RU2374040C1 - Method for determination of optimal cutting speed - Google Patents

Method for determination of optimal cutting speed Download PDF

Info

Publication number
RU2374040C1
RU2374040C1 RU2008127676/02A RU2008127676A RU2374040C1 RU 2374040 C1 RU2374040 C1 RU 2374040C1 RU 2008127676/02 A RU2008127676/02 A RU 2008127676/02A RU 2008127676 A RU2008127676 A RU 2008127676A RU 2374040 C1 RU2374040 C1 RU 2374040C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cutting
temperature
tool
carbide
speed
Prior art date
Application number
RU2008127676/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Петрович Нестеренко (RU)
Владимир Петрович Нестеренко
Валерий Петрович Должиков (RU)
Валерий Петрович Должиков
Юрий Яковлевич Раков (RU)
Юрий Яковлевич Раков
Валентина Петровна Николаева (RU)
Валентина Петровна Николаева
Константин Петрович Арефьев (RU)
Константин Петрович Арефьев
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет
Priority to RU2008127676/02A priority Critical patent/RU2374040C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2374040C1 publication Critical patent/RU2374040C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: method is related to determination of optimal speed of cutting with hard-alloy cutting tools according to selected initial parametre and includes preliminary heating of samples from tools, measurement of temperature in zone of contact between tool and treated material at various cutting speeds with building of graphic curve. In order to reduce labour intensiveness, for hard-alloy cutting tools of P applicability group, initial parametre established is temperature of hard-alloy tool preliminary heating, at which exothermic effect reveals to the most, being accompanied by formation of dissipative surface layer structure, which provides for most reduced diffusive penetration of treated material elements into structure of hard alloy and wear of cutting tool. Then using built graphic curve of cutting speed - cutting temperature, speed is assigned as the optimal cutting speed, at which temperature of heating in zone of working contact of tool and treated material corresponds to temperature of preliminary heating of hard-alloy cutting tool, at which exothermic effect reveals the most.
EFFECT: reduced labour intensiveness.
2 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к области обработки сталей и сплавов резанием и может быть использовано для определения рабочего параметра твердосплавных режущих инструментов - оптимальной скорости резания при непосредственном их использования на металлорежущем оборудовании, а также при аттестации и сертификации этой твердосплавной продукции.The invention relates to the field of processing steels and alloys by cutting and can be used to determine the operating parameter of carbide cutting tools - the optimal cutting speed for their direct use on metal cutting equipment, as well as in the certification and certification of this carbide products.

Известен способ определения оптимальной скорости резания (А.С. №1028427, МПК3 B23B 1/00, БИ №26, 1983), основанный на нахождении последней по выбранному исходному параметру, связанному с изменениями характеристик кристаллической решетки. В качестве исходного параметра для определения оптимальной скорости резания выбирают период кристаллической решетки, определяют его при различных скоростях резания (температурах), а оптимальную скорость принимают равной наибольшей скорости, при которой период решетки будет максимальным.A known method for determining the optimal cutting speed (AS No. 1028427, IPC3 B23B 1/00, BI No. 26, 1983), based on finding the latter by the selected initial parameter associated with changes in the characteristics of the crystal lattice. The crystal lattice period is chosen as the initial parameter for determining the optimal cutting speed, it is determined at various cutting speeds (temperatures), and the optimum speed is taken to be equal to the highest speed at which the lattice period will be maximum.

Процесс определения параметров кристаллической решетки с помощью дифрактометров является сложным и трудоемким. Исследование изменений в кристаллической решетке твердосплавной режущей пластинки производится после прекращения опытов по резанию и специальной подготовке, включающей ее очистку, возможное разрушение и выбор места контроля. Вследствие разной скорости охлаждения различных областей инструментального материала после очередного нагревания в процессе резания, осуществляемого в диапазоне 400-800°С, за счет изменения скорости резания снижается вероятность точного определения происходящих изменений. Неточности возникают и вследствие того, что исследованию подвергается локальная - случайная зона износа твердого сплава, структурные параметры которой значительно отличаются от других смежных областей ввиду неодинакового характера распределения температурного поля при различных скоростях резания. Поэтому получаемые результаты изменений параметров кристаллической решетки являются весьма приближенными и имеют недостаточную степень статистической значимости.The process of determining the parameters of the crystal lattice using diffractometers is complex and time-consuming. The study of changes in the crystal lattice of a carbide cutting insert is carried out after the termination of experiments on cutting and special preparation, including its cleaning, possible destruction and the choice of control location. Due to the different cooling rates of different areas of the tool material after the next heating during the cutting process, carried out in the range of 400-800 ° C, the probability of an accurate determination of the changes is reduced by changing the cutting speed. Inaccuracies also arise due to the fact that a local - random wear zone of a hard alloy is exposed to the study, the structural parameters of which differ significantly from other adjacent areas due to the uneven distribution of the temperature field at different cutting speeds. Therefore, the obtained results of changes in the parameters of the crystal lattice are very approximate and have an insufficient degree of statistical significance.

Известен способ определения оптимальной скорости резания (А.С. 841779, МПК3 B23B 1/00, БИ №24, 1981), основанный на том, что наибольшей скорости режущего инструмента соответствует минимальная длина участка упрочения на контактной поверхности режущего инструмента. Выбор в качестве исходного параметра длины участка упрочения объясняется тем, что его размеры характеризуют деформационное состояние металла в контактной зоне, характер и градиент действующих температурных полей, условия взаимодействия металла контактной зоны с передней поверхностью инструмента и оказывают большое влияние на интенсивность износа режущей части инструмента. Измерение размеров участка упрочнения осуществляют с помощью микроскопа; строят график зависимости длины участка упрочнения от скорости резания. По минимальной длине участка упрочнения на графике определяют оптимальную скорость резания.A known method for determining the optimal cutting speed (AS 841779, IPC3 B23B 1/00, BI No. 24, 1981), based on the fact that the maximum speed of the cutting tool corresponds to the minimum length of the hardening area on the contact surface of the cutting tool. The choice of the length of the hardening section as the initial parameter is explained by the fact that its dimensions characterize the deformation state of the metal in the contact zone, the nature and gradient of the effective temperature fields, the conditions of interaction of the metal of the contact zone with the front surface of the tool and have a great influence on the wear rate of the cutting part of the tool. The measurement of the size of the hardening area is carried out using a microscope; build a graph of the dependence of the length of the hardening section on the cutting speed. The minimum length of the hardening section on the graph determines the optimal cutting speed.

