CC BY
9ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ИНСТРУМЕНТ
Методика прогнозирования роботоспособности режущего инструмента
С. А. КЛИМЕНКО, доктор техн. наук, с. н. е., Ю. А. Мельнийчук, канд. техн. наук, н. е., Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев
(Рекомендовано к публикации в журнале «Обработка металлов» Международной научно-технической конференцией «Современные технологические системы в машиностроении», г. Барнаул, 18-19 ноября 2003 г.)
Эффективность механической обработки во многом определяется свойствами материалов контактируемой пары - инструментального и обрабатываемого.
Как показано в литературе по обработке резанием, предварительный выбор инструментального материала может производится на основе сравнения твердостей кон-
г ИУ•
тактирующих материалов: к где HVn и HVQ - соответ-
ственно твердость инструментального и обрабатываемого материалов. При этом выбирается тот инструментальный материал, для которого величина К имеет наибольшее значение.
Возможность управления свойствами материалов, в частности твердостью, в свою очередь, базируется на триаде «состав - структура - свойства», т.е. определяется варьированием структуры материала.
Как инструментальнье так и современные сбрабаты-ваемые материалы имеют комбинированную структуру с чередованием фрагментов различных размеров и формы. Интегральные свойства таких структур могут описываться с использованием различных подходов.
В настоящей работе были использованы мультифрак-тальные представления о структуре материалов, которые существенно дополняют традиционные методы описания и позволяют выявить ряд необнаруживаемых ими закономерностей формирования структур. С использованием подхода и программы MFRDrom, разработанных в Институте металлургии РАН д.ф.-м.н. Г.В. Встовским, оценивались мультифрактальные параметры структуры твердых сплава и обрабатываемых наплавленных материалов.
Для четырех марок твердых сплавов - ВКЮХОМ (вакуумное спекание), ВКЮХОМ (водородное спекание) производства ИСМ HAH Украины, и близких им по областям применения сплавов фирм «Winter», «Sandvik Coromant» и четырех марок наплавленных материалов одного класса, но с различным химическим составом (см. табл.), были определены величины твердостей и значения фрактальных размерностей как характеристик структуры, так и совокупности механических свойств (Ds).
Установлено, что для исследуемых образцов (как для твердых сплавов, так и обрабатываемых наплавленных ма-
териалов) наблюдается корреляционная связь между традиционной механической характеристикой материалов - величиной твердости по Виккерсу НУ и фрактальными параметрами структуры и свойств исследуемых материалов. С вероятностью 90% выявлена корреляционная связь, описываемая линейными зависимостями, между величиной твердости по Виккерсу и мерой адаптивности структуры к внешнему воздействию, информационной и хаусдорфовской размерностями (й0) структуры.
Анализ полученных зависимостей (см. рис.), с учетом наличия связи соотношения твердостей инструментального и обрабатываемого материалов с работоспособностью инструмента, показал, что наименьший износ инструмента соответствует паре с максимальным значением фрактальной размерности (й^) обрабатываемого материала и минимальным значением фрактальной размерности (О0и) инструментального материала.
Рис. Влияние фрактальных размерностей структуры инструментального и обрабатываемого материалов на соотношение их тЕёрдостей
Для рассматриваемого набора инструментальных и
Химический состав (%) и твёрдость наплавленных материалов
Taön/iua
Наплавка С Si Mo Си Ti AI s P HRC
i 0,09 0,56 1,24 0,18 0,29 0,11 0,018 0,026 24-26
2 0,07 0,60 0,31 0,22 0,28 0,10 0,020 0,023 21-23
3 0,09 0,68 1,23 0,22 0,33 0,11 0,019 0,028 33-35
4 0,10 0,45 1,06 0,73 - — 0,028 0,023 25-27
оораоатываемых материалов оптимальной парой паредставляется следующая -твердый сплав ВКЮХОМ (водородное спекание) + наплавленный металл 4.
Таким образом, разработана методика прогнозирования работоспособности режущих инструментов, основанная на информации о тзердостях инструментального и обрабатываемого материалов, а также о параметрах, характеризующих особенности их с~руктур.
8 №4(21)2003
