CC BY
172
ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ РЕЗАНИЕМ
УДК 621. 99
О ВОЗМОЖНОСТИ НАРЕЗАНИЯ РЕЗЬБЫ РЕЗЦАМИ С КЕРАМИЧЕСКИМИ ПЛАСТИНКАМИ
В.М. Грязев
Показаны перспективы применения режущей керамики для нарезания резьб на закаленных заготовках. Отмечено, что имеющейся рекламной информации недостаточно для применения керамики в промышленности и требуются дальнейшие исследования.
Ключевые слова: закаленная заготовка, резьба, керамическая пластина.
Нарезание резьбы является одним из первых процессов, для которых были созданы токарные станки, в частности с самоходным суппортом [1]. Кроме нарезания резьбы резцами известно множество прогрессивных способов формирования резьбы [2]. Однако нарезание резьб на термобра-ботанных до высокой твердости заготовках осуществляется исключительно резьботочением методом последовательных проходов. Обзор литературы показывает, что в настоящее время работы, посвященные нарезанию резьбы резцами, проводятся отечественными и зарубежными исследователями, но при этом используются твердосплавные пластины проверенных марок. Известен ряд работ, посвященных повышению стойкости твердосплавных резьбовых пластинок, например путем нанесения многослойных покрытий [3].
При нарезании резьбы на закаленных заготовках все ведущие мировые фирмы рекомендуют использовать твердосплавные пластинки с упрочняющим покрытием. Сменные многогранные неперетачиваемые пластинки (СМНП) выпускаются для нарезания различных типов резьб с полным и неполным профилем. Некоторые фирмы прилагают файлы программ для подбора типа пластины и режимов резания.
Отчет по подбору резьбового инструмента, проведенный по программе, разработанной немецким институтом Hoffmann Group - Институт Fraunhofer IWU машиностроения и обработки металла давлением Vargus Thread Turning Generator V-5.0.2, показал, что для нарезания резьбы М39х2 на стальных заготовках высокой твердости (HRC 52...55) рекомендуется
230
применение пластины 270708_2 (обозначение по методике Hoffmann Group) фирмы Vargus. [4].
Режимы резания представлены в табл. 1, а параметры схемы вырезания припуска в табл. 2.
Таблица 1
Режимы резания_________________________________
Материал детали Закалённая и отпущенная сталь 51-55НЯе
Сплав пластины НВ7010
Скорость резания 45 м/мин
Число оборотов шпинделя 367
Количество проходов 11
Суммарное смещение по Ъ 11
Вид радиальной подачи Изменяемый съем материала
Машинное время обработки 0 ' 27 "
Таблица 2
Глубина по проходам____________________________
Проход Глубина, мм Нак.глуб., мм Суммарное смещение по Z, мм D, мм
P1 0,213 0,213 0 38,575
P2 0,175 0,388 0 38,224
P3 0,161 0,549 0 37,903
P4 0,123 0,672 0 37,656
P5 0,104 0,776 0 37,448
P6 0,092 0,868 0 37,265
P7 0,083 0,950 0 37,099
P8 0,076 1,026 0 36,947
P9 0,071 1,097 0 36,805
P10 0,067 1,164 0 36,672
P11 0,063 1,227 0 36,546
* Примечание: глубина резания дана на радиус детали.
В настоящее время любому, даже самому небольшому предприятию в России доступны инструменты любых зарубежных фирм. В 80-х годах прошлого века, когда СССР столкнулся с дефицитом вольфрама для производства режущего инструмента, в стране развернулись опытно- конструкторские и научно-исследовательские работы по замене вольфрамсодержащих инструментальных материалов на безвольфрамовые. При этом даже в пособиях по токарной обработке для профтехучилищ [5] указыва-
лось на возможность нарезания резьб на твердых заготовках при помощи пластин из режущей керамики.
Керамические пластинки обладают значительно большей красностойкостью и твердостью, чем твердосплавные металлокерамические, однако имеют меньшую пластичность и изгибную прочность, т.е. они более хрупки [6]. Высокая твердость основы и ее тугоплавкость предопределяет хорошие режущие свойства керамики, однако изгибная прочность оксидной керамики находится на низком уровне (250-350 Н/мм ). Прочность керамики увеличивают добавлением карбидов металлов, в частности карбида титана (так называемая черная керамика). При этом прочность на изгиб увеличивается до 700-750 Н/мм .
ГОСТ 25003-81 «Пластины режущие сменные многогранные керамические. Технические условия» предусматривает изготовление резьбовых пластин (Пластины трехгранной формы с задним углом 7° типоразмеров 01211 TNUN и 01231 TNGN).
Однако полный обзор по патентной базе «http://bankpatentov.ru/featured?» не дает сведений о применении керамических пластинок для нарезания резьбы. В большом патентном обзоре удалось найти только 2 патента, касающихся керамических пластин [7] и [8], в которых описывается улучшенная геометрия режущей части и сэндвич-спеченную пластинку для повышения прочности керамической части на изгиб. Кстати китайская фирма ZCC-CT, корейская Taegu Tec и японская TUNGALOY выпускают керамические режущие пластинки на основе Л120з. Из описания приведенных патентов не видно, что рассматриваемые пластины предназначены, в том числе, и для нарезания резьбы. В японском патенте все приведенные примеры касаются только точения гладких валов. В процессе библиографического поиска были найдены статьи [9, 10], в которых говорится о некоторых экспериментальных данных по нарезанию резьбы на термобработанных до твердости 52-55 HRC заготовках резцами, оснащенными пластинами из режущей керамики ВОК 60.