Основным недостатком рассмотренного способа является высокая трудоемкость и низкая надежность в точном определении длины участка упрочнения вследствие его небольшой величины, составляющей в среднем 0,1-1,0 мм, и значительной неопределенности положения границ. Кроме того, определение длины участка упрочнения на рабочих поверхностях режущего клина с помощью микроскопа отличается недостатками методического характера, основным из которых является то, что упрочненный слой является весьма неоднородным по длине и глубине залегания вследствие флуктуационного характера действующих на поверхностях контактных напряжений, изменяющихся от максимальных значений, действующих у режущей кромки, до нуля в точках выхода трибологической пары из контакта. Вследствие этого длины участков упрочнения на контактных поверхностях режущего инструмента, отражающих количественные и качественные изменения структуры материала, измеренные с помощью микроскопа, а также другими методами, например измерением микротвердости, часто не совпадают и даже имеют различный характер изменения. Ввиду рассмотренных причин возможны большие погрешности и в определении оптимальной скорости резания.The main disadvantage of the considered method is the high complexity and low reliability in accurately determining the length of the hardening section due to its small size, an average of 0.1-1.0 mm, and significant uncertainty of the position of the boundaries. In addition, the determination of the length of the hardening area on the working surfaces of the cutting wedge using a microscope is characterized by methodological shortcomings, the main of which is that the hardened layer is very heterogeneous in length and depth due to the fluctuation nature of contact stresses acting on the surfaces, varying from the maximum values acting at the cutting edge, to zero at the points of exit of the tribological pair from the contact. As a result of this, the lengths of the hardening areas on the contact surfaces of the cutting tool, reflecting quantitative and qualitative changes in the structure of the material, measured using a microscope, as well as by other methods, for example, microhardness measurements, often do not coincide and even have a different character of change. In view of the reasons considered, large errors are also possible in determining the optimal cutting speed.

Известен способ определения оптимальной скорости резания для инструментов из твердых сплавов (А.С. №1227339, B23B 1/00, БИ №16, 1986), выбранный в качестве прототипа и заключающийся в том, что в качестве исходного параметра выбирают уровень вакансионной дефектности в структуре твердого сплава. Сначала последовательно измеряют степень вакансионной дефектности при различных температурах нагревания. Затем оптимальную температуру - скорость резания определяют как наибольшую температуру - скорости, при которой устанавливается в структуре минимальное значение уровня вакансионной дефектности.There is a method of determining the optimal cutting speed for carbide tools (A.S. No. 1227339, B23B 1/00, BI No. 16, 1986), selected as a prototype and consisting in the fact that the vacancy rate in hard alloy structure. First, the degree of vacancy defects at various heating temperatures is successively measured. Then the optimum temperature - cutting speed is defined as the highest temperature - the speed at which the minimum value of the vacancy defect level is established in the structure.

Недостатком данного способа является то, что степень минимальной вакансионной дефектности не всегда отвечает равновесному термодинамическому состоянию структуры, при котором устанавливается наименьшее значение уровня свободной энергии твердого тела как консолидирующей системы, состоящей из отдельных микрообъемов и при которой будет, вероятно, наблюдаться минимальная интенсивность адгезионного износа (см., например, Ван Бюрен. Дефекты в кристаллах. М., И.Л., 1961, 584 с.). Вследствие этого минимальная интенсивность износа режущего инструмента может происходить выше или ниже установленной оптимальной температуры - скорости резания. Отсюда следует, что точность данного способа будет недостаточно высокой. Кроме того, для проведения измерений необходимо иметь специальное помещение, оборудованное защитой от радиационного излучения, а обслуживающему оператору требуется пройти специальную подготовку для работы с радиоактивными источниками, каковым в данном случае является Na-22. Следствием изложенного может быть низкий уровень экономической целесообразности для использования способа по ближайшему аналогу.The disadvantage of this method is that the degree of minimal vacancy defects does not always correspond to the equilibrium thermodynamic state of the structure, at which the lowest value of the free energy level of the solid as a consolidating system consisting of individual microvolumes is established and at which the minimum intensity of adhesive wear is observed ( see, for example, Van Buren. Defects in crystals. M., I.L., 1961, 584 pp.). As a result, the minimum wear rate of the cutting tool can occur above or below the set optimum temperature - cutting speed. It follows that the accuracy of this method will not be high enough. In addition, for measurements it is necessary to have a special room equipped with radiation protection, and the service operator needs to undergo special training for working with radioactive sources, which in this case is Na-22. The consequence of the above may be a low level of economic feasibility for using the method according to the closest analogue.

Задачей предлагаемого способа является повышение точности и снижение трудоемкости в определении оптимальных режимов резания (оптимальной скорости резания) для режущих инструментов, оснащенных твердыми сплавами вольфрам - титан - кобальтовой группы - группы применяемости Р.The objective of the proposed method is to increase the accuracy and reduce the complexity in determining the optimal cutting conditions (optimal cutting speed) for cutting tools equipped with hard alloys of tungsten - titanium - cobalt group - applicability group R.

