- •Часть 1 Утверждено Редакционно-издательским советом
- •1.1 Основные свойства инструментальных материалов
- •1.2.1. Инструментальные углеродистые стали
- •1.2.2. Инструментальные легированные стали
- •1.2.3. Быстрорежущие стали
- •1.3. Твердые сплавы
- •1.4. Минералокерамика
- •1.6. Абразивные материалы
- •1.7. Выбор инструментальных материалов
- •2. Режущие инструменты
- •2.1. Основные принципы работы и конструктивные
- •2.2. Геометрические параметры рабочей части
- •2.3. Классификация обрабатываемых поверхностей
- •2.3.1. Виды поверхностей
- •2.3.2. Классификация режущего инструмента и его элементов
- •2.4. Общие вопросы конструирования
- •2.4.1. Рабочая часть инструментов
- •2.4.2. Соединительная часть инструментов
- •2.4.4. Изнашивание режущих инструментов
- •2.4.5. Расчет экономической эффективности режущих инструментов
- •2.5.1. Классификация резцов
- •2.5.2. Стандартные режущие элементы резцов
- •2.5.3. Расчет резцов на прочность и жесткость
- •В свою очередь
- •Момент сопротивления прямоугольного сечения
- •2.5.4. Конструирование резцов с механическим креплением пластин
- •2.6.1. Сверла
- •2.6.2. Расчет и конструирование сверл
- •2.6.4. Развертки
- •Цельной насадной развертки
- •2.7.1. Классификация фрез
- •2.9. Протяжки
- •2.9.1. Назначение и основные типы протяжек
- •2.9.2. Элементы конструкции
- •2.9.3. Расчет и конструирование протяжек
- •2.10.2. Зуборезные инструменты, работающие по методу копирования
- •2.10.3. Порядок расчета инструментов,
- •2.10.4. Инструменты, работающие по методу обкатки
- •1.1. Основные свойства инструментальных материалов………………………………………..4
- •2.1. Основные принципы работы и конструктив- ные элементы режущих инструментов…….......24
- •2.4.1. Рабочая часть инструментов......................39
- •2.4.5. Расчет экономической эффективности
- •2.5.4. Конструирование резцов с механическим
- •2.10.2. Зуборезные инструменты, работающие
- •Часть 1
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
1.4. Минералокерамика
Минералокерамические инструментальные материалы обладают высокой твердостью (91...93 HRA), теплостойкостью (1200 °С), износостойкостью и неокисляемостью. Однако минералокерамика уступает металлокерамическим сплавам по теплопроводности и пределу прочности на изгиб.
Минералокерамика в основном используется для получистовой и чистовой обточки и расточки деталей из высокопрочных и отбеленных чугунов, закаленных сталей, а также из неметаллических материалов. При определенных условиях (в первую очередь при высокой жесткости системы станок — деталь — приспособление — инструмент) минералокерамику можно применять для чистового фрезерования.
Выпускают оксидную (белую), оксидно-карбидную (черную) и оксидно-нитридную керамику.
Оксидная керамика почти полностью состоит из окиси алюминия, ее получают путем прессования тонко измельченных частиц Аl2О3 с последующим горячим спеканием. Существуют марки оксидной керамики с улучшенными физико-механическими свойствами, такие, как ВО13 (σи = 40…50 кгс/мм2), ВШ-75 (σи = 55…60 кгс/мм2) и др.
Оксидную керамику рекомендуется использовать для чистового и получистового точения нетермообработанных сталей, а также серых и ковких чугунов с твердостью НВ 200 и менее.
Оксидно-карбидная керамика имеет в своем составе кроме А12О3 легирующие добавки карбидов хрома, титана, вольфрама и молибдена. Благодаря этому ее прочность на изгиб значительно выше, чем у оксидной керамики, и достигает 65…70 кгс/мм2, при некотором снижении теплостойкости и износостойкости. Выпускаются следующие марки оксидно-карбидной керамики: В3, ВОК60 и ВОК63; эти виды керамики рекомендуется применять для чистового и получистового точения и фрезерования закаленных сталей (HRC 45 и более), серых чугунов (НВ 240), отбеленных чугунов (НВ 400…700), а также нержавеющих сталей.
Оксидно-нитридная керамика состоит из нитридов кремния и тугоплавких материалов с включением окиси алюминия и других компонентов. К этой группе относятся силинит-Р и кортинит ОНТ-20.
Силинит-Р обладает такой же прочностью на изгиб, как и оксидно-карбидная минералокерамика (σи = 49…68 кгс/мм2), но большей твердостью (HRA 94…96) и стабильностью свойств при высокой температуре. Он не взаимодействует в процессе резания с большинством сталей и сплавов на основе алюминия и меди, т. е. не подвергается адгезионному износу. Из этого материала изготавливают как напайные, так и неперетачиваемые механически закрепляемые пластины.
