Ефективність торцевого фрезерування загартованих сталей інструментом із кубічного нітриду бору
DOI:
https://doi.org/10.26642/ten-2024-2(94)-15-20Ключові слова:
торцеве фрезерування, загартована сталь, шорсткість поверхні, кубічний нітрид боруАнотація
Торцеве фрезерування загартованих сталей є важливим процесом у сучасному машинобудуванні, оскільки дозволяє досягти високої точності та якості обробки поверхонь деталей машин. З розвитком технологій та матеріалознавства з’явилися нові інструментальні матеріали, які значно підвищують ефективність обробки. Одним із таких матеріалів є кубічний нітрид бору (CBN), який завдяки своїм унікальним властивостям став незамінним у багатьох галузях промисловості. CBN є другим за твердістю матеріалом після алмазу, що робить його придатним для обробки твердих матеріалів, таких як загартовані сталі. Висока термостійкість та хімічна інертність CBN дозволяють використовувати його в умовах високих температур і агресивних середовищ, що значно підвищує продуктивність та довговічність інструменту. Крім того, інструменти з CBN забезпечують високу якість обробленої поверхні, зменшуючи шорсткість та покращуючи точність обробки плоских поверхонь. У статті розглядається ефективність використання інструментів із кубічного нітриду бору при торцевому фрезеруванні загартованих сталей. Проведено аналітичні дослідження, спрямовані на оцінку впливу різних режимів різання на якість обробленої поверхні загартованої сталі та на зносостійкість інструменту. Результати аналізу показують, що інструменти з CBN забезпечують високу точність обробки та зменшення шорсткості поверхні, що робить їх ефективними для обробки загартованих сталей високої твердості. Також у статті розглянуто економічні аспекти використання CBN-інструментів у промислових умовах. Висока вартість інструментів з CBN компенсується їх довговічністю та високою продуктивністю, що в кінцевому підсумку знижує загальні витрати на обробку. Таким чином, використання інструментів із кубічного нітриду бору є перспективним напрямом для підвищення ефективності та якості обробки загартованих сталей.
Посилання
Klymenko, S. (2023), «Fizyko-khimichni osoblyvosti znoshuvannia instrumentu iz PKNB», Prohresyvna tekhnika, tekhnolohiia ta inzhenerna osvita, materialy naukovo-tekhnichnoi konferentsii, No. XXIII, рр. 145–148, doi: 10.20535/2409-7160.2023.XXIII.278236.
Melniichuk, Yu.O., Petrusha, I.A., Klymenko, S.A. et al. (2015), «Vysokoshvydkisne tochinnia detalei z zahartovanykh stalei instrumentamy, shcho osnashcheni materialamy na osnovi kubichnoho nitrydu boru», Instrumentalnyi svit, No. 1–4 (61–64), рр. 13–15.
Klymenko, S.A., Klymenko, S.An. and Burykin, V.V. (2012), «Analitychna otsinka velychyny temperaturnykh spalakhiv na kontaktnykh poverkhniakh instrumentu z polikrystalichnykh nadtverdykh materialiv na osnovi kubichnoho nitrydu boru», Protsesy mekhanichnoi obrobky v mashynobuduvanni, zb. nauk. pr., ZhDTU, Zhytomyr, Issue 12, рр. 58–66.
Wang, D., Yin, L., Hänel, A. et al. (2023), «Cutting performance of binderless nano-polycrystalline cBN and PcBN milling tools for high-speed milling of hardened steel», Ceramics International, Vol. 49, Issue 22, Part A, рр. 34757–34773.
Costes, J.P., Guillet, Y., Poulachon, G. and Dessoly, M. (2007), «Tool-life and wear mechanisms of CBN tools in machining of Inconel 718», International Journal of Machine Tools & Manufacture, No. 47, рр. 1081–1087.
Petrusha, I.A., Bushlia, V.M., Osipov, O.S. et al. (2015), «Termobarychne spikannia i pratsezdatnist rizalnoho kompozytu cBN-TiC hrupy BL pry tochinni zahartovanoi stali Caldie», Porodoruinivnyi ta metaloobrobnyi instrument – tekhnika ta tekhnolohiia yoho vyhotovlennia ta zastosuvannia, zb. nauk. pr., ISM im. V.M. Bakulia, K., Issue 18, рр. 338–345.
Matras, A., Zębala, W. and Kowalczyk, R. (2014), «Precision milling of hardened steel with CBN tools», Key Engineering Materials, Vol. 581, pp. 182–187, doi: 10.4028/www.scientific.net/KEM.581.182.
Zhang, Q., Zhang, S. and Li, J. (2017), «Three Dimensional Finite Element Simulation of Cutting Forces and Cutting Temperature in Hard Milling of AISI H13 Steel», 45th SME North American Manufacturing Research Conference, NAMRC 45, LA, USA.
