Лезвийная обработка инструментом, содержащим сверхтвёрдые материалы

Лезвийная обработка инструментом, содержащим сверхтвёрдые материалы 

Появление сверхтвёрдых инструментальных материалов (СТМ) в основе которых лежит кубический нитрид бора (КНБ) и алмаза повлекло существенные изменения в процессах металлообработки. Лезвийная обработка инструментами на основе СТМ определяется исходя из особых физико-механических свойств данных материалов.

Инструменты на основе поликристаллического алмаза обладают высокой твёрдостью, теплопроводностью, модулем упругости, износостойкостью, невысоким коэффициентом трения, очень высокой остротой режущих кромок. Они оптимальны для высокоскоростной чистовой обработки алюминия и цветных сплавов, так же они используются в процессе вальцевания, подробнее тут www.lmash.ru/valcevanie1.html.

Инструменты на основе КНБ по твёрдости несколько уступают алмазным, но по теплостойкости и ударной прочности превосходят их. Теплостойкость инструментов с пластинами из КНБ достигает 1400°С что делает оптимальным их применение для высокоскоростной чистовой и отделочной обработки поверхностей заготовок, для изготовления которых использовались чугун или закалённая сталь.

Лезвийная обработка инструментом с пластинами КНБ имеет ряд преимуществ перед абразивной. Площадь контакта резца или фрезы с пластинами из КНБ с заготовкой в десятки, а зачастую и в несколько сотен раз меньше чем она бывает при контакте со шлифовальным кругом. Таким образом, уровень тепловыделения при шлифовании существенно выше, чем он имеет место быть при точении. Окружная скорость детали в процессе шлифования меньше, относительно скорости при точении, следовательно, время температурного воздействия на деталь больше.

Локальность и непродолжительность воздействия повышенных температур на заготовку при лезвийной обработке КНБ исключают или существенно уменьшают глубину структурных изменений, которые происходят в поверхностном слое. В процессе внутреннего шлифования тепловыделение больше, чем его показатели при наружном, так как площадь контакта больше, что говорит в пользу замены растачиванием КНБ.

Лезвийная обработка КНБ при жёсткой системе СПИД и правильно подобранных углах режущих пластин обеспечивает параметры качества поверхности на уровне шлифования. При точении и растачивании закалённых сталей КНБ стабильно обеспечивается шероховатость на уровне Ra 0,3-0,4 мкм. По относительной опорной длине профиля точение превосходит шлифование.

После точения КНБ в поверхностном слое деталей остаточные напряжения - благоприятные сжимающие, а после шлифования - неблагоприятные растягивающие. При лезвийной обработке КНБ отсутствуют прожоги и шаржирование абразивом поверхности.

Производительность растачивания КНБ особенно малых диаметров оказывается выше, чем при проведении шлифования. В целом ряде случаев весьма перспективно высокоскоростное отделочное фрезерование КНБ чугуна, скорости резания достигают 900 м/мин, а подачи 200-500 мм/мин.

При лезвийной обработке КНБ чугуна, а также закалённых сталей, как правило, можно отказаться от применения СОЖ, что выгодно отличает её от шлифования. Удельные энергозатраты при шлифовании выше, чем при лезвийной обработке КНБ.

Таким образом, ограничивающим фактором для внедрения лезвийной обработки КНБ остаётся недостаток информации, а в ряде случаев недостаточная жёсткость применяемых СПИД.