тационным ресурсом. Обработка металлов была малопроизводительна и неэкономична.

При этом существовала тесная взаимосвязь между режимными возможностями углеродистых металлорежущих инструментов и техническим уровнем металлорежущих станков. Частота оборотов щпинделя не превышала 300...500 об/мин. Станки имели маломощные приводы от ременных передач, так как потребляемая мощность не превышала 2...3 кВт. Конструкции станков были нежесткими.

В начале XX в. была разработана первая высоколегированная инструментальная сталь. Эта сталь в качестве легирующих присадок содержала 18% вольфрама, 4,5% хрома и 1% ванадия. По сравнению с углеродистой новая сталь имела значительно более высокие физико-механические свойства, в особенности температуро- и износостойкость. Металлорежущие инструменты, изготовленные из этой стали, могли обрабатывать стали и чугуны со скоростями резания 30...60 м/мин (в 2...2,5 раза вьш1е, чем инструментами из углеродистых инструментальных сталей). Благодаря этим качествам вновь разработанная сталь получила название быстрорежущей стали. По химическому составу она соответствует современной марке Р18.

Металлорежущие инструменты, изготовленные из новой высоколегированной инструментальной стали, впервые были продемонстрированы в 1910 г. на Всемирной Промьш1ленной выставке в Брюсселе. С того времени быстрорежущая сталь, постепенно вытесняя углеродистую инструментальную сталь, заняла ведущее место в инструментальном производстве. В настоящее время более половины металлорежущих инструментов изготовляют из быстрорежущих сталей.

Вольфрам - основной легирующий элемент быстрорежущих сталей - остродефицитный материал. В период Великой Отечественной войны из-за недостатка вольфрама получил применение новый материал - среднелегированная быстрорежущая сталь марки Р9, содержащая 9% вольфрама. В 60 - 70-х годах проводились поиски новых марок быстрорежущих сталей, содержащих кроме вольфра-

ма молибден и кобальт в разных соотношениях и пропорциях. Широкие исследования и промышленное использование показали, что спектр режущих свойств быстрорежущих сталей различных марок весьма широк. Технически грамотное использование позволяет изготовлять из них высококачественные инструменты для производительной и экономичной обработки сталей и чугунов в областях низких, средних и высоких скоростей резания. Использование современных физико-химических методов обработки материалов позволило разработать технологию поверхностного покрытия (напыления) лезвий быстрорежущих инструментов износостойкими и тугоплавкими металлами - вольфрамом, титаном, молибденом, а также их химическими соединениями - нитридами и карбидами. Этим достигается повьипение износостойкости и ресурса работы быстрорежущих инструментов.

Одно время считалось, что во всех случаях сталь Р18 является лучшей быстрорежущей сталью, а все вновь разработанные марки с меньшим содержанием вольфрама рассматривались как менее качественные и неполноценные ее заменители. Исследования, проведенные в последнее время, показали, что столь высокая оценка марки Р18 оказалась неоправданной. Если в некоторых условиях резания эта марка имеет преимущества перед другими марками, то в других случаях она им уступает. Надо полагать, что из-за дефицитности вольфрама и отсутствия очевидных преимуществ быстрорежущие стали, содержащие 18% вольфрама, постепенно уступят место сталям с меньшим содержанием вольфрама и легированным менее дефицитными химическими элементами.

В 20-х годах нашего века полному использованию преимуществ быстрорежущих инструментов препятствовал низкий технический уровень станочного парка, предназначенного для работы с инструментами, выполненными из углеродистых сталей. Потребовалось полностью заменить весь тихоходный и маломощный парк металлорежущих станков новыми, технически более совершенными станками с частотой вращения шпинделя до

1000... 1300 об/мин и мощностью до 6...8 кВт. Это был первый скачок в развитии современной технологии механической обработки деталей, вызванный появлением более совершенного инструментального материала. В годы первой пятилетки реконс±руируемые и вновь строящиеся в СССР машиностроительные заводы оборудовались импортными металлорежущими станками, рассчитанными на использование быстрорежущего инструмента. Новые инструментальные заводы приступили к производству быстрорежу-шт инструментов, а зарождающаяся станкостроительная промышленность начала разработку и выпуск собственных моделей металлорежущих станков, предназначенных для работы с быстрорежущим инструментом.

Большие успехи, достигнутые переходом от углеродистых к высоколегированным быстрорежущим сталям, дали основания исследователям приступить к поискам новых композиций различных химических элементов, с помощью которых можно создать инструментальные материалы с еще более высокими физико-механическими свойствами. Исследования велись во многих промышленно развитых странах. Многочисленные экспериментальные материалы самого различного химического состава получили общее название сте-литы. Однако попытки использовать сте-литы для изготовления лезвийных металлорежущих инструментов положительных результатов не дали. Они оказались хрупкими материалами, не превосходящими по износостойкости быстрорежущую сталь.

Хотя стелиты как самостоятельная группа инструментальных материалов применения не нашла, в процессе поисковых плавок родились первые прообразы современных материалов, известных под названием твердых сплавов. Технология производства первых вольфрамокобаль-товых твердых сплавов состояла в расплавлении компонентов и отливке пластинок, припаиваемых к корпусу инструмента. Исследования резцов с припаянными пластинками литого вольфрамокобальто-вого твердого сплава показали, что их режущие свойства ненамного выше, чем у инструментов из быстрорежущих ста-

лей. Рентабельность практического использования твердых сплавов ставилась под сомнение. Дело коренным образом изменилось, когда исследователи отказались от технологии расплавления и перешли к применению методов порошковой металлургии. Твердосплавные пластинки, изготовленные по этой технологии, имели высокие физико-механические свойства и оказались весьма эффективным инструментальным материалом. Разработанная в то время технология получения твердых сплавов методом порошковой металлургии используется по настоящее время.

