- •1. Введение
- •2. Понятие о процессе резания
- •2.1. Особенности процесса резания
- •2.2. Движения резания
- •2.3. Элементы режима резания
- •2.4. Элементы режущей части инструмента
- •2.5. Координатные плоскости
- •2.6. Геометрические параметры режущей части инструмента в статической системе координат
- •2.7. Геометрические параметры режущей части инструмента в инструментальной системе координат
- •2.8. Геометрические параметры режущей части инструмента в кинематической системе координат
- •2.10. Элементы срезаемого слоя
- •2.9. Классификация видов резания
- •3. Инструментальные материалы
- •3.1. Основные свойства инструментальных материалов
- •3.2. Углеродистые и низколегированные стали
- •3.3. Быстрорежущие стали
- •3.4. Твердые сплавы
- •3.5. Минералокерамика
- •3.6. Сверхтвердые инструментальные материалы (стм)
- •3.7. Монокристаллические материалы
- •4. Стружкообразование при резании
- •4.1. Виды стружки
- •4.2. Механизм образования стружки при свободном прямоугольном резании
- •4.3. Особенности напряженного состояния материала при свободном прямоугольном резании
- •4.4. Особенности пластической деформации материала при свободном прямоугольном резании
- •4.5. Способы исследования зоны стружкообразования
- •4.6. Кинематика сливного стружкообразования
- •4.7. Дробление стружки
- •4.8. Деформация стружки
- •5. Контактные явления в зоне резания
- •5.1. Трение на контактных площадках
- •5.2. Наростообразование при резании материалов
- •5.3. Взаимосвязь явлений в процессе резания
- •6. Силы и работа резания. Вибрации в станочных системах
- •6.1. Экспериментальные методы измерения сил резания
- •6.2. Влияние различных факторов на силу резания в условиях свободного резания
- •6.2. Силы резания в условиях несвободного резания
- •6.3. Работа и мощность резания
- •6.4. Вибрации в технологической системе
- •7. Тепловые процессы в технологических сисемах
- •7.1. Виды теплообмена в технологических системах
- •7.2. Теплообмен в твердых телах
- •7.3. Конвекция и тепловое излучение
- •7.4. Баланс теплоты при резании материалов. Законы распределения температур
- •7.5. Экспериментальные методы исследования температур резания
- •7.6. Влияние на температуру различных факторов процесса резания
- •8. Стойкость, прочность и надежность режущих инструментов
- •8.1. Изменение свойств технологической системы в процессе ее функционирования
- •8.2. Виды изнашивания режущих инструментов
- •8.3. Геометрия изнашивания режущих инструментов
- •9. Особенности шлифования
- •9.1. Виды шлифования
- •9.2. Особенности абразивного инструмента
- •9.3. Особенности шлифования
- •10. Особенности сверления
- •10.1. Конструкция спирального сверла и его геометрические параметры
3.2. Углеродистые и низколегированные стали
Ранее других материалов для изготовления режущих инструментов начали применять углеродистые инструментальные стали. Наиболее распространенные марки: У10А, У12А и др. Буква У ставится на первом месте и обозначает углеродистую сталь, буква А может ставиться в конце и означает высококачественную сталь. Содержание углерода указывается после буквы У в десятых долях %. Эти стали относительно дешевы, но теплостойкость их невелика: до 250 °C.
Легированные инструментальные стали по своему химическому составу отличаются от углеродистых наличием одного или нескольких легирующих элементов. Марки легированных инструментальных сталей могут начинаться цифрой, обозначающей количество углерода в десятых долях %. Иногда марки инструментальных сталей начинаются двузначным числом, которое также обозначает количество углерода в десятых долях % (двузначное число в начале марки конструкционной стали обозначает количество углерода в сотых долях %). Если в начале марки цифра отсутствует, то содержание углерода составляет 1% или более. В марке каждый легирующий элемент обозначается соответствующей буквой и, далее, процентным содержанием. Если процентное содержание не указано, то это означает, что легирующего элемента содержится не более 1%. В марках быстрорежущих сталей в качестве первого легирующего элемента указывается вольфрам – ему соответствует буква Р, содержание хрома не указывается (обычно его количество составляет 4%).
