ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Введение. В настоящее время режимы резания для обработки металлов назначаются по справочным данным либо по рекомендациям заводов-изготовителей инструментов. Зачастую эта информация не обеспечивает оптимальных режимов обработки. Ситуация усугубляется, если речь идет о современном автоматизированном металлообрабатывающем оборудовании, где преждевременный выход из строя инструмента влечет за собой высокие экономические потери вследствие повреждения поверхности обрабатываемой детали и соответственно получения производственного брака. Предотвратить преждевременный выход из строя металлообрабатывающих инструментов позволят исследования изменения их работоспособности под действием температур, возникающих в процессе резания. Предметом исследования являются сменные режущие пластины из инструментальных твердых сплавов. Цель данного исследования – определение ускоренным методом температуры максимальной работоспособности сменных режущих пластин по зависимостям электрической проводимости инструментальных твердых сплавов группы WC-TiC-Co во всем температурном диапазоне резания металлов.

Методика исследований. В статье приведен анализ существующих методов определения температур максимальной работоспособности сменных режущих пластин из ИТС. Проанализированы существующие установки для проведения испытаний, в результате чего разработана новая установка для ускоренного определения температуры максимальной работоспособности сменных режущих пластин из ИТС, исключающая выявленные недостатки. Приведено описание разработанной методики ускоренного определения температуры максимальной работоспособности по изменению электрической проводимости сменных режущих пластин из инструментальных двухкарбидных титановольфрамокобальтовых твердых сплавов WC-TiC-Co. Результаты и обсуждения. Получены результаты исследования электрической проводимости в зависимости от температуры испытаний сплавов группы WC-TiC-Co. На основе полученных данных были определены температуры максимальной работоспособности сплавов Т5К10 730…780 °С, Т15К6 860…970 °С. Доказана применимость разработанного метода на сплавах группы WC-TiC-Co. На основании доказательной части с достоверной точностью можно утверждать, что полученные температурные интервалы, где значения электрической проводимости имеют минимальные значения, соответствуют оптимальной температуре резания, при которой может быть минимальный поверхностный износ по задней поверхности, и соответствуют температурам максимальной работоспособности ИТС в авторской интерпретации.

1. Артамонов Е.В. Прочность и работоспособность сменных твердосплавных пластин сборных режущих инструментов. – Тюмень: Вектор Бук, 2003. – 190 с. – ISBN 5-88465-416-2.

2. Процессы формообразования и инструментальная техника: учебное пособие / В.А. Гречишников, Н.А. Чемборисов, В.Б. Ступко, Д.Т. Сафаров, О.Б. Кучина, С.Н. Григорьев, А.Г. Схиртладзе. – Старый Оскол: ТНТ, 2012. – 328 с. – ISBN 978-5-94178-326-7.

3. Energy efficient process planning based on numerical simulations / R. Neugebauer, C. Hochmuth, G. Schmidt, M. Dix // Advanced Materials Research. – 2011. – Vol. 223. – P. 212–221. – doi: 10.4028/www.scientific.net/AMR.223.212.

4. Murthy K.S. Rajendran I. Optimization of end milling parameters under minimum quantity lubrication using principal component analysis and grey relational analysis // Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. – 2012. – Vol. 34, iss. 3. – P. 253–261. – doi: 10.1590/S1678-58782012000300005.

5. Internally cooled tools and cutting temperature in contamination-free machining / C. Ferri, T. Minton, S.B. Ghani, K. Cheng // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science. – 2014. – Vol. 228, iss. 1. – P. 135–145. – doi: 10.1177/0954406213480312.

6. High performance composite materials created through advanced techniques / I. Carceanu, G. Cosmeleata, B. Ghiban, M. Balanescu, I. Nedelcu // Materiale Plastice. – 2007. – Vol. 44, iss. 4. – P. 321–325.

7. Robot based deposition of WC-Co HVOF coatings on HSS cutting tools as a substitution for solid cemented carbide cutting tools / W. Tillmann, C. Schaak, D. Biermann, R. Abmuth, S. Goeke // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2017. – Vol. 181, iss. 1. – P. 012011. – doi: 10.1088/1757-899X/181/1/012011.

