Современный режущий инструмент

На сети железных дорог России ведется массовое внедрение новых высокоэффективных ресурсосберегающих технологии, направленных на повышение износостойкости, надеж­ности и долговечности различных де­талей подвижного состава. В их число входят: технологии поверхностного упрочнения деталей, в том числе электромеханическая, магнитно-плаз­менная и лазерная закалки; техноло­гии восстановления: наплавка при ре­монте гребней колес и элементов автосцепки, наварка надрессорной балки и боковой рамы тележек гру­зовых вагонов и других деталей; но­вые технологии изготовления: совер­шенствование термообработки для повышения твердости ободьев ко­лес, фрезерование рельсов и др.

Широкое внедрение этих техно­логий предъявляет высокие требова­ния к станочному оборудованию, технологической оснастке и метал­лорежущему инструменту. При ме­ханической обработке деталей пос­ле их восстановления, а также при резании крупногабаритных деталей с большими припусками эффектив­ность режущего инструмента оказы­вает решающее влияние на произ­водственные расходы. Применение устаревшего и низкопроизводитель­ного инструмента приводит к превы­шению минимально необходимого припуска на обработку резанием, а следовательно, ведет к сокращению срока службы деталей, к увеличе­нию затрат на дорогостоящий твер­досплавный инструмент, электро­энергию, ремонт станочного обору­дования, а также резко снижает про­изводительность труда. На предпри­ятиях по ремонту и изготовлению подвижного состава МПС России для механической обработки ежегодно расходуется несколько десятков тонн спеченных металлокерамических ин­струментальных твердых сплавов в виде различных напайных и сменных многогранных твердосплавных плас­тин.

Начиная с 90-х годов на кафедре “Технология транспортного машино­строения и ремонта подвижного со­става” (МИИТ) проводятся исследо­вания процессов механической об­работки профиля поверхности ката­ния колесных пар. Эти исследования

были проведены в 20 локомотивных и вагонных депо Московской дороги и в 40 депо других дорог, а также на 5 заводах по изготовлению и ремон­ту подвижного состава и на 10 пред­приятиях Московского метрополите­на. Всего было освидетельствовано около 140 колесообрабатывающих станков различных типов и моделей. Основная цель исследований - ана­лиз и объективная оценка состояния технологической системы механи­ческой обработки колесных пар в реальных заводских и деповских ус­ловиях. Задача состояла в определе­нии направлений оптимизации пара­метров технологической системы и повышения эффективности производ­ственного процесса. Данная работа также направлена на сокращение вре­мени простоя подвижного состава при устранении неисправностей ко­лесных пар.

Изучение условий использования твердосплавного инструмента на предприятиях по изготовлению и ре­монту подвижного состава показа­ло, что поставка и хранение сменно­го твердосплавного инструмента в ряде случаев осуществляется без спе­циальной тары, а напайного инстру­мента - без предохранительных про­кладок , т.е. “навалом”; отсутствует и контроль за качеством приобрета­емого режущего инструмента. Кро­ме того, недостаточен контроль за качеством изготавливаемого на пред­приятиях МПС напайного инструмен­та, отсутствуют специализированные участки и технологии централизован-

ной переточки режущего инструмента, не проводится нормирование расхода твердосплавного режущего инструмента. Недостаточен и технологический контроль за эксплуатацией металлорежущего инструмента, что ведет к несоблюдению режимов резания, рекомендованных изготовителями инструмента.

В настоящее время одним из широко используемых режущих инструментов для обточки поверхности катания колес на наиболее распространенных колесотокарных станках моделей Канате УВВ-112, КЗТС-1836 и А41 являются резцы с напайными пластинами форм 16370 и 16390 (ГОСТ 25405-82) из инструментальных твердых сплавов Т14К8, ВК8 Т5К10 и др. В абсолютных количественных показателях напайные пластины занимают в среднем около 55-60% массы расходуемого твердого сплава. Но необходимо констатировать, что данный режущий инструмент не отвечает требованиям современного уровня развития металлообработки.

К основным недостаткам напайного инструмента относятся: снижение прочности и повреждение пластин в процессе пайки; низкая стойкость инструмента в связи с интенсивным диффузионным и абразивным износами твердосплавных пластин, незащищенных поверхностными износостойкими покрытиями; ограниченный ассортимент устаревших марок твердых сплавов (ГОСТ 3882-74), что затрудняет выбор оптимальных геометрических характеристик инструмента и режимов резания. Несовершенна и геометрия передней поверхности и режущей кромки, по­лучаемая при переточке пластин, что не позволяет добиться хорошего стружкодробления. Большое коли­чество сливной стружки создает про­блемы с ее утилизацией, увеличива­ет вспомогательное время на очист­ку станка и является источником по-

вышенного производственного травматизма. Кроме того, необходимо содержать специальное оборудова­ние, технологическую оснастку и вспомогательных рабочих для напаивания, заточки и переточки инстру­мента.

Основной тенденцией повышения эффективности использования твердосплавного режущего инструмента является переход к резцам с механи­ческим креплением сменных многогранных пластин (СМП). Они имеют немало преимуществ. Как показыва­ет отечественная и мировая практи-ка, при использовании резцов с СМП в тяжелых условиях резания в 1,5-2 раза повышается стойкость режу­щей кромки по сравнению с лучшими образцами напайного инструмента из той же марки твердого сплава за счет отсутствия внутренних напряже­нии, вызываемых пайкой и заточкой режущих пластин Производитель­ность увеличивается на 40% в резуль­тате снижения общего времени ме­ханической обработки за счет рас­ширения возможных диапазонов ско­ростей резания и рабочих подач. Резцы с СМП могут работать на сильно изношенном станочном обо­рудовании при повышенных режимах резания. Появляется возможность применения инструмента со стабиль­ными режущими свойствами и ис­пользования более износостойких ма­рок инструментальных твердых спла­вов, в том числе сплавов с поверхно­стными износостойкими покрытиями. Специальная форма передней по­верхности обеспечивает хорошее стружкообразование и стружколомание в широком диапазоне режимов резания, а полная взаимозаме­няемость однотипных пластин, регламентируемая международными стандартами, гарантирует постоян­ство геометрии режущей кромки при смене или повороте пластин, что обеспечивает постоянную точность установки инструмента относительно центров станка Простая и быстрая смена режущих кромок пластин после затупления способствует значительному сокращению вспомога­тельного времени на механическую обработку. Исключаются затраты на изготовление корпусов резцов, пайку, заточку и переточку режущего инструмента. Сокращается и расход твердого сплава за счет возврата его на переработку, так как норма сдачи кусковых отходов сплавов от напай­ного инструмента составляет не бо­лее 15%, а от сменного - не менее 90%.