Зносостійкість різальних пластин з кубічного нітриду бору та інструментальної кераміки при торцевому фінішному фрезеруванні чавунів з вермикулярним графітом

В’ячеслав Миколайович Рубан

doi:10.26642/ten-2025-1(95)-102-106

Автор(и)

В’ячеслав Миколайович Рубан Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0002-9216-3506

DOI:

https://doi.org/10.26642/ten-2025-1(95)-102-106

Ключові слова:

кубічний нітрид бору (КНБ), інструментальна кераміка, чавуни з вермикулярним графітом (ЧВГ), фінішне торцеве фрезерування, зносостійкість

Анотація

Чавуни з вермикулярним графітом все частіше використовуються в машинобудуванні завдяки вдалому поєднанню механічних властивостей сірих і високоміцних чавунів, включаючи високу міцність, пластичність, теплопровідність і здатність гасити вібрації. Завдяки цим властивостям цей матеріал використовується для виготовлення корпусних деталей, блоків циліндрів, гальмівних дисків та інших навантажених елементів машин. Однак їх механічна обробка ускладнена через високу твердість, складну морфологію вермикулярного графіту, структурну неоднорідність, що призводить до інтенсивного абразивного і термічного зношування різального інструменту. Особливо гостро ця проблема стоїть в умовах сухого фрезерування, де відсутність охолодження призводить до локальних перегрівів і додаткових навантажень на ріжучу кромку. У статті проаналізовано ефективність використання інструментів з кубічного нітриду бору (КНБ) та кераміки як інструментальних матеріалів, здатних працювати в екстремальних умовах високошвидкісного фрезерування без застосування мастильно-охолоджувальних рідин. Проведено порівняльний аналіз впливу режимів різання (швидкість, подача, глибина) та геометрії інструменту, зокрема головного кута різання, на інтенсивність зношування, якість обробленої поверхні, стабільність процесу та кількість матеріалу, що знімається. Встановлено, що в умовах високошвидкісного фрезерування КВГ без охолодження інструментами з КНБ забезпечується найвища зносостійкість і висока якість обробки.

Посилання

Guo, Y., Wang, C.Y., Yuan, H. et al., «Milling Forces of Compacted Graphite Iron (CGI) and Gray Iron (GI)», Guangdong University of Technology.

Sheth, A.C. and Raykar, S.J. (2017), «Machining: A Step towards Sustainable Machining – Challenges and Future Directions», Journal of Cleaner Production, Vol. 165, рр. 1557–1571, doi: 10.1016/j.jclepro.2017.07.235.

Dogra, M., Sharma, V.S., Sachdeva, A. et al. (2010), «Tool wear, chip formation and workpiece surface issues in CBN hard turning: A review», Int. J. Precis. Eng. Manuf, Vol. 11, рр. 341–358, doi: 10.1007/s12541-010-0040-1.

Tu, L.Q., Tian, S., Xu, F. et al. (2020), «Cutting performance of cubic boron nitride-coated tools in dry turning of hardened ductile iron», J Manuf Process, Vol. 56, рр. 158–68.

Gastel, M., Konetschny, C., Reuter, U. et al. (2000), «Ortner, Investigation of the wear mechanism of cubic boron nitride tools used for the machining of compacted graphite iron and grey cast iron», Int. J. Refract. Met. Hard Mater., Vol. 18 (6), рр. 287–296, doi: 10.1016/S0263 4368(00)00032-9.

Abele, E., Sahm, A. and Schulz, H. (2002), «Wear mechanism when machining compacted graphite iron», CIRP Annals. Manufacturing Technology, Vol. 51, Issue 1, рр. 53–56, doi: 10.1016/S0007-8506(07)61464-4.

Karabulut, Ş. and Güllü, A. (2013), «Wear Model in Milling Compacted Graphite Iron with different lead angle using ceramic cutting tools», Solid State Phenomena, doi: 10.4028/www.scientific.net/ssp.199.371.

Sadik, I., «The Influence of Titanium Content on the Tool Performance in High Speed Milling of Compacted Graphite Iron», Sandvik Tooling, R&D Materials and Processes, Stockholm, Sweden.

Lin, Y., He, S., Lai, D. et al. (2020), «Wear mechanism and tool life prediction of high-strength vermicular graphite cast iron tools for high-efficiency cutting», Wear, Vol. 454–455, doi: 10.1016/j.wear.2020.203319.

Mohammed, W.M., Ng, E. and Elbestawi, M.A., «Modeling the effect of compacted graphite iron microstructure on cutting forces and tool wear».