Исследование влияния сож iia процесс взаимодействия инструмента ii заготовки при обработке металлов резанием

="justify">    В мировой практике стоимость разработки новых СОЖ снижают за счет использования  принципа пакетирования функциональных присадок. Этот принцип состоит в  том, что к базовому маслу добавляются  не отдельные присадки, а сразу пакеты присадок, представляющие собой результат оптимального сочетания присадок различного функционального назначения. Кроме того, существуют специальные присадки, повышающие действие уже самого пакета, улучшая его моющие и антикоррозионные свойства.

    В настоящее время химики, синтезируя новые присадки, не могут без проведения станочных испытаний определить, насколько они будут эффективны в СОЖ. Отметим, что для проведения стандартных станочных испытаний СОЖ требуется от нескольких десятков до нескольких сотен литров жидкости, что представляет определенные трудности как для разработчиков новых составов, так и для исследователей, оцегавающих новый состав.

    Необходимо  разработать стенды, позволяющие  дать предварительную оценку эффективности СОЖ в процессе резания, используя небольшое количество присадки. Следует учитывать, что от момента синтеза нескольких десятков грамм присадки до выпуска нескольких тонн ее проходят годы и крайне важно знать, какую из синтезированных присадок следует выпускать в больших объемах. Разработка нового пакета присадок для СОЖ требует больших затрат на проведение исследовательских работ. Срок внедрения новых СОЖ увеличивает сложный и долгий процесс регистрации новой марки и допуска ее к производству.

    3.2. Исследование смазочной  способности СОЖ  на модельных установках

    Ддя количественной оценки смазочных свойств СОЖ целесообразно использовать машины трения. В настоящее время различными стандартами предлагается многочисленные параметры, позволяющие оценить важнейшие трибологическне характеристики, характеризующие противоизносные и противозадирные свойства, температурную стойкость смазочных слоев. Эти параметры не в одинаковой степени характеризуют смазочную способность СОЖ. Например, ГОСТ 23.002-78 "Обеспечение износостойкости изделий. Трение, изнашивание, смазка. Термины и определения" рассматривает 13 видов изнашивания, имеющих различную химическую природу: усталостное изнашивание, изнашивание при заедании и т.д.

    Для определения трибологических характеристик  СОЖ мы считаем целесообразным использовать машины трения скольжения с точечным контактом, позволяющим развивать более высокие давления, чем при линейном контакте. Выбор машины трения скольжения, а не качения объясняется тем, что стружка скользит, а не катится по передней поверхности инструмента. По ГОСТ 9490-75* противоизносные и противозадирные свойства определяют на четырехшариковой машине трения по критической нагрузке Р„ нагрузке сваривания P_ct индексу задира И, и показателю износа Д,.

    В литературе опубликованы данные о результатах  испытаний смазывающих свойств некоторых СОЖ по ГОСТ 9490-75, например, веретенного масла АУ с добавками полярных присадок 2% (таблица 3.1) [25].

Таблица 3.1

Влияние присадок на смазочные свойства СОЖ

 

    Влияние смазывающих свойств минерального масла без добавок и с присадками на стойкость сверел диаметром 5 мм из стали Р6М5 при обработке стали 45 с постоянным осевым усилием приведены в таблице 3.2 [61]. Скорость резания 33 м/мин, предельно допустимый износ по задней грани 0,3 мм.

    Критическая нагрузка Р_к характеризует способность смазывающего материала предотвращать быстрое изнашивание трущихся поверхностей. Нагрузка сваривания Р_е характеризует предельную работоспособность смазочного материала. Это минимальная осевая нагрузка, вызывающая сваривание шариков (имеется в виду условное сваривание, при котором крутящий момент на шпинделе становится больше установленного).

    Показатель  износа D_u характеризует противоизносные свойства исследуемого материала.

    Индекс  задира И, - безразмерная величина, которая показывает способность смазочного материала снижать изнашивание трущихся поверхностей при изменении осевой нагрузки от начальной (0,196 кН) до нагрузки сваривания.

Таблица 3.2

Влияние смазывающих свойств минерального масла без добавок и с присадками на стойкость сверл

Примечание: P_fc- критическая нагрузка, Р_с- нагрузка сваривания, D_H- диаметр шарика.

 

    В ряде опубликованных работ трибологические  свойства жидкостей оценивают по коэффициенту трения в парах металл - металл или металл - абразивный инструмент.

    Следует отметить, что многие ученые отрицательно относятся к подбору эффективных  составов жидкостей, в частности моторных и трансмиссионных масел, по их трибологическим характеристикам, полученным на основе испытаний на модельных установках. Однако широкое применение машин трения при разработке новых составов масел свидетельствует о целесообразности их использования. Подбор СОЖ с учетом их трибологических характеристик, полученных на машинах трения, поможет использовать при разработке СОЖ присадки, предназначенные для гидравлических жидкостей, моторных масел и т.п.

    Проведенные нами модельные и станочные испытания более десяти составов водных и масляных СОЖ показали, что наиболее информативным показателем с точки зрения стойкости инструмента является не коэффициент трения, а нагрузка сваривания Р_С9 которая определяет предельную работоспособность смазочного материала. Она определяется по минимальной нагрузке, вызывающей сваривание шаров (имеется в виду условное сваривание, при котором крутящий момент на шпинделе становится больше установленного).

    Были  проведены специальные исследования по количественной оценке смазочных свойств СОЖ на четырсхшариковой машине КТ-2, разработанной в Институте Машиноведения Академии Наук России (ИМАШ). На этой машине шпиндель вращается со скоростью 1 об/мин, чтобы избежать фрикционного нагрева. СОЖ нагревается от внешнего источника тепла. Опыты показали, что при увеличении температуры СОЖ с 20 до 100° С коэффициент трения возрастает в 1,77 - 3,25 раза, для масляных СОЖ коэффициент трения возрастает в меньших пределах - в 1,55 - 1,67 раза. Дальнейшие испытания этих же СОЖ на металлорежущих станках не показали какой-либо связи между коэффициентом трения и технологической эффективностью СОЖ.

    В таблице 3.3 приведены результаты проведенных  нами испытаний индустриального  масла И12-А, содержащихся в этом масле растворов трибополимеробразующей присадки (ТПТ), предложенной Институтом машиноведения АН России, присадок, предложенных Институтом физической химии АН России, и противоизносного продукта Fenom (Феном), выпускаемого ФГУПНИИ физических проблем им. Ф.В. Лугина (Москва- Зеленоград).

Таблица 3.3

Результаты  испытаний на четырехшариковой машине трения влияния

присадок  на противоизносные свойства индустриального  масла И12А

Примечание: п. №1 и п .№2 - присадки, предложенные Институтом физической химии АН России