Різання алмазними лезовими інструментами

Вступ

Одним із важливих напрямків сучасної матеріалообробки є різання інструментами з природних і синтетичних алмазів. Характерними для нього є висока розмірна стійкість різального інструмента ( в 10-ки а то і в 100-ні разів перевищуюча стійкість традиційного інструмента звичайної твердості), це гарантує підвищену точність при виготовленні деталей машин; висока швидкість різання і, отже, підвищена продуктивність обробки; висока якість обробленої поверхні, недосяжна іншими методами обробки.

алмаз різання інструмент лезовий

1. Характеристика алмазного лезового інструмента

Алмазним інструментам немає конкурентів в обробці матеріалів на незалізній основі, таких як склопластики, високолеговані алюмінієві сплави (особливо з кремнієм), композиційні матеріали і волокно, композиційні деревоматеріали, кольорові метали, кераміка, скло та ін. Однак область застосування їх не охоплює значну частину оброблюваних матеріалів на основі заліза (приблизно 80 % від застосовуваної кількості матеріалів).

Алмазні інструментальні матеріали підрозділяються на такі групи:

•  РКD - полікристалічний алмаз, синтезований при високих тисках і температурі;

•  СVD або ОРСVD - алмаз або полікристалічний алмаз, отриманий хімічним осадженням із газової фази при низькому тиску .

Чистий монокристал алмазу, який має неперевершену твердість і зносостійкість, відрізняється крихкістю і відповідно ризиком відмови при ударах. Полікристали РКD (із включенням кобальту) або СVD -алмазу («вільні від металу») мають середню міцність.

Більш низька зносостійкість порівняно з монокристалом у полікристалічних алмазів РКD при температурах понад 700 °С.

РКD «досягає» коефіцієнта в'язкості твердого сплаву, тому цей придатний, також для технологічних операцій з відносно високими динамічними значеннями сили різання.

Всі інструментальні матеріали на основі алмазу є відмінними провідниками тепла і перевершують у цьому відношенні альтернативні матеріали. Швидке відведення тепла з зони різання в тіло інструмента підтримує дотримання суворих умов різання, так само як і «м'який» тепловий режим для алмазу. Коефіцієнти теплопровідності алмазу змінюються в залежності від чистоти, структури й орієнтації.

Рис. 1

Монокристали алмазу мають дуже велику твердість, низькі коефіцієнти тертя, високу жорсткість, номінальні параметри кристалічної ґратки.

Монокристалічна структура алмазу має явно виражену анізотропію (неоднаковість фіз. властивостей у різних напрямках) властивостей у залежності від орієнтації. Залежно від орієнтації в кристалічній гратці спостерігається підвищення стійкості ріжучої частини.

Полікристалічні синтетичні алмази відрізняються мікроскопічною анізотропією матеріалу, викликаною різноманітною кристалографічною орієнтацією окремих кристалітів, що призводить до перемінного впливу в межах контакту полікристалу з оброблюваним матеріалам.

2. Особливості контактних процесів

Закономірності контактних процесів у зоні різання алмазного та неалмазного інструментів істотно відрізняються.

Головний вплив на процеси, що відбуваються в контакті алмазного інструмента з оброблюваним матеріалом обумовлюють його найвища твердість та низький коефіцієнт тертя з більшістю матеріалів, а також його висока теплопровідність.

Отже, більш низький рівень роботи тертя, менші витрати па пластичне деформування і низька температура в контактних прошарках - головні особливості, що визначають переваги алмазного інструмента.

Збільшення швидкості ковзання до 1000 м/хв і більше практично не змінює мале значення коефіцієнта тертя синтетичних та природних алмазів із металами (рис. ............