Методы, улучшающие обрабатываемость труднообрабатываемых сталей и сплавов

Интенсификация обработки резанием заготовок из труднообрабатываемых материалов достигается следующим образом:

1) повышением работоспособности инструмента,

2.) вводом дополнительной энергии в зону резания.

1. В последние годы большое внимание уделяется повышению работоспособности режущего инструмента путем нанесения на его рабочие поверхности износостойких покрытий (упрочнения). Наиболее широкое применение находят следующие способы упрочнения:

конденсация газообразных соединений из газовой среды с образованием твердых пленок на поверхностях режущего инструмента (способ ГТ),

термодиффузия в материал инструмента твердых соединений из металлических порошков (способ ДТ),

конденсация веществ из плазменной фазы в условиях ионной бомбардировки (способ КИБ).

Первые два способа — высокотемпературные: температура основы режущего инструмента (подложки) при его упрочнении достигает 1000 °С. Поэтому они применяются только для нанесения покрытий на инструмент из твердого сплава, в основном на сменные многогранные пластины.

При упрочнении инструмента способом КИБ температура подложки относительно низка (450 °С). Это позволяет применять его для упрочнения инструмента, как из твердого сплава, так и из быстрорежущей стали.

Способами ГТ и ДТ наносят покрытия из карбидов титана (TiC) или двухслойные покрытия из карбидов и нитридов титана (TiC + TiN) на сменные многогранные пластины из твердого сплава. Способом КИБ наносят покрытия из нитрида титана. Поскольку эффективность износостойких покрытий, нанесенных способами ГТ и ДТ, выше и эти способы более производительны, чем способ КИБ, последний нецелесообразно применять для нанесения покрытий на многогранные пластины твердого сплава. Покрытия из карбидов и нитридов титана, нанесенные способами ГТ и ДТ на многогранные пластины из твердого сплава, повышают стойкость инструмента в 1,5—2 раза при прежней скорости резания или дают возможность повысить скорость резания на 10—20% при прежней стойкости инструмента.

Способом КИБ можно упрочнять: паяные и монолитные инструменты из твердого сплава, сложные в изготовлении (мелкомодульные долбяки, метчики, фасонные .резцы); инструменты из быстрорежущей сталей — долбяки, червячные фрезы, метчики (особенно бесстружечные), протяжки, развертки, концевые фрезы. Упрочнение повышает стойкость инструмента в 1,2—2 раза.

2. При резании труднообрабатываемых сталей и сплавов применяют следующие методы обработки с вводом дополнительной энергии в зону резания: обработку е предварительным подогревом срезаемого слоя; обработку с вибрациями низкой частоты; обработку с колебаниями ультразвуковой частоты.

Нагрев целесообразно применять на ряде операций при обработке заготовок из вольфрамовых сплавов, некоторых магнитных сплавов и высокомарганцовистых сталей, а также в ряде случаев — при обработке заготовок из высокопрочных сталей и черновой обработке по корке деталей из титановых сплавов, причем предварительный нагрев срезаемого слоя позволяет значительно увеличить применяемые подачи. Однако даже в указанных случаях обработка с нагревом не находила применения вследствие значительного усложнения технологического процесса.

В последние годы был разработан и на некоторых заводах применен новый способ обработки резанием с нагревом плазменной дугой. Новый способ называют плазменно-механической обработкой (ПМО). Однако этому способу присущ основной недостаток обработки с нагревом — усложнение технологического процесса. Поэтому его применяют редко.

Обработка резанием с наложением вибрации низкой частоты находит применение при сверлении отверстий в заготовках из жаропрочных сплавов и сплавов на титановой основе. Колебания ультразвуковой частоты применяют при нарезании резьб метчиками в заготовках из жаропрочных сплавов и высокопрочных сталей с σ_в= 1600-1700 МПа.

Заготовки из жаропрочных сталей и сплавов, а также из сплавов на титановой основе диаметром более 60— 100 мм целесообразно разрезать анодно-механическим способом. Фасонные поверхности, труднодоступные места, отверстия диаметром менее 1 мм целесообразно обрабатывать электроимпульсным, электроискровым или электрохимическим способами, пазы и отверстия размером менее 0,2 мм — электронным или лазерным лучом. Электрофизические или электрохимические методы обработки следует применять в тех случаях, когда из-за низкой обрабатываемости материала или неудобства работы не удается срезать режущим инструментом более 5000 мм³ стружки в 1 мин, что соответствует работе лезвийного инструмента со скоростью резания 5 м/мин при глубине резания 5 мм и подаче 0,2 мм/об.

Тема 3.10 Обработка зубьев зубчатых колес