Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 2

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 20 No. 2 2018 37 TECHNOLOGY вышающих температуры фазовых превращений в сталях, что приводит к ее закалке. При токар- ной обработке практически вся потребляемая мощность главного привода расходуется на на- грев зоны резания, которая имеет объем десятые доли кубического миллиметра. Таким образом, механическая энергия, приложенная извне, ло- кализуется в пределах зоны резания, состоящей из зоны пластических деформаций подрезанно- го слоя и зоны трения подрезанного слоя с ра- бочими поверхностями режущего инструмента. Как пример, при обработке стали AISI 1045 со скоростью резания V = 2,7 м/с температура в зоне резания может достигать 1030 °С при сте- пени деформации до 400 % и скорости дефор- мации до 10 4 с –1 [18]. Скорость нагрева может составлять до 10 6 °С/c при скорости охлаждения 10 3 °С/c [19]. При ДР скорости охлаждения материала ре- бра, необходимые для закалки, достигаются благодаря кондуктивному теплоотводу через основание ребра в более холодную сердцевину заготовки. Аналогичный метод достижения за- калочных скоростей охлаждения без примене- ния охлаждающих сред используется в таких методах термической обработки, как лазерная и плазменная закалка [20]. Иллюстрация процесса деформирующего резания при формировании закаленного поверх- ностного слоя на наружной поверхности заго- товки представлена на рис. 1. Инструмент для ДР 1 имеет одну режущую 3 и одну деформиру- ющую кромку 4 . При равномерном продольном перемещении инструмента 1 вдоль наружной поверхности заготовки 2 с выбранной подачей, глубиной и скоростью резания режущая кромка 3 подрезает слой металла 5 , который перемещает- ся по передней поверхности 6 инструмента 1 с последующим его деформированием деформи- рующей кромкой 4 без его отделения от обрабо- танной поверхности заготовки. Отделения под- резаемого слоя от заготовки и схода его в виде стружки не происходит благодаря большому от- рицательному переднему углу на деформирую- щей кромке. Для ДР имеются характерные зоны тепло- выделения. К ним относятся зоны пластических деформаций в области режущей и деформирую- щей кромок, а также зоны трения подрезанного слоя по передней, главной и вспомогательной задней поверхностям. Основное тепловыделе- ние при ДР приходится на зону пластических деформаций в области режущей кромки и зону трения подрезанного слоя с передней поверх- ностью инструмента. Именно эти зоны нагрева определяют возможность достижения закалоч- ных температур материала подрезаемого слоя. Сам процесс закалочного ДР для валов реализу- ется по схеме наружного продольного точения, но без образования стружки. На рис. 2 представ- лена фотография процесса закалочного ДР. Схема формирования закаленного слоя мето- дом ДР изображена на рис. 3. При закалочном ДР создается оребрение в виде плотно прижатых друг к другу ребер, которые сохраняют механи- ческую связь с заготовкой. Пунктирная линия на рис. 3 обозначает контур инструмента при его предыдущем положении, отстоящем на величи- ну продольной подачи на один оборот заготовки. Подрезаемый слой металла главной режущей кромкой ВН обозначен контуром ABCD . В про- цессе ДР он перемещается по передней поверх- ности инструмента в направлении, указанном стрелкой и является будущим ребром, имеющим механическую связь с заготовкой. Деформирую- Рис. 1. Принцип закалочного ДР: 1 – инструмент для ДР; 2 – заготовка; 3 – режущая кромка; 4 – деформирующая кромка; 5 – подрезае- мый слой; 6 – передняя поверхность инструмента; 7 – упрочненные ребра Fig. 1. Concept of quench DC hardening: 1 – DC tool; 2 – workpiece; 3 – cutting edge; 4 – de- forming edge; 5 – undercut layer; 6 – tool rake face; 7 – hardened fins