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 роль відіграють сили на задній поверхні інструмента, їх розмір може перевищувати сили на передній поверхні, які визначають стружкоутворення. ............