3512

и – показатели степени при и ;

– показатель степени периода стойкости, зависящий от материала лезвия резца;

, , и определяются по справочным данным;

–средний период стойкости резца, мин;

–общий поправочный коэффициент, учитывающий различие конкретных условий резания от экспериментальных, при которых определены табличные значения коэффициента

.

Коэффициент определяется как произведение коэффициентов, учитывающих влияние различных факторов обработки поверхности:

обрабатываемого материала, состояние поверхности заготовки, марку инструментального материала, форму передней поверхности резца, углы в плане и радиус при вершине резца.

откорректировать по паспортным данным станка, приняв для

Проверку правильности выбранного режима резания чаще всего выполняют по загрузке мощности станка, иногда и по другим критериям.

30

9.Инструментальные материалы

1)Требования к свойствам инструментальных материалов

Режущие инструменты работают в условиях больших силовых нагрузок, высоких температур и повышенного трения, поэтому материалы режущей части инструментов должны удовлетворять ряду эксплуатационных требований:

-иметь твердость гораздо большую, чем у обрабатываемого материала;

-иметь высокую прочность на изгиб, растяжение, сжатие, кручение, ударную вязкость;

-обладать высокой теплостойкостью (красностойкостью), т.е. сохранять необходимую твердость при высоких температурах нагрева;

-обладать высокой износостойкостью, т. е. хорошо сопротивляться истиранию при трении;

-быть технологичным, т. е. легко поддаваться механической обработке при изготовлении из него режущего инструмента;

-быть экономичным, т. е. содержать менее дорогие элементы.

2)Классификация инструментальных материалов

Все инструментальные материалы можно разделить на группы:

Инструментальные стали. Металлокерамические твердые сплавы. Минералокерамика.

Сверхтвердое материалы (СТМ). Абразивные материалы.

31

Рассмотрим каждую группу материалов подробнее

1) Инструментальные стали.

Различают:

-углеродистые инструментальные стали,

-легированные инструментальные стали,

-быстрорежущие.

Углеродистые инструментальные стали.

Марки: У7А, У8А,…, У13А содержат 0,7...1,3%С. Твердость после термообработки: HRC 60…62.

-слесарный: ножовочные полотна, зубила, молотки, метчики, плашки, напильники и т. д.

-столярный: ножи, ножовки, стамески и т. д. Легированные инструментальные стали – это

углеродистые стали с добавками легирующих элементов: хрома (X), вольфрама (В), марганца (Г), кремния (С) и других.

Марки: ХВГ, 9ХС, ХВСГ и много других.

Твердость: HRC 62…64.

Инструмент: протяжки, сверла, метчики, плашки, развертки, фрезы, фасонные резцы и др.

Быстрорежущие стали имеют повышенное содержание вольфрама (от 6 до 18% W), хрома (3…4,6% Cr) и кобальта

(3…10% Со).

Марки: Р9, Р18, Р6МЗ, Р9Ф5, Р10К5Ф2 и др.

Твердость: HRC 63…65.

Инструмент: резцы, фрезы, сверла, зенкеры, развертки, зуборезный инструмент, протяжки, долбяки, шеверы и др.

32

2) Металлокерамнческне твердые сплавы.

Твердые сплавы представляют собой сплавы карбидов тугоплавких металлов (W, Ti, Ta) с кобальтом (Со). Различают твердые сплавы:

-однокарбидные – вольфрамовые;

-двухкарбидные – титано-вольфрамовые;

-трехкарбидные – титано-тантало-вольфрамовые;

-безвольфрамовые.

до 800 м/мин.

Из твердых сплавов методом порошковой металлургии изготовляют пластинки различной формы, которые затем припаивают или крепят механически к рабочей части инструментов.

Используют также многогранные неперетачиваемые пластинки.

Рекомендации по применению:

Группу ВК используют для обработки хрупких материалов (чугунов, бронз), пластмасс, неметаллических материалов.

33

Группа ТК применяется для обработки пластичных и вязких материалов, незакаленных сталей.

