внедрение результатов исследований в производство.

■Общая методика и с с л' е д о в а н и й. Теоретически разработки базируются на основных положениях механики резания, теория напряженного и деформированного состояния, згрения и износа

I

Экспериментальные .исследования проводили при точении образце

из закалетгсх конструкционных сталей 50Г, II2I.'., 40Г!/!ОР, 38XG, 9ХС и 20Х резцами из гексанита-Р, BOK-GO, В0Кт7Г..

• Для сравнения гюпнтнвали резцн из T30IWV• EQ-I3, B0-I6, GIIT-20, сшппшта-Р. Исаолъзопапн изпсстнне и вновь разработашше средства измерения, прибор:: и'аппаратура. Комплексное исследования внхочапт . сочетание традициоиппх и оригпнадышх методик - определение теппе-ратурно-силовнх характеристик процесса точения, качества обработанной поверхности, стоикостшх экспериментов, анализ контактируп-щих поверхностей с помощью тонких физических методов.

Для исследования температур!: резания разработано устройство "активный пиковый детектор". Топографию и продукт:: взаимодействия, образующиеся на контактных поверхностях, изучали с помощью растрового электронного микроскопа "Стореоскан-150" с мякроаиаяизатором

г

"Лршк-860", рентгеновского иптрактометра ДРФ-2,0 и в камере Дебая РКД-57 на установке для ренггеносгруктурного анализа 7РС-2.0 IU.I. Полученные результата подвергнуты математической обработке на ЭВМ СМ-4. Методики проведения экспериментов указан:.' в начала 'соответствующих разделов.

Научная новизна. Разработана методика определения фрипциошшх характеристик в зоне резания и проведена ее экспериментальная проверка. Получена уэрпулн расчета величин:: упругого последействия на задней поверхности инструмента. Опираясь на результаты CToiÍKDCTHHx нспнтаний, растровой электронной микроскопии, рентгеноуазового и микрорснтгсшоспэктрального анализа, установлен:: механизм-износа и характер процессов, протекаюлих в зоне резания. Показано, что для резцов из ШПЗ в су?:;,'арном процесс? яоминирушкм является химико-абразивное изнашивание, а для резцов из Р1{ - тер-•модеструкция.,Впервце•доказано, что при резана и оксидно-карбидно": керамикой возмогло элективное применение СОТС, доставляема в зону резания в распыленном соегоянии.

Практическая полезность. Определили опти-г:альнпе регжш точения закалепних сталей резцами из ЕЖ и РК. разработаны п. знедрэли в производство новяе технологические процесс!: замени операций шлифования точением резцами из'МШ и РК. Л!ткв£!ЦЕзрован брад по термическому короблению, повышена производя телъность труда, за счет применения (Ж повышена износостойкое!* резцов пз КНБ и РК. Экономический эффект от внедрения составил 84,277 тне.руб.

А п.р о б a' li, и я работ. Основные положения и результата работы доло;:;епш п обоукшзшг на научных конференциях и семинарах ЧГ/ и«;!.II.K.Ульянова, Чебоксары, I97S-I989; на республиканских научко-техничеокпх конференциях и семинарах: "Проблсмм создания и э::сглуатаццн гибких производетвшганх систем", Саранск, 1985; "Прогрессншше конструкции п технология изготовления твердоспла: кого инструмента", Чебоксар«, 1986; "Сокращение ручного труда ш основе повгзвния экоект.пвностн использования ревущего, штампово] инструмента, детален машн й- оборудования в машиностроения", Оренбург, 1986; "ВксокоэаТмзктивныс процессы обработки резанием конструкционных материалов", Москва, ЦД1ГШ, 1986; "Совериенство-г.анйс млтэдов уормообразования, повышения стойкости инструмента: и 'технологическоГ: оснастки", Чебоксары, 1987! "Роль науки в пов! пекпп эффективности производства в свете требования ХХУП съезда ХЧСС", Чебоксары, IS87; "Прогрессивные режущие инструмент:.!", Р;:га, 1988; на межотраслевых и отраслевик семинарах п виолах пе. нового опыта "Пути повшения производительности и качества меха обработки на базе эффективного применения смазочно-охлаждающих пидкосте'; и прогрессивна методов, заточки регдаего инструмента" Чебоксары, 1981; ''Обмен опитом по внедрению инструментов из све твердых материалов и минералокерамики", Москва, ВДНХ, 1985;

