Вступ

Металорізальний інструмент є одним з найважливіших знарядь виробництва. Він використовується при обробці різанням різних деталей на металорізальних верстатах. При цьому зрізається частина матеріалу заготованки у вигляді стружки до отримання необхідної поверхні.

На світанку розвитку цивілізації одним з найперших знарядь, якими користувалися люди – це кам’яні знаряддя (епоха неоліту): скребці, різці, наконечники, голки, кинджали, серпи, напильники тощо.

Кам’яні знаряддя були крихкими, та розвинута діяльність людей вимагала більш тривких знарядь. У 3-1 тис. до н.е. винайшли метали, але й бронзові вироби були не тривкими, їм бракувало твердості та гостроти кам’яних знарядь. Тобто необхідно було поєднати тривкість бронзи та твердість каменя – цими якостями наділене залізо (середньовіччя).

Мануфактурне виробництво призвело до розділення праці на ряд операцій – диференціація знарядь і пристосувань. Різкий стрибок в розвитку виробничих сил суспільства сприяв розвитку машинної індустрії, тобто потужність знарядь праці вийшла далеко за можливості людини. Токарні верстати з супортом (механічним кріпленням різця) вперше збудовано в Росії А.К. Нартовим (1693-1756 р.). Вже в другій половині 19 ст. з’являються такі складні інструменти як свердло, розверстка, фреза, зуборізний інструмент, а на початку 20 ст. – протяжки. Формування “Різання” як науки з 1861 р. (професор І.О. Тиме).

Різальний інструмент є важливим елементом машинобудівної промисловості. На протязі всієї історії розвитку техніки розвиток різального інструменту впливав на удосконалення металорізальних верстатів та технологію машинобудування.

Розвиток заготовчих процесів на виробництві постійно удосконалюється і іде шляхом підвищення точності заготованок і відповідного зменшення припусків на обробку різанням. За останній час зїявилися хімічний і електрохімічний методи обробки металів, ОМПД, анодномехамічна, електроерозіонна, електроімпульсна, ультразвукова, електроннопроменева (фізико-хімічна) обробка. Розвиток цих видів обробки веде до збільшення частини обробки, але й не виключає обробку різанням.

Обробка різанням і дотепер є максирисьно поширеним видом обробки, що визначає електрохімічні показники машинобудування, трудомісткість виготовлення і якість машин..

Розділ 1. Загальні відомості про механічну обробку матеріалів різанням.

Тема 01. Суть та види обробки матеріалів різанням.

Тема 02. Інструментальні матеріали.

1. Види механічної обробки:

• обробка різанням

• обробка методом пластичного деформування (калібровка, розкатка, видавлювання, накатування, наклеп, тощо)

• фізико-хімічна обробка (див. “вступ”).

При обробці різанням різальна кромка інструменту заглиблюється безперервно або послідовно в матеріал заготовки, зрізаючи його у вигляді стружки. Тому при обробці різанням форма деталі визначається формою і розмірами різальних кромок, якими інструмент зрізає матеріал заготованки, а також рухами його відносно заготованки. До видів такої обробки відносять: точіння, стругання, довбання, свердлення, зенкування, розвертування, фрезерування, протягування, шліфування, полірування, притирку, зубонарізання, різьбонарізання, шевінгування й т.п.

2. Історія розвитку обробки металів показує, що одним з ефективних шляхів підвищення продуктивності праці в машинобудуванні є використання нових інструментальних матеріалів, які повинні мати високу твердість, щоб тривалий час зрізати стружку, високу теплотривкість, тривкість до зносу, достатню міцність, добру технологічність (легко оброблятися), низьку ціну.

Групи використовуємих матеріалів:

1. інструментальні сталі

1.1) вуглецеві У10А…У13А для виготовлення ручних і машинних інструментів, що обробляють м’які метали з низькою швидкістю різання (напильники, мілкі свердла, мітчики, плашки …), як різновид були розроблені низьколеговані сталі, що мають покращенні властивості У11Х.

У – вуглецева, 10-0,1 % С, А – поліпшена

У – вуглецева, 11-0,11 % С, Х - легована Сr.

1.2) леговані 9ХС, ХВГ, ХГСВФ, що мають більш високу прогартовуваність, теплотривкість до 200-260ºС, використовують при низьких швидкостях різання (мітчики, плашки, розвертки ...)

ХВГ – легована Сr, W, Mn.

1.3) швидкорізальні – норрисьної продуктивності Р9, Р18, Р12, Р6М5, Р9М4, підвищеної продуктивності Р9К5, Р10К5Ф5, Р14Ф4, Р9Ф5, твердість 62-65 НRС, теплотривкість 600ºС, вища міцність (шевери, довбяки, протяжки, осьовий інструмент).

