Твердое точение

Среди новых технологий обработки материалов следует, несомненно, отметить твердое точение. Область применения этого технологического процесса — замена точением операций шлифования закаленных деталей с твердостью от HRC > 47..65.

Физика процесса твердого точения заключается в том, что благодаря специально подобранной геометрии инструмента и режиму обработки в зоне контакта с режущей кромкой материал нагревается практически до состояния расплава (температура в точке контакта до 1500 градусов), что приводит к отпуску материала до твердости около 25 HRC. После отделения стружки происходит быстрое охлаждение материала. В результате твердость детали уменьшается не более чем на 2 единицы, а полученная стружка имеет твердость около 45 единиц. Деталь же в своей массе практически не нагревается.

Целью замены шлифования твердым точением является уменьшение трудоемкости изготовления деталей и, как следствие, увеличение экономичности процесса обработки.

Увеличение экономичности определяется следующими факторами:

· Съем материала при твердом точении в три раза меньше чем при шлифовании.

· Точность обработки идентична как при твердом точении, так и при шлифовании.

· Время обработки при твердом точении в несколько раз меньше чем при шлифовании.

· СОЖ не применяется.

· Твердое точение имеет намного более высокую гибкость - возможна обработка сложнопрофильных деталей, в то время как на шлифовальном станке такая обработка требует замены кругов и подналадки станка.

· Процесс твердого точения происходит на том же станке, на котором осуществляется и обычная токарная обработка незакаленных деталей, что тоже повышает гибкость и универсальность процесса.

· Более дешевый процесс утилизации стружки по сравнению с отходами после шлифования.

Все вышеперечисленное позволяет говорить о том, что твердое точение практически всегда на 30-50% экономичнее шлифования.

Инструментальным материалом для твердого точения является режущая керамика и кубический нитрид бора. Каждый из материалов имеет свои преимущества и недостатки. Керамика существенно дешевле, но плохо воспринимает ударные нагрузки. Кубический нитрит бора менее восприимчив к ударным нагрузкам, но обладает существенно более высокой ценой.

На станке МК6801 проводилось твердое точение шарикоподшипниковых колец, применяемых в железнодорожных вагонах, сталь ШХ15СГ, твердость 61 HRC, резец с быстросменной керамической пластиной К4 4400CNGA 1240FW и заточкой режущей грани типа WIPER с двойными радиусами. Шероховатость обработанных поверхностей колебалась от R_a = 0,12 мкм (10 класс) до R_a = 0,3 мкм (9 класс).

Целью замены шлифования твердой обработкой является улучшение экономичности. Съем материала при твердом точении в три раза меньше, чем при шлифовании. Стоимость токарного станка также примерно в три раза ниже, чем шлифовального. Точность обработки идентична при твердом точении и шлифовании (иначе замена не имеет смысла). Время обработки при твердом точении значительно (иногда в три раза) ниже, чем при шлифовании. Немаловажную роль играет тот факт, что твердое точение имеет намного более высокую гибкость - возможна обработка сложнопрофильных деталей, в то время как на шлифовальном станке такая обработка требует замены кругов и подналадки станка. Наконец, утилизация стружки проще и дешевле, чем шлифовального шлама. В результате, твердое точение практически всегда на 30 - 50% экономичнее шлифования