
- •С.Н. Григорьев, а.Г. Схиртладзе, в.А. Скрябин, в.З. Зверовщиков, и.И. Воячек, а.Н.Машков резание материалов Учебник
- •Пенза 2012
- •Оглавление
- •Глава 1. Современные инструментальные материалы 12
- •Введение
- •Глава 1. Современные инструментальные материалы
- •1.1 Эксплуатационные свойства инструментальных материалов
- •1.2 Характеристика и область применения инструментальных материалов
- •1.3. Зарубежные марки быстрорежущих сталей и твердых сплавов
- •1.4. Минералокерамические и сверхтвёрдые инструментальные материалы
- •Основные понятия и термины
- •Вопросы для самоконтроля
- •Гл а в а 2. Элементы процесса резания и режущей части инструмента
- •2.1. Кинематические элементы и характеристики резания
- •2.2. Элементы лезвия инструмента и системы координатных плоскостей
- •2.3. Геометрические параметры инструмента
- •2.4. Элементы режима резания
- •2.5. Элементы срезаемого слоя и стружки
- •2.6. Свободное и несвободное резание
- •Основные понятия и термины
- •Вопросы для самоконтроля
- •Гл а в а 3. Процесс образования стружки при резании
- •3.1. Пластические деформации материалов при резании
- •3.2. Классификация стружек. Методы исследования процесса стружкообразования
- •3.3. Механизм образования сливной стружки
- •3.4. Наростобразование при резании металлов
- •3.5. Усадка стружки
- •Относительный сдвиг и коэффициент усадки стружки
- •Зависимость усадки стружки от различных факторов
- •Основные понятия и термины
- •Вопросы для самоконтроля
- •Гл а в а 4. Напряжённо-деформированное состояние материала и силы при резании
- •4.1. Напряжённо-деформированное состояние материала в зоне резания. Система сил
- •4.2. Факторы, влияющие на касательные напряжения, углы трения и сдвига
- •4.3. Силы на задней поверхности инструмента
- •4.4. Система сил, действующих на резец и заготовку
- •4.5. Факторы, влияющие на силы резания при точении
- •4.6. Расчёт сил резания при точении
- •4.7. Измерение сил резания
- •Основные понятия и термины
- •Вопросы для самоконтроля
- •Г л а в а 5. Теплообразование и температура в зоне резания
- •5.1. Образование и распределение тепла при резании. Температура в зоне резания
- •5.2. Факторы, влияющие на температуру в зоне резания. Оптимальная температура резания
- •5.3. Экспериментальное исследование тепловых процессов при резании
- •Основные понятия и термины
- •Вопросы для самоконтроля
- •Гл а в а 6. Износ и стойкость режущих инструментов
- •6.1. Виды и причины износа режущих инструментов
- •6.2. Износ лезвийных инструментов
- •6.3. Критерии износа и затупления режущих инструментов
- •6.4. Стойкость инструментов. Допускаемая скорость резания
- •Основные понятия и термины
- •Вопросы для самоконтроля
- •Г л а в а 7. Влияние свойств материалов на обрабатываемость резанием
- •7.1. Характеристики и оценка обрабатываемости материалов
- •7.2. Обрабатываемость конструкционных материалов
- •7.3. Методы повышения обрабатываемости материалов
- •Основные понятия и термины
- •Вопросы для самоконтроля
- •Г л а в а 8. Формирование геометрических и физико-механических параметров поверхности при резании
- •8.1. Понятие качества поверхностей деталей
- •8.2. Механизм образования шероховатости
- •8.3. Физико-механические свойства поверхностного слоя материала
- •8.4. Обеспечение эксплуатационных свойств поверхностей деталей при резании
- •Основные понятия и термины
- •Вопросы для самоконтроля
- •Гл а в а 9. Процессы сверления, зенкерования и развертывания
