Results of industrial testing of carbide cutting tools by pulsed magnetic field treatment and the effect on the increase of the cutting process efficiency

Abstract

The task of increasing the efficiency of machining parts on heavy machines was determined, scientifically substantiated and solved by hardening a carbide tool the pulsed magnetic field processing (PMFP). The efficiency of machining of parts is understood as an increase in its productivity, a reduction in the cost and costs of tool materials, and an increase in instrument reliability. The working conditions of cutting tools at heavy engineering enterprises are analyzed. The wear resistance of carbide cutting tools, which have been strengthened by the PMFP, was investigated using forced test methods and modeling of the cutting process. The mechanism of changing the properties of a hard alloy under the action of a pulsed magnetic field is established. The main factors affecting the change in the wear resistance of a hard alloy under the action of a pulsed magnetic field are identified. The effect of pulsed magnetic field processing on the performance of carbide cutting tools under production conditions is investigated. The effect of hardening on productivity, cost of operation and instrumental costs is established. The interrelation of the parameters of the PMFP, the parameters of the process of machining parts and production efficiency is investigated. A statistical model has been developed that allows determining the productivity of mechanical processing depending on the properties of the tool material and the processing parameters of a pulsed magnetic field.

Поставлено, науково обґрунтовано та вирішено завдання підвищення ефективності обробки деталей на важких верстатах шляхом зміцнення твердосплавного інструменту обробкою імпульсним магнітним полем (ОІМП). Досліджено зносостійкість твердосплавних різальних інструментів, зміцнених ОІМП, з використанням методів форсованих випробувань та моделювання процесу різання. Встановлено механізм зміни властивостей твердого сплаву під впливом імпульсного магнітного поля. Виявлено основні чинники, що впливають на зміну зносостійкості твердого сплаву під впливом імпульсного магнітного поля. Досліджено вплив обробки імпульсним магнітним полем на працездатність твердосплавного різального інструменту у виробничих умовах. Встановлено вплив загартування на продуктивність, вартість експлуатації та інструментальні витрати. Проведено оцінку ефективності обробки металів різанням за цільовими функціями, що характеризують продуктивність Q, собівартість С і інструментальні витрати S в залежності від стійкості інструментів і режимів різання. У цих функціях враховувалося також вплив розсіювання стійкості інструментів. Оцінка ефективності обробки металів різанням дозволила встановити підвищення оптимальної стійкості інструментів, зміцнених ОІМП в 1,4–2,5 рази, а також дати практичні рекомендації щодо визначення оптимальної подачі. Використовуючи результати виробничих випробувань, на основі принципів системного підходу представлено взаємозв'язок параметрів механічної обробки і ефективності виробничого процесу при використанні ОІМП. Розроблено статистичну модель, що дозволяє визначити продуктивність механічної обробки залежно від властивостей інструментального матеріалу та параметрів обробки імпульсним магнітним полем. Після оцінки кореляційних відношень за допомогою повного факторного експерименту була визначена залежність продуктивності обробки зміцненими різцями від домінуючих чинників: напруженості магнітного поля, межі міцності твердого сплаву, вмісту кобальту в твердому сплаві, частоти імпульсів, яка має практичне застосування.