Р – швидкорізальна

18 – 0,18% W, інші – леговані

Р 18 М – замість W вміщують (≈ ½ його кількості) Мо

Оозначення елементів у легованих сталях
Назва	Хім. символ	Марк. обозн.	Назва	Хім. символ	Марк. обозн.
Марганець	Mn	Г	Кобальт	Cо	К
Кремній	Si	С	Алюміній	Al	Ю
Хром	Cu	Н	Медь	Cu	Д
Никель	Ni	Н	Бор	B	Р
Вольфрам	W	В	Ніобій	Nb	Б
Ванадій	V	Ф	Цирконій	Zr	Ц
Титан	Ti	Т	Фосфор	P	П
Молібден	Mo	М

2) тверді сплави – теплотривкість 750-1000ºС, порошкова металургія, різальні пластини і рисі суцільні інструменти.

2.1) однокарбидні (вольфрамокобальтові, група ВК) ВК2, ВК4, ВК6, ВК15, містить карбіди вольфраму та кобальту, як з’єднувач:

ВК 8 = 92% WC + 8% Со, використовуються для обробки чавуну, кольорових металів і неметалів;

в’язкість, міцність

В К2 ВК8 , де ( 0 max ),

твердість, тривкість

до зносу

обробляють крихкі матеріали (чорн., чист. )

2.2) двокарбидні (титановольфрамокобальтові, група ТК)Т30К4, Т15К6, Т5К10, Т5К12В, містять карбіди титану і вольфраму зцементовані кобальтом:

Т30К4= 4%Со + 30% ТіС + 66%WС,

міцність

Т30К4 Т5К12

твердість

Використовується для обробки сталей (відливки з коркою, робота з ударним навантаженням), чистова й чорнова обробка.

2.3) Трьохкарбідні (титанотанталовольфрамокобальтові, групи ТТК) ТТ7К12, ТТ10В8Б, ТТ8К6, ТТ20К9, містять карбіди титана, карб. танталу,

карбіди вольфраму і кобальт, як зв’язку :

ТТ7К12 = 12%Со + 7% (ТіС + ТnС) + 81%WС,

рекомендовані для тяжких умов, при роботі з ударами, обробки спеціальних легованих сталей.

2.4) без вольфрамові металокерамічні тверді сплави на основі карбідів, або карбідонитридів Tn, V, Nb, Tn з нікелемолібденовою зв’язкою , t_ТТ=400ºС, ТН – 20 , ТН – 25, КНТ 16

% (Мо+Nі),

за характеристикою східні з двокарбідними.

2.5) дисперсійно –тверді сплави – східні з швидкорізними сталями та твердими сплавами, В18М7К25, В18М3К25, В10М5К25, містять 10-19%W, ≈ 25%Со , 3-7% Мо, ≈0,45% V, ≈ 25% Ті, до 0,06 % С, 0,23% Мn, 0,28%Si, залишок – Fe,

вони теплотривкі t_ТТ=700-720ºС й тверді 68-69 НRС (=> підвищені різальні властивості ).

3) Мінералокерамічні матеріали - виготовляють різальні пластини ; дешеві, бо містять в основі окис алюмінію Аl₂О₃ та ≈ 1% МqО, мають високу твердість, t_ТТ=1200ºС, однак більш крихкий, використовується для чистового обточування чавуну, сталей, неметалів, кольорових металів на великих швидкостях без вібрації: ЦМ-332, ВШ, ВОК60, ВОК63.

4) Алмази – найтвердіший, природний матеріал; виготовляють шліфувальні круги, інструменти для правки шліфувальних кругів, пасти і порошки для доводочних операцій, однак міцність невелика, він легко кришиться за площинами і використовується при відносно низьких навантаженнях, має низький коефіцієнт лінійного розширення (тобто більший час витримає первісну точність), t_ТТ до 800ºС.

Природний – А (борт, карбонадо, баланс).

Штучні (синтетичні) – АС (АСО, АСР...АСС).

міцність

Мікро порошки –АМ, АН, АСМ, АСН.

М – для твердих, крихких матеріалів.

Н – для важкооброблюємих матеріалів.

5) Абразивні матеріали.

Природні – кварц, наждак, корунд - майже не використовуються в промисловості.

Штучні – електрокорунди, карбіди кремнію і бора.

6) Сталі для виготовлення корпусів інструментів: конструкційні марок 45, 50, 60, 40Х, У7, У8, 9ХС та інші, виготовляють державки різців, хвостовики осьового інструменту, корпуса фрез, розточні оправки.

Корпуса алмазних кругів можуть бути з алюмінієвого сплаву і кераміки.

Розділ 2. Обробка матеріалів точінням та струганням.