Повышение качества металлообработки – в применении современных твердых материалов и нанотехнологий
Достижение наиболее высокой производительности обработки металла с соблюдением высокого уровня качества продукции – приоритетная задача, стоящая перед металлообрабатывающими предприятиями.
Выбор рациональных параметров процесса резания является одним из направлений повышения производительности металлообработки деталей. Особенно актуальным на сегодняшний день становится проведение исследований, призванных определить оптимальные параметры режимов резания с учетом обеспечения максимальной производительности оборудования и соблюдения требований получения качественной обработанной поверхности.
Итогом проведения исследований явилось заключение о необходимости замены операции шлифования на отделочном этапе обработки резанием тонким точением. Перспективным направлением для решения задачи получения качественно обработанной поверхности является использование режущих инструментов, изготовленных из синтетических сверхтвердых материалов с применением высокоскоростной обработки.
Особые физико-механические свойства и очень высокая стоимость режущего инструмента из сверхтвердых материалов оказывают влияние на технологию применения. Внедрение инструмента из сверхтвердых материалов требует технико-экономического обоснования его применения в определенных условиях проведения металлообработки и выбора оптимальных режимов резания.
Использование режущего инструмента из сверхтвердых материалов оправдано при обработке деталей, изготовленных из труднообрабатываемых конструкционных материалов. Эффективность применения такого режущего инструмента доказана высоким качеством обработанных поверхностей и достигаемой точностью обработки. Процесс механической обработки при этом значительно оптимизируется, несмотря на то, что сверхтвердые материалы уступают по прочности твердым сплавам. Термостойкость и высокая твердость сверхтвердых материалов дают высокие показатели износостойкости при высоких скоростях резания и безударной нагрузке.
В России начата работа над проектом по производству инновационного режущего инструмента с наноструктурированным покрытием, что еще больше повысит износостойкость металлорежущего инструмента и даст возможность проводить обработку металлов на еще больших скоростях резания.
Объемное наноструктурирование позволит решить ряд проблем в машиностроении: обеспечение высокого качества обрабатываемых поверхностей металлорежущим инструментом, повышение ресурса режущего инструмента, а также эффективности производства.
Большие перспективы в применении высоких технологий открываются при использовании их в измерительных и контрольных приборах. Оптические измерения и контроль обрабатываемых поверхностей инструментами непосредственно при выполнении технологического процесса позволят значительно снизить погрешности обработки.
Нанотехнологии позволяют получать новые конструкционные материалы с уникальными свойствами. При этом возможна значительная экономия дорогостоящих стратегических материалов – молибдена, вольфрама, ванадия, ниобия, марганца, металлов платиновой группы. Применение конструкционных наноматериалов с повышенными прочностными характеристиками позволяет создать и использовать нанотехнологию термической обработки.
Высокие технологии дают возможность нанесения на поверхность изделий из металла функциональных наноструктурных покрытий. Получение сверхтвердых наноматериалов возможно с помощью вакуумно-дугового осаждения, лазерного напыления или других приемов химического осаждения.
Экономический эффект от применения сверхтвердых материалов и нанотехнологий в металлообработке может достичь больших показателей, поэтому применение этих материалов и технологий будет только возрастать.
