25-09-22
С развитием материаловедения и технологий, а также постоянным совершенствованием методов подготовки материалов, в производстве появилось большое количество новых материалов. Большинство из этих материалов обладают относительно хорошими общими физико-механическими свойствами, но крайне низкой производительностью резания, поэтому их называют труднообрабатываемыми. Уникальные механические свойства труднообрабатываемых материалов создают многочисленные трудности при обработке резанием, особенно при обработке сверхтонких глубоких отверстий, что стало узким местом в производстве. В данной главе рассматриваются физико-механические свойства и производительность резания нескольких типичных труднообрабатываемых материалов.
Основные понятия обрабатываемости металлов
Показатели для измерения обрабатываемости металлических материалов
Обрабатываемость металлического материала определяется лёгкостью, с которой он поддаётся обработке резанием при определённых условиях резания. Степень сложности обработки варьируется в зависимости от условий резания и требований. Обрабатываемость металлических материалов – понятие относительное и обычно оценивается четырьмя показателями: качеством поверхности, стойкостью инструмента, удельной силой резания и контролем стружкообразования.
1. Качество поверхности
Обрабатываемость механических деталей обычно оценивается по шероховатости поверхности. Чем ниже шероховатость поверхности после обработки, тем выше обрабатываемость. Для прецизионных деталей со специальными требованиями для оценки обрабатываемости используются глубина метаморфического слоя на обработанной поверхности, остаточные напряжения и степень упрочнения. Это обусловлено главным образом тем, что глубина, остаточные напряжения и степень упрочнения метаморфического слоя напрямую влияют на стабильность формы и размеров деталей, а также на магнитную проводимость, электропроводность и сопротивление ползучести. 2. Стойкость инструмента Обрабатываемость металлических материалов оценивается по стойкости инструмента. Стойкость инструмента – это общее время резания от начала резания до износа, достигающего нормы затупления инструмента. Стойкость инструмента (1) При одинаковых условиях стойкости инструмента оценивается допустимая скорость резания материала заготовки. Этот показатель является общепринятым показателем для оценки обрабатываемости. Допустимая скорость резания выражается как vy, что означает: при стойкости инструмента T (мин) допустимое значение скорости резания для обработки металлического материала. Чем больше значение vy, тем лучше обрабатываемость заготовки. Обычно T = 60 мин; для труднообрабатываемых материалов T = 30 мин или T = 15 мин. При T = 60 мин скорость резания v можно выразить как v60.
(2) При тех же условиях резания проверьте значение стойкости инструмента при резании материала заготовки. Чем больше значение стойкости инструмента, тем лучше обрабатываемость заготовки.
(3) При тех же условиях резания проверьте объём снимаемого металла при резании материала заготовки до уровня затупления инструмента. Чем больше объём снимаемого металла, тем лучше обрабатываемость заготовки.
3. Удельная сила резания
При недостаточной мощности станка или недостаточной жёсткости системы станок-приспособление-инструмент-заготовка для оценки обрабатываемости заготовки часто используют удельную силу резания.
4. Сложность контроля стружкодробления
Возможность эффективно контролировать направление движения стружки и надёжно её дробить характерна для таких видов обработки, как глубокое сверление, глубокая расточка, глубокое трепанирование и т. д.; в противном случае обрабатываемость низкая. В реальном производстве для оценки обрабатываемости обрабатываемого металлического материала обычно используют относительную обрабатываемость. Принимая за эталон показатель V стали 45 (твёрдость 170–229 HB, предел прочности θ = 0,637 ГПа), обозначаемый как (V60), отношение k показателя V других металлических материалов к (V60) называется относительной обрабатываемостью, т. е. k = V60/(V60)j.
Относительную обрабатываемость широко используемых металлических материалов можно разделить на восемь уровней, как показано в таблице 3.1.
Факторы, влияющие на обрабатываемость металлических материалов
Обрабатываемость металлических материалов зависит от физико-механических свойств материала, химического состава, состояния термической обработки, металлографической структуры, требований к обработке и условий обработки.
1. Твёрдость
1) Влияние твёрдости материала заготовки при комнатной температуре
Как правило, материалы одного типа с более высокой твёрдостью обладают более низкой обрабатываемостью. При высокой твёрдости материала уменьшается длина контакта стружки с передней поверхностью, что приводит к увеличению нормального напряжения на передней поверхности и концентрации тепла трения на меньшей поверхности контакта инструмента со стружкой, что приводит к повышению температуры резания и повышенному износу. Чрезмерно высокая твёрдость заготовки может привести к пригоранию режущей кромки инструмента и выкрашиванию. Рисунок