- •9.1. Особенности процесса резания при сверлении, зенкеровании и развертывании
- •9.2. Геометрические параметры спирального сверла
- •9.3. Элементы режима и силы резания при сверлении
- •9.4. Силы резания при сверлении
- •9.4. Методика расчета режима резания при сверлении
- •9.5. Процессы зенкерования и развертывания отверстий
- •9.6. Элементы режима и силы резания при зенкеровании и развертывании
- •Основные понятия и термины
- •Вопросы для самоконтроля
- •Гл а в а 10. Процесс фрезерования
- •10.1. Кинематические особенности процесса фрезерования
- •10.2. Геометрические элементы режущей части фрезы
- •10.3. Элементы режима резания и срезаемого слоя при фрезеровании
- •10.4. Сила резания и мощность фрезерования
- •Основные понятия и термины
- •Вопросы для самоконтроля
- •Г л а в а 11. Процесс шлифования
- •11.1. Особенности процесса резания при шлифовании
- •11.2. Шлифовальные материалы
- •11.3. Элементы режима резания при шлифовании
- •Основные понятия и термины
- •Вопросы для самоконтроля
- •Гл а в а 12. Процесс резания несвязанным шлифовальным материалом
- •12.1. Классификация и характеристики методов обработки несвязанным шлифовальным материалом
- •Вибрационный метод обработки деталей
- •Турбоабразивная обработка поверхностей деталей
- •Магнитно-абразивная обработка поверхностей деталей
- •Финишная обработка деталей уплотненным шлифовальным материалом
- •Полирование деталей в среде шлифовального материала
- •12. 2. Особенности процесса резания несвяэанным абразивным материалом
- •12.3. Силы и мощность резания при шпиндельной абразивной обработке
- •Интенсивность съема металла
- •Силы и мощность резания
- •Основные понятия и термины
- •Вопросы для самоконтроля
- •Гл а в а 13. Особенности обработки пластмасс резанием
- •13.1. Физические основы процесса резания пластмасс
- •13.2. Обрабатываемость пластмасс некоторыми способами лезвийной обработки
- •13.3. Особенности обработки пластмасс на отделочных операциях
- •Основные понятия и термины
- •Вопросы для самоконтроля
- •Гл а в а 14. Оптимизация режима резания при обработке деталей
- •14.1. Графоаналитический метод оптимизации режима резания
- •2. Выбрать материал и геометрические параметры режущего клина резца.
- •3. Оптимизировать подачу – s.
- •4. Рассчитать скорость резания Vр.
- •5. Рассчитать частоту вращения шпинделя станка и уточнить скорость резания.
- •7. Скорректировать подачу в зависимости от допустимых режущих свойств инструмента – Sр.
- •8. Проверить выбранный режим резания по мощности станка.
- •14.2. Оптимизация режима резания при одноинструментальной обработке на токарном станке с чпу модели 16к20ф3с32
- •14.3 Оптимизация режима резания при торцовом фрезеровании
- •14.4. Оптимизация обработки отверстий развертками
- •Основные понятия и термины
- •Вопросы для самоконтроля
- •Заключение
- •Список литературы
1.3. Зарубежные марки быстрорежущих сталей и твердых сплавов
За последние годы в нашей стране, а также в зарубежных странах (США, Германии, Франции, Англии, Швеции, Японии и др.) производится большое количество различных быстрорежущих сталей. Химический состав сталей, выпускаемых в нашей стране по ГОСТ 9373-60, ГОСТ 19265-73 и по некоторым ТУ, представлен в табл. 1.12. В ней сталями нормальной теплостойкости называются стали, имеющие теплостойкость до 620°С, а сталями повышенной теплостойкости — стали с теплостойкостью 630...650°С.
