1 сурет. Өңдеудің технологиялық әдістерінің жіктелуі

Серийно выпускаются керамики марок В3, ВОК-60, ВОК-63 в виде пластин, которые крепятся к корпусу инструмента. Режущие свойства керамических пластин можно повысить отжигом.

Кроме перечисленных видов керамики в последние годы начали применять оксидно-нитридную керамику (например, марка «картинг» состоит из Аl₂O₃ и ТiN) и керамику на основе нитрида кремния (марки силинит-Р). Твердость силинита – Р 94…96HRA.

49 сурет. Кесу жылдамдығы мен құралдың төзімділігі кезеңінің аспаптық және өңделетін материал түріне байланысты тәуелділігі
Қаттылығы өте жоғары материалдар (СТМ). Аспаптық материалдардың бұл тобына алмастар мен бордың кубтық нитриды жатады.

Алмас белгілі материалдар ішіндегі ең қатты материал болып келеді (қаттылық реті 100ГПа). Жоғары тозуға төзімділікті, жақсы жылуөткізгіштікті (λ=140Вт/(м*к)), үйкелу коэффициенті аз және темір мен темірдің көміртегімен қорытпаларынан басқа металдарға жабысу қабілеті аз материал.

Алмастың, аспаптық материал ретінде кемшілігі төменгі жылуға төзімділігін (800⁰С) және жоғары морттығын (σ_μ=0,3…0,6ГПа) айтуға болады, бұл жоғары қатаңдықты және дірілге төзімділікті станоктарды қолдануды талап етеді.

Кесу құралдарын жасауға табиғи және жасанды алмастарды қолданады. Жасанды алмасты жоғары қысымда (~1000ГПа) және температурада (~2500⁰С) ұстамдылығы микросекундтан оншақты секундқа дейін, графиттен жасайды (синтездейді). Осы жағдайда графиттің гексоганалдық торының тығыздығы табиғи алмасқа тән жоғары құрылымдық куб торына ауысуы болады. Табиғи және жасанды алмастардың кристалдық торларының параметрлері бірдей, жақын химиялық және физика-механикалық қасиеттерге ие.

Бірақта жасанда алмастар арзан, сонымен қатар жасанды алмастардың қасиеттерін, жасалуының технологиялық процестерінің параметрін өзгерте отырып реттеуге болады. Сондықтанда оларды техникада көп қолданады (барлық қолданатын алмастардың 90% жасанды).

Өндірісте жасанды алмастарды ұнтақ (монокристалдар) ретінде, поликристалл түрінде (ГОСТ 9206-80) және композициялық материал ретінде шығарады.

Алмас ұнтақтары көбіне абразивті құралдарды жасауға қолданылады. Жүзді құралдарды жасауға жасанды алмастың поликристалдары қолданылады, оның ішінде көп тарағандар баллас, карбонад және карболит.

Жасанды жолмен алынған поликристалдар, жүзді құралдарда қолданатын монокристалдарға қарағанда артықшылығы бар. Біріншіден құралға орнатуын жеңілдендіретін, үлкен размерлі (диаметрі 8 мм дейін). Екіншіден бірыңғай түйіршік құрамды поликристалдардың физика-химиялық қасиеттерінің анизотропией. Поликристалдарда алмастық емес (карбидтік және графиттік) түйіршік аралық фазасына байланысты материалда жоғары электр өткізгіштік қасиет бар. поликристалдардың нұсқалған маркілері қаттылығы жағынан табиғи алмастың монокристалдарына жақын, ал иілуге беріктігі жағынан одан 2…3 есе артық.

Жасанды алмас поликристалдарынан жасалған құралдар титан қорытпаларын, жоғарыкремнийлі алюминий қорытпаларын, шыныпластиктерді, минералокерамиканы, композициялық және басқа материалдарды өңдеуде жоғары кескіштік қасиеттерін көрсетеді. Олардың төзімділігі қаттықорытпалы құралдардың төзімділігінен едәуір көп. Бұл жерде беткі қабаттың сапасы мен жоғары дәлдігі қамтамасыз етіледі. Бірақта алмастан жасалған құралдар, негізі темір қорытпаларды өңдеуде тиімсіз, өйткені жоғары химиялық белсенділік көрсетеді. Осының нәтижесінде жоғары кесу температурасында алмас құрал қарқынды тозады.

На основе синтетических алмазов выпускаются композиционные материалы, состоящие из подложки (основания) и нанесенного на нее алмазного слоя. Толщина подложки 2…4мм, толщина покрытия около 1мм. В качестве подложки используются твердые сплавы (вольфрамовые и безвольфрамовые). Двухслойные пластины позволяют объединить высокие твердость и износостойкость синтетических алмазов и прочность твердого сплава. Промышленностью освоен выпуск таких пластин марок АТП (алмазно-твердосплавные пластинки), БПА (бипластины алмазные).

Кубический нитрид бора (КНБ) уникальный синтетический инструментальный материал, его химический состав: 44 бора и 56 азота. Исходным материалом для его получения служит гексагональный нитрид бора (ГНБ), имеющий близкие к графиту характеристики. В результате синтеза, протекающего при высоких давлениях и температурах (есть значительная аналогия с синтезом алмаза), гексагональное решетка ГНБ превращается в более плотную и твердую кубическую решетку КНБ. По твердости КНБ (90ГПа) близок к твердости алмаза, а по теплостойкости (1500⁰С) значительно превосходить все инструментальные материалы.

Следует отметить чрезвычайную химическую инертность КНБ, в частности к железу и углеродистым сплавам.

Для изготовления лезвийных инструментов используются поликристаллы КНБ и композиционные материалы, созданные на его основе. Все они носят название «композиты». Первым поликристаллическим КНБ, выпущенным отечественной промышленностью, был Эльвор-Р (композит 01). В настоящее время разработана целая гамма поликристаллических материалов на основе твердых модификации нитрида бора. К ним относятся: гексонит (композит 10) композит 05, бел бор (композит 02), композит 10Д, композит 12. Они синтезируются в виде цилиндрических столбиков диаметром 4…8мм, высотой 3…6мм, которыми затем оснащаются режущие инструменты. Перечисленные материалы отличаются технологией изготовления и соответственно свойствами.

Эль бор и бель бор содержат более 98% КНБ, из-за чего они обладают повышенной твердостью и хрупкостью, гексонит содержит 95% КНБ и 5% более мягких компонентов, поэтому он обладает меньшей твердостью, но большей вязкостью. Материал «композит 05» содержит 75% КНБ и 25% Al₂O₃.

Основным направлениям в применение лезвийных инструментов на базе кубического нитрида бора является обработка сталей и чугунов различной твердости. Причем чем выше твердость сталей или чугуна, а также скорость резания, тем значительные преимущество инструментов из композита по сравнению с инструментами из твердого сплава и минералокерамики.

Так, при точении закаленных сталей твердостью 62…64 НRС стойкость резцов, из композита при скоростях резания 80…1000м*мин выше стойкости резцов из минералокерамики в 3…4 раза, а из твердого сплава ТЗОК4 в 20 раз. При этом обеспечиваются 5…6-й квалитеты и шероховатость поверхностей R_а=0,16…0,08мкм. Поэтому применение лезвийных инструментов из композита позволяет во многих случаях заменить операциями внутреннего и наружного шлифования.