"Интелеифпкащш механической обработки па счет внедрения высоко-'■эффективного Инструмента из твердых сплавов, сверхтвердых материалов и репущей .керамики", Ташкент, 1237;■"Впсокопроизводптель-ше процесси обработки'резанием, ви&1>ованиеы, тенси^икация технологических .процессов механообработки деталей трактора, оснастки, инструмента", Чебоксары, ISC8; не Всесоюзных научно-технических конференциях "Современные проблемы резания инструментами из' сверх-.твердых материалов", Харьков, IS8I; "Интенсификация технологических- процессов механической обработки", Ленинград, IS3G; "Опыт . .

- % •

применения новях смазочно-охлаждающих технологических сред при обработке металлов резаннем", Горький, 1987; "Трнботсхническпс испытания в проблеме контроля качества материалов и конструкций", Рыбинск, IS89.

Публикации. По результатам выполненных исследований . опубликовано 16 статей в откритой печати.-Структура я объем работы. Реферируемая работа состоит из введения, пяти разделов с выводами и заклгче-ния, изложенных на 137 страницах машинописного текста. Она содержит IG9 рисунков, 41 таблицу, список лктературп из 207 наименований. Прилопеняе содержит 31 страницу, обитай'об-ем работы составляет 301 страницу.

В о введении обоснована актуальность темы исследо-

f

ваний, возмо'дшеть повышения производительности обработки и создания новых-технологий на базе применения,лезвийного инструмента из КЩ> и РК и сформулированы основные задачи исследований.

В первом разделе рассмотрены особенности применения лезвийного инструмента из кубического нитрида бора и -ревущей керамики. Дана оценка состояния вопроса на базе обзора литературных источников. •

Во второй разделе проведен теоретико-эксп'еря-ментальный анализ механпкн процесса точения закаленных сталей • резцаип пз КНБ и РК, напря-еино-деформированного состояния в • • зоне резания^ Определены коэффициента трения, силы удельного нормального давления, величина упругого восстановления срезаемого слоя, теппературно-силоЕые характеристики.

В третьем разделе рассмотрены вопроси изнашивания инструментов из КНБ и РК, определены доминирующие процессы влияние применения СОТС па темп и характер износа, исследовали фгзпко-хпмическяе взаимодействия инструментального и обрабатывав-.'.".ого материалов. • . ■

В четвертом разделе исследовано качество поверхностного слоя, определена .шероховатость обработанной повер: прети, величина и глубина деформациоштого упрочнения, знак, величина и глубина залегания остаточных напряжений.

Б пятом разделе, показан 'практический результа1 проведении* исследований, даш-1 рекомендации для промышленности.

• 3 з а к л ю -ч е н и и обобщены результаты работы и сделай основные выводы. "

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ'

Процесс точения закатенкш: сталей инструментом из. ЕПБ и РК в целом под?¡шлется классическим законам теории резания металлов с учетом особенностей малых сечений среза, физико-пеханических: свойств инструментального и обрабатываемого иатериаюв. Выбор марки инструментального материала обусловлен видом и режимам:: -операции механообработки, твердостью обрабатываемого матера ала, характером нагрузок, характеристиками применяемого оборудов; кия. Наиболее широко используются инструменты из КНБ трех моцяйи

кацпл - плъбор-Р, гексанит-Р, композит 05-,' икощпо nr-оя облает:! ■применения. Из современник марок РК наиболее применяемы оксидная (D0-I3) н сосланная (В0К-60, B0K-7I, кортинит) керамики, обладающие хороншли фпзпко-мехаппческимй свойствами, доступностью я недсупщтюстъм енръя. •• '

Из анализа литературных источников, видно, что. проведелше ранее исследования процесса точения високопрочшк материалов резцами из ЫШ и РК касались, в основном, измерения сил резания,

износостойкости, шероховатости поверхности, 'гемаературм в зоне .

