УДК 621.9.048.6:621.794

Пинахин И. А., Черниговский В. А., Ягмуров М. А., Константинов Е.В.

Северо-Кавказский федеральный университет

(г. Ставрополь, Россия)

Результаты производственных испытаний твердосплавных режущих инструментов, прошедших объемное импульсное лазерное упрочнение (ОИЛУ)

Производственные испытания твердосплавных режущих инструментов, прошедших ОИЛУ [1], были проведены на 8 предприятиях России и Украины.

Всего было испытано 12 партий режущих инструментов с общим количеством 1200 штук. При их проведении нами контролировалась чистота эксперимента, что заключалось в сравнении результатов испытаний исходного упрочненного инструмента с исходным неупрочненным, упрочненного и неупрочненного после первой переточки, упрочненного и неупрочненного после второй переточки и т. д. Это связано с тем, что в результате заточной операции могли меняться свойства режущих инструментов.

Для оценки стойкости режущих инструментов, прошедших ОИЛУ, нами были использованы следующие показатели: средняя стойкость инструментов , коэффициент вариации стойкости , гамма-процентная стойкость :

, (1)

где стойкость инструмента при i-м испытании;

n – число испытаний.

, (2)

где – среднее квадратическое отклонение

, (3)

где a и b –параметры закона Вейбулла.

Таблица 1

Результаты проведения производственных испытаний твердосплавных режущих инструментов после ОИЛУ

Предприятие	Твердый сплав	Режущий инструмент	, мин		, мин
1. Ковровский завод имени В.А.Дегтярева	ВК8	Проходные резцы с напайными пластинами	36 74	0,28 0,21	18 38
2. Ставропольский завод автоприцепов	Т5К10, Т15К6, ТТ7К12	Проходные резцы с 3-х, 4-х, 5-ти гранными пластинами	22 48	0,28 0,09	16 34
3. Новокраматорский машиностроительный завод	Т5К10, Т15К6	Проходные резцы с 4-х гранными пластинами	4,4 9,2	0,15 0,1	1,8 4,6
4. ПО”Волгоцеммаш” г. Тольятти	КНТ-16	Проходные резцы с напайными пластинами	52 106	0,2 0,15	21 48
5. ОАО СТАПРИ–ставропольский завод поршневых колец	ВК8	Проходные резцы с напайными пластинами	34 72	0,24 0,18	26 52
6. ЗАО "КомТех-Плюс" г. Ростов н/Д.	Sandvik	Проходные резцы с 4-х гранными пластинами	48 68	0,12 0,1	28 42
В знаменателе показаны значения , , для режущих инструментов, прошедших ОИЛУ, в числителе для неупрочненных

В таблице 1 представлены результаты производственных испытаний твердосплавных резцов. Все данные говорят о росте объемной стойкости инструментов, прошедших ОИЛУ в 1,42 – 2,18 раза (для сплавов российского производства в 2,04 – 2,18 раза). Для всех партий инструментов наблюдается снижение коэффициента вариации стойкости в 1,2 – 3,1 раза. Более существенные результаты имеют место в повышении гамма-процентной стойкости (без учета твердого сплава Sandvik). Так при вероятности 0,9 это повышение происходит в 2,11 – 2,56 раза.

Наибольший эффект использования метода ОИЛУ наблюдался при его использовании для перетачиваемого режущего инструмента. В таблицах 2, 3 приведены условия проведения и результаты производственных испытаний твердосплавных режущих инструментов, прошедших ОИЛУ, в условиях ОАО «СТАПРИ–ставропольский завод поршневых колец».

Таблица 2

Условия проведения производственных испытаний твердосплавных режущих инструментов после импульсной лазерной обработки

Предприятие		ОАО «СТАПРИ»
Вид режущего инструмента		Токарный расточной резец j = 75^0
Марка твердого сплава		ВК8
Оборудование		Станок 1Е365
Обрабатываемый материал, твердость		ВЧ, НВ 156-197
Состояние обрабатываемой поверхности		Литейная корка
Количество неупрочненных и прошедших ОИЛУ резцов		По 100 шт.
Режимы резания	Глубина t, мм	3,25
	Подача S, мм /об	0,35
	Скорость V, м /мин	37

Таблица 3

Результаты производственных испытаний

Показатель	Неупрочненные					Прошедшие ОИЛУ
	Период стойкости
	1	2	3	4	5	1	2	3	4	5
	33,8	33,6	34,2	34,4	34,0	70,8	72,6	73,8	72,1	71,2
	0,26	0,24	0,23	0,25	0,22	0,16	0,19	0,20	0,18	0,17
	28	27	24	26	25	51	52	54	53	50
	-	-	-	-	-	2,1	2,2	2,2	2,1	2,1
	-	-	-	-	-	1,6	1,3	1,2	1,4	1,3
	-	-	-	-	-	1,8	1,9	2,3	2,04	2,0

В таблице 2 приведены условия проведения производственных испытаний в условиях ОАО «СТАПРИ–ставропольский завод поршневых колец». Отметим тяжелые условия резания – обработка по литейной корке высокопрочного чугуна.

Как видно из таблицы 3 для прошедших ОИЛУ режущих инструментов наблюдается повышение стойкостных характеристик для каждого периода стойкости (переточки), что подтверждает объемный характер упрочнения. При упрочнении перетачиваемого режущего инструмента очень важным является правильный выбор расстояния от места облучения до главной режущей кромки. Ранее проведенные исследования показали, что степень дефектности структуры твердого сплава ВК8 является наибольшей на расстоянии 18 миллиметров от места облучения. В приведенном случае с учетом расхода материала на износ и переточки выбиралось расстояние от места облучения до главной режущей кромки равное 22 миллиметра, чтобы пик улучшения механических свойств пришелся на середину назначенного ресурса резцов (третий период стойкости).

На основании вышесказанного можно сделать следующие выводы:

1. Результаты производственных испытаний режущих инструментов из твердых сплавов ВК6, ВК8, Т5К10, Т15К6, ТТ7К12, КНТ-16, Sandvik показали повышение стойкости упрочненных инструментов в 1,42 – 2,18 раза, снижение коэффициента вариации стойкости в 1,2 – 3,1 раза, повышение гамма-процентной стойкости 2,11 – 2,56 раза.

2. Снижение коэффициента вариации стойкости и повышение гамма-процентной стойкости говорит о целесообразности использования режущих инструментов, упрочненных ОИЛУ, на автоматических линиях, когда производится принудительная смена инструментов.

Литература:

1. Пинахин И. А., Копченков В. Г., Гончаров В. М. Влияние импульсной лазерной обработки твердосплавных режущих инструментов на эффективность обработки металлов резанием // Вестник ДГТУ.– Ростов н/Д, 2010.– №8. – С. 1235 – 1241.