РЕЗУЛЬТАТЫ СРАВНИТЕЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ ПРИ ОБРАБОТКЕ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ

В данной работе проведено изучение влияния инструментального материала на износостойкость отечественного твердосплавного металлорежущего инструмента при обработке нержавеющих сталей. Приведены некоторые результаты сравнительного исследования разных инструментальных материалов при одинаковых условиях эксплуатации для того, чтобы выявить наиболее предпочтительные из них. Целью работы является выявление наиболее рациональных инструментальных материалов для заданных условий эксплуатации инструмента и накопление базы данных для разработки рекомендаций. Рассмотрено наружное точение проходными резцами с механическим креплением режущих пластин. Пластины четырехгранные квадратные (диаметр описанной окружности 17,5 мм) с центральным крепежным отверстием и без него, со стружечной канавкой и без таковой. Диаметр заготовки изменялся в процессе обработки от 280 до 60 мм. Скорость резания поддерживали в пределах 50-55 м/мин за счет варьирования числа оборотов шпинделя. Использовали токарно-винторезный станок модели 16К25. Подача резца из требований шероховатости обрабатываемой поверхности выбрана равной 0,21 мм/об. заготовки. Глубину резания принимали равной 0,5 мм для условий чистовой обработки и 1 мм - для условий черновой обработки. В том и другом случаях предельно допустимой величиной износа по задней грани считали 0,5 мм. Сопоставляли режущий инструмент по периоду износостойкости, т.е. по времени работы режущих пластин при должной шероховатости до достижения износа 0,5 мм по задней грани. Для измерения достигнутой величины износа обработку прерывали через каждые 15 мин. Измерение износа осуществляли на мультисенсорном измерительном центре (видеоизмерительной машине) модели Micro Vu Sol 161. Результаты испытаний дублировали и документировали. В результате выполненных исследований показано, что: инструментальные материалы существенно разнятся по износостойкости; применение покрытий на отечественном твердом сплаве марки ВК8 заметно повышает работоспособность режущих пластин; технологический прием доработки режущих кромок со стороны передней и задней поверхностей тоже существенно повышает работоспособность инструмента. Для объяснения выявленных результатов и закономерностей был произведен контроль силы резания по всем трем ее составляющим. Анализ результатов записи составляющих сил резания показал, что их величина и соотношение между собой существенно зависит от используемого инструментального материала и обрабатываемого материала. Установлено, что роль покрытия в повышении работоспособности инструмента существенно зависит от условий эксплуатации, в том числе от глубины резания. Покрытие, являвшееся наиболее эффективным (из рассматриваемых) при глубине резания 0,5 мм, может не оказаться таковым при глубине резания 1,5 мм и уступить первенство тому покрытию, которое было вторым или третьим по эффективности при глубине 0,5 мм. В результате проведенных экспериментальных исследований выделены инструментальные материалы, наиболее рациональные по периоду износостойкости для нержавеющей стали марки 09Х17Н7Ю. Среди них выявлены рациональные отечественные и импортные инструментальные материалы. Сравниваемые инструментальные материалы существенно (в два и более раза) неравноценны по периоду износостойкости. Исследовано, что рекомендуемые каталогами справочные данные по параметрам режима резания и ожидаемому периоду износостойкости для импортных инструментальных материалов не подтверждаются. Установлено, что для данной марки нержавеющей стали рекомендации по выбору отечественного инструментального материала и параметрам режима резания либо отсутствуют, либо устарели. Выявлены технологические приемы упрочнения отечественных инструментальных материалов, позволяющих повысить их работоспособность не хуже, чем покрытия. Из числа исследованных инструментальных материалов найдены наиболее рациональные для заданных условий эксплуатации при чистовой и черновой обработке. Их применение позволяет вести обработку без смены режущей кромки или пластины в течение часа и более, что делает их применимыми для современного металлорежущего высокопроизводительного оборудования с числовым программным управлением и в структуре автоматизированных комплексов.

износостойкость резцов, покрытия на твердосплавном инструменте, силы резания

1. Верещака А.С., Верещака А.А. Повышение эффективности инструмента путем управления составом, структурой и свойствами покрытий // Упрочняющие технологии и покрытия. 2005. № 9. С. 9-18.

2. Vereshchaka A., Lee W.Y. High Precision // High Speed Machining Technologies. Edition of HRDI, S. Korea, Cheonan. 2002. 393 p.

3. Мокрицкий Б.Я., Верещака А.А., Белых С.В., Мокрицкая Е.Б. Упрочнение сложносоставными покрытиями режущих пластин для обработки коррозионностойкой стали 09Х17Н7Ю // Упрочняющие технологии и покрытия. 2016. № 5. С. 3-5.

4. Мокрицкий Б.Я. Повышение работоспособности металлорежущего инструмента путем управления свойствами инструментального материала. Владивосток: Изд-во Дальнаука, 2010. 232 с.

5. Vereshchaka A., Lee W.Y. High Precision // High Speed Machining Technologies. Edition of HRDI. S. Korea, Cheonan, 2002. 393 p.

6. Scherbarth S. Moderne Scheidstoffe und Werkzeuge-Wege zur gesteigerten Productivitat. Sandvik Dusseldorf. Warkzeugtagung, 2002.

7. Cselle T. Nanostracturierte Schichten in der Werkstaff. Platit AG. Warkzeugtagung 2002.

8. Мокрицкий Б.Я., Саблин П.А., Верещака А.А. Инструментальное обеспечение современных машиностроительных производств. Комсомольск-на-Амуре: Изд-во Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет, 2017. 200 с.

9. Ситамов Э.С., Мокрицкий Б.Я. Результаты сравнительного исследования износостойкости твердосплавного инструмента при обработке нержавеющей стали // Металлообработка. 2018. № 4 (106). С. 7-13.

10. Табаков В.П. Формирование износостойких ионно-плазменных покрытий режущего инструмента. М.: Машиностроение, 2008. 312 с.

11. Верещака А.С., Григорьев С.Н., Табаков В.П. Методологические принципы создания функциональных покрытий для режущего инструмента // Упрочняющие технологии и покрытия. 2013. № 2. С. 18-19.

12. Vereschaka A.A., Vereschaka A.S., Batako A.D., Mokritskii B.J., Aksenenko A.Y. and Sitnikov N.N. Improvement of structure and quality of nanoscale multilayered composite coatings, deposited by filtered cathodic vacuum arc deposition method// Research Article. Nanomaterials and Nanotechnology. 2017. Vol. 7. Р. 1-13. DOI: 10.1177/1847980416680805 journals. sagepub.com/home/nax.SAGE.

13. Vereschaka A., Mokritskii B., Mokritskaya E., Sharipov O., Oganyan M. Two-component end mills with multilayer composite nano-structured coatings as a viable alternative to monolithic carbide end mills // Mechanics & Industry. 2017. Vol. 18. Nо. 7.