Поставленная задача в предлагаемом способе - определение оптимальной скорости резания твердосплавным - группа Р режущим инструментом решена путем использования выбранного исходного параметра, включает предварительный нагрев проб из твердосплавных режущих инструментов, проведение измерения температуры в зоне контакта инструментальный - обрабатываемый материал при различных скоростях резания с построением графической зависимости, отличающийся тем, что для твердосплавных режущих инструментов группы применяемости Р в качестве исходного параметра устанавливают температуру предварительного нагрева твердосплавного инструмента, при которой в наибольшей степени проявляется экзотермический эффект, сопровождающийся формированием диссипативной поверхностной слоистой структуры, обеспечивающей наибольшее снижение диффузионного проникновения элементов обрабатываемого материала в структуру твердого сплава и износ режущего инструмента, затем по построенной графической зависимости скорость резания - температура резания назначают в качестве оптимальной скорости резания скорость, при которой температура нагрева в зоне рабочего контакта инструментального и обрабатываемого материала соответствует температуре предварительного нагрева твердосплавного режущего инструмента, при которой в наибольшей степени проявляется экзотермический эффект. Экзотермический эффект проявляется при некоторой температуре нагрева твердого тела, связан с понижением внутренней энергии всего объема или только отдельной его части, например поверхности или приповерхностной области, сопровождается выделением тепла и увеличением энтропии (Шестак Я. Теория термического анализа. М.: Мир. 1987. 456 с.). Установлено, что вследствие разброса состава и свойств твердых сплавов проявление термических эффектов и, конкретно, экзотермического эффекта у них наступает при различных температурах. Наибольшее снижение интегрального износа режущего инструмента происходит при некоторой, оптимальной для конкретного твердого сплава температуре эксплуатации, соответствующей наиболее интенсивному проявлению экзотермического эффекта. Ниже и выше указанной температуры (или некоторого узкого диапазона температур) формируются структуры с менее выраженной формой проявления экзотермического эффекта. Образование на контактных поверхностях твердосплавного режущего инструмента слоистой структуры при одновременном проявлении экзотермического эффекта сопровождается повышением ее теплопроводности в плоскости поверхности и снижением теплопроводности в направлении увеличения глубины (между слоями), увеличением энтропии и, соответственно, снижением вероятности разрушения режущего инструмента за счет диффузионного (высокотемпературного) взаимодействия его с обрабатываемым материалом. Реализация благоприятной ситуации (с точки зрения снижения интенсивности износа) для режущего инструмента, связанная с проявлением экзотермического эффекта, являющегося следствием адсорбции вещества из окружающей газовой среды контактными поверхностями режущего инструмента, и образование твердых растворов в приповерхностной зоне с участием элементов, входящих в состав твердого сплава (в том числе газовых элементов). Протекание твердофазных реакций сопровождается повышением некоторых механических характеристик, а также химической стабильности составляющих композицию компонентов и межфазных границ твердосплавного материала. Вследствие уменьшения реакционной способности фаз (после завершения твердофазного взаимодействия) снижается и диффузионная активность элементов контактирующих тел в зоне трибологического контакта. В итоге происходит снижение концентрации внедряемых в структуру твердых сплавов чужеродных атомов, снижается уровень разрушения структуры, а следовательно уменьшается и износ твердосплавного режущего инструмента. Образующаяся в результате адсорбции твердым сплавом газовых атомов, протекания твердофазных реакций, выделения вследствие этого тепла (экзотермический эффект) и распада твердых растворов поверхностная структура приобретает дискретное - слоистое строение. Анизотропный характер получаемой структуры предполагает распространение тепла в разных направлениях с различной скоростью. Так скорость теплопередачи в плоскости поверхности значительно выше, чем в направлении, перпендикулярном ей. Вследствие этого диффузия чужеродных и собственных элементов происходит преимущественно в плоскости поверхности и значительно понижена в глубинную структуру твердого сплава. Это способствует «залечиванию» дефектов кристаллической решетки компонентов твердого сплава в плоскости поверхности, возникающих в результате проявления различных видов взаимодействия, в зоне контакта. Формированию слоистых структур на поверхности твердых сплавов в диапазоне температур, сопровождающихся экзотермическими эффектами, способствует высокая активность компонентов твердого сплава, например TiC, NbC, ZrC, HfC и т.д., по отношению к водороду и формирование в соединениях наряду с другими типами водородной связи. Оксидные, оксикарбидные, оксикарбонитридные и др. поверхностные образования, участвующие в создании слоя, являются эффективным препятствием для проникающей диффузии в твердый сплав элементов, входящих в состав обрабатываемого материала. Кроме того, деградация структуры поверхностного слоя и некоторое участие водорода в образовании связи между отдельными слоями способствует периодическому отделению от слоя элементарной пластинки и снижению касательной составляющей силы резания, что приводит к снижению коэффициента трения. Таким образом, при оптимальных скоростях резания и соответствующим этим скоростям температурам эксплуатации - нагревании твердых сплавов, сопровождающимся экзотермическими эффектами, в их поверхностной области формируется такая диссипативная структура, которая предохраняет их от диффузионного износа и способствует повышению ресурса работы.The task in the proposed method is to determine the optimal cutting speed with carbide - group Р cutting tool is solved by using the selected initial parameter, includes pre-heating samples from carbide cutting tools, temperature measurement in the contact zone of the tool - processed material at various cutting speeds with the construction of a graphical dependence , characterized in that for carbide cutting tools of the applicability group P as an outcome of this parameter, the temperature of the preheating of the carbide tool is set, at which the exothermic effect is manifested to the greatest extent, accompanied by the formation of a dissipative surface layered structure, which provides the greatest reduction in the diffusion penetration of the elements of the processed material into the structure of the hard alloy and the wear of the cutting tool, then, according to the constructed graphical dependence, the cutting speed is cutting temperature is assigned as the optimal cutting speed of velocities at which the heating temperature in the zone of contact of the working tool and the material being processed corresponds to the preheating temperature of the carbide cutting tool in which at most pronounced exotherm. The exothermic effect manifests itself at a certain solid-state heating temperature, is associated with a decrease in the internal energy of the entire volume or only a separate part of it, for example, the surface or near-surface region, accompanied by heat generation and an increase in entropy (Shestak Y. Theory of thermal analysis. M .: Mir. 1987. 456 p.). It is established that due to the variation in the composition and properties of hard alloys, the manifestation of thermal effects and, specifically, exothermic effect occurs at different temperatures. The greatest decrease in the integral wear of the cutting tool occurs at a certain operating temperature that is optimal for a particular hard alloy and corresponds to the most intense manifestation of the exothermic effect. Below and above the indicated temperature (or some narrow temperature range), structures with a less pronounced manifestation of the exothermic effect are formed. The formation of a layered structure on the contact surfaces of a carbide cutting tool with the simultaneous manifestation of an exothermic effect is accompanied by an increase in its thermal conductivity in the plane of the surface and a decrease in thermal conductivity in the direction of increasing depth (between layers), an increase in entropy, and, accordingly, a decrease in the probability of destruction of the cutting tool due to diffusion (high temperature) its interaction with the processed material. The implementation of a favorable situation (from the point of view of reducing the wear rate) for the cutting tool, associated with the manifestation of an exothermic effect resulting from the adsorption of a substance from the surrounding gas medium by the contact surfaces of the cutting tool, and the formation of solid solutions in the near-surface zone with the participation of elements included in the hard alloy (including gas elements). The occurrence of solid-phase reactions is accompanied by an increase in some mechanical characteristics, as well as chemical stability, of the components and interfacial boundaries of the carbide material that make up the composition. Due to the decrease in the reactivity of the phases (after completion of the solid-phase interaction), the diffusion activity of the elements of the contacting bodies in the tribological contact zone also decreases. As a result, there is a decrease in the concentration of foreign atoms introduced into the structure of hard alloys, a decrease in the level of structure destruction, and, consequently, wear of a carbide cutting tool also decreases. The surface structure resulting from the adsorption of gas atoms by a solid alloy, the occurrence of solid-phase reactions, the release of heat (exothermic effect), and the decomposition of solid solutions acquires a discrete - layered structure. The anisotropic nature of the resulting structure involves the distribution of heat in different directions at different speeds. So the heat transfer rate in the surface plane is much higher than in the direction perpendicular to it. As a result of this, the diffusion of foreign and intrinsic elements occurs predominantly in the plane of the surface and is significantly lowered into the deep structure of the hard alloy. This contributes to the "healing" of defects in the crystal lattice of the components of the hard alloy in the surface plane, arising as a result of the manifestation of various types of interaction in the contact zone. The formation of layered structures on the surface of hard alloys in the temperature range accompanied by exothermic effects is promoted by the high activity of the components of the hard alloy, for example TiC, NbC, ZrC, HfC, etc., with respect to hydrogen and the formation of compounds along with other types of hydrogen bonds . Oxide, hydroxycarbide, hydroxycarbonitride and other surface formations involved in the creation of the layer are an effective obstacle for the penetration of diffusion into the hard alloy of the elements that make up the material to be processed. In addition, the degradation of the structure of the surface layer and some participation of hydrogen in the formation of bonds between the individual layers contributes to the periodic separation of the elementary plate from the layer and to a decrease in the tangential component of the cutting force, which leads to a decrease in the friction coefficient. Thus, at optimal cutting speeds and operating temperatures corresponding to these speeds — heating of hard alloys accompanied by exothermic effects, such a dissipative structure is formed in their surface region that protects them from diffusion wear and helps increase the service life.

