книги из ГПНТБ / Бергер И.И. Токарное дело учебник

станавлнвают вручную мелкозернистым бруском из зеленого кар­ бида кремния, не снимая резца со станка. Брусок при этом плотно прижимают к фаске. Достоинства рассмотренного резца заключа­ ются в возможности восстановления его на станке без частой за­

точки и в высокой стойкости, позволяющей выполнять обтачивание стальных валов со скоростью до 500 м/мин и выше.

Инициатором внедрения высокопроизводительного способа по­ лучистового и чистового обтачивания жестких деталей с большими

Iподачами до 3 мм/об является токарь-новатор В. А. Колесов. Скон­ струированные им резцы (рис. 231, ѳ) отличаются от обычных на­ личием зачищающей режущей кромки, выполненной у вершины

резца и расположенной строго параллельно направлению подачи. Эта кромка, срезая остающиеся гребешки, обеспечивает обработку поверхностей до 4—6-го классов чистоты.

Зачищающая кромка выполняется шириной 1,2 подачи. Для притупления острой вершины на ней выполнена переходная кромка шириной 1 мм под углом 20°. Главная режущая кромка имеет фас­ ку шириной 0,2 мм с отрицательным углом — 5°. Ломание стружки обеспечивается угловым порожком на передней поверхности резца.

Вопросы для повторения

1. Объясните достоинства и особенности конструкции расточных резцов В. К. Семинского.

2. В чем заключается принципиальное отличие и преимущества резцов Г, С. Борткевича?-

3.Объясните основную конструктивную особенность резцов В. А. Колесова.

§6. Изготовление резцов

1.Материалы для резцов. Для обеспечения высоких режу­ щих свойств резцов инструментальные материалы должны обладать высокой твердостью (в 3—4 раза выше твердости обрабатываемого материала); высокой теплостойкостью (красностойкостью)— спо­

собностью не терять режущих свойств при высоком нагреве; вы­ сокой износостойкостью; удовлетворительной вязкостью — сопро­ тивлением разрушению под действием ударных нагрузок. Этим тре­ бованиям в различной степени удовлетворяют быстрорежущие стали, твердые сплавы и минералокерамические материалы, исполь­ зуемые для изготовления резцов.

Быстрорежущие стали — стали с высоким содержание вольфра­ ма (до 19%) и хрома (до 4,5) и некоторых других элементов. После термообработки (закалки и многократного отпуска) эти

таллов со значительно большими скоростями резания по сравнению с другими инструментальными сталями.

Из выпускаемых быстрорежущих сталей наиболее частое упот­ ребление имеют следующие марки: Р18, Р9, Р18Ф2, Р6МЗ, Р12. Буквы в этих сталях обозначают: Р — быстрорежущая, Ф — вана­ дий, М — молибден. Цифры указывают среднее содержание харак­ терных легирующих элементов в процентах: первая — вольфрама, вторая — элемента, обозначенного буквой перед ней. Например, сталь Р18Ф2 содержит 18% вольфрама и 2% ванадия.

Для резцов наибольшее применение получили стали Р9 и Р18. Из них сталь Р18, обладая более высокими режущими свойствами и хорошей шлифуемостью, применяется для сложных инструментов, в частности, фасонных и резьбовых резцов, резьбовых гребенок.

Сталь Р18Ф2 по сравнению со сталью Р18 имеет несколько по­ вышенные режущие свойства и поэтому' рекомендуется для резцов при обработке высокопрочных, нержавеющих и жаропрочных сталей.

Сталь РбМЗ характеризуется повышенной прочностью и пла­ стичностью в нагретом состоянии — рекомендуется для инструмен­ тов, работающих в условиях динамических нагрузок.

Сталь Р12 по свойствам близка к Р18 и может применяться в качестве ее заменителя.

Твердые сплавы являются наиболее распространенными ин­ струментальными материалами для изготовления резцов. Они вы­ пускаются в виде пластинок различных форм и размеров, получен­ ных методом порошковой металлургии (прессованием и спеканием). Основой для них служат твердые зерна карбидов тугоплавких металлов — вольфрама, титана, тантала, связанных кобальтом.

Для обработки металлов резанием промышленностью выпуска­ ются три группы твердых сплавов:

1.Вольфрамовые: ВК2, ВКЗМ, ВК4, ВК6М, ВКб, ВК.8.