Низколегированные стали: ХВГ, ХВСГ, 9ХС и др. Эти стали обладают лучшей прокаливаемостью, чем углеродистые стали, но теплостойкость их также невелика: до 250 °C.
Углеродистые и низколегированные стали используются для изготовления ручных инструментов или инструментов, предназначенных для обработки с низкими скоростями резания на станках.
3.3. Быстрорежущие стали
Вольфрамовые стали: Р9, Р12, Р18 и др. Их теплостойкость не превышает 620 °C.
Вольфрамомолибденовые стали: Р6М3, Р6М5 и др. Их теплостойкость несколько ниже теплостойкости вольфрамовых аналогов, при этом они более чувствительны к обезуглероживанию и перегреву, но более прочны, имеют меньшую карбидную неоднородность.
Иногда применяются вольфрамовые и вольфрамомолибденовые стали, дополнительно легированные азотом: Р6АМ5, Р18А и др. В этом случае несколько повышается твердость по сравнению с аналогами, а также улучшаются режущие свойства.
Вольфрамовые и вольфрамомолибденовые стали относятся к сталям нормальной теплостойкости. Эти стали применяются в основном для обработки конструкционных материалов: сталей, чугунов, цветных металлов.
Вольфрамованадиевые стали: Р9Ф5, Р12Ф3, Р18Ф2 и др. Их теплостойкость не превышает 630 °C. Данные стали менее прочны, чем вольфрамовые аналоги, хуже шлифуются.
Вольфрамокобальтовые стали: Р9К5, Р9К10 и др. с теплостойкостью, не превышающей 640 °C. Эти стали менее прочны, чем вольфрамованадиевые аналоги.
Стали с повышенным содержанием углерода: 10Р8М3, 10Р6М5 и др. Данные стали имеют теплостойкость до 630 °C при сохранении прочности по сравнению с вольфрамомолибденовыми аналогами.
Вольфрамованадиевые, вольфрамокобальтовые, стали с повышенным содержанием углерода относятся к сталям повышенной теплостойкости. Стали повышенной теплостойкости применяются для обработки труднообрабатываемых материалов.
К этой группе сталей также относятся и стали, содержащие определенные сочетания таких легирующих элементов, как молибден, ванадий и кобальт: Р18Ф2К5, Р6М5К5 и др. Их теплостойкость не превышает 640 °C.
Стали высокой теплостойкости: В11М7К23, В14М7К25 и др. Они имеют теплостойкость до 700 ºC. Наиболее рациональная область их использования ‑ резание труднообрабатываемых материалов и титановых сплавов.
Маловольфрамовые быстрорежущие стали: 11Р3АМ3Ф2 и др. с теплостойкостью несколько меньшей, чем у вольфрамомолибденовых сталей.
Безвольфрамовые стали: 11М5Ф и др. Теплостойкость этих сталей примерно такая же, как и маловольфрамовых сталей.
Перспективным направлением в повышении качества быстрорежущих сталей является получение их методами порошковой металлургии. Стали Р6М5К5-П (П ‑ порошковая), Р12М3Ф3К10-П и др. имеют очень однородную мелкозернистую структуру, отличаются стабильностью эксплуатационных свойств, лучше шлифуются, меньше деформируются при термообработке по сравнению с аналогами.
Наряду с порошковыми сталями хорошо зарекомендовали себя т. н. карбидостали ‑ сплавы порошка карбида титана со стальной связкой, в качестве которой могут выступать и быстрорежущие стали. Карбидостали по служебным характеристикам занимают промежуточное место между быстрорежущими сталями и твердыми сплавами.