В итоге в качестве оптимальной скорости резания принимают скорость, при которой температура нагрева в зоне рабочего контакта соответствует выбранной температуре предварительного нагрева твердосплавного инструмента, а именно - температуре проявления экзотермического эффекта. При этом пользуются экспериментально полученной графической зависимостью «скорость резания - температура резания».As a result, the speed at which the heating temperature in the area of the working contact corresponds to the selected temperature of the preliminary heating of the carbide tool, namely, the temperature of the exothermic effect, is taken as the optimal cutting speed. In doing so, they use the experimentally obtained graphical dependence "cutting speed - cutting temperature".

Адсорбция элементов окружающей газовой среды поверхностью сопровождается протеканием твердофазных реакций с образованием сложных соединений и выделением тепла - проявлением экзотермического эффекта. Поверхностные оксиды, нитриды, оксинитриды и оксикарбиды образуются за счет полного или частичного замещения у карбидов твердого сплава атомов углерода на атомы кислорода или азота. Происходит также окисление или азотирование связующей компоненты. Скорость проникновения кислорода и азота в глубинные слои структуры твердого сплава непрерывно снижается, а следовательно, и процесс деградации структуры компонентов твердого сплава будет снижаться. При оптимальной скорости (температуре) резания самоустанавливается некоторая эффективная глубина и степень деградации структуры по глубине, которые в итоге обеспечивают надежную защиту твердого сплава от проникающей диффузии элементов обрабатываемого материала и от возможного резкого возрастания касательной составляющей силы резания. В последнем случае повышение коэффициента трения ограничивается за счет отделения элементарной пластинки деградированного слоя от контактной поверхности твердого сплава.The adsorption of elements of the surrounding gas medium by the surface is accompanied by the occurrence of solid-phase reactions with the formation of complex compounds and the release of heat - a manifestation of an exothermic effect. Surface oxides, nitrides, oxy nitrides and oxycarbides are formed due to the complete or partial substitution of carbides of the carbide alloy of carbon atoms with oxygen or nitrogen atoms. Oxidation or nitriding of the binder component also occurs. The rate of penetration of oxygen and nitrogen into the deeper layers of the structure of the hard alloy is continuously reduced, and therefore, the process of degradation of the structure of the components of the hard alloy will decrease. At the optimum cutting speed (temperature), a certain effective depth and degree of structural degradation in depth are established, which ultimately provide reliable protection of the hard alloy from penetrating diffusion of the elements of the processed material and from a possible sharp increase in the tangential component of the cutting force. In the latter case, the increase in the coefficient of friction is limited by separating the elementary plate of the degraded layer from the contact surface of the hard alloy.

Снижение интенсивности диффузии элементов обрабатываемого материала в твердый сплав происходит за счет образования в поверхностной области более стабильной в термодинамическом отношении структуры. Поверхностная деградированная структура в меньшей степени по сравнению с недеградированной обладает незаполненными химическими связями, имеет более низкую степень дефектности, количество пор и других несплошностей у нее ниже, она имеет более плотное строение. Концентрация локальной напряженности между отдельными компонентами у такой структуры значительно меньше. Вследствие снижения интенсивности диффузионных процессов в контактной зоне и сопутствующим этим процессам разрушительным последствиям износ твердосплавного режущего инструмента применяемости группы Р снижается.A decrease in the diffusion intensity of the elements of the processed material into the hard alloy occurs due to the formation of a structure that is more thermodynamically more stable in the surface region. The surface degraded structure, to a lesser extent than the non-degraded one, has unfilled chemical bonds, has a lower degree of imperfection, the number of pores and other discontinuities is lower, it has a denser structure. The concentration of local tension between the individual components of this structure is much less. Due to the decrease in the intensity of diffusion processes in the contact zone and the accompanying destructive consequences, the wear of the carbide cutting tool of the applicability of group P is reduced.

Процесс поверхностной деградации, сопровождаемый экзотермическими эффектами, происходит за счет взаимодействия структуры как с элементами окружающей газовой среды, так и с газовыми элементами, входящими в состав твердого сплава и диффундирующими из объема к поверхности - в направлении действия высоких температур. Вследствие этого эффективная глубина распространения деградированного поверхностного слоя определяется факторами движения газовых элементов как со стороны поверхности, так и из объема твердого сплава и является функцией температуры, определяющей в свою очередь протекание экзотермических процессов. На величину температуры начала твердофазных реакций в приповерхностной области и сопутствующих экзотермических эффектов большое влияние оказывают состав и термодинамические свойства твердых сплавов (концентрация в твердом сплаве карбида титана и его стехиометрический состав, морфологическое строение, наличие графита, дефектность структуры, кинетические характеристики приповерхностной области и объема твердого сплава, электрические свойства образующихся поверхностных структур, вероятность распада перенасыщенной примесями решетки карбида титана и т.д.).The process of surface degradation, accompanied by exothermic effects, occurs due to the interaction of the structure with both elements of the surrounding gas medium and gas elements that are part of the hard alloy and diffuse from volume to surface in the direction of high temperatures. As a result, the effective propagation depth of the degraded surface layer is determined by the motion factors of the gas elements both from the surface side and from the volume of the hard alloy and is a function of temperature, which in turn determines the course of exothermic processes. The composition and thermodynamic properties of hard alloys (concentration of titanium carbide and its stoichiometric composition, morphological structure, presence of graphite, structural imperfection, kinetic characteristics of the surface region and volume of the solid alloy, electrical properties of the resulting surface structures, the probability of decay of supersaturated sieve impurities Ki titanium carbide, etc.).

