Унифицированные узлы инструмента и режущие материалы (4 из 7).

Твердые сплавы с прочным сцеплением алмазных слоев, осажденных безнапорным методом, конкурируют с инструментами, изготовленными из поликристаллов алмазов (ПКА), применяемых, в основном, для обработки легких сплавов. Алмазный слой толщиной около 10 мкм, нанесенный непосредственно на субстрат из твердого сплава, имеет хорошее сцепление и равномерность формы. Поверхность имеет структурированную топографию, типичную для алмаза.

Значительное повышение производительности обработки заготовок достигается благодаря использованию режущих инструментов, оснащенных поликристаллами сверхтвердых материалов (СТМ) на основе кубического нитрида бора (КНБ), ПКА, а также режущей керамикой.

Две группы СТМ практически имеют несвязанные друг с другом области применения, определяемые их физико-механическими свойствами и химическим составом. Твердость ПКА выше, чем твердость КНБ, а теплостойкость в 1,5…2 раза ниже. КНБ практически инертен к черным металлам, а ПКА проявляет по отношению к ним значительную активность при высоких контактных температурах и давлениях, имеющих место в зоне резания. Поэтому режущие инструменты из КНБ применяют главным образом для обработки чугунов и сталей, а из ПКА – для обработки цветных металлов и сплавов, неметаллических материалов. Керамика на основе оксида алюминия наиболее эффективна при точении с повышенной скоростью нетермообработанных конструкционных сталей и серых чугунов, оксидно-карбидная керамика – при обработке закаленных сталей, отбеленных высокопрочных чугунов, а керамика на основе нитрида кремния эффективна при обработке жаропрочных сплавов на никелевой основе и чугуна.

Физико-механические свойства СТМ, керамики и (для сравнения) твердых сплавов приведены в таблице.

Режущий материал	ρ, г/см³	HRA, ГПА	HV, ГПа	σ_сж, Н/мм²	σ_и, Н/мм²	Теплостойкость, °С	Е, ГПа
Твердый сплав	10…15	87…92	17…24	3000…5500	1000… 1700	800… 1000	450…650
Керамика	3,8…4,5	91…95	17…30	2500…5000	300… 1000	1100… 1600	350…400
КНБ	3,3.. .4,2	_—	45…80	3000…6000	600… 1200	1100… 1500	700…850
ПКА	3,2…4,0	_—	90… 120	2000…3500	300…500	600…900	800…900
Условные обозначения: ρ – плотность; HRA – твердость по Роквеллу; HV – твердость по Виккерсу; σ_сж – предел прочности при сжатии; σ_и – предел прочности при изгибе; Е – модуль Юнга.

Уникальная твердость СТМ при относительно высоких прочностных характеристиках, а также значительное повышение теплостойкости V КНБ и керамики позволяют при резании этими материалами резко повысить скорость резания – основную характеристику эффективности процесса металлообработки (см. таблицу).

Обрабатываемый материал	ПКА	КНБ	Керамика	Твердый сплав
Точение
Сталь: 150…250 НВ	_—	100…200	200…600	150…400
2S…45 HRC	_—	100…200	120…250	80…200
45…55 HRC	_—	80…180	60… 120	30…60
55…70 HRC	_—	60… 150	40…80	10…20
Чугун: 120…240 НВ	_—	500… 1000 !	200…600	130…300
240…400 НВ	_—	200…600	100…200	40… 100
400…600 НВ	_—	50…120	30…80	10…30
Алюминиевый сплав:
Si<12%	1000…5000	_—	_—	300…2000
Si>12%	600…3000	_—	_—	300… 1600
Сплав на основе меди	500…4000	_—	_—	150…600
Фрезерование
Сталь: 150…250 НВ	_—	400…900	200…400	150…400
25…45 HRC	_—	300…600	150…300	100…200
45…55 HRC	_—	200…400	100…200	40…80
55…70 HRC	_—	80…200	_—	_—
Чугун: 120…240 НВ	_—	800…3000	300…600	100…300
240…400 НВ	_—	500… 1000	150…300	50… 150
400…600 НВ	_—	200…500	50… 100	10…30
Алюминиевый сплав:
Si<12%	1000…4000	_—	_—	200…800
Si>12%	600…3000	_—	_—	150…300
Сплав на основе меди	500…4000	_—	_—	200…400

Резцы из КНБ эффективнее твердых сплавов при чистовом точении закаленных сталей с HRC > 45 и чугунов любой твердости. При сопоставлении КНБ с керамикой определяющим является характер затупления режущей кромки резца. Керамика позволяет точить "сырые" конструкционные стали со скоростью v = 600 м/мин, а композиты – со скоростью не выше 200 м/мин. Скорость точения высокотвердых чугунов и сталей резцами из КНБ выше, чем скорость точения этих материалов резцами из керамики.

Быстрый переход в разделы

Станки с ЧПУ

Унифицированные узлы инструмента и режущие материалы (4 из 7).