Группа ТТК используется для обработки жаропрочных сталей и сплавов, т. к. отличается повышенной износостойкостью, прочностью и вязкостью.

Твердые сплавы используют для изготовления практически любого режущего инструмента, но наибольшее их применение в резцах (до 95%). Инструменты сложных форм (сверла, зенкеры, развертки, протяжки и т. п.) изготовляют из пластифицированных твердых сплавов, которые в виде спрессованного порошка из твердых сплавов, погруженного в кипящий парафин при температуре 800°С, после остывания представляют однородную массу. После спекания при температуре 1300°С они приобретают необходимую твердость.

3) Минералокерамические материалы.

Минералокерамика – синтетический материал, полученный спеканием при температуре 1700...1750°С из глинозема (Аl2О3) или нитрида кремния (Si3N4).

Различают три группы минералокерамики, отличающихся химическим составом, методом производства и областями применения.

1 группа – оксидная ("белая") керамика, состоящая в основном из Аl2О3 и легирующих добавок (MgO, ZrO2 и др.). Получают холодным прессованием с последующим спеканием.

Марки: ЦМ-332, ВО-13, ВШ-75, СХЗ(Яп), SN56(ФРГ), W80(Яп), V-34(США) и др.

2 группа – оксидно-карбидная ("черная") керамика,

состоящая из А12О3 (до 60%), TiC (20…40%), ZrО2 (20…40%)

и других карбидов тугоплавких металлов. Получают горячим прессованием в графитовых прессформах.

Марки: ВОК-60, В-3, ОНТ-20, ВОК-63, НС-2(Яп), SH- 1(ФРГ), СС650(Шв) и др.

34

3 группа – нитридная ("коричневая") керамика на основе нитрида кремния (Si3N4) с легированием оксидами иттрия, циркония, алюминия и др. Получают методом горячего прессования.

Марки: Силинит-Р, SL100(ФРГ), СС680(Шв), S-8(США), SX4(Яп) и др.

Свойства минералокерамики:

Твердость: HRA 91…96.

Теплостойкость: кр = 1200°С.

Скорость резания практически неограниченная. Высокая износостойкость и хрупкость. Низкая прочность на изгиб и ударная вязкость.

Рекомендации по применению:

1группу (ВО-13, ЦМ-332 и др.) используют для чистовой

иполучистовой обработки нетермообработанных ("сырых")

2группа (ВОК-60, ВОК-63, В-3 и др.) – для чистовой, получистовой и прерывистой обработки ковких, высокопрочных чугунов, закаленных сталей (HRC 30…65), цветных медных и алюминиевых сплавов.

3группа (Силинит-Р) – для получистовой обработки чугунов, жаропрочных, жаростойких и коррозионно-стойких сплавов на основе никеля.

4) Сверхтвердые материалы (СТМ).

В настоящее время инструментальная промышленность выпускает две группы СТМ, используемых в лезвийных инструментах: композиты и синтетические алмазы.

Композиты получают на основе нитрида бopa (BN) и различают по технологии их получения:

1)Композиты 01 (Эльбор-Р) и 02 (Белбор) – получают путем фазового превращения графитоподобного (BNг) в кубический сфалеритный нитрид бора (ВNсф).

35

2)Композиты 10 (Гексанит-Р), 09 (ПТНБ), Вюрпин (Яп) и др. – получают фазовым превращением синтеза вюрцитного (BNв) в кубический сфалеритный нитрид бора (ВNсф).

3)Композиты 05, 06, Киборит, Ниборит, Боразон, Амборит, Сумиборон, BN200(США) – получают спеканием частиц кубического сфалеритного нитрида

бора (ВNсф) со связкой. Этот метод является основным при изготовлении композитов за рубежом.

Свойства композитов:

Твердость: Эльбора-Р – 73,5 ГПа (HRA 97…98), Гексанита-Р – 49 ГПа (HRA 96).

Теплостойкость: кр = 1300…1400°С.

Высокая ударная вязкость и прочность на изгиб (у Гексанита-Р в 2 раза выше, чем у Эльбора-Р).