Таблица 1.12 – Химический состав быстрорежущих сталей
Марка стали |
Содержание легирующих элементов, % | ||||||
С |
W |
Мо |
Сг |
V |
Со | ||
Стали нормальной теплостойкости | |||||||
1. Вольфрамовые | |||||||
Р18 |
0,7-0,8 |
17-19 |
0,5-1 |
3,8-4,4 |
1-1,4 |
— | |
Р12 |
0,8-0,9 |
12-13 |
до 1 |
3,2-3,7 |
1,5-1,9 |
— | |
Р9 |
0,85-0,95 |
8,5-10 |
до 1 |
3,8-4,4 |
1,3-1,7 |
— | |
Р9Ф (ЭП347) |
0,7-0,8 |
8,5-10 |
до 1 |
4-4,6 |
1,3-1,7 |
— | |
2. Вольфрамо-молибденовые | |||||||
Р6МЗ |
0,85-0,95 |
5,5-6,5 |
3-3,6 |
3-3,6 |
2-2,5 |
— | |
Р6М5 |
0,8-0,9 |
5,5-6,5 |
4,5-5,5 |
3,8-4,4 |
1,8-2,2 |
— | |
Р9МК1(ЭП344) |
0,8-0,9 |
8,5-10 |
3-3,6 |
3,5-4,1 |
1,8-2,2 |
— | |
Стали повышенной теплостойкости | |||||||
А. Стали с повышенным содержанием ванадия | |||||||
Р18Ф2 |
0,85-0,95 |
17-19 |
0,5-1 |
3,8-4,4 |
1,8-2,4 |
— | |
Р14Ф4 |
1,2-1,3 |
13-14,5 |
до 1 |
4-4,6 |
3,4-4,1 |
— | |
Р12ФЗ (ЭП597) |
0,94-1,04 |
12-13,5 |
0,5-1 |
3,5-4 |
2,5-3 |
— | |
Р9Ф5 |
1,4-1,5 |
9-10,5 |
до 1 |
3,8-4,4 |
4,3-5,1 |
— | |
Б- Кобальтовые сталм | |||||||
1. Вольфрамо-кобальтовые | |||||||
Р18Ф2К5 |
0,85-0,95 |
17-19 |
0,5-1 |
3,8-4,4 |
1,8-2,4 |
5-6 | |
Р15Ф2К5 (ЭП599) |
0,75-0,85 |
12,5-14 |
0,5-1 |
3,5-4 |
1,7-2,2 |
5-6 | |
Р9К5 |
0,9-1 |
9-10,5 |
до 1 |
3,8-4,4 |
2-2,6 |
5-6 | |
Р9К10 |
0,9-1 |
9-10,5 |
до 1 |
3,8-4,4 |
2-2,6 |
9,5-10,5 | |
2. Вольфрамо-молибдено-кобальтовые | |||||||
Р6МЗК5 (ЭП515) |
0,8-0,9 |
5,5-6,5 |
3-3,6 |
3-3,6 |
2,1-2,5 |
5-6 | |
Р6М5К5 |
0,8 |
6 |
5 |
4 |
2 |
5 | |
3. Кобальтовые стали с повышенным содержанием ванадия | |||||||
Р10К5Ф5 |
1,45-1,55 |
10,5-11,5 |
до 1 |
4-4,6 |
4,3-5,1 |
5-6 | |
Р12К5Ф4 |
1,25-1,4 |
12,5-14 |
0,5-1 |
3,5-4 |
3,2-3,8 |
5-6 |
Кроме сталей, приведенных в табл. 1.12, за последние годы разработан целый ряд новых быстрорежущих сталей. Ниже приводится их краткая характеристика.
Сталь повышенной производительности Р18Ф2К8М (ЭП379) имеет твердость после термообработки 67...68 HRCпри теплостойкости 640°С. При обработке титановых и жаропрочных сплавов инструменты из стали ЭП379 имеют стойкость в 2...3 раза выше, чем из стали Р18, а при нарезании резьбы и сверлении закаленных сталей — в 10...30 раз выше.
Сталь Р18ФЗК8М (ЭП380) может быть закалена до твердости 69...70 HRCи имеет теплостойкость 650°С, однако она отличается плохой ковкостью и поэтому может применяться только для изготовления инструментов простой формы.
Имея твердость 66...67 HRC, сталь Р18Ф4К8М (ЭП381) несколько превосходит предыдущую по прочности и ударной вязкости. Еще более высокие прочностные свойства имеет сталь Р9Ф4К8М. Твердость ее сроставляет 64...65HRC. Для обработки аустенитных сталей и жаропрочных сплавов рекомендуется применять сталь Р12МЗФ2К8 (ЭП657), имеющую твердость до 68,5HRCи теплостойкость до 640°С при хороших технологических свойствах.