* . .

резания, формирования остаточннх напряжений.

Сведения по применению резцов из РК немногочпеленкп. Рекомендации по применению инструментов из КНБ и PIC носят обмп.'; характер, расчетные ([юргдула чагде - всего являются с:.:ппрпчосз:с:лй, недостаточно исследован механизм изнашивания этих 'ннструменталь-, них материалов на макроуровне, практически нет сссл^тсовалп?- по использованию с.чазочяо-охламдащих технологических сред, слабо изучено влияние лзгнруших компонентов обрабатываемого материала на износостойкость резцов.

Исходя из изложенного определен:: основные задач:::

1. Теоретико-зксперпменталънь::.: путей определить: ос:юв:гне характеристики процесса трекпя, напря":ённо-пе*орм!,'ро?.спшое состояние срезаемого слоя, закономерности изменения температурпо-си-ловнх характеристик процесса резания запалешшх сталей резцами . из КИБ I! РК. _

2. Изучить механизм изнашивания инструментов из ШШ' " РК на макро-^и макроуровнях. Исследовать влияние COÏC на износостойкость резцов. Произвести анализ продуктов взаимодействия инструментального и обрабатываемого материалов, исследовать домкнирупгае процессы износа.

.3. Изучить особенности и-установить, закономерности форшро-

ванпя поверхностного слоя обрабатываемого материала.

4. Разработать научно обоснованные рекомендации для промиш-• ленностп. •

Исследование процессов трения в зоне резания закаленных 'ста лей инструментами из СШ в большинстве случаев проводится в уело внях моделирования, не отраетэщих адекватные условия. Аналитические формулы идя определения среднего коэффициента трения на передней.поверхности резца получены нами в результате нового подхода- к.классической методике экстраполяции сил на иулеву толщину среза. Суть методики заключается в том. что при незначительном изменении толщпш среза (О — 0) различия условий'резания в соседних точках несущественны и нет необходимости выполнят ограничительные условия (Т°= const или It = const ). Решением классических уравнений механики резания относительно коэффициент трения при переходе к пределу ДО — О, получено выражение

Г~ PztaxhPxirfax) • tg К

где РХц (ал) и Pz ..(ax) - значения производных функций Рх^= j(a)

и Pz = | { a ) в точке ах.

При- графической интерпретации производные функций заменяйте тангенсамл углов касательных в точке Qx . Учитывая, что влияние уолпипш -среза а на склп РХц и Р 2 выражается степенными завис

Хп

мостя:лп типа Р = CD-a Р и определяя значения Ср и Хр .по экспе-ри.м.ентальнпм данным получим конечную формулу для определения сре них коэффициентов трения по передней поверхности

' ^ Opxg-Xpxv- Q1"^ + Cpz-Xpz • Q . • \q t

и формулу для определения силы нормального, давления по задней поверхности .

rue - передний угол резца, a jl пёр = jll зад.

Па основе _приведенной методики рассчитаны коз~'~нц:;ентм трения для случая точения закаленной стали 50Г (ПТПо '18-50) резцами из T30IC4, Б0К-60 п гексаннта-Р, а также zvi точения это:! по

стали в сиром состоянии резцами .из гексатшта-P (рис. I).

• »■

Расчетные коэффициента трения, отличающиеся относительно небольшой велкчпвой, тем по менее в 2-3 раза превосходят значения, полу-чешше при моделировании.

При сопоставлении результатов с яаннима, получетптмп .методом экстраполяции' на нулевуп толщину среза такие йаб.тпдагтся рас:сог.~ денпя, расчетная сила Ы вмяе, а оба параметра ( jit N ) зависят от изменения толщины среза.