Завод технической керамики (ООО «Завод технической керамики» http://www.techceram.ru/coord/) выпускает серийно пластинки из керамики марок: ЦМ-332, ВО-13, ВО-130, ВО-18, ВО-180, ВОК-60, ВОК-63, ВОК-71, ВОК-200, ВОК-95С, ВОКС-300, ТВИН-200, ТВИН-400. В настоящее время этот завод преимущественно выпускает вместо керамики ВОК-60 пластинки из керамики ВОК-200, обладающие более высокими эксплуатационными свойствами. В табл. 3 приведены физико-механические свойства некоторых марок керамики в сравнении с металлокерамическим сплавом Т15К6 наиболее часто применяемым для нарезания резьбы.
Керамика марки ВОКС-300, как видно из табл. 3., обладает повышенной прочностью на изгиб, приближающейся к прочности металлокерамического сплава Т15К6, и рекомендуется заводом, в том числе и для нарезания резьбы.
Повышенная прочность керамики ВОКС-300 объясняется тем, что это композиционный материал, состоящий из высокопрочной твердосплавной подложки и одного или нескольких слоев керамического режущего материала. Данная конструкция позволяет получить более высокую прочность на изгиб и более высокую вязкость. Одновременно также повышается ударная прочность и термостойкость.
Таблица 3
Физико-механические свойства керамики различных марок
Марка Г руппа Плотность, г/см3 Твердость, ИЯЛ Предел прочности при изгибе, МПа
ВОК-71 (ВОК-60) II 4,20-4,30 93 637
ВОК-200 4,20-4,30 93 650
ВОКС-300 III 4,25 93 950
Т15К6 11,1-11,6 90 1176
Однако завод не дает рекомендаций по рациональной геометрии пластинок. Рекомендуются лишь рекомендации по скорости резания (до 170 м/мин при точении закаленной, в том числе инструментальной стали). Очевидно, что для расширения рекомендаций предприятия необходимо провести комплексные исследования эксплуатационных характеристик новых сплавов и создать методику, желательно автоматизированную, выбора материала пластинки для нарезания резьбы на твердых заготовках и режимов резания, включая и выбор схемы вырезания припуска из резьбовой впадины.
Список литературы
1. Ямников А.С., Маликов А.А. История развития технологической науки: учебное пособие. Изд. 2, испр. и доп. /Тула: Изд-во ТулГУ, 2013, 424 с.
2. Прогрессивные технологии резьбообработки: учеб. пособие / Ямников А.С., Маликов А.А., Ямникова О.А. [и др.] / под ред. А.С. Ямникова. Тула: Изд-во ТулГУ, 2013. 293 с.
3. Сагитов Д.И. Повышение работоспособности токарных резьбовых резцов путем разработки и применения многослойных износостойких покрытий: дисс. ... канд. техн. наук: 05.02.07 / Ульяновск, 2012. 196 с.
4. Уа^ш. Каталог токарного резьбонарезного инструмента. [Электронный ресурс] /иКЬ: http://www.its77.ru/katalogi-proizvoditelej/vargus-
instrument-rezbonareznoj/vargus .html.
5. Фещенко В.Н., Махмутов Р.Х. Токарная обработка: учебное пособие для сред. проф. - техн. училищ. М.: Высш. шк., 1984. 288 с.
6. Залога В. А. Курс лекций «Инструментальные материалы для лезвийных инструментов»: учебное пособие / В.А. Залога / Сумы. Изд-во СумГУ. 2007. 206 с.
7. Патент на полезную модель №: 110015 МПК: B23C. Режущая пластина из керамики / Кузин В.В., Федоров С.Ю., Федоров М.Ю. Дата публикации: 10 ноября 2011.
8. Патент на изобретение №: 2104826 МПК: B23B. Режущая пластина из спеченного изделия и способ ее изготовления / Сумитомо Электрик Индастриз, Лтд (JP). Дата публикации: 20 февраля 1998.
9. Денисов В.Г., Федин Е.И., Ямников А.С. Влияние геометрии резьбовых резцов с режущей керамикой на точность профиля резьбы и силы резания / Сб. науч. тр. «Исследования в области технологии механической обработки и сборки». Тула: ТПИ, 1985. С. 69-75.
10. Федин Е.И., Денисов В.Г., Соловьева Л.Г. Оптимизация задних углов резьбовых резцов из режущей керамики. Сб. научн. тр.: «Исследования в области инструментального производства и обработки металлов резанием». Тула: ТПИ, 1983. С. 128-132.
Грязев Василий Михайлович, магистрант. tms@,tsu. tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ABOUT POSSIBILITY OF CUTTING OF THE CARVING CUTTERS WITH CERAMIC PLA TES
V.M. Gryazev
Prospects of use of cutting ceramics for cutting of carvings on the tempered preparations are shown. It is noted that available advertizing information hasn't enough for use of ceramics in the industry andfurther researches are required.
Key words: the tempered preparation, carving, ceramic plate.
Gryazev Vasily Mikhaylovich, undergraduate, tms@tsu.tula.ru, Russian, Tula, Tula state university