Инертность к углероду (нет химического сродства). Малый коэффициент трения.

Рекомендации по применению:

1.Применять Композиты 01 (Эльбор-Р) для чистовой обработки деталей из закаленных сталей и чугунов на высоких скоростях резания, взамен шлифования.

2.Композит 10 (Гексанит-Р) эффективно использовать при чистовом, получистовом, прерывистом точении закаленных сталей, чугунов, твердых сплавов ВК, термообработанных высокопрочных и жаропрочных сплавов и др.

3.Применять инструменты из композитов на станках повышенной (П), высокой (В) и особо высокой (А) точности, обладающих достаточной виброустойчивостью и жесткостью, обеспечивающих высокую скорость резания (до 1000 м/мин) и низкий предел подач (0,005…0,01 мм/об).

4.Можно использовать вместо чистового шлифования.

36

Синтетические алмазы

Синтетические алмазы являются материалами на основе модификаций углерода, различаются по технологии получения, могут быть:

Алмазы – АСБ (Баллас), АСПК (Карбонадо), АСПВ, АСФ, "Славутич" – поликристаллы алмаза, получаемые в результате фазового перехода (синтеза) графита в алмаз при высоких давлении и температуре в присутствии катализаторов.

Алмазные спеки: СВ, СВС, СВАБ, Дисмит, СВБН, Карбонит, СКМ, Компакс, Синдит, Мегадаймонд, Сумидиа и др. – получают путем спекания микропорошков алмаза с добавлением порошков композитов под большим давлением и при высокой температуре.

Алмазные спеки обладают высокой ударной вязкостью (в отличие от алмаза) и высокие показатели прочности.

Свойства синтетических алмазов: Твердость:

-АСБ до 114 ГПа (HRA 102),

-АСПК до 150 ГПа (HRA 105),

-СВБН до 108 ГПа (HRA 101).

Теплостойкость: АСБ – кр до 720°С, АСПК – кр до

800°С, СВБН – кр до 950°С.

Прочность на сжатие спеков в 2 раза выше прочности природного алмаза.

Низкий коэффициент трения.

Имеет химическое сродство с углеродом.

Рекомендации по применению:

1.Алмазы используют для изготовления резцов, волок, выглаживателей, дорнов и др.

2.Применяются для точения материалов не содержащих углерода: алюминиевых и высококремниевых сплавов, цветных металлов, трудно обрабатываемых пластмасс, керамики, стеклопластиков, асбоцемента и др.

3.Алмазные спеки СВ и СВАБ используют для изготовления волок, резцов, спек СВС - для

37

инструмента, работающего в условиях абразивного износа (буровые коронки, долота, правящие карандаши

идр.).

5)Абразивные материалы.

Абразивные материалы используют для изготовления абразивных инструментов: шлифовальных кругов, брусков, лент, порошков, паст и др.

Подробнее абразивные материалы будут рассмотрены при изучении методов обработки деталей на шлифовальных станках.

38

ТЕМА № 2

МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ СТАНКИ

1. Классификация металлорежущих станков

Металлорежущие станки различают по следующим признакам:

По весу: легкие (до 1т), средние (до 10т), тяжелые (свыше 10т), уникальные (свыше 100т).

По габаритам: настольные, обычные и крупные.

По степени универсальности:

-широкоуниверсальные и универсальные – выполняют самые разнообразные работы, используя заготовки различающиеся по размерам, форме и расположению поверхностей;

-широкого назначения – используются однотипные режущие инструменты (многорезцовые, токарноотрезные и др.);

-специализированные – предназначены для обработки однотипных заготовок разных размеров (например: трубоподрезные для обработки труб или станки для обработки коленвалов);

-специальные – выполняют только определенный вид

работ на заготовках одинаковых размеров и формы.

По степени автоматизации:

-с ручным управлением,

-полуавтоматы и автоматы,

-с программным управлением,

-обрабатывающие центры (многоцелевые).

По расположению рабочих органов:

-горизонтальные и вертикальные,

-консольные и бесконсольные,

-поперечные и продольные,

-радиальные.

39