4. Производительность резания режущей керамикой в сопоставлении с твердыми сплавами | Металлолом

Сравнительные испытания режущей керамики прово­дили многие исследователи. При этом чистую окисную керамику со стекловидной фазой или без нее сопоставля­ли с различными стандартами и специальными марками

Твердых сплавов при резании чугуна и стали [9, 49, 52— 54, 58, 61, 62, 65—86].

Эти сопоставления дают возможность в известной ме­ре решить, в каких случаях следует применять чувстви­тельную к удару чистую окисную керамику, относительно устойчивую к поломкам окисно-металлическую или окис – но-карбидную керамику, и когда в зависимости от парка станков ее можно сопоставлять с более пластичными стандартными твердыми сплавами типа WC—Со (94/6), » WC — TiC — Со (78/16/6) или со специальными тверды – I ми сплавами, например WC—TiC—TaC—Со (93/2/2/3), 1 WC-TiC-Co (34/60/6), TiC-NiFeCr (94/6) и TiC – I Mo2C — NiCr (80/10/10). Наиболее существенным явля – !’ ется сопоставление с указанными твердыми и изно- S состойкими специальными марками твердых сплавов, так как на практике именно эти материалы в боль­шинстве случаев являются конкурентами режущей кера­мики. Данные всех сравнительных испытаний прежде всего совпадают в том, что при соблюдении идеальных условий резания область применения режущей керамики соответствует высоким скоростям резания (200— 700 м/мин) и малым подачам.

Картина износа пластинок из режущей керамики при резании в основном несколько отличается от картины износа твердосплавных пластинок. На инструментах из режущей керамики не обнаруживается лунок и, следова­тельно, выкрашиваний. Естественным мерилом стойкости инструмента поэтому может служить затупление фаски в результате истирания. Согласно микроисследованиям А. О. Шмидта и его сотрудников [78], у вершины резца и на режущей кромке в первые несколько секунд возникают незначительные выкрашивания. Этот «мгновенный» износ составляет около 0,025— 0,1 мм. Дальнейшее увеличение ширины износа до 0,25 мм протекает очень медленно. Бла­гоприятную роль играет предварительный наклон режу­щей кромки. Если ширина полосы износа достигает 0,25—0,3 мм, то пластинку нужно извлечь из резца для переточки, так как иначе может произойти интенсивное выкрашивание и трещинообразование.

При сопоставлении публикуемых данных по резанию нужно указывать характер испытаний: лабораторные ли это эксперименты, проводившиеся в благоприятных усло­виях, или производственные испытания, при которых хрупкая режущая керамика неизбежно оказывается ме­нее удобным материалом.

40

! !

I

1 ‘S

Il

I	\ —	6-

В 12 W 20 24 28 32 36 4С # Время Резания T,MiH

Рис. 151. Зависимость ширины полосы износа режу­щей керамики от скорости резания о при обработке стали (по Геймелю):

1 — 700 м/мин; 2 — 600 м/мин; 3 — 500 м/мин; 4 — 400 м/мин; 5 — 300 м/мин; 6— 200 м/мин

0,050,!

OA

Подача s, мм/об

Рис. 152. Зависимость износа по задней поверхно­сти режущей керамики от подачи при глубине резания:

/ — 0,25 мм; 2 — 0.5 мм; 3 — 4 мм; 4 — 1 мм; 5 — 2 мм

0,05

0,250,5 1 2 С* 6

Рис. 153. Зависимость износа по задней поверхности ре­жущей керамики от глубины резания (по Геймелю) при подаче:

Глубина резцния. пп

Влияние условий резания на износ особенно тщатель­но изучено Рихтером [49] и Геймелем [53]. На рис. 151, 152 и 153 приведены зависимости величины износа режу – 1— 0,6 мм/об-, 2 — 0,4 мм/об; 3 — 0,2 мм/об; 4 — 0,1 мм/об-, 5 — 0,05 мм/об

V
\
		\
	\ •>	\\
	\ч \	Vх’	Л
	\		\5 k \
Л	\	1	\ю -V
			-H
		4—	I
		\	\
		T
			I
			«	0
		Р\

IO2

3 Ь 5 б

Различных марок режущей керамики Геймелю)

Сырость ре}Ония г, п/мин

Зис. 154. Стойкость

Щей керамики С40 при резании стали от скорости реза­ния, подачи и глубины резания соответственно.

На рис. 154 представлены данные Агте и Геймеля [87] о стойкости режущей керамики различных марок. Марки 1—7 состоят из чистой окиси алюминия с добавкой или без добавки стеклообразующей фазы. Марка 9 представ­ляет собой окисно-металлическую керамику, марки 8, 10, С40 и D25 являются типичными представителями окисно-

Скорость резания / п/пин

Рис. 155. Стойкость режущей керамики С40 в сопоставлении с твер­дыми сплавами и быстрорежущей сталью при обработке стали

(по Геймелю):

/ — быстрорежущая сталь; 2 — твердый сплав S4HL; 3— твердый сплав Si; 4 — твердый сплав Fl; 5 — режущая керамика С40

Карбидной керамики. Как следует из рис. 154, различие в отношении стойкости очень велико. При этом некото­рые марки окисной керамики характеризуются большей производительностью, чем окисно-карбидная керамика. Однако в промышленности последней отдается предпоч­тение благодаря ее большей вязкости.