Упругое последействие, игращоо значительпуп роль л изнашивании инструмента, определено из условии напряженного состояния обрабатываемой поверхности при прохождении клипа-резца в упругом полупространстве па основе решения Бусенеска. Сучогож кальтх: . сечений среза, малой пластичности обрабатлваемого материала и относительно высоких скоростей резания сделано допущение, что поверхнос.ть сдвига яиропгяется з плоскость, а распределенную до поверхности контакта нагрузку г.тогаго заменить на соспйдоточеннуп, направленную вдоль результирующей силы резания.

Зная величину и направление результпрупщол с:ш! резания, по кругам равгасс напряжений можно рассчитать тюожалъше я касательные напряжения- по упрощенным формулам

б=--^--COS IP ; -г -----CDS IP;

. . f - <* • Р . 7 f <Г - P - ~

в Г

Рис. I. Зависимость среднего коэффициента трения по передней поверхности инструмента от скорости резания при точении стали БОГ.(а,б,ч - НЕСо 48-50, НВ 240) с толщиной среза а :

■. '0,022(1), 0,033(2), 0,043 (3),.0,052 (4), .... ' О, 062 (5), 0,08 (6) .мм ■

где 6g - предел сопротивления упрочненного материала; р - радиус-вектор кругов равного напряжения. ■

С учетом механических характеристик обрабатываемого материала получено пнракекио. шм величины упругой деформации'

Приняв, с достаточной для практики точностью, величину D/5 равной 14 (т.к. при этом напрягение падает па два порядка) и учитывая, что деформация по глубине материала распространяется- ' по линейному закону, получим окончательные зависимости: величина упругой составлявшей деформации

дд - 0,779

длина упругого контакта по задней поверхности

г = 3,oi ~JL-6b '

Закаленные стали имеют бзльпий предел прочности п упругости, в результате чего при их обработке усилия по задней поверхности, вызванные упругим восстановленном, выше и зависят, в основном, от физико-механических свойств обрабатываемого'маторпала п геометрии задней поверхности ре;-уш.ого инструмента. .

Исследование температуры резания при точении резцами из нсэлоктронровоютшх материалов традиционными методами затруднено. Ото-определило внбор мето?©. измерения -.перерезаемой полуискусственной термопарой алюмель-сталь. Для фиксации верхних пределов ТЭДС разработано устройство "активный пиковый детектор", усиливающее входной сигнал и "запоминаний" его веп;;нне yposna. В работе излагается'схема и принцип работы "активного искового детектора" и установки для тарирования, методика эксперимента и результаты исследований.-Уровень полученных температур находится

в пределах 125...1000°0 в зависппосхи от рег.имов резания, твер-. гостя обрабаткзае.\:ого материала и величины износа резцов: Более значительно влияние скорости резания и износа резцов. Показано, что измерение температуры перерезаемой термопарой заь 7лег результаты при рзванпп с большими отрицательными углами. •Полученные зависимости сравнивали .с аналитическими, рассЧЬтайш по Формулам Л.П.Резникова и Н.А.Аранзона. Показано хорошев совг ' денпе результатов аналитического расчета и эксперимента.

Силы резания при тонком точении закаленных сталей вполне-подчиняется классическим зявисп:-:ос«Зм с учетом специфики .малых сечений среза. При обработке сталей малой твердости с малой скс росгыо резания су^естзуот области с экстремальной зависимостью. Корреляционной овязе макну влиянием С0~: на износостойкость иисз ; румеыта п на силы резания не обнаружено. -

Износостойкость резцов оценивали по результатам стойкости*

испытаний, анализа топографии поверхностей износа и продуктов взаимодействия инструментального и-обрабатываемого материалов. Установлено, что создание искусственной фаекп затупления на заз не" поверхности Ь3 = 0,05-0,1 мм с Л - 0° >и изготомпние дер-■ мазки повышенной кесткости п точности базирования регутдих плас: • из г»НБ повышает стойкость резцов и стабильность их работы./При. обработке на низких скоростях резания сирой (ПО 240) и закаленной (ЩЗэ- 54-58) стали 50Г разница з стойкости резцов из гексанита-? существенна.-При скорости резания более 2,5 м/с стойкое; резцов практически сравнивается. При точении стали твердостью