Силинит-Р позволяет заменять вольфрамосодержащие твердые сплавы на операциях получистового и чистового точения различных материалов. При обработке закаленных сталей его применение может заменить шлифование.
Благодаря высокой твердости силинит-Р превосходит по стойкости твердые сплавы при обработке закаленных сталей.
Инструментом, оснащенным пластинами из кортинита, рекомендуется обрабатывать закаленные стали HRCэ 30…55, ковкие чугуны, модифицированные и отбеленные чугуны, а также термоулучшенные стали. Режимы обработки такие же, как и для оксидно-карбидной керамики.
Режущая керамика выпускается в основном в виде многогранных неперетачиваемых пластин — трехгранных, квадратных, ромбических и круглых.
Минералокерамический инструмент имеет незначительную склонность к схватыванию с обрабатываемым материалом, что особенно ценно при обработке жаропрочных сплавов. К недостаткам минералокерамического инструмента относится повышенная хрупкость.
1.5. Сверхтвердые материалы
Для изготовления лезвийного инструмента в настоящее время применяются три вида сверхтвердых материалов (СТМ): природные алмазы, поликристаллические синтетические алмазы и композиты на основе нитрида бора.
Природные и синтетические алмазы обладают такими уникальными свойствами, как самая высокая твердость (HV 10000 кгс/мм2), весьма малые коэффициент линейного расширения и коэффициент трения и высокие теплопроводность, адгезионная стойкость и износостойкость.
Недостатками алмазов являются невысокая прочность на изгиб, хрупкость и растворимость в железе при относительно низких температурах (750°С), что препятствует использованию их для обработки железоуглеродистых сталей и сплавов на высоких скоростях резания, а также при прерывистом резании и вибрациях.
Природные алмазы используются в виде кристаллов, закрепляемых в металлическом корпусе резца.
Синтетические алмазы марок АСБ (баллас) и АСПК (карбонадо) сходны по своей структуре с природными алмазами. Они имеют поликристаллическое строение и обладают более высокими прочностными характеристиками.
Природные и синтетические алмазы нашли широкое применение в обработке медных, алюминиевых и магниевых сплавов, баббитов, благородных металлов (золота, серебра, палладия, платины), титана и его сплавов, неметаллических материалов (пластмасс, текстолита, стеклотекстолита, органического стекла, прессованного и силицированного графита), а также твердых сплавов и керамики.
Синтетические алмазы по сравнению с природными имеют ряд преимуществ, обусловленных их более высокими прочностными и динамическими характеристиками. Их можно использовать не только для точения, но также и для фрезерования. Синтетические алмазы менее чувствительны к динамическим нагрузкам и позволяют вести обработку с большим сечением среза (глубиной и подачей).
Отечественной промышленностью поликристаллические алмазы выпускаются в виде пластин цилиндрической и сегментной форм диаметром до 6 мм.
Композит — новый сверхтвердый материал на основе кубического нитрида бора, применяемый для изготовления лезвийного режущего инструмента.
По твердости композит приближается к алмазу, значительно превосходит его по теплостойкости, более инертен к черным металлам. Это определяет главную область его применения — обработка закаленных сталей и чугунов. Однако композит может быть эффективно использован также при обработке легких и цветных сплавов и некоторых труднообрабатываемых материалов.
Промышленность освоила выпуск следующих основных марок СТМ: композит 01 (эльбор-Р), композит 02 (белбор), композит 05 и 05И, композит 10 (гексанит-Р) и композит 09 (ПТНБ-ИК).
Композиты 01 и 02 обладают высокой твердостью (HV 7500 кгс/мм2), но небольшой прочностью на изгиб (40…50 кг/мм2).Основная область их применения — тонкое и чистовое безударное точение деталей из закаленных сталей твердостью HRC 55…70, чугунов любой твердости и твердых сплавов марок ВК15, ВК20 и ВК25 (HRA 88…90), с подачей до 0,15 мм/об и глубиной резания 0,05…0,5 мм (максимальная глубина резания может достигать 1…1,5 мм). Скорость резания при обработке стали до 160 м/мин, при обработке высокопрочного чугуна до 400…900 м/мин, при обработке твердых сплавов до 12 м/мин.
Композиты 01 и 02 могут быть использованы также для фрезерования закаленных сталей и чугунов, несмотря на наличие ударных нагрузок, что объясняется более благоприятной динамикой фрезерной обработки
Режущие элементы из композитов выпускаются в виде пластин для неразъемного соединения со стальным корпусом, а также в виде круглых, трехгранных, квадратных, ромбических и шестигранных неперетачиваемых пластин для механического соединения.