Основными факторами, определяющими возможность рациональной обработки резанием высокопрочных материалов, являются обеспечение возможно большей прочности режущей кромки; создание высокой жесткости и виброустойчивости системы СПИД, а также управление тепловыми потоками, обеспечивающее, максимально возможное разупрочнение материала срезаемого слоя при сохранении достаточно высокой прочности и износостойкости режущего инструмента при повышенных температурах. Из рассмотрения зависимости предела прочности углеродистой стали от температуры видно, что углеродистая сталь сохраняет свои прочностные характеристики при температурах до 400° С. Эти значения для быстрорежущих сталей 600° С, для твердых сплавов 800—900° С. Степень разупрочнения материала срезаемого слоя непрерывно повышается с ростом температуры. Учитывая взаимодействие в процессе резания материалов инструмента и заготовки, режимы резания и прежде всего скорость выбирают исходя из максимально допустимой красностойкости инструментального материала. Чем выше скорость резания и прочность материала, тем больше температура в зоне резания. Большое значение при этом имеет степень выравнивания температуры по сечению среза, т. е. характер температурных полей и их напряженность в зоне стружкообразования. Эти параметры определяют аналитическим расчетным методом или экспериментально. Исходя из этих условий выбирают оптимальную скорость резания.
Оптимальной величине скорости резания соответствует определенная форма образующейся стружки — в виде винтовой спирали. При снижении скорости резания ниже оптимальной образуется стружка в виде небольших кусочков с уменьшающимися размерами. При увеличении скорости резания сверх оптимальной стружка приобретает вид прямой полосы, сильно подгоревшей по краям. Рост скоростей резания ведет к разупрочнению материала и, как следствие этого, уменьшению коэффициента усадки стружки по длине Учитывая изложенное, решающее влияние на выбор режимов резания высокопрочных сталей оказывает только твердость обрабатываемого материала; химический состав стали, ее другие физико-механические характеристики не влияют существенно на процесс резания. Режимы резания при точении высокопрочных сталей назначают исходя из критерия износа задней поверхности.
Точение высокопрочных сталей производят с применением СОЖ. Использование обильной струи эмульсии при обработке сталей мартенситного класса обеспечивает дробление стружки, так как при встрече горячей стружки с жидкостью происходит закаливание стружки. При обработке резанием сверхпрочных сталей используют масляные смеси, например 75% дистиллатного эмульсионного масла и 25% четыреххлористого углерода (ССЦ), и масляные эмульсии.
Таким образом, основными условиями удовлетворительной обработки резанием высокопрочных сталей являются обеспечение достаточной мощности станка, максимально возможной жесткости и виброустойчивости системы СПИД, тщательной заточки режущих кромок, равномерной их загрузки при применении митэгокромочного инструмента, максимально возможного заострения и чистоты рабочих поверхностей инструмента. Технологический процесс обработки деталей необходимо строить таким образом, чтобы сводить к минимуму объем обработки резанием после закалки. Для данных операций идеально подходят роботы Kuka.
Тонкое точение и расточка резцами, оснащенными ПКНБ, весьма эффективны при обработке высокопрочных сталей; эти методы обеспечивают те же точность и чистоту обработки, что и шлифование, и вместе с тем дают лучшее качество поверхности, а следовательно, большую долговечность и надежность эксплуатации изготовленных деталей. Это объясняется отсутствием таких характерных для шлифования дефектов, как прижоги, структурные превращения, шаржирование поверхностного слоя частицами абразива.