* более 130э 40 на стойкость резцов влияет не столько твердость, как химический состав и процентное содержание легирующих олеглез тов в обрабатываемом материале. При безударном точении стали 5< резцы из гексаната-Р конкурируют■с резцами из В0К-60. При точении стали Х12П, содержащей до 12$ химически активного к КПБ

хрома,t стойкость резцов из РК вше, .чем из КНБ. При работе с 'Ударом, и при тв'ср'дости обрабатываемого матерпат-а более. Шйз 5%-60 преимущество резцов из г.ексанита-Р неоспоримо. Из"" разлйч:пзс марок рсмущей керамики большей износостойкость;:; обладал! резц:: из B0K-7I, .

Исследование влияния СОТО на стойкость резцов из гекс?.::::-

. Tá-P проводилось при точении без COI, в вакууме, в среде кислорода, при поливе 17-ю -различим:::: состава:™ COI, обдуве^с-лтмм воздухом 'и рас пилении эмульсии ИГЛ-205 и масла К-20А: З'становлено активное воздействие СОГС на темп и характер- изнашивания. Лунпяе результаты получены при использовании COI, ограннчивах;';г;х поступление кислорода в зону резания. Результаты испытании подвергнут:! математической обработке- по методике опнофакторного дисперсионного анализа с применением ранговой корреляция. Из стандартных COI рекомендуется применение Ъ% эмульсии Укрпнол-Г, стойкость резцов из гексанита-Р повышается в 1,5-2 раза.

Применение COI для резцов из оксидно-карбидной керамики в литературных источниках не рекомендуется. Попадание струи СОи па нагретый инструмент приводит к перманентно:^ образовал:гэ и разрушении паровоз: оболочки. Различие .коо^ициентов линейного расширения таз, входящих в состав керамики, циклическое чередование нагрева и охламдения шзшййзг усталостные ягнения и приводят к разрушению (сколу) ремуппх кромок инструмента, что подтверждено производственными испытаниями. Подача COI в зону резания в распыленном состоянии приводит' к устранен:!;') паровой оболочки струей в о з ну ш о-м и 7цсосiп ой смсси я стабилизации теплового режима в зоне резания. Исследование влияния COZ, подаваемой в распыленном виде, на износостойкость резцов из Е0К-60 и B0K-7I проводили в лабораторных и производственных условиях. Применялись

два состава СО.";: - эаульсид' Укршш-I и масло. II-2QA.

Вдершге показала возможность применения ССЕ; арп обработку резцами из оксидно-карбидной кераыют. Лучшие результаты получены при распылении масла П-20А, стойкость резцов возрастает- з 2-3,5-раза.' _ - '

Исследование механизма взаимодействия инструментального

обрабатываемого материалов проводили при помощи элементного и фазового анализа продуктов, находящихся на контактных поверхт ■ тях. олемектннй м;:крорентгеноспекгралыгай анализ показал nepeï oûHOBtaa п легирующих компонентов обрабатываемого материала ш пзпоаеипно поверхности резцов. Рснтгенсфазовым анализом резцоз из IÜS определен фазовый состав продуктов взаимодействия. Цмп оказались окисли. у борпдн келеза, окпелк я карбид бора, а так? фазы, не поддающиеся идентификации, возможно вследствие кестоз метпнчностп состава. Образование вторичных фаз происходит пре: .мущестзешю в обрабатываемо;:; материале.

Па фотографиях внегенего вида контактных поверхностей peni из гексанита-? видны рельефные пилообразные проточины окислите ного изнашивания; покрытые рисками абразкакого износа, налипы обрабатываемого материала и следы,адгезионных .вырывов (рис. & С ростом скорости резания тлубияа проточин увеличивается, а га честно кплппое снижается (рпс. 26), что свидетельствует о перс копя дом:жппру:о'л?го процесса изнашивания от адгезионного к хиш ко-абразивному. Поп точения с СОК рельеф сглаживается; налапи " исчезают (рис. 2в). ■ ■

Характерным для изнаппванпя резцов из В0К-7Е является об] зезакпе наплывов, стекакне пх ка заотш поверхность (рис. За). С ростом скорости резания эти наплывы приобретают вид остекло-' ванной пленки, сквозь которую-местами видна исходная поверхнос керамики (рпс. 36).За пределами этой зош изнашивание керашю

1Y

носит характер .химико.т-абразивного. При точении с COÍ величина-наплипов уменьшается, 'износ химико-абразивного вида распространяется на всю заднвд. поверхность (рис. Зв). ■

Процесс изнашивания'резцов из гексалита-р представляется • следующим образом.-Под воздействием высокой температуры протекают окислительные реакции, более'активные по границам зерен и блоков.

