- •Учебное пособие
- •1. Основные принципы работы
- •1.1. Режущие инструменты - основное звено в процессах формообразования
- •1.2. Основные конструктивные элементы
- •1.3. Типы режущего инструмента. Принципы формирования баз данных на режущие инструменты
- •1.4. Инструментальные материалы
- •1.4.1. Общие сведения
- •1.4.2. Углеродистые инструментальные стали
- •1.4.3. Легированные стали
- •1.4.4. Быстрорежущие стали
- •1.4.5. Твердые сплавы
- •1.4.6. Материалы керамические инструментальные
- •1.4.7. Сверхтвердые инструментальные материалы
- •1.4.8. Абразивные материалы
- •2. Режущий инструмент для обработки
- •2.1. Основные положения
- •2.2. Элементы резцов
- •2.4. Типы токарных резцов
- •2.5. Выбор оптимальных значений геометрических элементов режущей части резцов
- •2.6. Фасонные резцы
- •2.6.1. Способы определения профиля фасонных резцов
- •2.6.2. Пример расчета профиля круглого фасонного резца
- •3. Режущие Инструменты для работы
- •3.1. Основные положения
- •3.2. Режущий инструмент для сверления
- •3.3. Режущий инструмент для зенкерования
- •3.4. Инструменты для расточки отверстий
- •3.5. Комбинированные инструменты
- •4. Режущий инструмент для работы на фрезерных станках
- •4.1. Основные положения
- •4.2. Типы фрез
- •4.3. Геометрические параметры фрез
- •4.4. Равномерность фрезерования
- •4.5. Встречное и попутное фрезерование
- •5. РЕжУщИе инструменты для формирования резьбовых поверхностей
- •5.1. Основные положения
- •5.2. Нарезание резьбы резцами
- •5.3. Нарезание резьбы гребенками
- •5.4. Фрезерование резьбы
- •5.5. Нарезание резьбы плашками
- •5.6. Нарезание резьбы метчиками
- •5.7. Нарезание резьбы в коррозионно-стойких
- •5.8. Нарезание резьбы головками
- •5.9. Шлифование резьбы
- •6. Абразивные инструменты
- •6.1. Основные положения
- •6.2. Инструменты из электрокорунда и карбида кремния
- •6.2.1. Типы инструментов
- •6.2.2. Выбор зернистости абразивного инструмента
- •6.2.3. Выбор связок абразивного инструмента
- •6.3. Алмазные инструменты и инструменты из кубического нитрида бора
- •7. Режущий инструмент при протягивании
- •8. Инструменты для автоматизированного производства
- •9. Режущий инструмент для формирования зубчатых поверхностей
- •9.1 Инструмент для обработки зубчатых поверхностей методом копирования
- •9.2. Инструменты для обработки зубчатых поверхностей методом обката
- •3 94026 Воронеж, Московский просп., 14
1.4.2. Углеродистые инструментальные стали
Для изготовления режущих инструментов углеродистые стали находят ограниченное применение главным образом из-за низкой красностойкости (200-250 °С). Применяют в основном стали У10А, У12А, У13А.
Достоинством углеродистых инструментальных сталей являются невысокая стоимость, хорошая шлифуемость. Небольшая прокаливаемость позволяет получить инструменты с вязкой сердцевиной, что очень важно при обработке с ударными нагрузками.
Однако эти стали обладают низкой закаливаемостью (при термообработке нужны резкие охлаждающие среды, что приводит к повышению внутренних напряжений). Они также очень чувствительны к перегреву. Повышение температуры закалки на 10-15 °С снижает прочность на 20%. Углеродистые инструментальные стали можно рекомендовать для изготовления режущих инструментов, работающих с малыми скоростями резания (метчики, плашки, развертки и другие инструменты) .
1.4.3. Легированные стали
Для изготовления режущих инструментов используют ограниченное число марок легированных инструментальных сталей с относительно малым содержанием легирующих элементов. Это стали 9ХС, ХВГ, X, ХВСГ, основными легирующими элементами которых являются марганец, кремний, хром, вольфрам и ванадий. Красностойкость инструментальных легированных сталей до 250-260 °С, твердость после термической обработки 61-63 НКСэ.
