Применение смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС) выдвигают на первый план всякий раз, когда создают вновь или совершенствуют существующие методы обработки резанием.
Эффективность применения СОТС во многом зависит от технологии их приготовления. Получение и производство технологических жидкостей связано с необходимостью последовательного перемешивания компонентов. Общеизвестно, что способ перемешивания оказывает существенное влияние на физико-механические и физико-химические свойства смазочно-охлаждающих жидкостей, что в свою очередь влияет на их технологические и реологические свойства. На эти свойства также оказывает существенное влияние интенсивность процесса перемешивания.
Для получения высокоэффективных СОТС (в данном случае, эмульсий) был разработан специальный смеситель [1], который обеспечивает значительную турбулизацию потоков жидкости и дополнительные ускоренные потоки. Данный смеситель позволяет получать более дисперсные составы, тем самым, повышая стабильность и уменьшая расслаивание.
В результате экспериментальных исследований выявлено, что дисперсность эмульсий меняется в широких пределах в зависимости от технологии их приготовления (рис. 1). Дисперсность, в свою очередь, является одним из главных показателей проникающей способности СОТС. От того, насколько близко к зоне контакта проникнет смазка, зависит эффективность используемой смазочной композиции.
В дальнейшем был выполнен ряд лабораторных исследований с целью определения технологической эффективности, специально приготовленной, СОТС.
Влияние СОТС на износ режущего инструмента является одним из основных показателей их технологических свойств. Сопоставление интенсивности изнашивания режущего инструмента при использовании специальной технологии приготовления СОТС, позволяет сделать сравнительную оценку эффективности их применения.
Точение труднообрабатываемых материалов, к которым относится сталь 12X18H10T, производится, в основном, резцами с пластинками из твердых сплавов. Согласно рекомендациям литературы [2], рекомендуемыми марками твердого сплава для точения вышеуказанной стали являются: Т15К6, ВК8, ВК6М, ВК3М и T5K10. Для экспериментальных исследований были взяты резцы оснащенные твердосплавными пластинками из однокарбидного сплава ВК8. С этими резцами проводились все дальнейшие исследования.
Целью настоящего эксперимента явилось изучение влияния на износ режущего инструмента разной технологии приготовления СОТС.
Точение проводилось при следующих режимах резания:
- скорость резания v = 270 м/мин;
- подача s = 0,1 мм/об;
- глубина резания t = 0,5 мм.
При определении износа резцов, оснащенных пластинками твердых сплавов ВК8, исследовались следующих жидкости:
- СОТС, приготовленные обычным механическим перемешиванием;
- СОТС имеющие специальную технологию приготовления.
На рис. 2. представлены зависимости влияния технологии приготовления СОТС на размерный износ hр при точении стали 12X18H10T твердосплавными резцами ВК8.
Из зависимостей, представленных на рис. 1., видно, что специальная технология приготовления позволяет в 2 раза снизить величину размерного износа для резцов из твердого сплава ВК8.
Сравнение величин износа режущего инструмента по задней поверхности hз показывает, что применение СОТС специального приготовления сокращает величу hз в 3 раза (рис. 3).
Таким образом, технология приготовления СОТС оказывает заметное влияние на интенсивность износа режущего инструмента. Уменьшение износа режущего инструмента можно объяснить, прежде всего, увеличением смазочного действия СОТС после специальной обработки, повышения активности СОТС в результате диспергирования, т.е оказывает разную степень воздействия на обрабатываемый и инструментальный материалы.
Эксперименты по изучению процесса изнашивания инструмента в среде активных СОТС позволяют сделать заключение, что применение специальной технологии приготовления технологических жидкостей (ТЖ) позволяет значительно уменьшить износ режущего инструмента.
Также были произведены исследования влияния технологии приготовления СОТС на проекции силы резания.
Результаты испытаний ТС представленные на рис. 4 показывают, что применение СОТС со специальной технологией приготовления, приводит к незначительному уменьшению тангенциальной (Рz) составляющей силы резания в диапазоне изменения глубины резания от 0,25 мм до 1,0 мм. Уменьшение проекций силы резания Рz происходит за счет улучшения смазочных свойств СОТС и за счет снижения интенсивности процесса наростообразования, так как при резании нержавеющих сталей образуется нарост округлой формы, уменьшающий величину переднего угла и приводящего к увеличений усилия резания. В интервале глубины резания порядка 1,0 и больше мм СОТС не оказывает существенного влияния на проекции силы резания.
Представленные зависимости влияния специальной технологии приготовления СОТС на проекцию силы резания рz для различной глубины резания снижает тангенциальную составляющую силы резания рz на 16%, при глубине резания 0,25 … 1,0 мм.
Таким образом, можно предположить, что с увеличением глубины резания условия проникновения СОТС более затруднены и соответственно эффективность воздействия уменьшается с увеличением глубины резания. Это согласуется с представлением о том, что, действие СОТС происходит в соответствии с микрокапиллярной теорией смазочного действия [3,4]. Следовательно, кинетика проникновения СОТС на контактную площадку становится более благоприятной, в результате применения специальной технологии приготовления.
Кроме того, с увеличением глубины резания уменьшается трибологическая составляющая силы резания, что выражается в уменьшении разницы в эффективности применения жидкостей разного условия приготовления.
Результаты экспериментов по применению СОТС, приготовленных с помощью диспергирующей установки, подтверждают справедливость микрокапиллярной теории смазочного действия [3,4]. В рамках этой теории становится возможным объяснить полученные результаты тем обстоятельством, что при подаче смазочного материала, в более диспергированном состоянии, кинетика проникновения СОТС на контактную площадку становится более благоприятной. Таким образом, эффективность СОТС объясняется повышением их смазочного действия за счет усиления проникающей способности.