- Силами адгезии ослабленные зерна п блоки вырываются стругкоЛ и обрабатываемым материалом и пропахивает контактные поверхности инструмента. ' ■ »■ .

Механизм изнашивания океидно-карбидной керамики заключается в термической деструкции (оплывание) ремушей кромки. Циклически'! характер этих процессов провоцирует усталостные явления, силами

- адгезии ослабленные кристаллиты отрываются от матричного материала и пропахивают контактные поверхности инструмента.

Процесс изнашивания з конечном счете является актом механического разрупения ремущей кромки и контактных поверхностей инструмента при различии причин, вызывавших такое разрушение.

Качество поверхностного слоя, нормируемого при точении .гакз-

, лонной стали оценивали по шероховатости'обработанной поверхности, степени деформационного упрочнения в характеру остаточку: напряжений. Шероховатость поверхности в значительной мер:.- завысит от твердости обрабатываемого материала, подачи, радиуса при верпяне резца и степени его изношенности. Сависимости шероховатости поверхности от режимов резания носят традиционный характер,-несколько нарушаемый при обработке стали малой твердости ка низких скоростях резания'и с малой толщиной среза. Влияние ССС на' параметр Ra кор-° релируется с износостойкостью резцов. Эффективные С0£ повыпапт стойкость резцов и снимают шероховатость обработанной поверхности. В целом влияние СОЯ для резцов аз гексалита-Р и В0К-.60 невелико.

Степень деформационного упрочнения поверхностного слоя леве-

лика, находится в пределах 6-12?!, глубина упрочненной зоны сос.з ллег 15-20 шел.

Остаточные напрягайся определяли' по "методу Давидоикова". Бо всех исследование: случаях установлено, формирование- остаточт напряжений сматия. Величина напряжений,и глубина их залегания висят от твердости обрабатываемого материала, скорости резания геометрии резцов. С ростом скорости резания величина остаточни напряжений упекъпается, глубина их залегания изменяется незнач! только. . . "

Ка основании изученных особенностей применения резцов из С'П.! при точении закалешгнх сталей и физических закономерностей их изнашивания разработаны практические рекомендации. Показано что замена операций илнфования и точения резцами из твердых сп. воз на точение резцами из КИБ и РК целесообразна, позволяет по чнтъ шероховатость обработанной поверхности в пределах 2а = 1,25-0,63 мгем, повнзаег'производительность труда и качество изделий. '

Скономаческпй эффект от внедрения результатов исследовали составил 84,277 тыс.руб.

ОСЛОБПЫЗ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. На базе новых подходов к изучению механики процесса ре кия подучены зависимости для аналитического определения средне ксЕйФпцаекта трения по передней поверхности и силы нормальногс давления по задней поверхности инструмента. . , Показано, что. коэффициент трения отличается относительно небо; шцын величинами, его изменение немонотонно к зависит от адгез; них свойств пары инструмент - изделие.

2. Получены зависимости для аналитического определения в<

чины упругого восстановления (последействия) срезаемого слоя. Показано, что при тонком' точении закаленных сталей износ резцов по.задней поверхности зависит от величины упругого восстановления срезаемого слоя и длины контакта с задней поверхности-) инструмента, определяемых физико-механическими свойствами обрабатываемого материала и геометрией задней, поверхности резца. ■ ■

.'3. Разработана методика я аппаратура для измерения температуры резания перерезаемой полуискусственной термопарой при обработке инструментом из токонопроводящих материалов. Сопоставление . результатов измерения температуря термопарой п оптическим пирометром показало, что более объективным является, в этом случае, метод перерезаемт: термопар. Достоверность измерений подтверждается аналитическими расчетами.

