Введение к работе
Актуальность темы. Одним из значимых факторов в современном машиностроении является совершенствование технологии производства. Особенность современного производства - это применение новых инструментальных материалов, которые обладают высокими режущими свойствами. К таким материалам относится режущая керамика или кермет.
Керметы по своему составу не могут быть отнесены ни к одному из известных материалов. Создание керметов открыло новую группу инструментальных материалов, а их исследование, обоснование научных положений и практики применения можно квалифицировать как новое перспективное направление в изучении обработки металлов резанием.
Главными причинами применения режущей керамики являются высокая эффективность обработки, увеличение ресурса работы, уменьшение затрат за счет замены шлифовальных операций резанием и сокращение времени обработки за счет значительного увеличения скорости резания. Кроме этого, с помощью режущего инструмента, оснащенного керметом, можно обрабатывать не только чугуны и конструкционные стали, но и жаропрочные и закаленные стали и другие труднообрабатываемые материалы.
Керметы сочетают свойства как керамической, так и металлической составляющих. Они отличаются от прочих материалов более высокими прочностными характеристиками, пониженными хрупкостью и склонностью к возникновению трещин, обладая при этом высокими режущими свойствами. В практике резания металлов применение керметов пока ещё ограничено, так как их представляют слишком «скоростными» для нормальных условий и хрупкими для широкого использования.
При использовании режущих пластин из керамики одной марки было замечено их неодинаковое поведение при одних и тех же условиях обработки. Заготовки, обработанные инструментами, оснащенными одинаковыми режущими пластинками из керамики одной марки при постоянных параметрах
4 режимов резания, имели различные показатели по степени точности, шероховатости поверхности и по отклонениям своих геометрических параметров. Период стойкости самого инструмента, оснащенного одинаковыми режущими пластинками при сохранении постоянных параметров режимов обработки, также был различен. Перечисленные обстоятельства диктуют необходимость выявления параметров, влияющих на различие поведения при обработке резанием керамикой, что является актуальной задачей, так как проблема управления качеством процесса обработки и работоспособностью инструмента, оснащенного керметом, в частности, находится в стадии становления.
Методы управления работоспособностью режущего инструмента, оснащенного керметом, на сегодняшний день находятся в фазе изучения, и поэтому требуют дальнейшего развития и усовершенствования. Для разработки таких методов необходимо иметь проверенную, достоверную информацию о структурных параметрах керметов, выявление и обоснование которых может дать четкую картину наиболее рационального использования режущего инструмента для определенных условий обработки, что позволит осуществить управление работоспособностью керамического режущего инструмента. Сложности, возникающие при изучении таких объектов, какими являются режущие инструменты, обуславливают целесообразность использования экспериментальных методов.
Цель работы: Повышение качества токарной обработки за счет управления работоспособностью режущего инструмента, оснащенного режущей керамикой, на основе влияния структурных параметров материала на его эксплуатационные характеристики.
Методы исследования, достоверность и обоснованность результатов: Экспериментальные исследования выполнялись по схеме однофакторного эксперимента в лабораторных условиях и включали в себя определение структурных параметров исследуемого материала, определение величины электропроводности керамических режущих пластин, определение величины
5 износа пластин из режущей керамики с различными величинами электропроводности. Достоверность результатов диссертационной работы подтверждается экспериментальными данными. Научная новизна работы:
1. Определены характеристики микроструктурных параметров режущей
керамики одной марки, обладающей различным электрическим
сопротивлением.
2. Установлена взаимосвязь параметров микроструктуры режущей
керамики с величиной ее электрического сопротивления.
3. Определена связь запаса точности режущего инструмента,
оснащенного режущей керамикой, с величиной его электрического
сопротивления.
4. Определено влияние режимов резания на износ инструмента,
оснащенного режущей керамикой одной марки, обладающей различными
величинами электрического сопротивления.
Практическая ценность работы.
Разработаны рекомендации по применению сменных многогранных пластин из режущей керамики одной марки с различными величинами электрического сопротивления для обработки заготовок из различных материалов.
Полученные данные по влиянию режимов обработки заготовок из различных материалов на износ инструмента, оснащенного режущей керамикой с различными величинами электрического сопротивления, могут быть использованы для назначения оптимальных параметров режимов резания заготовок из различных материалов.
3. Предложен метод определения микроструктурных параметров
керамики в зависимости от величины электропроводности материала. Данный
метод может быть использован на предприятиях-изготовителях режущей
керамики и на заводах, использующих кермет для механической обработки
заготовок.
Реализация результатов работы. Результаты работы апробированы и рекомендованы к внедрению на ОАО «Завод ЭЛЕКТРОПУЛЬТ» и прошли промышленные испытания в ЗАО «Инженерный центр по технологии и материалам» (г. Санкт-Петербург).
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на трех всероссийских научно-практических конференциях студентов, аспирантов, молодых ученых и преподавателей «Актуальные проблемы управления техническими, информационными, социально-экономическими и транспортными системами» - г. Санкт-Петербург (2007-2009).
Публикации. По содержанию работы и основным результатам исследований опубликовано 9 печатных работ.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Основное содержание работы изложено на 172 страницах и содержит 48 рисунков, 21 таблицу и список литературы, включающий 123 наименования.
