Обрабатываемость материалов резанием

Внедрение новых материалов и технологий изготовления изделий, совершенствование существующих видов резания вызывают необходимость оценки обрабатываемости. Это технологическое свойство материала заготовки определяет ее способность подвергаться обработке резанием.

Обрабатываемость материала резанием можно оценить одним или несколькими показателями. К ним относятся: допустимая скорость механической обработки; стойкость режущего инструмента; силы, возникающие при резании; свойства обработанной поверхности; условия отвода стружки из зоны резания и т. п.

В зависимости от вида резания и условий обработки те или иные технологические показатели становятся определяющими. Например, при черновой обработке, помимо получения максимально возможной скорости резания, важно, какими являются значения составляющих силы резания, и условия транспортировки стружки из зоны резания. При чистовой обработке, кроме скорости резания, имеют значение шероховатость обработанной поверхности и глубина наклепанного слоя, степень наклепа, величина и знак остаточных напряжений в этом слое.

Наиболее достоверный метод оценки обрабатываемости материала — определение ее опытным путем по всему указанному комплексу показателей. При проектировании детали это позволяет подобрать материал, не только удовлетворяющий эксплуатационным требованиям, но и обеспечивающий минимальную стоимость механической обработки резанием.

Производительность и себестоимость обработки зависят главным образом от допустимой скорости резания, поэтому для любого вида резания основным показателем обрабатываемости является допустимая скорость резания. Лучшей обрабатываемостью обладает тот материал, который при прочих равных условиях допускает более высокую скорость резания. Количественно обрабатываемость оценивают коэффициентом относительной обрабатываемости К, представляющим собой соотношение



где vэ — скорость резания эталонного материала при заданных условиях обработки, необходимая для обеспечения определенной стойкости инструмента Т; v — скорость резания рассматриваемого материала при тех же условиях обработки, требуемая для получения той же стойкости.

Обрабатываемость материалов как технологическое свойство обусловлена в основном их химическим составом, структурным состоянием, механическими и теплофизическими характеристиками материала заготовки. При этом значения К для конкретных материалов при работе разными инструментами могут существенно отличаться. Это связано с условиями стружкообразования, стружкоотвода, возникновением вибрации и др.

Обрабатываемый материал существенно влияет на износ инструмента, который, в свою очередь, зависит от режима резания, сил и температуры в зоне обработки, а также от свойств инструментального материала. Поэтому значения обрабатываемости одного и того же материала отличаются одно от другого не только при точении, сверлении, фрезеровании и других процессах, но и в зависимости от материала, из которого изготовлен инструмент.

Все конструкционные металлы и сплавы подразделяют на 14 групп обрабатываемости в основном в соответствии с химическим составом и эксплуатационными свойствами. Внутри каждой группы значение К изменяется в зависимости от твердости и предела прочности материала данной группы. Следует отметить, что хотя разделение на группы обрабатываемости является достаточно условным, но позволяет систематизировать и значительно сократить объем рекомендаций по выбору оптимальных режимов механической обработки резанием различных материалов.

В качестве эталона обрабатываемости для углеродистых и низколегированных сталей принимают сталь 45 после нормализации или отжига. Для высоколегированных сталей и сплавов на основе никеля и титана в качестве эталона принята сталь 12Х18Н10Т, для чугуна — серый чугун СЧ20, алюминиевых сплавов — дюралюминий Д16, меди и ее сплавов — бронза БрА9Ж9, магниевых сплавов — МЛ5.

Обрабатываемость материалов определяет возможность применения тех или иных технологических процессов обработки резанием и формирования поверхностного слоя с новыми требуемыми характеристиками, а также стоимость продукции.