3.2 Обоснование и выбор материала режущих элементов, державок, корпуса, элементов крепления
Одно из основных условий высокопроизводительной работы режущего инструмента — правильный выбор инструментального материала. Для изготовления режущих элементов фрезерного инструмента в деревообработке применяют инструментальные стали (легированные, быстрорежущие), твердые сплавы, металлокерамические материалы. Для изготовления корпусов инструментов используют конструкционную качественную сталь, конструкционную легированную сталь, а также специальные легкие сплавы.
В данном случае для изготовления корпуса фрезы и винтов целесообразно применять легированную конструкционную сталь 40Х. Она обладает достаточной прочностью, технологичностью (легко подвергается механической, термической и химико-термической обработке) и при этом стоимость стали относительно невелика. Следует отметить, что выбор стали 40Х так же обусловлен тем, что данный материал не только широко представлен на рынке, но и имеет хорошую обрабатываемость, что так же необходимо учитывать при дальнейшей разработке технологического процесса, а так же обладает достаточной прочностью и хорошей теплопроводностью.
От правильного выбора материала режущего элемента зависит важнейший показатель качества инструмента — период стойкости. Кроме того, материал накладывает свои ограничения на выбор режимов работы и угловых параметров инструмента.
Дереворежущие инструменты работают в сложных условиях механического, абразивного и теплового воздействия обрабатываемого материала на режущий элемент, поэтому к инструментальным материалам предъявляется комплекс довольно противоречивых требований: прочность, пластичность, твердость, теплостойкость, коррозионная стойкость и др.
Инструментальные легированные стали, допускающие нагрев в процессе работы до 250—300 °С, рационально применять для обработки цельной древесины при малых и средних объемах производства. Поэтому выбор материала ножей остановим на вольфрамомолибденовой стали марки Р6М5. Вследствие значительного содержания молибдена режущие свойства этой стали близки к режущим свойствам быстрорежущих сталей Р12 и Р18, несмотря на то, что содержание вольфрама в них в 2—3 раза меньше.
Для пильного диска наиболее оптимальный и широко распространенный вариант изготовления корпуса фрезы из легированной инструментальной стали марки 9ХФ ГОСТ5950-73, а материал режущей части пил – пластинки твердого сплава марок ВК6, ВК15 ГОСТ3882-74.
3.3 Способы повышения износостойкости инструмента. Технологические режимы и параметры, определяющие стойкость инструмента.
Все методы увеличения износоустойчивости режущих инструментов можно разделить на следующие категории:
Применение
двухслойных режущих инструментов с
режущей пластинкой из специальной
стали или твердых сплавов.Химико-термические и электролитические методы улучшения поверхности режущих инструментов.
3. Электроэрозионные методы упрочнения и заточки инструментов.
4.Механические, химические и электролитические методы улучшения качества поверхности инструментов.
Разберем в последовательном порядке указанные мероприятия, направленные к улучшению режущих свойств деревообрабатывающих инструментов. Виды термической обработки стали
Различают четыре основных вида термической обработки стали: отжиг I рода, отжиг II рода, закалка и отпуск. Применяются еще два способа обработки: химико-термической и термомеханической.
Отжиг I рода. Отжиг возможен для любых металлов и сплавов. Его проведение не связано с фазовыми превращениями в твердой поверхности.
Отжиг I рода применяют для частичного или полного устранения химической неоднородности стали, уменьшения внутренних напряжений.
Отжиг II рода. Так называют отжиг стали, испытывающей фазовые превращения при нагревании и охлаждении. Этот процесс термической обработки заключается в нагревании стали до температуры выше фазовых превращений с последующей выдержкой и медленным охлаждением.
Инструментальные стали подвергают отжигу II рода для улучшения обрабатываемости стали на станках, уменьшения остаточных напряжений и подготовки структуры для последующей термической обработки.
Закалка. Закалкой называется процесс термической обработки, включающий операции нагрева стали до температуры выше критической точки, выдержки ее при этой температуре и последующего быстрого охлаждения.
Отпуск. Отпуск - это процесс термической обработки, заключающийся в нагревании закаленной стали до температуры ниже фазовых превращений, выдержки ее при этой температуре и последующем охлаждении.
Основные параметры отпуска - температура нагрева и время выдержки. При отпуске уменьшаются внутренние напряжения, и закаленная сталь переходит в более равновесное состояние.
Химико-термическая обработка (ХТО). ХТО - это процесс нагревания стали в каких-либо химически активных средах с целью изменения химического состава поверхностных слоев изделия.
Термомеханическая обработка (ТМО). При ТМО сочетают пластическую деформацию с термической обработкой таким образом, чтобы наклеп оказывал влияние на кинетику фазовых и структурных превращений, происходящих при термической обработке.