Реферат: Різання лезовим інструментом із надтвердих нітридів бору

Вступ

Останнім часом широкого застосування набули інструменти, оснащені синтетичними надтвердими матеріалами. Основою для їх синтезу є нітрид бору. Найбільш поширені: Ельбор-Р (композит 01), Гексаніт-Р (композит 10), Белбор (композт 02), композит 09 (ПТНБ). .Вони дещо поступаються алмазу за твердістю, однак характеризуються високою термостійкістю, (до 1500° С), високим опором термічним ударам та циклічним навантаженням, а також слабкою хімічною взаємодією з залізом.

Найбільш ефективне застосування лезового інструмента з нітриду бору при обробці загартованих сталей, чавунів різноманітної твердості, наплавлених матеріалів, важкооброблюваних високолегованих сталей та сплавів.

Процес різання лезовим інструментом на основі надтвердих модифікацій нітриду бору істотно відрізняється від процесу різання алмазним інструментом, що визначається його особливими фізико-механічними властивостями.

1. Контактні процеси

Основною відмінністю контактних процесів при взаємодії алмазного та нітридборного інструментів з оброблюваним матеріалом є характер тертя. Якщо тертя алмазу по більшості оброблюваних матеріалів підпорядковується законам зовнішнього тертя, то для нітридборного інструмента - законам внутрішнього тертя, тому що на його поверхні утворюється плівка оброблюваного металу, яка міцно утримується.

Ріст швидкості сильно зменшує розмір коефіцієнта тертя нітриду бору з металами, тому що з ростом швидкості підвищується температура на поверхні тертя, зменшується адгезійна взаємодія, знижується міцність зв'язку метал-метал. (температура в контакті може досягати 1000 °С)

Так, при терті алмазу з латунню (зовнішнє тертя) вплив швидкості практично відсутній, у той час як при терті нітриду бору з латунню (внутрішнє тертя) швидкість впливає на коефіцієнт тертя (рис. 1).

Рис. 1.

2. Особливості стружкоутворення

Для обробки нітридборними матеріалами характерний менший ступінь деформації зрізуваного шару. Вплив швидкості різання на рис. 2.

Рис. 2.

Є три характерних діапазони впливу швидкості різання на усадку стружки: до межі першого і другого діапазонів (v12) коефіцієнт стовщення стружки росте, до межі другого і третього (v23) із зростанням швидкості - круто падає, а в третьому діапазоні, при великих швидкостях різання - убуває монотонно. Його падіння при v>vІ2 пояснюється зміною коефіцієнта тертя між стружкою і передньою поверхнею із зростанням температури.

Значну роль у зміні коефіцієнта стовщення стружки відіграє налипання. Так, із зростанням швидкості різання до v23 збільшується до максимальних значень дійсний передній кут інструмента, ступінь деформації зрізуваного шару зменшується, коефіцієнт стовщення стружки досягає мінімуму. При v> v23 налипання зникає і швидкість різання впливає на коефіцієнт стовщення стружки через тепловий чинник.

3. Сили різання

Рис. 3.

Різання загартованих сталей лезовим інструментом із нітриду бору супроводжується більш низьким рівнем сил різання порівняно з обробкою традиційним інструментом. Як правило, через малі товщини зрізу важливу рольвідіграють сили на задній поверхні інструмента, їх розмір може перевищувати сили на передній поверхні, які визначають стружкоутворення. На рис. 3 наведені залежності складових сили різання від швидкості при точінні загартованих сталей різцями з нітриду бору. Всі три складові сили Рх, Ру, Рzзмінюються за одним законом. Із збільшенням швидкості різання вони швидко ростуть, сягаючи максимуму, і далі знижуються, спочатку більш інтенсивно. Із зростанням швидкості різання інтенсивність зменшення сил різання знижується. Це пояснюється контактними процесами в зоні різання. У районі низьких значень зростання швидкості збільшує температуру різання і, отже, адгезійну взаємодію оброблюваного матеріалу з інструментом. При цьому коефіцієнт тертя в контакті росте, росте і сила різання. Подальше зростанняшвидкості різання продовжує збільшувати температуру в контакті інструмент - оброблюваний матеріал до значень, при яких падає міцність адгезійних зв'язків через пом'якшення металу. Коефіцієнт тертя при цьому знижується і, отже, знижуються сили різання. Таким чином, зниження сил викликається розігрівом зони різання до 1000-1100° С. При цьому радіальна складова Ру_ практично завжди більше головної складової – тангенціальної Рz, тобто традиційне співвідношення між складовими сили різання порушується. Це пояснюється великими силами, що діють з боку задньої поверхні.

Спостерігається великий вплив зносу інструмента, Із збільшенням якого сили різання ростуть, особливо радіальна складова Ру. Її переважання над іншими складовими збільшується. Це відбувається тому, що інструмент із нітриду бору зношується в основному по задній поверхні, що збільшує сили з боку задньої поверхні.

4. Теплові явища

Вивчення теплових явищ при різанні загартованих сталей різцями з нітриду бору представляє певні складнощі, пов'язані з неможливістю використовувати метод природної термопари через низьку електропровідність інструмента. Використовуючи метод штучної термопари з іншими методами, наприклад, методом термоіндикаторів, можна достатньо вірогідно визначити температурне поле в інструменті, деталі, стружці (рис. 5.7).

Як показують дослідження, температура в зоні різання досягає 1000-1100 ° що значно вище, ніж при традиційній лезовій обробці. На рис. 4 наведені залежності температури різання від швидкості.

З підвищенням швидкості внаслідок збільшення роботи різання і кількості тепла, що виділяється, росте температура, але її зростання відстає від росту швидкості різання. Це відставання посилюється в зоні високих швидкостей. На кривій можна виділити три характерні інтервали.

Рис. 4

У першому - при низьких швидкостях різання утворюється стружка сколювання, довжина контакту якої з передньою поверхнею невелика. Але на задній поверхні із зростанням коефіцієнта тертя температура інтенсивно збільшується. В другому діапазоні швидкостей різання оброблюваний матеріал розм'якшується, коефіцієнт тертя знижується, інтенсивність зростання температури зменшується. При великих швидкостях різання утворюється зливна стружка, інтенсивність зростання температури незначна, що пояснюється зменшенням коефіцієнта тертя, сили різання, зниженням пластичної деформації стружки і різкого збільшення тепловідведення в навколишнє середовище.

5. Зносостійкість інструмента

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--