Перспективы применения режущих инструментов с СМП российского производства

В условиях современного машиностроения РФ при механической обработки все более широкое применение находят инструменты зарубежного производства. С одной стороны, такая практика широко используется во многих странах мира. Однако, если такое положение дел не исправить, то наше государство может оказаться в полной зависимости от зарубежных поставщиков инструментов. А это может подорвать экономическую безопасность страны. Особенно негативно последствия этого отразятся на военно-промышленном комплексе. Тем не менее, в настоящее время наметилась положительная тенденция, способная исправить сложившуюся ситуацию. Так, основной производитель отечественных твердосплавных СМП ОАО «Кировградский завод твердых сплавов» (КЗТС) провел коренную реконструкцию их производства на базе современного технологического оборудования [3]. Несмотря на это, сложившийся у потребителей стереотип низкого качества отечественных СМП, сдерживает их широкое применение, что препятствует оперативному решению проблемы импортозамещения инструментов. Во многом это также зависит и из-за отсутствия детальных технологических рекомендаций по рациональному их применению, которыми сопровождают свою продукцию зарубежные производители, например, руководство CoroGuide фирмы Sandvik Coromant [2]. Однако разработка полноценных отечественных рекомендаций применительно к СМП производства КЗТС достаточно длительна и трудоемка. Тем не менее, на первых порах, очевидно, можно воспользоваться возможностями CoroGuide, адаптировав их для отечественного аналога СМП путем введения поправочного коэффициента. Для этой цели необходимо провести сравнительные стойкостные испытания. Некоторые результаты таких испытаний, полученные в условиях лаборатории резания Тульского государственного университета, приведены в таблице 1.

Таблица 1

Результаты сравнительных испытаний

Эксперименты проведены при непрерывном продольном точении заготовок из коррозионно-стойкой стали марки 08Х18Н10Т (область применения М по классификации ИСО) с глубиной резания t=0,5 мм, подачей S=0,21 мм/об без применения СОТС. Малая глубина резания позволила пренебречь влиянием главного угла в плане &#; и использовать СМП различной геометрической формы с соответствующими им резцовыми державками. При этом, применяли СМП из твердых сплавов, изготовленные в разное время различными производителями.

Из полученных результатов видно, что СМП нового поколения производства ОАО «КЗТС» по своей износостойкости вплотную приближаются к своим зарубежным аналогам. Интересно отметить тот факт, что в условиях данных экспериментов СМП формы 2008-0493 из сплава марки МС3210, в настоящее время снятый с производства, даже превосходит свой современный аналог марку СТ25 производства Sandvik-МКТС. Превосходство этого сплава над современными аналогами GC4515 (Sandvik Coromant) и NC6110 (Korloy) было также установлено и при точении серого чугуна [1].

Достаточно высокие режущие свойства отечественных твердых сплавов также подтверждается и при ускоренных испытаниях, проведенных при торцовой обточке заготовки из стали 20 в соответствии со схемой на рисунке 1. Там же приведены полученные результаты. В данном случае величина износа задней поверхности более 0,3 мм, не допускаемая при чистовой обработке, соответствует только одной отечественной марке твердого сплава АР10АМ. Однако при этом, данный сплав превосходит свой Южнокорейский аналог – марку РС5300.

Рисунок 1 – Эксперименты при торцовом точении: а) схема обработки; б) результаты экспериментов

Номенклатура форм и размеров современных СМП для токарной обработки достаточно широка, что позволяет выбрать наиболее приемлемый формо-размер для каждого конкретного случая обработки. Так, для чистовой обработки деталей типа «тело вращения» со сложной геометрической конфигурацией, а также с пониженной жесткостью, в большей степени подходят твердосплавные СМП ромбической формы типа V… (по классификации ИСО) с острым углом при вершине 35&#; и радиусом ее закругления 0,2…0,4 мм. Это позволяет обеспечить минимальные силы резания и риск возникновения вибраций, что необходимо для достижения требуемых показателей качества обрабатываемых деталей данного класса. В то же время, острая вершина таких СМП склонна к быстрому прогреванию в процессе резания, что интенсифицирует ее изнашивание. В частности, об этом говорится в рекомендациях по металлообработке фирмы Sandvik Coromant [2]. Однако, при расчете режимов резания по руководству CoroGuide, той же фирмы, данное обстоятельство не учитывается. Не учитывается оно и в отечественных нормативах по режимам резания для твердосплавных резцов [4].