В процессе резания различных сталей и сплавов твердосплавные режущие инструменты (группы Р) подвергаются интенсивному высокотемпературному износу. Наиболее низкая интенсивность износа у твердосплавных режущих инструментов была установлена при их эксплуатации в диапазоне оптимальных режимов резания - оптимальных температур, когда при этих температурах в наибольшей степени проявляется экзотермический эффект, способствующий образованию в приповерхностной области диссипативных слоистых структур, формирующихся в виде элементарных пластинок толщиной примерно 0,1- 0,2 мкм. Эволюция поверхностной структуры твердосплавного режущего инструмента носит следующей характер. Сначала атомы кислорода, азота, водорода адсорбируются поверхностью твердого сплава. Спустя некоторое время они, а также примеси из объема проникают в поверхностную структуру сложного карбида и изменяют его свойства (сложный карбид - твердый раствор карбида вольфрама в карбиде титана). Уровень трансформации структуры уменьшается по мере увеличения расстояния от поверхности в направлении объема твердого сплава. В процессе поверхностных реакций достигается некоторая эффективная глубина измененной по свойствам структуры и некоторая степень ее трансформации (деградации) по глубине оптимальные с позиции снижения износа и характерные для конкретного твердого сплава и определенной температуры проявления экзотермического эффекта. Таким образом, температура проявления экзотермического эффекта характеризует также некоторые оптимальные параметры измененного (деградированного слоя) и, соответственно, эксплуатационные характеристики твердосплавного группы применяемости Р режущего инструмента. Наиболее высокие результаты с точки зрения создания оптимальных условий для трущихся пар, выражающиеся в максимальном снижении интенсивности износа, достигаются при эксплуатации твердосплавных режущих инструментов при оптимальных скоростях резания (температурах), соответствующих проявлению экзотермического эффекта. При температурах эксплуатации ниже и выше температуры проявления экзотермического эффекта измененный - деградированный поверхностный слой не достигает необходимых параметров. При температурах ниже температуры проявления экзотермического эффекта в поверхностном слое не достигается необходимая степень деградации, последующий распад перенасыщенных твердых растворов, формирование слоистых структур и, соответственно, не обеспечивается снижения интенсивности диффузионных процессов до достаточного уровня. При температурах выше температуры проявления экзотермического эффекта создаются условия для разрушения формирующегося деградированного противодиффузионного слоя вследствие его интенсивного окисления и сублимации. Эксплуатация твердосплавных режущих инструментов в обоих случаях отклонения от оптимальных скоростей резания проводит к интенсификации их износа.In the process of cutting various steels and alloys, carbide cutting tools (groups P) are subjected to intense high-temperature wear. The lowest wear rate of carbide cutting tools was established during their operation in the range of optimal cutting conditions - optimal temperatures, when at these temperatures the exothermic effect is most pronounced, which contributes to the formation in the surface region of dissipative layered structures formed in the form of elementary plates with a thickness of about 0 , 1 - 0.2 μm. The evolution of the surface structure of carbide cutting tools is as follows. At first, oxygen, nitrogen, and hydrogen atoms are adsorbed on the surface of a hard alloy. After some time, they, as well as impurities from the bulk, penetrate the surface structure of the complex carbide and change its properties (complex carbide is a solid solution of tungsten carbide in titanium carbide). The level of transformation of the structure decreases with increasing distance from the surface in the direction of the volume of the solid alloy. In the process of surface reactions, a certain effective depth of the structure changed by its properties and a certain degree of its transformation (degradation) in depth are achieved, which are optimal from the standpoint of reducing wear and exhibiting an exothermic effect characteristic of a particular hard alloy and a certain temperature. Thus, the temperature of the manifestation of the exothermic effect also characterizes some optimal parameters of the altered (degraded layer) and, accordingly, the operational characteristics of the carbide group of applicability P of the cutting tool. The highest results from the point of view of creating optimal conditions for rubbing couples, expressed in the maximum reduction in wear rate, are achieved when carbide cutting tools are used at optimal cutting speeds (temperatures) corresponding to the manifestation of an exothermic effect. At operating temperatures below and above the temperature of the manifestation of the exothermic effect, the changed - degraded surface layer does not reach the necessary parameters. At temperatures below the temperature, the manifestation of the exothermic effect in the surface layer does not achieve the necessary degree of degradation, the subsequent decomposition of supersaturated solid solutions, the formation of layered structures and, accordingly, it is not possible to reduce the intensity of diffusion processes to a sufficient level. At temperatures above the temperature of the manifestation of the exothermic effect, conditions are created for the destruction of the formed degraded anti-diffusion layer due to its intense oxidation and sublimation. The operation of carbide cutting tools in both cases, deviations from the optimal cutting speeds leads to the intensification of their wear.

Как показывают эксперименты, на скорость резания (температуру нагрева), при которой проявляется экзотермический эффект, влияют различные виды упрочняющих воздействий, направленные на продление срока службы режущего инструмента. Среди них наиболее широкое распространение получили газофазные и ионноплазменные покрытия, имплантация, модифицирование поверхности высокоэнергетическими потоками ионов или электронов, радиационная обработка. Однако и после упрочняющей обработки соблюдается найденная закономерность: наиболее низкая интенсивность износа проявляется при скоростях резания (температурах), которые обеспечивают в структуре твердого сплава наибольшее проявление экзотермического эффекта.As experiments show, the cutting speed (heating temperature) at which the exothermic effect is manifested is influenced by various types of reinforcing actions aimed at extending the life of the cutting tool. Among them, gas-phase and ion-plasma coatings, implantation, surface modification by high-energy flows of ions or electrons, and radiation treatment are most widely used. However, even after hardening processing, the found pattern is observed: the lowest wear rate is manifested at cutting speeds (temperatures), which provide the greatest manifestation of the exothermic effect in the structure of the hard alloy.

Реализация способа выполняется в такой последовательности. Сначала производят выборку твердосплавных режущих пластинок (группа применяемости Р), помещают конкретную пластинку в специальное приспособление, производят измельчение, отбирают пробу весом 20 грамм, заполняют приготовленной массой специальный тигель из алундового материала, помещают тигель в рабочую зону - электрическую печь специальной установки - дериватографа (Горшков В.С., Тимашов В.В., Савельев В.Г. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ. М.: Высшая школа. 1981. 334 с.), предназначенной для исследования термических эффектов и программируют режим работы установки для выполнения конкретных задач (регистрации термических эффектов, возникающих при нагревании образцов). Нагревание пробы производят в условиях открытой атмосферы. Скорость нагревания отобранных проб из твердосплавных пластинок составляет 20°C/мин. Температуру, при которой происходит проявление экзотермического эффекта, выбирают в качестве оптимальной температуры. Для повышения значимости результатов измерения производят на нескольких образцах, а за оптимальную температуру принимают ее среднеарифметическое значение. На фиг.1 представлена картина проявления экзотермического эффекта.The implementation of the method is performed in such a sequence. First, carbide cutting inserts are sampled (applicability group P), a specific insert is placed in a special device, grinding is carried out, a sample weighing 20 grams is taken, a special crucible made of alundum material is filled with the prepared mass, the crucible is placed in the working area — an electric furnace of a special installation — a derivatograph ( Gorshkov V.S., Timashov V.V., Savelyev V.G. Methods of physico-chemical analysis of binders.M.: Higher School. 1981. 334 p.), Designed to study thermal effects and programs a setting mode of operation to perform specific tasks (registration thermal effects that arise during sample heating). Sample heating is carried out in an open atmosphere. The heating rate of the samples taken from carbide inserts is 20 ° C / min. The temperature at which the manifestation of the exothermic effect occurs is chosen as the optimum temperature. To increase the significance of the measurement results, several samples are produced, and its arithmetic mean value is taken as the optimum temperature. Figure 1 presents a picture of the manifestation of an exothermic effect.