Данные, аналогичные данным Агте и Геймеля, полу­чили Опиц и Зибель [80], сравнивавшие различные марки режущей керамики с твердым сплавом WC — TiC — Со (78/16/6) при обработке стали.

Геймель [87] приводит сравнительные данные для ре­жущей керамики С40 и стандартных марок износостой­ких твердых сплавов при обработке стали (рис. 155), в то время как Давиль и Клингер [58] сопоставляют окисно- карбидную керамику с твердыми сплавами марок Gl и Sl при обработке чугуна и стали (рис. 156 и 157). При об­работке керамикой серого чугуна с большими скоростя­ми резания износ по задней поверхности значительно меньше, а при обработке стали лункообразование поч­ти незаметно. Однако при малых скоростях резания твердые сплавы предпочтительнее режущей керамики.

I’

А/,;

Б 4

Юг 8 6

И

T		[К	\ \
/	I У———			I 1———– \
			\	У
			V
			———- \	1

W1 2 4 б S Юг г t Скорость резания у, п/мин

Рис. 156. Стойкость режущей керамики (1) в сопоставлении с твердым сплавом (2) при об­работке серого чугуна (по Да – вилю и Клингеру)

IOL 8 Б

2

W’ 8 6 U

10′ 2 U 6 8 Юг 2 4

Спорость резония к, пин

Рис. 157. Стойкость режущей керамики (1) в сопоставлении с твердым сплавом (2) при об­работке резанием стали проч­ностью 60 кГ/жж2 (по Давилю и Клингеру)

На рис. 158 представлены данные Вейнера и Колер- мана [74] для режущей керамики С40 при обработке ста­ли в сравнении с износостойкими стандартными тверды­ми сплавами Sl и Fl, а также с безвольфрамовым твер­дым сплавом на основе карбида титана. При этом режу­щая керамика превосходит безвольфрамовые твердые сплавы только при скорости резания свыше 600 м/мин. При меньших скоростях резания твердый сплав на осно­ве TiC предпочтительнее режущей керамики благодаря большей вязкости.

Углы резания оказывают большое влияние на стой­кость режущей керамики при резании [53, 88]. Передний

Угол должен быть равен нулю. Однако для инструментов с механическим креплением в большинстве случаев при­ходится применять отрицательный передний угол, что вы­зывает больший износ по задней поверхности. Задний

Угол должен быть равен 5—8° для того, чтобы угол заострения мог быть ра­вен 90°. Большое значе­ние имеет так же пра­вильный выбор устано­вочного угла к и угла при вершине е. Чтобы угол при вершине был по возможности большим, установочный угол дела­ют меньше 90° (лучше всего 45—60°).

300

200

100 30 60

W 20

\ Wv4 —TTWj
—
V
2′ 1 у
				\
				\

100 200 LOO 600800!ООО 2000

СкПРОСтб рРЮт/а с» м/мин

Рис. 158. Стойкость режущей керамики в сопоставлении с одной из особых марок твердо­го сплава и с обычным твердым сплавом при обработке стали резанием (по Вейнеру и Колер – мапу). Обрабатываемый мате­риал— сталь С60, а=2 мм, s=0,2 мм/об:

H

-Si; .? — ИТ; 4 — CW

1 — Fl;

Если подвести итог всем данным, полученным при лабораторных иссле­дованиях, то выявляется следующее: значительные устойчивость к окислению, горячая твердость и пре­дел прочности при сжа­тии в условиях высоких температур позволяют при применении режу­щей керамики сохранять большие скорости реза­ния в течение длитель­ного периода времени. Незначительное сопро­тивление в результате трения режущего инстру­мента уменьшает потреб­ление энергии на единицу объема снятой стружки. Ма­лые скорости резания при точении нежелательны и вы­зывают повреждения инструментов. Необходимо также избегать прерывистого резания, изменения глубины ре­зания, шероховатой поверхности литья, окалины на по­верхности, усадочных раковин, различных включений в материале, колебаний твердости, а также больших се­чений стружки. Предпочтительны малые подачи и глу­бины резания.

Если использовать безупречно работающий инстру­мент с механическим креплением пластинки, надежно прикрепленный к производительному, не вибрирующему станку, то режущую керамику целесообразно применять для резания отбеленного чугуна и других материалов, дающих короткую стружку и обработка которых тверды­ми сплавами очень затруднена, например для абразивно действующих материалов, пластмасс, эбонита, графита и т. д. При обработке этих материалов с большой ско­ростью резания и при малом сечении стружки можно снять большое количество материала. Благодаря незна­чительному износу при резании обеспечивается весьма высокая точность в размерах и хорошая поверхность об­рабатываемой детали (как при алмазной обработке).