Борис Ляпунов - Борьба за скорость

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.

Стружка накаляется докрасна. Но резание идет так быстро, что сама деталь остается холодной. Лишь тонкий поверхностный слой нагревается и становится мягким. Стойкий резец из твердого сплава легко снимает стружку.

Так добиваются победы в борьбе за покорение металла.

Теперь большинство станков переведено на скоростное резание. Наши заводы выпускают новые станки, которые позволяют обрабатывать металл со скоростью 1 000 и более метров в минуту — со скоростью курьерского поезда.

Не только на новых станках, предназначенных для скоростной обработки, но и на старых, можно добиться высоких скоростей резания. Так, например, съемная головка к токарному станку, сконструированная советскими инженерами, дает возможность довести обороты шпинделя до 2 000 в минуту. Увеличивается мощность станков, их быстроходность. Ведется борьба с тряской станка, его делают более прочным, «жестким».

Создаются новые формы резцов.

Станок и инструмент токаря-скоростника .

Резец «КБЕК», разработанный в Московском авиационном институте имени Серго Орджоникидзе профессором Кривоуховым, инженерами Бруштейном, Егоровым и Козловым, режет на больших скоростях самую прочную сталь: высоколегированную, закаленную, жаропрочную, нержавеющую. Из этих марок стали изготовляют части многих быстроходных машин.

Конструкция резца «КБЕК» такова, что даже при очень большом нагреве срезаемого слоя металла резец не перегревается и не выходит из строя. Получается ровная, очень чистая поверхность.

Стахановец-строгальщик Московского автозавода имени Сталина Ю. Никифоров сконструировал строгальный резец такой формы, что он легко и плавно входит в металл, снимая сразу столько стружки, сколько обычный резец за три прохода. В 10 раз быстрее обрабатывает он металл.

Совершенствуются способы заточки резцов.

Заточить резец из твердого сплава — дело не простое. Твердый сплав плохо отводит тепло, значит, при заточке может перегреться. И инженеры призывают на помощь электричество.

Электричество снимает слой металла с резца, не перегревая его.

Резец и точильный круг включают в электрическую цепь. Круг быстро вращается. Резец, прижимаясь к нему, замыкает цепь, и ток оплавляет поверхность резца так быстро, что тепло не проникает в глубь него. А диск разбрызгивает оплавленный металл и легко зачищает резец.

Током можно мгновенно осадить из раствора на поверхность резца тончайшую пленку и нагреть ее так сильно, что под ней металл оплавится. Быстро вращающийся диск снимет оплавленный металл.

Русский ученый, революционер А. М. Игнатьев изобрел самозатачивающийся инструмент. Он обратил внимание на природные резцы — зубы и когти некоторых животных. Это ведь настоящие самозатачивающиеся инструменты — они, истираясь, сохраняют свою форму и не притупляются. Так происходит потому, что зубы и когти состоят из слоев разной твердости.

Резец истирается неодинаково по всей кромке — местами сильнее, местами меньше, потому что, скалывая стружку, давит на нее с разной силой. Если материал резца однороден, он источится неравномерно. Ровная кромка превратится в зазубрины. Резец быстрее выйдет из строя.

Игнатьев предложил устроить резец «слоеным», чтобы он самозатачивался при работе, тем самым сохраняя свою форму. Там, где резцу приходится тяжелее, поставить и более твердый металл. Там, где легче, металл можно поставить помягче. Тогда истираться резец будет одинаково по всей кромке. Форма резца сохраняется дольше. Частые переточки не нужны.

Идея Игнатьева представляет большой интерес.

Ведется и борьба со стружкой, которая нередко мешает теперь рабочему.

Скорость велика, — и стружки срезается так много, что она, как лента серпантина, обвивает и изделие и станок. Несколько сот метров стружки в минуту сходит из-под резца. Ее надо удалить. Иначе резать будет трудно, а иногда и невозможно. Стружка вдобавок накалена, она может поранить рабочего. Резец снабжают стружколомателем, и он дробит стружку, не дает ей вырасти, тянуться длинной лентой.