Затем отбирают твердосплавные пластинки группы применяемости Р для проведения стойкостных испытаний и производят стойкостные испытания при резании определенной стали или сплава на различных режимах (скоростях) обработки. Одновременно с помощью специального высокочувствительного пирометра в процессе резания определяют среднюю температуру в зоне резания. Строится график зависимости температуры от скорости резания. Наконец, на основании ранее полученного значения оптимальной температуры резания по графику «скорость резания -температура резания» определяют оптимальную скорость резания. Для твердых сплавов вольфрам - титан - кобальтовой группы проявление экзотермического эффекта происходит в диапазоне температур от 880 до 980°C. Причем с увеличением в составе твердого сплава титановой компоненты температурная область, при которой проявляется экзотермический эффект, смещается в сторону более высоких температур, а при увеличении в составе твердых сплавов общего количества углерода - в сторону более низких температур. Оптимальные режимы обработки резанием сталей или сплавов выбирают на основании температуры нагревания твердого сплава, при которой в его структуре в наибольшей степени проявляется экзотермический эффект. Все действия по проведению измерений по выявлению проявления экзотермического эффекта носят несложный и нетрудоемкий характер, не продолжительны по времени и по сравнению с аналогами и прототипом имеют более высокую точность в определении оптимальной температуры и, соответственно, скорости резания.Then, carbide inserts of the applicability group P are selected for resistance tests and resistance tests are performed when cutting a certain steel or alloy at various processing modes (speeds). At the same time, using a special highly sensitive pyrometer, the average temperature in the cutting zone is determined during the cutting process. A plot of temperature versus cutting speed is built. Finally, based on the previously obtained value of the optimum cutting temperature according to the schedule "cutting speed-cutting temperature" determine the optimal cutting speed. For tungsten - titanium - cobalt group hard alloys, the exothermic effect occurs in the temperature range from 880 to 980 ° C. Moreover, with an increase in the composition of the hard alloy of the titanium component, the temperature region at which the exothermic effect is manifested shifts toward higher temperatures, and with an increase in the total amount of carbon in the composition of hard alloys, toward lower temperatures. The optimal processing conditions by cutting steels or alloys are selected based on the heating temperature of the hard alloy, at which the exothermic effect is most manifested in its structure. All the steps to take measurements to identify the manifestation of an exothermic effect are simple and easy, are not time-consuming and, compared with analogues and prototype, have higher accuracy in determining the optimum temperature and, accordingly, cutting speed.

Как установлено, изменение интенсивности проявления экзотермического эффекта от температуры носит экстремальный характер. При увеличении температуры от 860°C начинает проявляться активная адсорбция элементов окружающей газовой среды поверхностью твердых сплавов, сопровождаемая твердофазными реакциями. При некоторой оптимальной температуре завершенность твердофазных реакций достигает наибольшего уровня. На поверхности и в приповерхностной области образуется измененная - деградированная слоистая структура, состоящая из оксикарбидов, оксинитридов, оксикарбонитридов, оксикарбогидридов с характерным для конкретного твердого сплава группы Р распределением газовых элементов по глубине. Сформированная поверхностная структура является надежным препятствием для диффузии в твердый сплав элементов обрабатываемого материала, что приводит к снижению износа режущего инструмента. Протекание данных процессов сопровождается наибольшим проявлением экзотермического эффекта. При увеличении температуры сверх оптимальной начинают протекать эффекты, приводящие к разрушению сформированной слоистой структуры. Вследствие этого возрастает активность диффузии элементов обрабатываемого материала в структуру твердого сплава и вновь интенсифицируется износ режущего инструмента. Выбор температуры - скорости резания, при которой твердофазные реакции на поверхности твердосплавного режущего инструмента сопровождаются максимальным проявлением экзотермического эффекта, обеспечивает значительное снижение величины диффузионного разрыхления их структуры и общей интенсивности износа.It was found that the change in the intensity of the manifestation of the exothermic effect of temperature is extreme. With an increase in temperature from 860 ° C, active adsorption of elements of the surrounding gas medium by the surface of hard alloys begins, accompanied by solid-phase reactions. At a certain optimum temperature, the completeness of solid-phase reactions reaches its highest level. On the surface and in the near-surface region, an altered - degraded layered structure is formed, consisting of oxycarbides, oxy nitrides, oxycarbonitrides, oxycarbohydrides with a depth distribution of gas elements characteristic of a specific P group alloy. The formed surface structure is a reliable obstacle for diffusion into the hard alloy of the elements of the processed material, which leads to a decrease in wear of the cutting tool. The course of these processes is accompanied by the greatest manifestation of the exothermic effect. With an increase in temperature above the optimum, effects begin to occur that lead to the destruction of the formed layered structure. As a result of this, the diffusion activity of the elements of the processed material into the structure of the hard alloy increases and the wear of the cutting tool is again intensified. The choice of temperature — the cutting speed at which the solid-phase reactions on the surface of the carbide cutting tool are accompanied by the maximum manifestation of the exothermic effect, provides a significant decrease in the diffusion loosening of their structure and the overall wear rate.

Предлагаемый способ обладает высокой точностью в определении оптимальных режимов резания (скорости резания), а следовательно, и эффективностью в определении оптимальных условий эксплуатации твердосплавных режущих инструментов. Это, как показано, достигается за счет использования в качестве информативного исходного параметра температуры наиболее интенсивного проявления экзотермического эффекта. Интенсивность проявления экзотермического эффекта полностью зависит от электронного строения формируемой поверхностной структуры, ее состава, а также характера и степени дефектности. Наиболее важной причиной большой точности в определении оптимальной температуры резания является высокая чувствительность между изменением скорости тепловых потоков и изменением теплоемкости и теплопроводности в приповерхностной области твердого сплава, зависящих в свою очередь от степени и характера деградации поверхностной структуры, ее расслоения.The proposed method has high accuracy in determining the optimal cutting conditions (cutting speed), and therefore, in determining the optimal operating conditions of carbide cutting tools. This, as shown, is achieved by using the most intense manifestation of the exothermic effect as an informative initial temperature parameter. The intensity of the manifestation of the exothermic effect completely depends on the electronic structure of the formed surface structure, its composition, as well as the nature and degree of defectiveness. The most important reason for the high accuracy in determining the optimum cutting temperature is the high sensitivity between the change in the rate of heat fluxes and the change in heat capacity and thermal conductivity in the surface region of the hard alloy, which in turn depend on the degree and nature of degradation of the surface structure and its stratification.

С увеличением уровня проявления экзотермического эффекта возрастает теплопроводность в плоскости поверхности и снижается по глубине. При температурах ниже и выше оптимальной проявление экзотермического эффекта существенно снижается. Недостаточно эффективное проявление экзотермического эффекта при температурах более низких, чем оптимальные объясняется недостаточной энергетической активацией, необходимой для обеспечения развития и протекания твердофазных реакций на поверхности и в приповерхностной области твердых сплавов. Снижение эффективности проявления экзотермических эффектов при температурах больших, чем оптимальные объясняется термической нестабильностью компонентов твердого сплава в данных условиях, а также процессами десорбции и сублимации элементов поверхностной структуры.With an increase in the level of manifestation of the exothermic effect, thermal conductivity in the surface plane increases and decreases in depth. At temperatures lower and higher than optimal, the manifestation of the exothermic effect is significantly reduced. The insufficiently effective manifestation of the exothermic effect at temperatures lower than optimal is explained by the insufficient energy activation necessary to ensure the development and occurrence of solid-phase reactions on the surface and in the near-surface region of hard alloys. The decrease in the efficiency of manifestation of exothermic effects at temperatures higher than optimal is explained by the thermal instability of the components of the hard alloy under these conditions, as well as by the processes of desorption and sublimation of surface structure elements.

