Связь износа резцов из КНБ с температурой при растачивании чугунов

• Автор: Махмуд Манджурул Алам
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 128 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Глава I. СВЕРХТВЕРДЫЕ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА
ОСНОВЕ КУБИЧЕСКОГО НИТРИДА БОРА
1.1. Свойства инструментальных материалов на основе КНБ
1.2. Применение КНБ для обработки чугунов в условиях точения
и растачивания
1.3. Шероховатость обработанной поверхности при чистовом
растачивании чугунов
1.4. Работоспособность инструментов из КНБ и ее связь с
температурой в зоне резания
1.5. Выводы и задачи исследования
* - .. Л'*« " 5 ’
Глава II. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
ИЗНОСА РЕЗЦОВ ИЗ КНБ И ТЕМПЕРАТУРЫ В ПРОЦЕССЕ РАСТАЧИВАНИЯ ЧУГУНА
2.1. Экспериментальная установка
2.1.1. Устройство для измерения износа расточных резцов
2.1.2. Измерительная система для измерения температуры в
процессе растачивания
2.2. Обрабатываемые материалы и инструменты
2.3. Методика оценки работоспособности расточных резцов из

2.4. Методика измерения температуры
2.5. Оценка достоверности результатов исследования
2.6. Выводы по результатам предварительного исследования
Глава III. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТЕМПЕРАТУРЫ РЕЗАНИЯ ПРИ
РАСТАЧИВАНИИ ЧУГУНА РЕЗЦАМИ ИЗ КНБ
3.1. Определение источников тепловыделения
3.2. Моделирование температурного поля
3.3. Расчет усредненной температуры в зоне резания
Глава IV. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭМЕРИТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1 Работоспособность резцов из КНБ при растачивании чугуна
4.2 Шероховатость обработанной поверхности при
растачивании чугуна
4.3 Влияние режимов резания на температуру стружки

Глава V. АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
5.1 Анализ влияния режимов резания на выходные
характеристики процесса растачивания чугуна
5.2 Корреляционный анализ связи расточных резцов из КНБ с температурой в зоне резания
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Решение задач интенсификации промышленного производства возможно при широком использовании прогрессивных технологических процессов, разработанных с учетом высокопроизводительного оборудования, способного работать в автоматическом режиме, а так же эффективного режущего инструмента из принципиального новых инструментальных материалов.
Сверхтвердые инструментальные материалы на основе кубического нитрида бора (КНБ) за последние годы завоевали устойчивое положение в области чистовой и получистовой лезвийной обработки закаленных сталей и чугунов взамен традиционных операции шлифования.
Высокая эффективности применения инструментов, оснащенных поликристаллами композита на основе КНБ обусловлена, прежде всего, благоприятным сочетанием свойств этих материалов : высокая твердость, в 2-4 раза большая, чем у твердых сплавов; высокая теплостойкость - до 1300-1400° с; достаточно высокая теплопроводность - до 100 Вт /м °К, близкая к теплопроводности твердых сплавов; химическая инертность к железосодержащим сплавам; способность режущей кромки к самозатачиванию (радиус округления кромки не превышает 25-50 мкм) на протяжении всего периода стойкости; достаточно высокая вязкость.
Внедрение инструментов из композитов взамен твердосплавных и керамических инструментов, а также взамен операций абразивной обработке позволяет во многих случаях реализовать принцип концентрации операций, сокращение технологического цикла, уменьшение основного времени обработки деталей, улучшение качества обработанной поверхности благодаря исключению прожогов, шаржирования, растягивающих напряжений, сокращение расходов на смазочно-охлаждающие жидкости и их утилизацию.
В промышленно развитых странах накоплен достаточно большой опыт в области разработки композитов с различными физико-техническими характеристиками; создании высокоэффективных конструкций режущих инструментов, оснащенных этими материалами; в практическом применении инструментов из композитов на различных операциях механической обработки.

В работе Леонова Б.Н. [22] в результате измерения температуры наружной поверхности стружки при резании закаленных сталей также получены зависимости контактной температуры от режимов резания, свидетельствующие о том, что при скорости резания выше 150 м/мин температура может превышать 1000°С.
В работе [52] исследовали механизм изнашивания двух типов инструментальных материалов на основе КНБ: PCBN 1 зернистостью 10-15 мкм на керамической связке AIN - А1Вг с содержанием КНБ 85-90% и PCBN 2 зернистостью 1-2 мкм на керамической связке TiC - AIB2 с содержанием КНБ около 50%. Исследования проводили в реальном процессе резания стали 100Cr6V (HRC 60), а также путем моделирования диффузии в диапазоне температур 500-950°, адгезии и абразивного изнашивания.
Результаты диффузионного теста показали, что при высоких температурах все компоненты связки претерпевают существенные изменения. Этот факт объясняется рекристаллизацией, поскольку никаких химических реакций с обрабатываемым материалом замечено не было. Структурные изменения ограничены изменениями в связке. Зерна КНБ остаются термически стабильными. Чем больше процентное содержание связки, тем больше зон рекристаллизации обнаруживается на площадке контакта с помощью электронного микроскопа. Механическое ослабление связки, обусловленное структурными изменениями, приводит к интенсификации абразивного изнашивания. Однако, в реальном процессе резания получены результаты, прямо противоположные результатам диффузионного теста и опытов с трением. Из этого следует, что в реальном процессе резания кроме указанных действует еще какой-то механизм изнашивания.
В работе [49] было показано, что более низкая теплопроводность материала PCBN2 (44 Вт ми1С1) по сравнению с PCBN1(100 Вт-м'11С1) приводит к более высоким значениям температуры и к образованию стабильного защитного слоя, повышая тем самым износостойкость.
Однако природа этого защитного слоя авторами [49] не описана. Атмосферное окисление контактной площадки на передней поверхности инструмента невозможно ввиду высокого давления между стружкой и передней поверхностью [51]. Превращение КНБ в мягкую гексагональную фазу может быть результатом действия «повышенных точечных температур» [50] и объясняет