4. Силы резания при тонком точении резцами пз-'гексанита-? и . B0X-6Q сырых и закаленных сталей подчиняются общим закономерностям. Ошако при обработке сталей малой твердости влияние скорости резания на силы резания является немонотонным.

5. С ростом твердости обрабатываемого материала более, чем ЯНСэ 40, стойкость резцов из гексанкта-Р и ВОП-71 поменяется незначительно. При обработке сталей с ударом и твердостью' более ПЗСэ 58-60 резцами из B0K-7I возрастает число сколов хрупига объемов инструментального материала вследствие аккумуляции усталостных явлений.. Обработка сирых сталей резцами из гексанкта-Р • экономически .нецелесообразна.

6. При точении закаленных сталей взоне. резания осуществляются процессы интенсивного физико-химического взаимодействия между инструментальным и обрабатываемы.'.! материалами. Износостойкость инструментов в значительной степени зависит от содержания в обрабатываемом материале элементов, химически активных к кубическому нитриду бора и режущей керамике.-

«

AÍU

?. Сформулирована концепция, согласно которой на оптпмаль: режимах резания превалируют,ими процессами изнашивания являются для резцов из кубического нитрида бора окислительная, а для.ре м.ушей керамик:; - термическая деструкция инструментального мате-риала.-В дальнейшем силами адгезии .осуществляется отр'нв част: матричного материала и .пропахивание ими контактных поверхносте. инструмента.

8. "сследованиями установлено, что смазочно-охлакдаюшне 'т нологическне. среды активно влнятот "на темп и характер изнашивай инструментов из кубического нитрида бора и ревущем керамики. Положительное влияние G0TC вцрагасгся в создании разделительны смазочных пленок, экранизация процессов взаимодействия и адгез снижении коэффициента трения и теплонапрякенности процесса.

• 2., При точении закаленных сталей резцами из гексанита-Р ' лучший положительный эффект, из- исследованных составов С (IS, по зала 3)1 эмульсия Укринол-I. Подавать COw в зону резания можно как поливом, так и распалением. При обработке резцами из ВОК-6 и ВОЙ-71 рекомендуется подавать СОН в зону резания только в ра пиленном состоянии. Лучший результат достигнут при использован масла II-20Á. Применение рекомендованных СОЕ позволяет повысить стойкость резцов из гексанита-Р в 1,5-г2 раза и стойкость резцо из ВСХ-60 и В0К-7Г - в 2-3,5 раза.

10. Исследованиями качества обработанной поверхности уста ковлено, что иероховатость поверхности при тонком точении зака Ленных сталей соответствует На - 1,25-0,63 мкм и в большей ere ни зависит от твердости заготовки, подачи п радиуса при вершит-: резца. Деформационное упрочнение характеризуется-небольшими ci пенями на уровне 6-1ZL При обработке сталей твердостью от 120з 30-34 до ЕВСэ 50-52 формируются благоприятные остаточныс напряжения сжатия. В ряде случаев процесс шлифования целесооб]

но заменить процессом гонкого точения резцами'из кубического •нитрида бора и режущей .керамики .

II. Годовой экономический эффект.от внедрения рациональных режимов резания, условий применения'резцоз вз кубического нитрида бора и режущей керамики па операциях тонкого точения закаленных сталей составил 84277 руб.

Основное содержание диссертации опубликовано в•следующих работах:

I. Гартфельдер В.Л., Шаркунов Б.<5., Селяиккн П.О. Замена внутреннего шлифования расточкой резцами из кубического нитрида бора//Теория трения, смазки и обрабатываемости мегаллоз/Чузаи. ун-т, Чебоксары, 1978. С.35-89. •■ • 2. Пути повышения стойкости резцов из гексанита-?/;I.Б.Гордон, П.И.Степанов, В.А.Гартфельдер и др.//Синтетические алмазы. 1979. Внп.З. С.50-52.