8. Zhang H., Fang Z.Z., Lu Q. Characterization of a bilayer WC-Co hardmetal using Hertzian indentation technique // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. – 2009. – Vol. 27, iss. 2. – P. 317–322. – doi: 10.1016/j.ijrmhm.2008.07.014.

9. Макаров А.Д. Оптимизация процессов резания. – 2-е изд. – М.: Машиностроение, 1976. – 278 с.

10. Study on micro texturing of uncoated cemented carbide cutting tools for wear improvement and built-up edge stabilization / J. Kümmel, D. Braun, J. Gibmeier, J. Schneider, C. Greiner, V. Schulze, A. Wanner // Journal of Materials Processing Technology. – 2015. – Vol. 215. – P. 62–70. – doi: 10.1016/j.jmatprotec.2014.07.032.

11. Артамонов Е.В., Василега Д.С., Тверяков А.М. Определение температуры максимальной работоспособности твердосплавных режущих пластин на основе электрической проводимости // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2014. – Т. 80, № 9. – С. 36–39.

12. Srithar A., Palanikumar K., Durgaprasad B. Experimental investigation and surface roughness analysis on hard turning of AISI D2 steel using coated Carbide insert // Procedia Engineering. – 2014. – Vol. 97. – P. 72–77. – doi: 10.1016/j.proeng.2014.12.226.

13. Vasilega D.S., Zyryanov V.A. Analysis of possible application of temperature dependences of processed materials' physical and mechanical properties to define the maximum workability temperature // Key Engineering Materials. – 2017. – Vol. 737. – P. 114–118. – doi: 10.4028/www.scientific.net/KEM.737.114.

14. Патент 172959 Российская Федерация, МПК B 23 B 1/00. Установка для определения температуры максимальной работоспособности твердосплавных режущих пластин / Е.В. Артамонов, А.М. Тверяков, А.С. Штин. – № 2016130884; заявл. 26.07.2016; опубл. 02.08.2017. – Бюл. № 22.

15. Ostapenko M.S., Vasilega D.S. Method of evaluation of quality of metal-cutting tool // Applied Mechanics and Materials. – 2013. – Vol. 379. – P. 49–55. – doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.379.49.

16. Vasilega D.S., Ostapenko M.S. Efficiency improvement of metal lathing by using of an evaluation technique of abembly machine tools quality // Key Engineering Materials. – 2016. – Vol. 684. – P. 421–428. – doi: 10.4028/www.scientific.net/KEM.684.421.

17. Верещака А.С. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями. – М.: Машиностроение, 1993. – 336 с. – (Библиотека инструментальщика). – ISBN 5-217-01482-2.

18. Zorev N.N., Uteshev M.H. Untersuchung der Kintakt-spannunger auf den Arbeits-flachen des Werkzeugs miteiner Schneidenabrundung // Berichte der Internationalen Forschungesgemein-schaft fur mechanische produktionstechniktionstechnik. – 1971. – Vol. 20-1. – P. 31–32.

19. Shalamov V.G. Savel'ev D.A., Smetanin S.D. Producing powder by rotary grinding // Russian Engineering Research. – 2013. – Vol. 33, iss. 3. – P. 133–135. – doi: 10.3103/S1068798X13030167.

20. Васин С.А., Верещака А.С., Кушнер B.C. Резание материалов: термомеханический подход к системе взаимосвязей при резании: учебник для технических вузов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. – 448 с. – ISBN 5-7038-1823-0.

21. Лоладзе Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента. – М.: Машиностроение, 1982. – 320 с.

22. Резников А.Н., Резников Л.А. Тепловые процессы в технологических системах. – М.: Машиностроение, 1990. – 288 с.

23. Петрушин С.И., Даниленко Б.Д., Ретюнский О.Ю. Оптимизация свойств материала в композиционной режущей части лезвийных инструментов: учебное пособие. – Томск: ТПИ, 1999. – 96 с.