2.Титано-вольфрамовые: Т30К4, Т15К6, Т14К8, Т5К10, Т5К12В.

3.Титано-тантало-вольфрамовые: ТТ7К12, ТТ10К8В.

В обозначении марок твердых сплавов используются буквы: В — карбид вольфрама, К — кобальт, первая буква Т — карбид ти­ тана, вторая буква Т — карбид тантала. Цифры указывают пример­ ное процентное содержание в сплаве компонента, обозначенного буквой перед ними. В титано-тантало-вольфрамовых сплавах пер* вая цифра соответствует суммарному процентному содержанию карбидов титана и тантала. Остальное в сплаве (до 100%) карбид вольфрама.

Буквы в конце маркировки означают: В — крупнозернистая структура, М — мелкозернистая. Например, сплав Т5К12В содер­ жит 5% карбида титана, 12% кобальта, 83% карбида вольфрама и имеет крупнозернистую структуру.

Твердые сплавы значительно превышают быстрорежущие ста­ ли по твердости, износостойкости, имеют красностойкость до 1000°, но уступают им в ударной вязкости и теплопроводности.

При выборе марок твердого сплава необходимо руководство­ ваться следующим.

1.Вольфрамовые сплавы по сравнению с титано-вольфрамовы­ ми обладают меньшей температурой свариваемости со сталью, по­ этому их преимущественно применяют для обработки чугуна, цвет­ ных металлов и неметаллических материалов. Кроме того, сплавы марок ВК6М и ВК8 рекомендуется использовать при обработке труднообрабатываемых жаропрочных, нержавеющих и закаленных сталей.

2.Титано-вольфрамовые и титано-тантало-вольфрамовые спла­

вы предназначены для обработки сталей..

3. Режущие свойства твердого сплава определяются содержа­ нием в нем карбидов, связки и структурой. Большее содержание кобальта (связки) и крупнозернистая структура способствуют уве­ личению вязкости, уменьшают твердость и износостойкость сплава. Сплавы с меньшим содержанием кобальта и мелкозернистые обла­ дают противоположными свойствами — меньшей вязкостью, боль­ шей твердостью и износостойкостью. Вследствие этого для тонкого

она кренится винтом 4 при помощи клинообразного прихвата 5, По мере износа одной режущей кромки пластинку поворачивают для работы другой кромкой. Задний угол обеспечивается наклонным положением пластинки в гнезде стержня, а передний — углублением по контуру передней поверхности пластинки. Такие резцы не нуж­ даются в заточке. Они поставляются с пластинками, доведенными по узкой ленточке па передней поверхности.

Практика применения резцов с многогранными пластинками показала их надежность, повышенную стойкость в связи с отсутст­

4 5 6

Рис. 232. Резцы с многогранными пластинками твер­ дого сплава.

вием внутренних напряжений, имеющих место в припаенных плас­ тинках, и удобство, особенно при универсальных токарных ра­ ботах.

Минералокерамические пластинки могут припаиваться к стерж­ ню резца медью. Однако вследствие частых случаев появления тер­ мических трещин на них при напайке такие пластинки преимуще­ ственно крепят к стержню резца механически. Учитывая низкую прочность пластинок микролита, следует уделять особое внимание плотному прилеганию их к гнезду стержня, чтобы пластинка не подвергалась изгибу во время работы.

3. Заточка и доводка резцов. Завершающими операциями из готовления резцов являются заточка и доводка.

Централизованная заточка выполняется на специальных заточ­ ных станках шлифовальными кругами чашечной формы, торцовая рабочая поверхность которых обеспечивает получение плоских по­ верхностей на резце. Такие станки снабжаются подвижными регу­ лируемыми столами, на которых в поворотных тисках или головках закрепляют резцы и перемещают их относительно круга движением стола. Заточку производят при непрерывном охлаждении 1— 2%-ным раствором кальцинированной соды в воде.

Быстрорежущие резцы затачивают за две операции электроко­ рундовыми кругами Э8 на керамической связке: предварительно кругами средней твердости Сі—С2 и зернистостью 80—50, оконча­ тельно— среднемягкими ÇM|—СМ2, зернистостью 25—16.