Чаще всего в инструментальном производстве применяют сталь 9ХС. Она обладает хорошей прокаливаемостью (что позволяет производить охлаждение при закалке в масляной ванне и не требуются резкие охлаждающие среды), равномерным распределением карбидов по всему поперечному сечению прутка, менее чувствительна к перегреву. Однако кремний, входящий в состав этой стали, упрочняет феррит, что ухудшает ее обрабатываемость в ненагретом состоянии. Кремний также повышает чувствительность к обезуглероживанию. Сталь 9ХС следует рекомендовать в первую очередь для изготовления инструментов, лезвия которых находятся в середине корпуса (например, круглые плашки).
Сталь ХВГ отличается хорошей прокаливаемостью, но имеет склонность к образованию карбидной сетки. Повышенное содержание марганца в этой стали уменьшает объемные деформации при закалке. Сталь ХВГ следует рекомендовать для изготовления режущих инструментов, габаритные размеры которых оказывают заметное влияние на процесс деформирования (например, протяжки).
Сложнолегированная сталь ХВСГ, у которой недостатки, свойственные двум рассмотренным маркам, проявляются в значительно меньшей степени, предназначена для замены сталей 9ХС и ХВГ, но в настоящее время эту сталь в инструментальном производстве почти не применяют.
Рекомендации по оптимальному применению различных марок инструментальных легированных сталей представлены в табл. 1.1.
Таблица 1.1
Примерное назначение инструментальной легированной стали различных марок
Марки стали |
Область применения |
1 |
2 |
8ХФ |
Для штемпелей при холодной работе; ножей при холодной резке металла, обрезных матриц и пуансонов при холодной обрезке заусенцев, кернеров |
9ХФ
|
Для рамных, ленточных круглых строгальных пил; штемпелей при холодной работе; ножей при холодной резке металла; обрезных матриц и пуансонов при холодной обрезке заусенцев; кернеров |
11ХФ |
Для метчиков и другого режущего инструмента диаметром до 30 мм, закаливаемого с охлаждением в горячих средах |
13Х |
Для бритвенных ножей и лезвий, острого хирургического инструмента, шаберов, гравировального инструмента |
Продолжение табл. 1.1
1 |
2 |
ХВ4Ф |
Для резцов и фрез при обработке с небольшой скоростью резания твердых металлов (валки с закаленной поверхностью); гравировальных резцов при очень напряженной работе и т.д. |
В2Ф |
Для ленточных пил по металлу и ножовочных полотен |
9Х1 |
Для валков холодной прокатки, дрессировочных валков, клейм, пробойников, холодновысадочных матриц и пуансонов; деревообрабатывающего инструмента |
Х
|
Для зубил, применяемых при насечке напильников; очень твердых кулачков эксцентриков и пальцев; гладких цилиндрических калибров и калиберных колец; токарных, строгальных и долбежных резцов в лекальных и ремонтных мастерских |
12Х1 |
Для измерительного инструмента (плиток, калибров, шаблонов) |
9ХС |
Для сверл, разверток, метчиков, плашек, гребенок, фрез, машинных штемпелей, клейм для холодных работ |
ХГС
|
Для валков холодной прокатки, холодновысадочных матриц и пуансонов, вырубных штампов небольших размеров (диаметром или толщиной до 70 мм). Сталь марки ХГС не может заменить сталь марок ХВГ, 9ХС, ХВСГФ при изготовлении режущих инструментов |
ХВГ
|
Для измерительных и режущих инструментов, для которых повышенное коробление при закалке недопустимо; резьбовых калибров, протяжек, длинных метчиков, длинных разверток, плашек и другого вида специального инструмента, холодновысадочных матриц и пуансонов, технологической оснастки |
Продолжение табл. 1.1
1 |
2 |
9ХВГ |
Для резьбовых калибров, лекал сложной формы, сложных весьма точных штампов для холодных работ, которые при закалке не должны подвергаться значительным объемным изменениям и короблению. |
ХВСГФ
|
Для круглых плашек, разверток и другого режущего инструмента |
9Г2Ф
|
Для режущего и штамповочного инструмента (плашек, метчиков, ножей, для ножниц, измерительного инструмента, штампов для прессования резины и пластмасс) |
8Х6НФТ, 9Х5ВФ |
Для ножей, применяемых для фрезерования древесины, строгальных пил и других деревообрабатывающих инструментов подобного типа (например, цельных фрез и т. п.) |
Х6ВФ |