Phokobye, S., Desai, D. and Tlhabadira, I. (2022), «Investigating the Surface Roughness of Hardened Tool Steel (2379) during Face Milling Operation», International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research, Vol. 11, No. 1, рр. 22–30.
Halpin, T., Byrne, G., Barry, J. and Ahearne, E. (2009), «The performance of polycrystalline cubic boron nitride tools in continuous, semi-interrupted, and interrupted hard machining», Proc. IMechE. Part B. J. Engineering Manufacture, Vol. 223, рр. 947–953.
Muzychenko, N.S. (2017), Osnovy teorii proektuvannia rizalnykh instrumentiv dlia vysokoshvydkisnoi obrobky, Mekhaniko-mashynobudivnyi instytut, 250 р.
Filho, M., Stipkovic, M., Bordinassi, E. et al. (2018), «Experimental Numerical Model of Roughness in Finishing Face Milling of AISI 4140 Hardened Steel Improved Performance of Materials», Advanced Structured Materials, Vol. 72, pp. 83–91, doi: 10.1007/978-3-319-59590-0_8.
Список використаної літератури:
Клименко С. Фізико-хімічні особливості зношування інструменту із ПКНБ / С.Клименко // Прогресивна техніка, технологія та інженерна освіта : матеріали науково-технічної конференції. – 2023. – № XXIII. – С. 145–148. DOI: 10.20535/2409-7160.2023.XXIII.278236.
Високошвидкісне точіння деталей з загартованих сталей інструментами, що оснащені матеріалами на основі кубічного нітриду бору / Ю.О. Мельнійчук, І.А. Петруша, С.А. Клименко та ін. // Інструментальний світ. – 2015. – № 1–4 (61–64). – С. 13–15.
Клименко С.А. Аналітична оцінка величини температурних спалахів на контактних поверхнях інструменту з полікристалічних надтвердих матеріалів на основі кубічного нітриду бору / С.А. Клименко, С.Ан. Клименко, В.В. Бурикін // Процеси механічної обробки в машинобудуванні : зб. наук. пр. – Житомир : ЖДТУ, 2012. – Вип. 12. – С. 58–66.
Cutting performance of binderless nano-polycrystalline cBN and PcBN milling tools for high-speed milling of hardened steel / D.Wang, L.Yin, A.Hänel and other // Ceramics International. – 2023. – Vol. 49, Issue 22, Part A. – P. 34757–34773.
Tool-life and wear mechanisms of CBN tools in machining of Inconel 718 / J.P. Costes, Y.Guillet, G.Poulachon, M.Dessoly // International Journal of Machine Tools & Manufacture. – 2007. – № 47. – P. 1081–1087.
Термобаричне спікання і працездатність різального композиту cBN-TiC групи BL при точінні загартованої сталі Caldie / І.А. Петруша, В.М. Бушля, О.С. Осіпов та ін. // Породоруйнівний та металообробний інструмент – техніка та технологія його виготовлення та застосування : зб. наук. пр. – К. : ІСМ ім. В.М. Бакуля, 2015. – Вип. 18. – С. 338–345.
Matras A. Precision milling of hardened steel with CBN tools / A.Matras, W.Zębala, R.Kowalczyk // Key Engineering Materials. – 2014. – Vol. 581. – Р. 182–187. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.581.182.
Zhang Q. Three Dimensional Finite Element Simulation of Cutting Forces and Cutting Temperature in Hard Milling of AISI H13 Steel / Q.Zhang, S.Zhang, J.Li // 45th SME North American Manufacturing Research Conference, NAMRC 45. – LA, USA, 2017.
Phokobye S. Investigating the Surface Roughness of Hardened Tool Steel (2379) during Face Milling Operation / S.Phokobye, D.Desai, I.Tlhabadira // International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research. – 2022. – Vol. 11, No. 1. – Р. 22–30.
The performance of polycrystalline cubic boron nitride tools in continuous, semi-interrupted, and interrupted hard machining / T.Halpin, G.Byrne, J.Barry, E.Ahearne // Proc. IMechE. Part B : J. Engineering Manufacture. – 2009. – Vol. 223. – P. 947–953.
Музиченко Н.С. Основи теорії проектування різальних інструментів для високошвидкісної обробки / Н.С. Музиченко. – Механіко-машинобудівний інститут, 2017. – 250 с.
Experimental Numerical Model of Roughness in Finishing Face Milling of AISI 4140 Hardened Steel Improved Performance of Materials / M.Filho, M.Stipkovic, E.Bordinassi and other // Advanced Structured Materials. – 2018. – Vol. 72. – Р. 83–91. DOI: 10.1007/978-3-319-59590-0_8.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 V.S. Antonyuk
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автор, який подає матеріали до друку, зберігає за собою всі авторські права та надає відповідному виданню право першої публікації, дозволяючи розповсюджувати даний матеріал із зазначенням авторства та джерела первинної публікації, а також погоджується на розміщення її електронної версії на сайті Національної бібліотеки ім. В.І. Вернадського.