Заточка твердосплавных резцов ведется за три операции:

1)предварительная заточка стержня по задним поверхностям электрокорундовым кругом;

2)предварительная заточка пластинки твердого сплава кру­ гом из карбида кремния зеленого КЗ, зернистостью 50—32 на кера­ мической связке;

3)окончательная заточка пластинки кругом КЗ мягким М2—Мз, зернистостью 25—16 на керамической связке.

Резцы с минералокерамическими пластинками затачиваются кругами из зеленого карбида кремния на керамической связке твердостью Мз—СМі и зернистостью для предварительной заточки 40—25, для окончательной 20—10. Окружная скорость круга долж­ на быть не более 10—12 м/сек. Во избежание перегрева и растре­ скивания пластинки заточку минералокерамических резцов необхо­ димо производить с обильным охлаждением раствором технической соды в воде. Из этих же соображений нельзя прижимать резец к кругу слишком сильно.

Порядок заточки резцов и их доводка выполняются так же,

как было описано ранее (см. гл. I, § 8).

Более качественно и производительно окончательную заточку и доводку резцов выполняют алмазными кругами. Такие круги состоят из металлического или пластмассового диска и алмазонос­ ного кольца, которое содержит алмазный порошок, связку и напол­ нитель. Для указанной цели применяются круги на бакелитовой связке. Кроме того, эффективность алмазных кругов зависит от концентрации алмазного порошка в единице объема. Выпускаются круги с нормальной 50%-ной концентрацией и повышенной — 100%-ной.

Для заточки применяются алмазные круги зернистостью 16— 10, для доводки — 6—М40.

Алмазная заточка и доводка позволяют повышать остроту режущих кромок, чистоту поверхностей резца примерно на 2 клас­ са и избежать поверхностных трещин на пластинке. Благодаря этому, стойкость резцов возрастает в 1,5—2 раза.

Качество заточки и доводки проверяют при помощи лупы с 5—10-кратным увеличением. При этом на поверхностях и режущих кромках резца должны отсутствовать завалы, зазубрины, прижоги, поверхностные трещины. Величину углов определяют при помо­ щи универсального угломера (см. гл. VI, рис. 140), шаблона или настольного угломера (см. гл. I, рис. 22).

Вопросы для повторения

1.Каким требованиям должны удовлетворять инструментальные материалы?

2.Объясните свойства и марки быстрорежущих сталей.

3.Укажите группы твердых сплавов и их марки.

4. Объясните правила выбора марок твердых сплавов для выполнени конкретной работы.-'

б.Объясните способы изготовления резцов.

6.Укажите достоинства резцов с многогранными пластинками твердого

сплава.

7.Как выполняется заточка и доводка резцов?

8.В чем состоят достоинства алмазной заточки и доводки резцов? Что пред­ ставляют сдбой алмазные круги?

9. Как выполняют проверку качества заточки и доводки резцов?

§7. Силы, действующие при точении

1.Причины возникновения сил резания. При срезании струж­ ки обрабатываемый материал оказывает сопротивление резанию. Эта сила, прогибая резец, обрабатываемую деталь и части станка, ухудшает точность и чистоту обработки. На преодоление ее рас­ ходуется электроэнергия, потребляемая двигателем станка.

Основными причинами возникновения силы сопротивления ре­ занию являются: 1) силы, препятствующие деформации и скалы­ ванию элементов стружки; 2) силы трения контактных поверхно­ стей резца, стружки и обрабатываемой детали.

Исследованиями установлено, что усилие деформации срезае­ мого слоя составляет около 90% общей силы сопротивления ре­ занию.

Из сказанного следует, что сопротивление резанию может быть уменьшено в первую очередь уменьшением деформации срезаемого слоя металла и до некоторой степени сил трения. Эта задача имеет большое практическое значение для создания нормальных условий работы на токарных и других металлорежущих станках.

2. Характер действия усилия резания. Сила сопротивления ре­ занию непостоянна по величине. Она то увеличивается, то умень­ шается, или, иными словами, пульсирует. Такая пульсация являет­ ся одной из причин возникновения вибраций (колебаний) при реза­ нии, отрицательно влияющих на точность и чистоту обработки, на стойкость резца и состояние станка.

Пульсация усилия резания объясняется тем, что по мере внед­ рения резца в металл сопротивление последнего растет с увеличе­ нием деформации срезаемого слоя. Непосредственно за началом скалывания первого элемента стружки давление резко падает до окончания скалывания, когда оно достигает примерно 60% своего наибольшего значения. Затем усилие резания вновь повышается и падает по мере скалывания следующего элемента стружки и т. д.

