Пример № 1

Задача: Назначить инструментальный материал в случае токарной обработки напроход цилиндрической наружной поверхности 20h12, Rz40 детали из стали 45. Тип производства - серийный.

Решение задачи.

1. Установим химический состав и физико-механические свойства обрабатываемого материала.

Химический состав стали 45, %
C	Si	Mn	Fe
0,42 - 0,5	0,17 - 0,37	0,5 - 0,8	остальное

Физико-механические свойства стали 45 (нормализация)
НВ	sв ,МПа	а, кДж/м2	l, Вт/м 0С	qпл, 0С
190	750	490	60	1500

2. Сформулируем техническое задание.

Марка обрабатываемого материла	сталь 45
Вид операции	токарная
Характер операции	черновая
Тип производства	серийное

3. Заполняем оценочную таблицу характеристик ТЗ

Уровень Характеристика	высокий	низкий
1.Хим активность		+
2.Твердость		+
3.Прочность		+
4.Ударная вязкость		+
5.Теплопроводность	+
6.Температура плавления ОМ (фаз.превр.)	+
7.Требуемая надежность инструмента		+
8.Сложность инструмента.		+
9.Габариты инструмента		+
10.Характер операции		+
11.Тип производства	+

4.Произведем предварительное назначение инструментального материала, исходя из основных характеристик. Т.к. инструмент не является сложным и крупногабаритным, а тип производства - серийный, то из инструментального материала наиболее рационально изготовить режущую пластину. Следующим существенным ограничением при назначении инструментального материла в данном случае является характер операции. При низком уровне характера операции, соответствующем черновому точению, следует выбирать прочные инструментальные материалы. Однако для обеспечения достаточной производительности ИМ должен обладать высокой теплостойкостью. Указанной комбинации свойств в наибольшей мере отвечают быстрорежущие стали и твердые сплавы т.к. обрабатываемый материал сталь 45 не обладает никакими специальными свойствами и является хорошо обрабатываемым, то для его обработки наиболее целесообразно применять быстрорежущие стали и твердые сплавы общего назначения.

К таковым следует отнести быстрорежущие стали Р18, Р6М5 и твердые сплавы серии ТК. Быстрорежущие стали Р18 и Р6М5, обладая очень сходными технологическими и режущими свойствами, различаются, в основном, надежностью инструмента, т.к. Р18 обладает большой стабильностью свойств. В нашем ТЗ особых требований к надежности инструмента не предъявляется, а посему более предпочтительным ИМ является Р6М5 из-за гораздо более низкой цене.

Сплавы ТК различаются процентным содержанием связки - Со. Чем больше Со в сплаве тем выше его прочность и ниже его теплостойкость. С ростом процентного содержания Ti увеличивается теплостойкость.

Из титановых двух карбидных сплавов общего назначения могут быть применены Т5К10, Т14К7 и Т15К6. Наибольшей прочностью из них, необходимой при черновых режимах резания обладает сплав Т5К10. Поэтому на этапе предварительного выбора ИМ следует остановиться в нашем примере на 2х инструментальных материалах: Р6М5 и Т5К10.

5. Произведем окончательный выбор ИМ. С этой целью приведем физи-

ко-механические свойства ИМ отобранные в п.4.

Таблица сравнения физико-механических характеристик инструментальных материалов.

Свойства ИМ	sи, МПа	твердость	qт, 0С теплостойкость	l, Вт/м 0С
Р6М5	3400	65 (HRC)	625	около 20
Т5К10	1421	88,5(HRA)	850	20,8

Из приведенных данных следует, что быстрорежущая сталь Р6М5 значительно превосходит твердый сплав по прочности, однако столь же значительно уступает ему по твердости и теплостойкости.

Предлагаемые режимы чернового точения не являются особо тяжелыми, поэтому вероятнее всего, что прочности сплава Т5К10 будет вполне достаточно для обеспечения требуемых режимов обработки. В то же время он может обеспечить более высокие скорости резания из-за повышенной теплостойкости, а, следовательно, будет обеспечивать большую производительность механической обработки резанием.

Поэтому из двух ИМ выбираем в качестве основного варианта твердый сплав Т5К10.

Однако, при назначении режимов резания необходимо произвести проверочный расчет по действующим силам резания на предмет достаточности прочности выбранного инструментального материала.