С помощью предлагаемого способа представляется возможным по результатам оценки проявления интенсивности экзотермического эффекта от температуры производить расчет наиболее экономически обоснованных режимов обработки при резании углеродистых, инструментальных и др. материалов, обрабатываемых с высокими скоростями резания и вызывающими интенсивный диффузионный износ режущего инструмента.Using the proposed method, it is possible, based on the results of assessing the manifestation of the intensity of the exothermic effect of temperature, to calculate the most economically feasible processing modes when cutting carbon, tool and other materials processed with high cutting speeds and causing intense diffusion wear of the cutting tool.

На фиг.1 представлена графическая зависимость изменения интенсивности проявления экзотермического эффекта в зависимости от температуры:Figure 1 presents a graphical dependence of the change in the intensity of the manifestation of the exothermic effect depending on the temperature:

кривая 1 - для твердосплавной пластинки из первой партии образцов,curve 1 - for carbide plates from the first batch of samples,

кривая 2 - для твердосплавной пластинки из второй партии образцов.curve 2 - for carbide plates from the second batch of samples.

На фиг.2 представлена графическая зависимость изменения средней температуры в зоне резания от скорости резания:Figure 2 presents a graphical dependence of the change in average temperature in the cutting zone on the cutting speed:

кривая 1 - для твердосплавных режущих пластинок из первой партии образцов,curve 1 - for carbide cutting inserts from the first batch of samples,

кривая 2 - для твердосплавной режущих пластинок из второй партии образцов.curve 2 - for carbide cutting inserts from the second batch of samples.

Твердосплавные режущие пластинки были получены от двух разных предприятий-изготовителей.Carbide cutting inserts were obtained from two different manufacturers.

Пример осуществления способа "определение оптимальной скорости резания".An example implementation of the method of "determining the optimal cutting speed".

Сначала твердосплавные пластинки марки Т15К6 группы применяемости Р помещались в специальное приспособление и измельчались. Затем отбиралась фракция с размерами от 1,0 до 2,0 мм, весом 20 г и помещалась в специальную алундовую капсулу. После этого капсулу с образцовым материалом устанавливали в рабочую зону на термографической установке и производили измерения. Скорость нагревания составляла 20°C/мин. Нагревание производили до 1000°C. Было установлено, что наиболее высокая интенсивность проявления экзотермического эффекта для всех (4 штук) образцов из первой партии твердосплавных пластинок происходит при температуре 911°C, а для всех (4 штук) образца из второй партии твердосплавных пластинок при 917°C. На Фиг.1 представлена зависимость проявления интенсивности экзотермического эффекта от температуры нагревания приготовленной массы (пробы) для образцов из первой и второй партии твердосплавных пластинок.First, T15K6 carbide inserts of the applicability group P were placed in a special device and crushed. Then a fraction was selected with sizes from 1.0 to 2.0 mm, weighing 20 g, and placed in a special alundum capsule. After that, the capsule with the sample material was installed in the working area on the thermographic unit and measurements were made. The heating rate was 20 ° C / min. Heating was performed to 1000 ° C. It was found that the highest intensity of the exothermic effect for all (4 pieces) of the samples from the first batch of carbide plates occurs at a temperature of 911 ° C, and for all (4 pieces) of the sample from the second batch of carbide plates at 917 ° C. Figure 1 shows the dependence of the manifestation of the intensity of the exothermic effect on the heating temperature of the prepared mass (sample) for samples from the first and second batch of carbide plates.

Затем определялась температура резания в зоне контакта инструментального и обрабатываемого материалов от скорости резания. Обрабатываемым материалом служила сталь 50. Резание производилось при скоростях от 180 до 240 м/мин без использования СОЖ. Глубина резания и подача были постоянными и равнялись соответственно 1,5 мм и 0,23 мм/об. При резании использовались твердосплавные режущие пластины марки Т15К6 из двух различных партий. По данным исследований строилась зависимость изменения температуры в зоне контакта от скорости резания, показанная на фиг.2. Температура определялась с помощью высокочувствительного пирометра. Параллельно с этим проводились стойкостные испытания. Было установлено, что наиболее низкая интенсивность износа режущих инструментов соответствовала эксплуатации их при скорости резания, соответствующей той температуре в зоне контакта, при которой в наибольшей степени проявляется экзотермический эффект при нагревании твердосплавных проб.Then, the cutting temperature was determined in the contact zone of the tool and the processed material from the cutting speed. The material used was steel 50. Cutting was performed at speeds from 180 to 240 m / min without the use of coolant. Depth of cut and feed were constant and equal to 1.5 mm and 0.23 mm / rev, respectively. When cutting, T15K6 carbide cutting inserts from two different batches were used. According to research, the dependence of the temperature change in the contact zone on the cutting speed, shown in figure 2, was built. The temperature was determined using a highly sensitive pyrometer. In parallel with this, persistent tests were carried out. It was found that the lowest wear rate of cutting tools corresponded to their operation at a cutting speed corresponding to that temperature in the contact zone at which the exothermic effect is most pronounced when carbide samples are heated.

Таким образом, последовательность в определении оптимальной скорости резания является следующей: сначала из графика зависимости «интенсивность проявления экзотермического эффекта - температура нагревания твердосплавной испытываемой измельченной массы» определяют температуру наиболее интенсивного проявления экзотермического эффекта (оптимальную температуру), затем с помощью графика зависимости «скорость резания - температура резания» и на основании уже имеющейся оптимальной температуры проявления экзотермического эффекта, полученной из предыдущей зависимости, определяют оптимальную скорость резания.Thus, the sequence in determining the optimal cutting speed is as follows: first, the temperature of the most intense manifestation of the exothermic effect (optimal temperature) is determined from the graph “dependence of the intensity of the exothermic effect — heating temperature of the carbide test crushed mass”, and then using the graph “cutting speed - cutting temperature ”and based on the already existing optimum temperature for the manifestation of the exothermic effect, the floor Based on the previous dependence, the optimal cutting speed is determined.