Сталь Р6М5Ф2К8 (ЭП658) имеет твердость 66...68 HRC при теплостойкости 640°С и предназначена для обработки высокопрочных сталей в условиях ударной нагрузки. Для этой же цели рекомендуется и сталь Р6М5К14Ф2 (ЭП804). Все эти стали разработаны в Санкт-Петербургском государственном техническом университете.
Ряд новых марок быстрорежущих сталей разработан в МГТУ «СТАНКИН»: Р18Ф2К5М, Р12Ф4К8, Р8МЗС, Р9МЧК8 (ЭП688), Р8МЗЗС6С (ЭП722). Сталь ЭП688 имеет твердость до 67...67,5 HRC, а сталь ЭП722 — до 69...69,5HRC. Сталь ЭП688 рекомендуется применять для обработки жаропрочных сплавов, где стойкость инструментов из данной стали в 3...4 раза выше, чем из сталей Р18 и Р12, и в 1,5...2,5 раза выше, чем из вольфрамо-кобальтовых сталей Р9К5 и Р9К10. Инструменты из стали ЭП722 рекомендуются для резания высокопрочных сталей и титановых сплавов.
Выпускаемые в последнее время стали 10Р6М5 и 10Р8МЗ обладают повышенной износостойкостью и используются для резания закаленных конструкционных сталей твердостью 30...35 HRC. Стойкость инструмента из стали 10Р6М5 при обработке заготовок деталей машин прочностью σв= 1000...1100 МПа в 1,3...2 раза выше, чем из стали Р6М5.
Сталь Р6М5ФЗ рекомендуется для чистовой и получистовой обработки легированных сталей, включая труднообрабатываемые, нержавеющие и аустенитные стали. Стойкость инструмента на 30...40% выше, чем у сталей Р18 и Р6М5.
При оптимизации состава легирующих элементов в быстрорежущих сталях часто используют математическое моделирование для установления зависимости состав—свойство. В качестве исследуемых факторов (входные параметры) выбирали содержание легирующих элементов, в качестве функций цели (выходные параметры) рассматривали твердость, прочность, ударную вязкость, тепло- и износостойкость, а в качестве контролируемых параметров — балл карбидной неоднородности и глубину обезуглероженного слоя.
Оптимизация полученных моделей позволила выбрать состав стали со следующей концентрацией легирующих элементов: 1,05...1,15% углерода; 1,7...2,2% вольфрама; 3,3...3,8% молибдена; 5,0...5,5% хрома; 2,5...3,0% ванадия; 3,3...3,8% кобальта; 0,7...1,2% кремния; 0,2...0,5% ниобия; обозначена сталь маркой Р2МЗФЗКЗСБ.
Оптимальный режим термической обработки стали: закалка при 1200...1220°С и двукратный отпуск при 560°С в течение 1 ч. После обработки сталь марки Р2МЗФЗКЗСБ характеризуется следующими свойствами: твердость 64...66 HRC, прочность 2800...3200 МПа, ударная вязкость 0,23...0,28 МДж/м2, теплостойкость 670…700°С, характеризуемая твердостью после четырехчасового нагрева при 630°С.
В отожженном состоянии структура стали представляет собой полигонизированный феррит и карбид МС, М6С и М23С6, распределение которых более однородное, чем в высоколегированных сталях марки Р6М5К5.
Аустенизация при температуре 1220°С не вызывает заметного роста зерна в стали, так как более 90% избыточных карбидов на основе ванадия и ниобия МС остаются нерастворенными и служат барьером, сдерживающим рост зерна.
Кобальт почти полностью содержится в твердом растворе, не перераспределяется между ним и карбидной фазой и не оказывает влияния на количество последней. Однако при отпуске кобальт совместно с кремнием значительно изменяет кинетику коагуляции карбидов. Этим объясняется то, что размеры выделяющихся при отпуске стали марки Р2МЗФЗКЗСБ карбидов МС, М2С и М3С значительно меньше, чем в большинстве быстрорежущих сталей.