3. Гартфельдер В.А., Перкунов Б. я. -Хлебников ').П. Влияние среды на стойкость резцов из гексакпта-Р//Теория трения, смазки и обрабатываемости металлов/Чуваи.ун-т. Чебоксары, ISGO. Вып.6. С.72-74. '

А. Гартфельдер В.А., Шеркунов Б.'З. Особенности обработки закаленных сталей резцами из гексанита-?//Пути погыпенпя прогз-' водительности и качества механообработки на базе аффективного применения С Olí и прогрессивных методов заточки режущего инструмента: Тез.дом.кежотрасл.каучно-практ.семинара. Москва, 1981. с.89-эз: '

5. Гартфельдер В.А. Влияние COZ на стойкость резцоз из гек-салпта-Р//Совремешше проблемы резания инструментами из сверх-• твердый.материалов: Тез.докл.Всесоюзн.научн.техн.конф. Харьков, 1981. С.51-54.

. 6. Гартфсльдер З.А., Шеркунов Б.<2., Пастухов .D.H. Блйянио твердости заготовок на параметры процесса резания стали 50Г// Теория трения, смадкн и обрабатываемости металлов/Чуваи.ун-т. Чебоксары, 1981. С.32-94.

7. Гартйельдер В.А., <1>о;личев И.А. Особенности процесса то1 кия резцами из К£Б//Теория трения, смазки и обрабатываемости me галлов/Чуваш.ун-г. Чебоксары, 1903. С.48-51.

• 8-. Гартйельдер В.А., уедоров В.11. Влияние COS на пзнососк кость резцов. из гексанита-Р//Сверхтвердне материалы. 1984. »2. С.55-56.

9. Гартфсльдер В.А., Зшичев H.A. Силы резания при точеш зачаленной стали//Зпзпко-химпч;еская механика.контактного взаиж действия в процессе резания-метахдов/Чуваш.ун-т. Чебоксары, I9Í 'С.95-99.:

10. Гартфзльдер В.А., Саранпаев В.II., Янгошкин A.C. Опыт рационального применения лезвийного инструмента из СИЛ на ЧЗПТ, Бысокооффсктпвные процессн обработки резанием 'конструкционных материалов: .'.¡атерпалы свиспара/йоск.Дом науч.-гехн.проп.М., 191 С.41-44.

11. Гартуелъдер З.А., Гартфелъдер В.А. Применение COG i точении закаленной стали мпт1ералокерампкой//<5пзикохимия процес< резания металлов/Чувал.ун-т. Чебоксары,- 1986. С.94-97:

12. Гартпельдер В.А., Гартйельдер.В.А., Фадеева C.B. Оазовнй состав контактные поверхностей при точении закаченной стадп гексанитом-Р//ПовыЕеппе качества смазочно-охлал.да:о!чих,;г.я: костей и рекуцпх ннструйентов/Чуваш.ун-т. Чебоксары, 1987.

С.63-36.

13. Гартфелъдер'В.Л., Гартфельдср -В.Л., Оомнчев И.Л. Применение ^ ремущей керамики при точенгтс закаленной стали//Технология,. оборудование,.организация и экономика .машиностроительного производства. Сер.'Регущио инструменты. Отечественный опыт. ВШЕГГОМР, 1937. Вш.4. С. 13-17. . . ' .

14. Гартфельдер В.Л. , Никонов Л.Н., Медведев Б.II. Устройство для измерения .температуры в'зоне резания/ВШШТЗМР. Д., 1908 . 6 с.: ил.//Доп.в ВИНИТИ 19.02.88. 67-мш 88.

15. Гартфельдер В.А., Лранзон М.А. Определение температуры . при точении закаленных сталей резцами из СИУ/Сверхтвердие материалы. 1989. Ш. С.55-58.

16. Кравченко Б.А., Гартфельдер В.А., Смирнова II.Р. Изнапи-вание инструмента-из кубического нитрида бора и режущей керамики// Современные методы повышения* эффективности и качества механической обработки/Куйбшев. Куйбышев.политехи.ин-г. 1989.-С.М-20.