|
ФPAГMEHT УЧЕБНИКА (...) Точение и фрезерование СТМ на основе нитрида бора зарубежного производства выполняют на менее высоких скоростях резания, но с существенно большими сечениями среза, более свойственными твердосплавному инструменту.
Точение и фрезерование инструментом из композита по ряду параметров также резко различаются. Между тем рекомендации по точению часто относят к фрезерованию, что недопустимо. Различие заключается в следующем: точение сырых сталей резцами из композита осуществляется на скоростях 100—200 м/мин, что экономически невыгодно по сравнению с точением твердосплавными резцами. Фрезерование же производится на скоростях 400—900 м/мин (в 3—4 раза выше, чем при фрезеровании твердосплавным инструментом), в результате чего достигаются высокие качество обработки и экономический эффект. Скорости резания при фрезеровании закаленных сталей и чугунов инструментом из композита в 3—4 раза выше, чем при точении. В то же время фрезерование закаленных быстрорежущих сталей с HR С.. 60—70 выполняется инструментом из композита со скоростью 20— 40 м/мин, что в 2—3 раза меньше скорости при точении этих сталей. Предварительное фрезерование чугунов по корке с глубиной резания до 6 мм чрезвычайно эффективно и находит все более широкое применение, а точение по корке менее эффективно. Резцы с пластинами из композита 01 не рекомендуются для точения с ударом закаленных сталей (HRC3 50), а при фрезеровании композит 01 эффективен при обработке чугунов и сталей любой твердости.
Резцы с пластинами из композита 05 одинаково эффективно обрабатывают и чугуны, и закаленные стали, а торцовые фрезы с композитом 05 фрезеруют только чугуны. При точении основное влияние на стойкость инструмента из композита оказывает скорость резания, а при фрезеровании — подача на зуб. Поэтому при заданной глубине резания в случае точения вначале назначают подачу на оборот, максимальную по критерию точности и критерию качества обработки, а затем выбирают экономически эффективную скорость резания. В случае фрезерования — наоборот: сначала назначают максимально возможную скорость резания, а затем подбирают подачу на зуб, обеспечивающую требуемое качество поверхности. При точении охлаждение рекомендуется всегда, а при фрезеровании — только при большом расходе СОЖ (не менее 5 л/мин на каждый зуб фрезы).
Инструменты из КНБ можно применять для обработки цветных сплавов и неметаллических материалов, хотя и с меньшей эффективностью, чем алмазные. Поэтому в тех случаях, когда необходимо за один рабочий ход обработать комбинированные заготовки, состоящие из разных материалов (черных и цветных), предпочтительнее инструмент из КНБ. Исключением является точение заготовок из алюминий-кремниевых сплавов со вставками из специальных чугунов (детали типа поршень) — здесь эффективнее алмазные резцы (точение участка из чугуна выполняется со скоростью меньшей, чем при точении алюминий-кремниевых сплавов).
Отличие алмазных режущих инструментов от инструментов из КНБ в том, что первые успешно применяют с теми же оснасткой и режимами резания, с которыми работают замененные твердосплавные инструменты (эффективность достигается благодаря повышению стойкости инструмента в десятки и сотни раз), а вторые эффективны, как правило, только при резком повышении скорости резания. Поэтому если основной проблемой при внедрении алмазных инструментов является сложность формообразования (профилирования) и восстановления по мере затупления их режущей части, то при внедрении инструментов из КНБ, обладающих относительно хорошей шлифуемостью алмазными абразивными инструментами, основная проблема — сложность создания нового оборудования с повышенными частотой вращения шпинделя, мощностью и жесткостью.
Инструмент из СТМ используется не только для чистовой обработки. С освоением режущих пластин диаметром до 8—12 мм и созданием ступенчатых фрез с механическим креплением область применения композита при механической обработке резко расширяется: его стали применять для получистовой и даже предварительной обработки заготовок деталей машин взамен твердосплавного инструмента. Наиболее перспективно применение торцовых фрез при обработке заготовок корпусных деталей из чугунов и цветных сплавов.