Для резьбонакатного инструмента (роликов и плашек), ручных ножовочных полотен, бритв, матриц, пуансонов, зубонакатников и других инструментов, предназначенных для холодной деформации, для дереворежущего фрезерного инструмента |
Х12, Х12ВМФ
|
Для холодных штампов высокой устойчивости против истирания (преимущественно с рабочей частью округлой формы), не подвергающихся сильным ударам и толчкам; для волочильных досок и волок, глазков для калибрования пруткового металла под накатку резьбы, гибочных и формовочных штампов, сложных секций кузовных штампов, которые при закалке не должны подвергаться значительным объемным изменениям и короблению; матриц и пуансонов вырубных и просечных штампов; штамповки активной части электрических машин и электромагнитных систем электрических аппаратов |
Продолжение табл. 1.1
1 |
2 |
Х12МФ, Х12Ф1
|
То же, что и для марки Х12, но когда требуется большая вязкость; для профилировочных роликов сложных форм; секций кузовных штампов сложных форм; сложных дыропрошивочных матриц при формовке листового металла, эталонных шестерен, накатных плашек, волок; матриц и пуансонов вырубных просечных штампов (в том числе совмещенных и последовательных) со сложной конфигурацией рабочих частей; штамповки активной части электрических машин |
7ХГ2ВМФ
|
Для штампов объемного холодного деформирования и вырубного инструмента сложной конфигурации, используемых при производстве изделий из цветных сплавов и малопрочных конструкционных сталей. |
6Х6ВЗМФС (ЭП569)
|
Для резьбонакатанных роликов, зубонакатанных шлиценакатников, обрезных матриц, пуансонов и других инструментов, предназначенных для холодной пластической деформации металлов повышенной твердости; ножей труборазрубочных машин, ножей гильотинных ножниц, применительно к резке высокопрочных сталей и сплавов, рубильных ножей, применяемых в деревообрабатывающей промышленности; разрушающих горные породы, и других аналогичных инструментов. |
7Х3, 8Х3 |
Для инструмента (пуансонов, матриц) горячей и заготовок из углеродистых и низколегированных конструкционных сталей на горизонтальноковочных штампов (матриц, пуансонов, выталкивателей) для горячего прессования и выдавливания этих материалов на кривошипных прессах при мелкосерийном производстве гибочных обрезных и просечных штампов. |
Продолжение табл. 1.1
1 |
2 |
5ХНМ |
Для молотовых штампов паровоздушных и пневматических молотов с массой падающих частей свыше 3 т; прессовых штампов и штампов машинной скоростной штамповки при горячем легких цветных сплавов; блоков матриц для вставок горизонтальноковочных машин. |
5ХНВ, 5ХНВС, 5ХГМ |
Для молотовых штампов паровоздушных и пневматических молотов с массой падающих частей до 3 т. |
4ХМФС |
Для молотовых штампов паровоздушных и пневматических молотов с массой падающих частей до 3 т при деформации легированных конструкционных и нержавеющих сталей (вместо менее теплостойких сталей марок) 5ХНМ, 5ХНВ; прессового инструмента для обработки алюминиевых сплавов. |
4Х5МФС |
Для мелких молотовых штампов; крупных (толщиной или диаметром более 200 мм) молотовых и прессовых вставок при горячем деформировании конструкционных сталей и цветных сплавов в условиях крупносерийного массового производства. |
4Х5В2ФС, 4Х5МФ1С
|
Для пресс-форм литья под давлением цинковых алюминиевых и магниевых сплавов; молотовых и прессовых вставок (толщиной или диаметром до 200-250 мм) при горячем деформировании конструкционных сталей; инструмента для высадки из легированных конструкционных и жаропрочных горизонтально-ковочных машин. |
4ХЗВМФ |
Для мелких молотовых штампов; молотовых и прессовых вставок (толщиной или диаметром до 300-400 мм), инструмента горизонтально-ковочных машин при горячем деформировании конструкционных и жаропрочных сталей; инструмента для высокоскоростной машинной штамповки конструкционных сталей |
Продолжение табл. 1.1
1 |
2 |
4Х4ВМФС
|
Для инструмента высокоскоростной машинной штамп- высадки на горизонтально-ковочных машинах; вставок штампов для горячего деформирования легированных конструкционных, сталей и жаропрочных сплавов на молотах и кривошипных прессах (вместо менее теплостойких сталей марок 4Х5В 2ФС, 4Х5МФ1С, 4ХЗВМФ) ; пресс-форм литья под давлением медных сплавов.