Стандарт США на быстрорежущую сталь по AISIохватывает 30 марок, разделенных на две группы: молибденовую М — 21 марка и вольфрамовую Т — девять марок. Выпуск молибденовых быстрорежущих сталей составляет 92% всего производства быстрорежущей стали в США.
При изготовлении режущего инструмента в основном используются быстрорежущие стали следующих марок: вольфрамо-молибденовая М2, соответствующая отечественной Р6М5, и марки вольфрамо-молибдено-кобальтовой группы М40 (М41, М42). Фирма Do-All Со заменяет марку М2 на марку М7, как на более износостойкую. Вольфрамо-молибдено-кобальто-вую группу сталей М40 (М41-М47) широко применяют для обработки резанием высокотвердых и особо легированных сталей. После закалки и отпуска эти стали имеют высокую твердость, достигающую 70 HRC.
Химический состав американских вольфрамо-молибденовых и молибденовых быстрорежущих сталей приведен в табл. 1.13.
Таблица 1.13 – Быстрорежущие стали США
Марка стали |
Содержание химических элементов, % | |||||
С |
Cr |
Мо |
V |
W |
Со | |
Ml |
0,81-0,82 |
3,8-3,9 |
8,6-8,7 |
1-1,2 |
1,6-1,8 |
— |
М2 |
0,87 |
4,2 |
5 |
1,9 |
6,4 |
— |
М7 |
1,0 |
4 |
9 |
2 |
2 |
— |
М10 |
0,85-0,88 |
4 |
8-8,1 |
2-2,1 |
— |
— |
М35 |
0,9 |
4,2 |
5 |
1,9 |
6,4 |
4,8 |
М41 |
1,1 |
4,2 |
3,75 |
2 |
6,8 |
5 |
М42 |
1,1 |
4 |
9,5 |
1,2 |
1,5 |
8 |
М43 |
1,23 |
3,8 |
8,7 |
2 |
1,8 |
8,2 |
М44 |
1,15 |
4,2 |
6,25 |
2,25 |
5,8 |
12 |
М45 |
1,25 |
4,2 |
5,2 |
1,7 |
8,25 |
5,5 |
В табл. 1.14 приведены примеры применения некоторых марок быстрорежущих сталей (по группам) и их соответствие отечественным быстрорежущим сталям.
Таблица 1.14 – Примеры применения быстрорежущих сталей
Область применения |
Марка быстрорежущей стали |
Химический состав стали, % | |||||
в США |
в России |
С |
W |
Мо |
V |
Со | |
Обработка материала твердостью до HRC 30 |
М7 |
М9ВФ |
1,0 |
1,75 |
8,75 |
2,0 |
— |
Обработка материала твердостью до HRC 30-40 |
МЗ 2кл. |
Р6М5ФЗ |
1,2 |
6,0 |
5,0 |
3,0 |
— |
Обработка материала твердостью до HRC 40-50 |
М42 |
Р2М9К8 |
1,1 |
1,5 |
9,5 |
1,2 |
8,0 |
Т15 |
Р12Ф5К5 |
1,5 |
12,0 |
— |
5,0 |
5,0 | |
Черновая обработка при тяжелых режимах резания |
М41 |
Р7М4К5 |
1,1 |
6,75 |
3,75 |
2,0 |
5,0 |
Фрезерование профиля штампов |
М4 |
Р6М5Ф4 |
1,3 |
5,5 |
4,5 |
4,0 |
— |
Стали марок М1...М35 являются сталями нормальной производительности и теплостойкости (твердость 64...66 HRC, теплостойкость до 630°С), стали ряда М40 — сталями высокой производительности (они имеют теплостойкость до 650°С и термообрабатываются до твердости до 70HRC). Все стали ряда М40 содержат кремний в количестве до 0,4%.
Несмотря на широкий ассортимент марок быстрорежущей стали, некоторые фирмы США для конкретных случаев обработки используют специальные марки быстрорежущей стали. Так, при изготовлении концевых фрез и сверл применяют высокоуглеродистую, высококобальтовую (15% Со) быстрорежущую сталь. Это повышает стойкость инструмента до трех раз по сравнению со стойкостью инструмента, изготовленного из обычных быстрорежущих сталей.
