Адрес этой страницы' ?>

4. Применение инструмента из сверхтвердых материалов — важный резерв повышения качества и эффективности металлообработки

Алмазы в качестве инструмента используются с давних времен. Они обладают самой высокой в природе твердостью и весьма значительной износостойкостью, высоким пределом упругости и малым коэффициентом трения, низкой теплоемкостью и высокими режущими свойствами. Все эти качества выдвинули технические алмазы в ряд наиболее важных инструментальных материалов.

Однако нельзя забывать и об их недостатках. Алмазы не подвержены воздействию соляной или азотной кислоты, однако растворяются в расплавах щелочей и соде. Будучи одной из модификаций углерода, алмазы в процессе резания чугуна и стали (в состав которых входит углерод) вступают в диффузионное взаимодействие с обрабатываемым материалом и при этом в значительной мере теряют свои режущие свойства. Существенными недостатками алмазов как инструментального материала являются их неоднородность и хрупкость, нетехнологичность (трудно обрабатываются) и чрезвычайно высокая стоимость. Все это является причиной ограниченного применения природных алмазов в металлообработке.

Когда промышленность освоила серийный выпуск синтетических алмазов, этот новый инструментальный материал получил широкое применение во многих отраслях машиностроения. Синтетические алмазы по твердости и плотности почти не уступают природным. Однако синтетические алмазы менее прочны, более хрупки, а величина искусственно полученных кристаллов еще весьма ограничена. Все это в определенной мере сужает диапазон их использования.

Промышленность освоила изготовление сверхтвердого материала для инструментов — кубического нитрида бора, получившего название эльбора или кубонит (за рубежом — боразон). Эльбор по многим свойствам близок к алмазу, а по теплостойкости даже превосходит его.

В процессе резания черных металлов эльбором отсутствует упомянутое выше диффузионное взаимодействие с обрабатываемым материалом. Если во время обработки стали или чугуна алмазным инструментом имеют место прижоги, то при шлифовании указанных материалов эльборовым кругом этот весьма существенный недостаток не наблюдается, что открыло широкую перспективу использования инструмента из кубического нитрида бора для высококачественной обработки черных металлов.

Сведения о применении синтетических алмазов, эльбора и других сверхтвердых материалов широко освещены в технической литературе [14]. Учитывая это, ограничимся лишь несколькими примерами и краткими рекомендациями по их использованию с целью повышения качества обработки различных деталей, а также заточки и доводки режущего инструмента.

Алмазный инструмент весьма эффективно применяется на отделочных операциях: хонинговании, суперфинишировании, притирке. При этом повышается точность размеров и форм деталей по сравнению с абразивной обработкой. А замена притирки абразивными порошками (пастами), доводкой алмазными брусками устраняет такой существенный недостаток, как шаржирование (внедрение) абразивных зерен в обрабатываемую поверхность.

Рис. 32. Хон-притиры, оснащенные алмазными и эльборовыми брусками

Общий вид хонов-притиров, оснащенных алмазными брусками, приведен на рис. 32. Этот инструмент, обладая главным преимуществом (жесткостью) притира, работает практически без шаржирования благодаря применению брусков со связанными алмазными зернами вместо свободных зерен порошка, применяемого при использовании чугунных или других обычных притиров.

Стойкость алмазных брусков, особенно на металлической связке, весьма велика, что не только повышает догловечность инструмента, но и обеспечивает повышенную точность обработки, низкую шероховатость и отсутствие царапин, которые могут образоваться при абразивной притирке от отдельных зерен. Использование алмазных брусков на металлической связке также положительно отражается на температурном режиме работы благодаря высокой теплопроводности алмаза, что весьма важно, например, при хонинговании особо точных деталей.