|
ЗХЗМЗФ |
Для инструмента горячего деформирования на кривошипных прессах и горизонтально-ковочных машинах, подвергающихся в процессе работы интенсивному охлаждению (как правило, для мелкого инструмента); пресс-форм литья под давлением медных сплавов. |
ЗХ2В8Ф |
Для инструмента горячего прессования медных сплавов; пресс-форм литья под давлением медных сплавов. |
4Х2В5МФ
|
Для тяжелонагруженного прессового инструмента (мелких вставок окончательного штампового ручья, мелких вставных знаков, матриц и пуансонов для выдавливания и т. п.) при горячем деформировании легированных конструкционных сталей и жаропрочных сплавов |
4Х2В2МФС, 5ХЗВЗМФС
|
Для тяжелонагруженного прессового инструмента (прошивных и формирующих пуансонов, матриц и т. п.); инструмента для высадки на горизонтально-ковочных машинах и вставок штампов напряженных конструкций, для горячего объемного деформирования конструкционных сталей и жаропрочных металлов и сплавов (вместо менее теплостойких сталей марок ЗХ2В8Ф и 4Х2В5МФ). Наиболее высокие прокаливаемость и теплостойкость имеет сталь марки 5ХЗВЗМФС |
Продолжение табл. 1.1
1 |
2 |
4ХС |
Для зубил, обжимок, ножниц при горячей и холодной резке металла; штампов горячей вытяжки |
6ХС |
Для пневматических зубил и штампов небольших размеров для холодной штамповки; рубильных ножей. |
4ХВ2С |
Для пневматических зубил и штампов небольших размеров для холодной штамповки; рубильных ножей. |
5ХВ2СФ 6ХВ2С |
Для ножей при холодной резке металла, для резьбонакатных плашек, пуансонов и обжимных матриц при холодной работе деревообделочных инструментов при длительной работе. |
6ХВГ
|
Для пуансонов сложной формы при холодной прошивке преимущественно фигурных отверстий в листовом и полосовом материале; небольших штампов для горячей штамповки, главным образом, когда требуется минимальное изменение размеров при закалке |
5Х2МНФ
|
Крупногабаритные цельные штампы (со стороной квадрата или диаметром до 600 мм) для штамповки поковок из конструкционных сталей и жаропрочных сплавов на молотах и кривошипных прессах (вместо менее теплостойких сталей 5ХНМ, 4ХМФС); инструменты (зажимные и формующие вставки, наборные и формовочные пуансоны) для высадки конструкционных сталей и жаропрочных сплавов на горизонтальноковочных машинах (ГКМ); ножи горячей резки |
8Х4В2МФС2 (ЭП761)
|
Матрицы и пуансоны штампов холодного объемного деформирования, испытывающие в процессе эксплуатации давление до 2300 МПа, резьбонакатные ролики |
Окончание табл. 1.1
1 |
2 |
11Х4В2МФЗС2 (ДИ37)
|
Вырубные штампы, в том числе для обработки холоднокатаных электротехнических сталей Э412 и Э413 с покрытиями типа „карлит"; пуансоны и матрицы холодновысадочных автоматов; пуансоны и выталкиватели для холодного выдавливания, эксплуатируемые с удельными давлениями до 2000 МПа в условиях повышенного износа и нагрева рабочих поверхностей до 400° С; шлице- и резьбонакатный инструмент |
6Х4М2ФС (ДИ55) |
Вырубной и высадочный инструмент (штампы, пуансоны, пневматические зубила и др.), накатной инструмент |
9ХФМ |
Дисковые и рамные деревообрабатывающие пилы |
6ХЗМФС
|
Пуансоны, работающие с повышенными динамическими нагрузками; холодновысадочные штампы, штемпели, клейма, чеканочные штампы и некоторые слесарно-монтажные инструменты (взамен сталей марок 7Х3 и 6ХВ2С) |