Подобные колебания особенно выражены при обработке хруп­ ких металлов, когда образуется стружка надлома, и в меньшей сте­ пени— при резании пластичных металлов, образующих стружку скалывания или сливную.

Изменения усилия резания особенно опасны, если частота их совпадает с частотой собственных колебаний технологической сис­ темы. В этом случае амплитуда колебаний резко возрастает вслед­ ствие наступления резонанса, при котором работа на стайке стано­ вится невозможной.

3. Силы, действующие на резец и обрабатываемую деталь. Рас­ смотрим частный, но вместе с тем наиболее общий случай действия сил на резец при продольном точении (рис. 233, а).

Равнодействующую Р всех сил давления обрабатываемого ма­ териала на резец можно геометрически разложить на три взаимно перпендикулярные составляющие: Рг — вертикальное усилие, дей­ ствующее по касательной к поверхности резания; Рѵ— радиальное усилие, действующее перпендикулярно к оси обрабатываемой дета­ ли; Рх — усилие подачи, направ­ ленное параллельно продольной подаче резца. Эти силы являются соответственно проекциями рав­ нодействующей Р на оси коорди­ нат.

Со стороны детали силы реза­ ния стремятся оттолкнуть резец

ипрепятствуют резанию металла.

Всвою очередь резец оказывает давление на деталь, величина ко­ торого равна и противоположна

по направлению силе, действующей на него.

Вертикальное усилие Pz (со стороны резца) препятствует вра­ щению детали и прогибает ее, радиальное усилие Ру стремится про­ гнуть деталь поперечно, а усилие подачи Рх образует продольный прогиб детали и стремится сдвинуть ее в осевом направлении.

Соотношение между составляющими силы сопротивления ре­ занию зависит от степени затупления резца, величины переднего

При других условиях 'работы это соотношение может в опреде­ ленных пределах изменяться, однако величина усилия Рг во всех случаях остается наибольшей. Кроме того, на преодоление силы Рг расходуется почти вся мощность, потребляемая на резание. Послед­ нее заключение объясняется тем, что сила Pz совпадает по направ­ лению со скоростью резания, которая в сотни раз больше скорости подачи резца. На усилие Рѵ при обтачивании мощность совершенно не затрачивается, так как в этом направлении движение отсутству­ ет. Поэтому для приближенных практических расчетов усилием резания при точении принято считать силу Рг.

В некоторых случаях одна из горизонтально действующих сил может отсутствовать. Например, при подрезании торца втулки продольной подачей (рис. 233, б) отсутствует сила Ру, при отре­ зании (рис. 233, в) нет силы Рх. При обтачивании детали проход­ ным упорным резцом незначительную величину имеет радиальное усилие Ру. По этой причине такими резцами рекомендуется обта­ чивать нежесткие валы.

4. Зависимость усилия резания от условий работы. Величина сопротивления резанию зависит от механических свойств обрабаты­ ваемого материала, геометрии резца, режима резания и свойств смазывающе-охлаждающей жидкости.

Ранее указывалось, что основная часть усилия резания расхо­ дуется на деформацию срезаемого слоя металла и скалывание эле­ ментов стружки. Естественно, чем выше твердость и прочность об­ рабатываемого металла, тем больше его сопротивление резанию. В связи с этим усилия резания при обработке стали больше, чем при обработке чугуна и особенно цветных металлов и их сплавов.

Способность обрабатываемого материала оказывать сопротив­ ление резанию характеризуется коэффициентом резания,

Коэффициентом резания k называется сила резания, приходя­ щаяся на один квадратный миллиметр площади поперечного сечения

г—1 мм; режущая кромка прямолинейная; работа без охлаждения. Его средние значения для точения сталей и чугунов приведены в табл. 21.

Влияние углов геометрии резца на усилие резания было рас­ смотрено в § 3 данной главы. Наиболее существенное действие на силу резания оказывает передний угол у и главный угол в плане ср.

С увеличением переднего угла резец, легче внедряется в обра­ батываемый металл и разъединяет его частицы. При изменении уг­ ла в плане ср изменяется длина активной части главной режущей кромки (см. рис. 229, размер /), благодаря чему изменяется и сила сопротивления резанию. При необходимости уменьшения усилия резания следует работать резцами с большим углом ф.