Для первой партии резцов оптимальная скорость резания составила 219 м/мин, для второй - 223 м/мин. Стойкостные испытания, проведенные при различных скоростях резания, постоянной подаче, равной 0,23 мм/об, и глубине резания 1,5 мм показали, что именно при скорости резания, равной 219 м/мин, соответствующей температуре 911°C в зоне контакта для первой партии режущих пластинок и при скорости резания, равной 223 м/мин, соответствующей температуре в зоне контакта, равной 917°C, для второй партии режущих пластинок наблюдается минимальная интенсивность износа. Оптимальные скорости резания, полученные для первой и второй партий твердосплавных режущих пластинок по способу в соответствии с прототипом равнялись соответственно 225 и 228 м/мин. Проведенные стойкостные испытания показали, что при этих скоростях резания наблюдается повышенная интенсивность износа твердосплавных режущих инструментов по сравнению с их эксплуатацией при скоростях резания, полученных по предлагаемому способу. При этом в результате статистической обработки было получено, что коэффициент вариации износостойкости по предлагаемому способу для первой партии режущих пластинок составил 0,22; для второй - 0,24. По прототипу - соответственно 0,26 и 0,29. Это указывает на больший разброс износостойкости режущих инструментов, эксплуатируемых на скорости резания, определяемой по прототипу и на предпочтительный характер выбора оптимальной скорости резания по предлагаемому способу. В итоге износостойкость режущих инструментов обеих партий твердосплавных пластин, эксплуатируемых на режимах резания, определенных с помощью прототипа, оказалась ниже по сравнению с пластинами, эксплуатируемыми на режимах резания в соответствии с предлагаемым способом.For the first batch of cutters, the optimal cutting speed was 219 m / min, for the second - 223 m / min. Durability tests carried out at various cutting speeds, a constant feed of 0.23 mm / rev and a cutting depth of 1.5 mm showed that it is with a cutting speed of 219 m / min corresponding to a temperature of 911 ° C in the contact zone for the first batch of cutting inserts and at a cutting speed of 223 m / min, corresponding to a temperature in the contact zone of 917 ° C, the minimum wear rate is observed for the second batch of cutting inserts. The optimal cutting speeds obtained for the first and second batches of carbide cutting inserts by the method in accordance with the prototype were 225 and 228 m / min, respectively. Conducted persistent tests showed that at these cutting speeds there is an increased wear rate of carbide cutting tools compared to their operation at cutting speeds obtained by the proposed method. Moreover, as a result of statistical processing, it was found that the coefficient of variation of wear resistance according to the proposed method for the first batch of cutting inserts was 0.22; for the second - 0.24. According to the prototype, respectively 0.26 and 0.29. This indicates a greater variation in the wear resistance of cutting tools operated at a cutting speed determined by the prototype and the preferred nature of the selection of the optimal cutting speed by the proposed method. As a result, the wear resistance of cutting tools of both batches of carbide inserts operated at cutting conditions determined using the prototype turned out to be lower in comparison with inserts operated at cutting modes in accordance with the proposed method.

Claims (1)

Способ определения оптимальной скорости резания твердосплавными режущими инструментами по выбранному исходному параметру, включающий предварительный нагрев проб из твердосплавных режущих инструментов, проведение измерения температуры в зоне контакта инструментальный - обрабатываемый материал при различных скоростях резания с построением графической зависимости, отличающийся тем, что для твердосплавных режущих инструментов группы применяемости Р в качестве исходного параметра устанавливают температуру предварительного нагрева твердосплавного инструмента, при которой в наибольшей степени проявляется экзотермический эффект, сопровождающийся формированием диссипативной поверхностной слоистой структуры, обеспечивающей наибольшее снижение диффузионного проникновения элементов обрабатываемого материала в структуру твердого сплава и износ режущего инструмента, затем по построенной графической зависимости скорость резания - температура резания назначают в качестве оптимальной скорости резания скорость, при которой температура нагрева в зоне рабочего контакта инструментального и обрабатываемого материала соответствует температуре предварительного нагрева твердосплавного режущего инструмента, при которой в наибольшей степени проявляется экзотермический эффект. A method for determining the optimal cutting speed by carbide cutting tools according to the selected initial parameter, including preheating samples from carbide cutting tools, measuring the temperature in the contact zone of the instrumental - processed material at various cutting speeds with the construction of a graphical dependence, characterized in that for carbide cutting tools of the group applicability P as the initial parameter set the preheating temperature carbide tool, in which the exothermic effect is manifested to the greatest extent, accompanied by the formation of a dissipative surface layered structure, which provides the greatest reduction in the diffusion penetration of the elements of the processed material into the structure of the hard alloy and the wear of the cutting tool, then, according to the constructed graphical dependence, the cutting speed - cutting temperature is assigned as optimal cutting speed the speed at which the heating temperature in the area of the working cont KTA tool and the material being processed corresponds to the preheating temperature of the carbide cutting tool in which at most pronounced exotherm.
RU2008127676/02A 2008-07-07 2008-07-07 Method for determination of optimal cutting speed RU2374040C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008127676/02A RU2374040C1 (en) 2008-07-07 2008-07-07 Method for determination of optimal cutting speed

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008127676/02A RU2374040C1 (en) 2008-07-07 2008-07-07 Method for determination of optimal cutting speed

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2374040C1 true RU2374040C1 (en) 2009-11-27

Family

ID=41476573

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008127676/02A RU2374040C1 (en) 2008-07-07 2008-07-07 Method for determination of optimal cutting speed

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2374040C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2500504C1 (en) * 2012-04-16 2013-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method of accelerated determination of optimum cutting speed
RU2570340C1 (en) * 2014-08-06 2015-12-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Procedure for forecast of wear resistance of hard alloy cutting tools

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2500504C1 (en) * 2012-04-16 2013-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method of accelerated determination of optimum cutting speed
RU2570340C1 (en) * 2014-08-06 2015-12-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Procedure for forecast of wear resistance of hard alloy cutting tools

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kadolkar et al. State of residual stress in laser-deposited ceramic composite coatings on aluminum alloys
Peel et al. Microstructure, mechanical properties and residual stresses as a function of welding speed in aluminium AA5083 friction stir welds
Duan et al. Adiabatic shear banding in AISI 1045 steel during high speed machining: mechanisms of microstructural evolution
Li et al. Dislocation evolution during tensile deformation in ferritic–martensitic steels revealed by high-energy X-rays
Zhang et al. Microstructural evolution and its correlation with hardening of WC-Ni cemented carbides irradiated by high-intensity pulsed ion beam
Teppernegg et al. Evolution of residual stress and damage in coated hard metal milling inserts over the complete tool life
HF et al. Nanostructure variations and their effects on mechanical strength of Ni-17Mo-7Cr alloy under xenon ion irradiation
Moll et al. Damage induced by electronic excitation in ion-irradiated yttria-stabilized zirconia
Budke et al. Tracer diffusion of Au and Cu in a series of near Σ= 5 (310)[001] symmetrical Cu tilt grain boundaries
RU2374040C1 (en) Method for determination of optimal cutting speed
RU2370750C1 (en) Method of forecasting wear resistance of cemented-carbide cutting tool
Varote et al. Microstructural analysis of machined surface integrity in drilling a titanium alloy
Astapov et al. Kinetics and mechanism of the oxidation of ZrSi2-MoSi2-ZrB2 ceramics in air at temperatures up to 1400° C
Damcott et al. Proton-induced grain boundary segregation in stainless steel
RU2422800C1 (en) Procedure for prognosis of wear resistance of hard alloy cutting tools
RU2358838C1 (en) Method of forecasting cemented-carbide tool wear resistance
Murphy et al. The mechanical properties of tungsten grown by chemical vapour deposition
Ozbek et al. The effect of plasma detonation parameters on residual stresses developed in the plasma modified layer
RU2374038C1 (en) Method of definition of optimal cutting speed
Tortorelli et al. Growth stress–microstructure relationships for alumina scales
RU2459193C1 (en) Method for predicting wear resistance of hard-alloy cutting tools
RU2569920C1 (en) Procedure for forecast of wear resistance of hard alloy cutting tools
Wang et al. Effects of heavy ion irradiation on Zr-2.5 Nb pressure tube alloy. I. Orientation dependent mechanical response
RU2465984C2 (en) Method of accelerated determination of optimum cutting speed
RU2465985C1 (en) Method of accelerated determination of optimum cutting speed

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100708