При обработке твердой конструкционной стали марки 45 этот метод помог получить высокую скорость резания и очень низкий износ резца. Чем объясняется этот успех?
Специалисты применяли воздух низкого давления — всего одна атм. Благодаря этому, содержащиеся в нем озон и ионы успевали полностью прореагировать с поверхностью металла. Это приводило прежде всего к снижению прочности металла, а также к уменьшению трения между стружкой и резцом. Все это и устранило основные причины для выделения тепла. Так ученые из СТАНКИНа сделали стружку холодной, совсем ее и не охлаждая. А экологическая экспертиза установила, что в воздухе, прошедшем мимо резца, ионы и следы озона содержатся в ничтожных количествах.
Так что если к нам и в самом деле через какое-то время залетят инопланетяне, им будет легче понять, чем же на самом деле занят токарь. При обработке обычных машиностроительных сталей с весьма умеренной скоростью резания 50 — 100 метров в минуту (0,8–1,7 м/с) может выделяться тепловая мощность около 1,5–3 кВт на мм>2 поверхности режущей кромки резца. Большая ее часть, 75 % — уходит в стружку, 20 % — нагревает резец, 4 % — нагревает деталь, 1 % — уходит в окружающий воздух.
А что будет, если скорость значительно увеличить?
В конце 40-х годов в Томском политехническом институте попытались найти предел скорости резанья. Постепенно увеличивая ее, сначала получили стружку, раскаленную докрасна. Дойдя до скорости резания в 4000 метров в минуту (это примерно в 100 раз больше обычной), заметили на стружке признаки оплавления. Что не удивительно. Плотность потока энергии могла достигать 100 кВт/мм>2 — почти как в пятне хорошего лазера!
Но эти рекордные цифры относятся к чистому резанию. У обычного же токаря, делающего штучные детали, много времени уходит на отладку режима, измерения размеров и смену деталей. Стократное увеличение скорости привело бы к сокращению времени на изготовление детали лишь в два-три раза. Зато прибавилось бы хлопот с раскаленной стружкой и резким ускорением износа станка и резца.
Правда, среди токарей встречаются «олимпийские чемпионы». Полвека назад ленинградский токарь Генрих Борткевич работал со скоростью резания 1000 метров в минуту. Ему дали Сталинскую премию, ставили всем в пример. Но сравняться с ним смогли лишь немногие.
А изыскания в области высоких скоростей резания даром не пропали. Столь быстро смогли работать станки-автоматы. Здесь все вспомогательные операции выполняются без участия рук человека, и сверхвысокие скорости резания заметно повышают производительность.