С учетом изложенного, в лабораторных условиях была проведена экспериментальная проверка влияния угла при вершине СМП на износостойкость ее контактных поверхностей. Для этой цели использовали СМП правильной 3-х гранной формы 2008-0422 по ТУ 48-19-307-80 (аналог по ИСО TPMR160304) из твердого сплава марки МС3210, на передней поверхности которых имеются стружкозавивающие канавки. На отдельных гранях таких СМП затачивали вершины с углом &#;=35&#;. СМП закрепляли в державку типа CTTPR2520M16. За счет разворота резцедержателя обеспечивали главный угол в плане &#;=90&#;. Стойкостные опыты проведены при точении стали 38Х2МЮА (твердость в состоянии поставки круглого проката &#;80 мм) с чистовыми режимами обработки: t=0,5 мм, S=0,15 мм/об, без применения СОТС. Результаты приведены в таблице 2, в которой также указаны средние значения термо-ЭДС, зафиксированные в ходе экспериментов.

Таблица 2

Результаты эксперимента с СМП формы 2008-0422 при точении стали 38Х2МЮА

Из них видно, что вершине с углом &#;=35&#; соответствует большая величина износа задней поверхности. Это является следствием более высокой температуры резания. Таким образом, результаты этих экспериментов показывают, что при наличии стружкозавивающих канавок вершина с углом &#;=35&#; изнашивается больше, чем вершина с углом &#;=60&#;, вследствие более высокой температуры резания. Данную особенность необходимо учитывать при эксплуатации резцов с различными углами при вершине и для вершины с меньшим значением угла &#; скорость резания должна быть принята меньшей. На основании результатов этих экспериментов можно определить значение поправочного коэффициента на скорость резания, учитывающего величину угла при вершине e. Так, если принять за критерий затупления износ задней поверхности &#;=0,15…0,2 мм, характерный для чистовой обработки, а скорость резания для резца с углом при вершине &#;=60&#; за эталон, то:

В связи с изложенным, существующие нормативы по режимам резания для твердосплавных СМП со стружкозавивающими элементами на передней поверхности необходимо дополнить введением поправочного коэффициента , поскольку в номенклатуре современных СМП прочно укрепилась форма СМП типа V… с углом при вершине &#;=35&#;, которая подвержена большему изнашиванию.

При использовании СМП с плоской передней поверхностью необходимость введения коэффициента отпадает. Справедливость этого утверждения основана на результатах следующих экспериментов с применением СМП 3-х гранной формы 2008-0153 (ТУ 48-19-307-80) их сплава Т5К10. На отдельных гранях СМП были также заточены вершины с углом &#;=35&#;, которые закреплялись в той же резцовой державке. Полученные результаты при обработке стали 38Х2МЮА с t=0,5 мм и S=0,15 мм/об приведены в таблице 3.

Таблица 3

Результаты экспериментов с СМП формы 2008-0153 при точении стали 38Х2МЮА

Анализ полученных результатов показывает, что в данном случае износ задней поверхности на сравниваемых вершинах практически одинаковый. Это вызвано тем, что вершине с углом &#;=35&#; соответствует меньшее значение термо-ЭДС (температуры резания) за счет принудительного ограничения площадки контакта стружки с передней поверхностью, обусловленного положением вспомогательной режущей кромки. Однако из-за неблагоприятной формы стружки применение СМП с плоской передней поверхностью на практике будет малоэффективным.

Литература:

1. Иванов В.В., Толкачев К.А. Выбор марки твердого сплава для обработки серого чугуна. / Иванов В.В., Толкачев К.А. // СТИН. – 2010. – №2. – С. 14-17.

2. Металлорежущий инструмент Sandvik Coromant. Основной каталог. – 2008 . – http:// www.coromant.sandvik.com/ru.

3. ОАО «Кировградский завод твердых сплавов». Каталог. Пластины сменные многогранные твердосплавные. – 2010.– http://www.kzts.ru.

4. Справочник металлиста. В 5-ти томах. – Под ред. к.т.н. А.Н. Малова. – т.4. – М.: Государственное научно-техническое изд-во машиностроительной литературы, 1959. – 778 с.