Качество, производительность и себестоимость обработки деталей на металлорежущих станках в значительной степени лимитируются износом режущего инструмента. Способность инструмента сохранять работоспособность контактной поверхности лезвия до переточки (стойкость) связана с принятой величиной износа, которая является критерием затупления. Сопутствующий подогрев обрабатываемого материала при изготовлении деталей способствует повышению стойкости инструмента.
Наплавленный металл, в отличие от металла при изготовлении деталей, имеет неравномерную поверхностную твердость и неоднородную структуру слоя и зоны термического влияния, впадины и выступы наплавленных валиков. Все это способствует снижению стойкости лезвийного инструмента при обработке деталей в холодном состоянии.
Опытные проверки износа зубьев фрез, оснащенных пластинками из твердых сплавов марок ВК8, ВК6М, Т5К10, Т15К6, Т30К4, быстрорежущих сталей марок Р18, Р6М5, Р9К5, при обработке деталей в процессе их наплавки показали, что фрезы, оснащенные пластинами из твердых сплавов марок Т15К6, Т5К10 и ВК8 имеют меньший износ. На рис. 4.25 показаны графики износа зубьев торцовых фрез, оснащенных твердосплавными пластинами из твердых сплавов марок Т15К6, Т5К10, ВК8, при обработке наплавленного метал-
ла деталей в горячем и холодном состояниях. Как видно, меньший износ по передней hn (рис. 4.25, а) и задней /?3 (рис. 4.25, б) поверхностям зуба имеют фрезы, оснащенные пластинами из твердого сплава марки Т15К6.
Через 150 мин фрезерования горячего металла, наплавленного проволокой Св-08Г2С под легированным флюсом, износ пластин из твердого сплава марки Т15К6 по передней поверхности hu = 0,12 мм, по задней h3 = 0,26 мм, для пластин из твердого сплава марки Т5К6 hn = 0,40 мм и 1г3 = 0,56 мм, а для пластин из твердого сплава марки ВК8 !гп = 0,26 мм и А3 = 0,45 мм. При этом у всех пластин наблюдается равномерный износ по длине задней и передней поверхностей резца, отсутствуют сколы и трещины. При обработке наплавленного металла холодных деталей зубья фрез через 5…20 мин выходят из строя из-за множества сколов на режущей кромке. Основным видом износа зуба фрезы является hy превышающий hn в 1,4…2,1 раза. За критерий затупления, с учетом получения меньшей шероховатости обработанной поверхности детали, принимают h3 = 0,4 мм. Дальнейший износ твердосплавных пластин вызывает необходимость переточки.
С увеличением глубины резания t износ зуба фрезы возрастает (рис. 4.26). Динамика износа зубьев фрезы при обработке деталей, наплавляемых пружинной проволокой второго класса под легированным флюсом (твердость наплавленного металла при комнат
ной температуре равна HRC Л3
60.. .62), показала, что после 150 мин резания т со скоростью Vy = 220 м/мин торцовой фрезой, оснащенной пластиной из твердого сплава марки Т15К6, горячего наплавленного металла на глубину і = 0,6; 1,0;
1,5 и 2,0 мм величина 1г3 = 0,25;
0, 30; 0,5 и 0,74 мм соответственно (см, рис. 4.26).
При обработке холодного наплавленного металла детали с глубиной резания t = 1 мм зуб фрезы мгновенно выходит из строя (кривая (5, рис. 4.26) в результате скола режущей кромки. У фрезы, оснащенной пластиной из твердого сплава марки Т5К10, после 90 мин обработки горячего наплавленного металла с / = 1 мм величина износа задней поверхности пластины 1г3 — 1,13 мм, т. е. в 4,2 раза больше, чем у фрез, оснащенных пластинами из твердого сплава марки Т15К6 после 90 мин обработки горячего наплавленного металла (кривая 2, рис. 4.26).
Температура на режущей кромке фрезы, оснащенной пластинкой из твердого сплава марки Т15К6, при обработке горячего наплавленного металла находится в пределах 400.. .900 °С. Температура нагрева обрабатываемой детали значительно сильнее влияет на температуру резца, чем режим фрезерования. В результате действия высоких температур изменяются физико-механические свойства материала инструмента, что является одной из причин, обусловливающих характер и величину износа фрезы.
С увеличением температуры обрабатываемого наплавленного металла облегчается процесс отделения стружки. При этом стойкость фрез увеличивается в десятки раз по сравнению с аналогичными параметрами при обработке наплавленного металла в холодном состоянии. С учетом критерия затупления зуба фрезы, равного 0,4 мм,
стойкость фрезы при обработке наплавленного металла с использованием тепла сварочной дуги можно определить по формуле
5. — подача на зуб фрезы, мм/зуб;
/ — глубина резания, мм.
Наибольшее влияние на стойкость инструмента оказывает глубина и скорость резания, меньшее — подача на зуб фрезы Sz. Для увеличения стойкости фрезы необходимо по возможности уменьшить глубину резания и увеличить количество зубьев фрезы, а также использовать пониженные скорости резания. При обработке высокопрочного наплавленного металла в холодном состоянии трудно зафиксировать износ резца ввиду его мгновенного выхода из строя (скола). Это говорит о целесообразности обработки износостойких труднообрабатываемых наплавленных металлов в горячем состоянии.