Заготовки для точения резцами, оснащенными керамикой, следует по возможности выбирать жесткими (LID 5, где L — длина, D ¦— диаметр). У заготовок из улучшенных и закаленных сталей может быть L/D 5, и их следует обрабатывать с применением люнетов, так как в этом случае скорость резания не превышает 200—250 м/мин. При обработке заготовок с D 200 мм достигаются высокие скорости резания на серийно выпускаемых станкозаводами универсальных токарных станках и станках с ЧПУ с частотой вращения шпинделя п = 1600 ... 2000 мин-1. При обработке заготовок с D » 200 мм из стали и чугуна следует их отбалансировать, иначе при высокой частоте вращения шпинделя заготовка может вырваться из патрона. У заготовок, поступающих на токарные станки с ручным управлением, для обработки резцами, оснащенными керамикой, следует делать на входе и выходе инструмента фаски, превышающие припуск на операцию. Желательно делать канавки в местах перехода от обработки цилиндрической поверхности к торцовой. При работе на станках с ЧПУ в случае отсутствия на заготовках фасок или канавок в программе следует задавать уменьшенные в 2—2,5 раза значения подач для моментов входа и выхода инструмента. При обработке заготовок ступенчатых деталей на станках с ручным управлением длина самой короткой ступени должна быть такой, чтобы рабочий-станочник успевал реагировать на перемещение суппорта в течение всей рабочей смены (минутные подачи весьма велики).
Применение высокоскоростной обработки в течение длительного времени повышает требования к деталям токарных станков. Муфты и тормозные элементы станка должны выдерживать большое число переключений, большие силовые и тепловые нагрузки. Обязательны защитные приспособления и кожухи от разогретой стружки, особенно при точении чугуна и нетермообработанных сталей.
Применение СТМ и керамики изменяет баланс штучного времени: сокращается доля основного времени и возрастает доля вспомогательного, поэтому необходимо оборудовать станки быстрозажимными и быстросъемными патронами, имеющими высокие точность и балансировку.
При чистовой обработке отверстий для устранения возможных следов от стружки на обработанной поверхности и достижения более высокого качества обработанной поверхности резец из обработанного отверстия следует выводить на рабочей продольной подаче. При этом одновременно обеспечивается выхаживание отверстия, повышение его точности, уменьшение шероховатости поверхности.
Для предохранения теплового деформирования детали целесообразно охлаждать обработанную поверхность с помощью СОЖ на расстоянии не менее 100 мм от вершины резца. Попадание СОЖ на пластину из керамики нежелательно.
5.2. Опыт применения инструментов, оснащенных СТМ и керамикой
Эффективность резцов и торцовых фрез, оснащенных поликристаллами СТМ на основе алмаза и нитрида бора, а также керамикой, в наибольшей степени проявляется в условиях автоматизированного производства по следующим основным причинам: у поступающих на обработку заготовок более идентичны физико-механические характеристики, более стабильны снимаемый припуск и состояние обрабатываемой поверхности, чем у заготовок, поступающих на универсальные станки;
специальные станки, станки с ЧПУ и многоцелевые станки позволяют реализовать режимы резания, близкие к оптимальным для инструмента из СТМ и керамики, и тем самым обеспечить производительность обработки, соответствующую получению наибольшего экономического эффекта;
учитывая специфику СТМ и керамики, на станках с ЧПУ и многоцелевых можно таким образом программировать обработку, чтобы обеспечить плавный вход и выход инструмента на пониженных подачах, повысить надежность процесса;
принудительная смена инструмента и его централизованное восстановление (повторная заточка, сборка и выверка) обеспечивают наилучшие условия эксплуатации и минимальные потери инструментов, что особенно важно применительно к дорогостоящему инструменту из СТМ и керамики.
На специальных станках и станках, встроенных в автоматические линии, для обработки, например, заготовок деталей автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных машин массового производства и т. п. инструмент из СТМ и отчасти из керамики следует применять для следующих целей:
чистового точения чугунных заготовок с большими обрабатываемыми поверхностями, для изготовления которых с использованием твердосплавных резцов требуются несколько станков (гильзы цилиндров, блоки цилиндров, маховики, тормозные барабаны, диски сцепления, чашки дифференциалов и др.);
чистового точения закаленных стальных и чугунных заготовок высокой твердости, при изготовлении которых с использованием твердосплавных резцов или шлифовальных кругов требуются несколько станков или если при их изготовлении не обеспечивается требуемое качество обработки (седла клапанов, шестерни, втулки, шпинделя, каландровые и прокатные валки и др.); |
