Способ определения оптимальной скорости резания твердосплавными инструментами

 

Изобретение относится к обработке металлов резанием, обработке углеродистых и легированных сталей и жаропрочных сплавов. Способ включает определение температуры максимальной работоспособности твердого сплава и зависимости температуры резания от скорости резания. Для сокращения трудоемкости температуру максимальной работоспособности устанавливают по температуре начала зоны вязкого разрушения на графике температурной зависимости ударной вязкости твердого сплава. 3 ил.

Изобретение относится к обработке металлов резанием, а именно к способам определения оптимальной скорости резания, которая обеспечивает минимальную интенсивность износа и максимальную работоспособность твердосплавного режущего инструмента при лезвийной механической обработке углеродистых и легированных сталей, жаропрочных сплавов и других металлических материалов в различных отраслях машиностроения.

Известны способы определения оптимальной скорости резания по графикам зависимостей различных параметров инструмента от скорости резания [1, 2]. Недостатком известных способов является остановка процесса резания для промежуточных измерений и применение дополнительных контролирующих приборов, приспособлений и методик.

Наиболее близким по технический сущности является известный способ определения оптимальной скорости резания для твердосплавного инструмента [3], заключающийся в следующем. По результатам стандартных испытаний твердости по Виккерсу (HV) образцов инструментального материала при различных температурах (Θ) и графику lgHV=f(Θ) определяют температуру его максимальной работоспособности. Затем находят зависимость температуры резания от скорости резания Θ= f(V), по которой определяют значение оптимальной скорости резания, используя ранее установленную величину температуры максимальной работоспособности.

Однако трудоемкость указанного способа сравнительно высока ввиду необходимости проведения серии измерений при обеспечении постоянства заданной температуры испытаний.

Предлагаемое изобретение решает задачу сокращения трудоемкости определения оптимальной скорости резания на основе стандартных кратковременных испытаний.

Решение заключается в следующем. По результатам кратковременных стандартных испытаний твердосплавных образцов на ударную вязкость (KCV) при различных температурах строят график KCV=f(Θ), по которому устанавливают величину температуры максимальной работоспособности твердого сплава Θ_мр, учитывая характер разрушения образцов. Выявляют зависимость температуры резания от скорости резания, которую используют для определения оптимальной скорости резания по величине Θ_мр.

В отличие от прототипа величину температуры максимальной работоспособности твердого сплава определяют по результатам менее продолжительных испытаний на ударную вязкость, что не только экономит время, но и упрощает процесс поддержания стабильности температуры испытаний, а также повышает точность измерений.

Способ основан на установленной зависимости характера разрушения образцов твердого сплава от температуры испытания на ударный изгиб (фиг.1). В зависимости от структурного состояния, степени релаксации внутренних напряжений и условий распространения микротрещин на графике можно выделить 4 зоны: I - хрупкое, II - квазихрупкое, III - вязкое и IV - катастрофическое разрушение. Максимальной работоспособностью обладает твердосплавный инструмент при температуре перехода из квазихрупкого (II) в вязкое (III) состояние.

На фиг. 1 представлена зависимость ударной вязкости твердого сплава от температуры разрушения; на фиг.2 - зависимость температуры резания от скорости лезвийной обработки; на фиг.3 - зависимость относительного поверхностного износа резцов от скорости резания.

Предлагаемый способ иллюстрирует пример.

На графике зависимости ударной вязкости твердого сплава ВК8 от температуры (фиг. 1) начало зоны вязкого разрушения наблюдается при температуре 750^oС, которая принимается за температуру максимальной работоспособности режущего твердосплавного инструмента Θ_мр. Используя величину Θ_мр, по зависимости температуры резания от скорости обработки (фиг.2) определяют оптимальную скорость резания. В приведенном случае она составляет 11 м/мин.

Представленная для сравнения на фиг.3 зависимость относительного поверхностного износа резцов от скорости резания V построена по результатам стойкостных испытаний. Оптимальные скорости резания, определенные предлагаемым способом и стойкостными испытаниями, совпадают.

Предлагаемый способ позволяет сократить трудоемкость определения оптимальной скорости резания, обеспечивающей минимальную интенсивность износа твердосплавного инструмента и его максимальную работоспособность.

Источники информации 1. А.с. СССР 841779, МКИ³ В 23 В 1/00, опубл. 30.06.81, Бюл. 24.

2. А.с. СССР 1155361, МКИ⁴ В 23 В 1/00, опубл. 15.05.85, Бюл. 18.

3. Патент РФ 2173611, МКИ⁷ В 23 В 1/00 от 20.08.2001.

Формула изобретения

Способ определения оптимальной скорости резания твердосплавными инструментами, включающий определение температуры максимальной работоспособности твердого сплава и зависимости температуры резания от скорости резания, отличающийся тем, что температуру максимальной работоспособности устанавливают по температуре начала зоны вязкого разрушения на графике температурной зависимости ударной вязкости твердого сплава.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3