Борьба за скорость - Ляпунов Борис Валерианович (читать книги полные TXT) 📗
Павел Быков, применяя керамику, достиг скорости резания в 3 200 метров в минуту. Вот какие возможности открывают новые керамические резцы! Дешевым, твердым, стойким керамическим резцам, очевидно, принадлежит будущее в металлообработке. Наши ученые продолжают работать над совершенствованием керамических материалов, и есть уже сведения о том, что созданы новые, сверхтвердые тугоплавкие резцы из керамики, соперничающие по твердости с алмазом — самым твердым веществом на Земле.
Электродолбежка.
Техническая мысль уже давно работала над тем, чтобы повысить скорость резания.
Облегчить работу резца. Сделать металл с поверхности более мягким, а для этого его нагреть.
Нагретый металл легче поддается обработке, так рассуждали некоторые исследователи.
Они нагревали металл и резали — его. Они призвали на помощь токи высокой частоты — те самые, которые нагревают металл лишь с поверхности, не трогая сердцевины.
Нагретый слой снимали резцом.
И действительно нагрев ломал упрямство металла. Резец входил в него, как в масло. Почти втрое меньше требовалось усилий, чтобы снимать стружку.
Все было бы хорошо, если бы не приходилось металл нагревать.
Не очень-то просто обращаться с горячей деталью. И нагрев для нее может даром не пройти. Того и гляди, что перешагнешь за опасную температуру — и все кончено. Тепло ведь, как мы знаем, перестраивает структуру металла. Наконец сам резец режет не холодный, а горячий металл, и от этого ему лучше не становится. Он быстрее нагреется и «сядет».
Тогда пошли по другому пути.
Чем быстрее резец режет металл, тем больше снимается стружки и больше выделяется тепла. Резание разогревает металл, да так сильно, что его не нужно еще подогревать. Прочность металла в том месте, где он режется резцом, уменьшается в несколько раз. Облегчается, ускоряется работа резца.
Понижая твердость металла, тепло помогает резанию и в то же время, понижая стойкость резца, вредит резанию. Тепло это приносит не только пользу, а и вред. Поэтому и приходится при скоростном резании применять стойкие, твердые резцы.
Электроискровая обработка.
При резании происходят очень сложные процессы. Изучением их занимались и занимаются советские ученые — профессора В. Д. Кузнецов, В. А. Кривоухов и многие другие.
За несколько лет до того, как скоростное резание металлов появилось в Соединенных Штатах Америки, у нас впервые было положено начало эпохе больших скоростей в металлообработке.
И то, что ученые предвидели, подтвердилось. Предел скорости резания можно отодвинуть, — говорили результаты опытов. Так, в лаборатории Томского политехнического института были поставлены опыты скоростного фрезерования стали. Фреза так быстро снимала стружку — скорость резания доходила иногда до 5 тысяч метров в минуту, — что металл плавился с поверхности. Велись опыты скоростного точения высокопрочной стали — закаленной и нержавеющей. Они доказали, что резать металл можно гораздо быстрее, чем утверждали старые учебники, старые теории, старые нормы.
Но это было не все. Из лабораторий и институтов нужно было открыть широкую дорогу скоростному резанию на заводы. Нужно было на практике решить задачу — резать металл с невиданной еще скоростью.
И здесь неоценима заслуга стахановцев-практиков, новаторов дела.
Движение скоростников во всех отраслях металлообрабатывающей промышленности открыло огромные резервы производства, — сотни миллионов рублей годовой экономии для нашего хозяйства, рост производительности труда в несколько раз. Подсчитано, что скоростное резание высвобождает почти треть металлообрабатывающих станков, а ведь их у нас в стране значительно больше миллиона!
Скорость резания стали 600–700, а теперь и 1 500—2 000, легких-сплавов до 4 000 метров в минуту не редкость на наших заводах.
Токарь-скоростник С. Бушуев, работающий на высоких скоростях: уже в счет 1972 года, режет сталь со скоростью. 2 650 метров в минуту.
На новых станках для скоростной обработки можно применять в обычных производственных условиях скорости свыше 1 000 метров в минуту. Лучшим из лучших, новаторам скоростного резания присвоено высокое звание лауреатов Сталинской премии.
К ним относятся слова товарища Сталина о том, что в нашей стране «…новые пути науки и техники прокладывают иногда необщеизвестные в науке люди, а совершенно неизвестные в научном мире люди, простые люди, практики, новаторы дела».
Борьба за скорость — борьба за технический прогресс. И то, что ее ведут наука и практика, ученые и рабочие, — яркий пример того как в нашей стране стираются существенные различия между умственным и физическим трудом. Это — зримая черта коммунизма. Большие знания, уменье накоплять факты, делать выводы из них присущи новаторам-стахановцам. А это качества ученого, человека умственного труда.
Рекорду ленинградского токаря лауреата Сталинской премии Генриха Борткевича предшествовала немалая работа, искания, опыты — путь настоящего исследователя.
Растут обороты, растет скорость резания — и новое, незнакомое раньше явление дает о себе знать.
В технике больших скоростей мы часто встречаемся с этим. То, что незаметно было на малых скоростях, заявляет о себе полным голосом с увеличением скорости: теплота, с которой раньше можно было не считаться; точность обработки и сборки, которая вполне устраивала нас; износ и трение, с которыми боролись испытанными способами.
И в борьбе за скорость резания пришлось столкнуться с новым врагом — с колебаниями.
Борткевич довел скорость до 150 метров в минуту, и станок задрожал, как автомобиль, попавший с асфальта на булыжник. Суппорт с резцедержателем — эта «рука», держащая резец, трясся так, что даже твердый сплав на резце ломался от частых ударов. Работать становилось невозможно.
Как справиться с такой тряской? Сначала надо найти причину. Причина скрывалась в патроне, в котором укрепляется деталь. Он был неуравновешен.
С ростом скорости даже ничтожные отклонения оси вращения от центра детали или лишние граммы металла, у которых нет пары, противовеса по другую сторону оси, могут вызвать серьезные неприятности. Появляются дополнительные центробежные силы, которые тем больше, чем больше скорость. Дополнительные силы — это увеличение нагрузки на опоры подшипника. Это — тряска, колебания. Граммы и миллиметры отклонений дадут в результате тысячи килограммов дополнительных нагрузок.
И тогда может разлететься на куски диск турбины, маховое колесо паровой машины, вал мотора. Их уравновешивают поэтому заранее.
Так и здесь: когда патрон уравновесили, тряска прекратилась, и скорость резания увеличилась на 20 процентов.
Но большего добиться не удавалось, хотя станок мог еще значительно прибавить обороты.
Присмотревшись к тому, что происходит, Борткевич заметил, что на этот раз мешает стружка. Из-за нее крошился резец, как будто он был не из твердого, а из очень хрупкого сплава.
Еще раньше опыты по скоростному резанию привели к выводу, что на больших скоростях надо отказаться от привычной формы резца. Врезаясь под острым углом в металл, резец скалывает стружку, которая давит, упирается в тело резца недалеко от режущей кромки. Это давление возрастает со скоростью резания, и в резце образуется углубление, лунка. Растет скорость — и ямка на резце неумолимо ползет к краю, пока не разрушит резец. Выход был в том, чтобы изменить форму резцов — резать не под острым, а под тупым углом, и этим самым отдалить вредную лунку.
Применив такой способ, Борткевич смог еще выше поднять скорость резания. Он ввел и другие технические новшества, смело искал — и нашел новые пути решения задачи. С неслыханной скоростью стал он резать металл.