Режущие инструменты, оснащенные твердосплавными пластинками, стали постепенно вытеснять инструменты из быстрорежущих сталей. Сначала твердосплавными пластинками оснащались резцы, несколько позже фрезы, развертки. Затем, по мфе развития инструментальной технологии, твердыми сплавами оснащались фасонные инструменты, зубо-и резьбонарезные инструменты, протяжки. В США, Германии и СССР приблизительно в одно и то же время (во второй половине 20-х годов) твердые сплавы, изготовленные по технологии порошковой металлургии, были выпущены как товарная продукция. Эти сплавы, полученные из карбидов вольфрама и металлического кобальта (группа ВК), в США назывались, как и производящая их фирма, карболой , в Германии на заводах Крупна - видна , т. е. как алмаз , в СССР они получили название победит . Все эти твердые сплавы оказались превосходным инструментальным материалом для обработки чугунов, но совершенно непригодным для обработки сталей. По этой причине первые годы (до середины 30-х годов) твердыми сплавами обрабатывались только чугуны, а стали продолжали обрабатывать быстрорежущими инструментами.

В результате дальнейших поисков к середине 30-х годов был разработай новый твердый сплав, содержащий кроме карбидов вольфрама карбиды титана. Вольфрамотитановые твердые сплавы были успешно применены при обработке сталей, но они оказались малоэффективны при обработке чугунов. Первые марки

советских вольфрамотитанокобальтовых твердых сплавов (группа ВТК) обозначались 15 и all. Сплав 15 соответствует используемому в настоящее время твердому сплаву марки Т15К6. Сплав 21 применения в дальнешыем не нащел. Таким образом, начиная с середины 30-х годов в мащиностроении применяются пластинки твердых сплавов двух групп. Из сплавов группы ВК выполняют инструменты, предназначенные для обработки чугунов, а из сплавов группы ВТК - инструменты для обработки сталей.

По таким важным параметрам, как твердость, предел прочности на сжатие, температуро- и износостойкость, твердые сплавы превосходят быстрорежущие стали. Металлорежущие инструменты, оснащенные твердосплавными пластинками, могут обрабатывать стали и чугуны со скоростями, в 2...3 раза превосходящими скорости доступные инструментам из быстрорежущих сталей. Снова возникла ситуация, когда парк металлорежущих станков, рассчитанный на работу с быстрорежущим инструментом, сдерживал использование высоких режущих свойств твердосплавных инструментов. Таким образом, появление новых инструментальных материалов - твердых сплавов - вновь явилось причиной очередного скачка в области станкостроения и механической обработки деталей машин. Вновь возросли скоростные и мощност-ные характеристики станков. Частота вращения шпинделей станков повысилась до 2000 об/мин. Мощность, например, токарных станков достигла 13... 15 кВт. Рациональное использование нового станочного оборудования и твердосплавных инструментов привело к повышению производительности труда и экономичности обработки металлов резанием.

С тех пор не было разработано новых композиционных инструментальных материалов на металлической основе, обладающих более высокими физико-механическими свойствами. Видимо, дальнейшие возможности композиционной разработки новых составов металлических инструментальных материалов ограничены или даже исчерпаны.

В 40-х годах усилия ученых были направлены на разработку минеральных

инструментальных материалов, физико-механические свойства которых превосходили бы свойства материалов на металлической основе. В Московском химико-технологическом институте была разработана минералокерамика на основе кристаллов корунда, получившая обозначение ЦМ332. Минералокерамика, обладая очень высокой температуро- и износостойкостью, имеет низкую прочность на изгиб, примерно в 10 раз меньшую, чем у быстрорежущих сталей, и в 3...4 раза меньшую, чем у твердых сплавов. Минералокерамика оказалась очень хрупким материалом, склонным к локальным выкрашиваниям. Ею оснащали резцы, предназначенные для скоростной окончательной обработки сталей и чугунов. Из-за хрупкости и низкой ударной вязкости широкого промышленного распространения минералокерамика не получила.

Производя пот.1Тки повысить прочность и уменьшить хрупкость минерало-керамики легированием некоторыми тугоплавкими металлами, ученые получили новую подгруппу металломинеральных инструментальных материалов, названных керметами. Первые композиционные керметы оказались недостаточно износостойкими. Поиски более совершенных композиций керметов продолжаются, и уже получены положительные результаты по созданию более прочных и менее хрупких составов, превьш1ающих по свойствам чистую минералокерамику ЦМ332. Можно надеяться, что будут разработаны керметы с весьма высокими режущими свойствами и это позволит в дальнейшем широко применять их как прогрессивный инструментальный материал.

В 50-х годах была разработана технология производства в промьш1ленных масштабах синтетических алмазов. Алмазные шлифовальные круги нашли широкое применение для производительной и качественной заточки твердосплавных инструментов, а также изделий из минералов и полупроводниковых материалов. Резцы, оснащенные алмазом, используются для обработки твердых, термооб-работанных металлов, минералов, заготовок из алюминиевых сплавов с повышенными требованиями к качеству обрабо-