Обрабатываемость твердого железа в силу специфики физико-механических свойств имеет отличия от обрабатываемости среднеуглеродистых сталей. Стружка часто принимает пылеобразную форму, как свидетельство хрупкости и трещиноватой структуры твердого железа.
Коэффициент усадки стружки близок к единице (0,96—1,2), что характерно для металлов с повышенной хрупкостью и пониженной вязкостью (например, чугуны, сплавы титана). Общеизвестен тот факт, что малый коэффициент усадки стружки приводит к увеличению скорости ее движения по передней поверхности резца, вызывая рост контактного давления и повышенный износ режущего инструмента. Эти же особенности проявляются и при обработке твердого железа резцами, оснащенными пластинками твердого сплава ТЗОК4. Характерной особенностью при этом является износ по передней и задней граням. Лунка на передней грани почти не изменяет своей формы от момента формирования до стадии затупления резца, что показывает устойчивый характер действующих физических явлений при резании.
Характерной особенностью обработки твердого железа является уменьшение силы резания Рх с увеличением скорости резания и снижением величины подач. Углы резца на величину силы Pz влияют несколько своеобразно. Так, величина силы Рх имеет минимальное значение при у = — 2° — 0°, а = 7° — 10°, ф==35° —40°, Ф1=10°. Отклонение указанных значений углов резца как в сторону увеличения, так и в сторону их уменьшения во всех случаях приводит к росту силы Рг. Радиус закругления резца при вершине позволяет получать минимальные значения Рг в диапазоне 0,5— 0,8 мм.
Малая стойкость резцов, оснащенных пластинками твердого сплава, при точении твердого железа объясняется тем, что с изменением величины микротвердости меняется микротрещиноватость структуры твердого железа и от этого меняется величина усадки стружки. Микротрещиноватость структуры и усадка стружки взаимно влияют друг на друга, т. е. с возрастанием микротрещиноватости структуры коэффициент усадки стружки уменьшается и наоборот. Этим и объясняется независимость силы Рг от микротвердости покрытий твердого железа.
На основе анализа проведенных исследований по обрабатываемости точением твердого железа была выдвинута гипотеза о возможности повышения стойкости резцов путем перехода к условиям резания, применяемым при абразивной обработке металлов. Для абразивной обработки характерны большие скорости резания, малые толщины снимаемого припуска, минимальные величины подач. Такие относительно облегченные условия резания обеспечивают появление малых усилий резания, которые позволяют снимать стружку в наиболее благоприятных условиях. Так, хрупкое абразивное зерно, имеющее слабое закрепление в связке шлифовального круга, благодаря облегченным условиям резания имеет способность снимать стружку при обработке любых твердых сталей. При выходе условий резания за допустимые пределы (снижение скорости, повышение толщины снимаемой стружки) наступает вырывание абразивного зерна из связки шлифовального круга. Эффективность процесса шлифования при этом резко падает.
Из изложенного следует, что повышение стойкости резцов при обработке твердого железа возможно при скоростной обработке, моделирующей с некоторым приближением условия работы абразивного зерна. Такой подход в решении вопросов резания оправдал себя в промышленности применительно к условиям обрабатываемости специальных твердых сталей аустенитного класса.