В табл. 1.15 приводится состав, твердость и рекомендуемая область применения сталей ФРГ.
Таблица 1.15 – Быстрорежущие стали ФРГ
Марка стали |
Содержание углерода С, % |
Твердость HRC |
Изготавливаемый инструмент |
S-3-3-2 |
0,95-1,03 |
62-64 |
Пилы по металлу |
S-6-5-2 S-6-5-2 |
0,84-0,92 0,95-1,05 |
64-66 65-67 |
Протяжки, сверла, фрезы, развертки, метчики |
S-6-5-3 |
1,17-1,27 |
64-66 |
Метчики, развертки |
S-6-5-2-5 S-7-4-2-5 |
0,88-0,96 1,05-1,15 |
64-66 66-68 |
Фрезы, сверла, метчики |
S-10-4-3-10 S-12-1-4-5 |
1,20-1,30 1,30-1,45 |
65-67 65-67 |
Токарные и фасонные резцы |
S-18-1-2-5 |
0,75-0,83 |
64-66 |
Токарные и строгальные резцы |
Числа, стоящие вслед за буквой S, показывают, соответственно, содержание вольфрама, молибдена, ванадия, кобальта. Например, стальS-12-1-4-5 содержит 12%W, 1% Мо, 4%Vи 5% Со.
Типичный химический состав и твердость 15 марок быстрорежущей стали, классифицированной в Британских технических условиях 4659:1971, приведены в табл. 1.16. Свойства всех этих марок сталей определяются упрочненной за счет дисперсионного твердения мартенситной структуры, образовавшейся в результате высокотемпературной закалки с последующим отпуском при температуре в диапазоне 520-570°. Твердость этих сталей снижается при продолжительном нагреве до более высокой температуры, и никакие усовершенствования до настоящего времени не привели к существенному расширению температурного интервала, в котором сохраняется твердость.
Некоторые марки сталей, а именно ВМ2 и ВТ1, производятся в больших количествах для инструментов общего назначения, тогда как другие применяются при специальных условиях резания.
Таблица 1.16 –Типичный состав быстрорежущих сталей Великобритании
Марка стали |
Химический состав, % |
Твердость HV | |||||
С |
Сг |
Мо |
W |
V |
Со | ||
ВТ1 |
0,75 |
4 |
— |
18 |
1 |
— |
823 |
ВТ2 |
0,8 |
4 |
— |
18 |
2 |
— |
823 |
ВТ4 |
0,75 |
4 |
— |
18 |
1 |
5 |
849 |
ВТ5 |
0,8 |
4 |
— |
19 |
2 |
9,5 |
869 |
ВТ6 |
0,8 |
4 |
— |
20,5 |
1,5 |
12 |
869 |
ВТ15 |
1,5 |
4,5 |
— |
12,5 |
5 |
5 |
890 |
ВТ20 |
0,8 |
4,5 |
— |
22 |
1,5 |
— |
823 |
ВТ21 |
0,65 |
4 |
— |
14 |
0,5 |
— |
798 |
ВТ42 |
1,3 |
4 |
3 |
9 |
3 |
9,5 |
912 |
ВМ1 |
0,8 |
4 |
8,5 |
1,5 |
1 |
— |
823 |
ВМ2 |
0,85 |
4 |
5 |
6,5 |
2 |
— |
836 |
ВМ4 |
1,3 |
4 |
4,5 |
6 |
4 |
— |
849 |
ВМ15 |
1,5 |
4,5 |
3 |
6,5 |
5 |
5 |
869 |
ВМ34 |
0,9 |
4 |
8,5 |
2 |
2 |
8 |
869 |
ВМ42 |
1,05 |
4 |
9,5 |
1,5 |
1 |
8 |
897 |
Одна из крупных компаний Франции, производителей быстрорежущих сталей для инструментального производства, — фирма ERASTEEL. В табл. 1.17приведены основные марки быстрорежущих сталей и их соответствие отечественным маркам по ГОСТ или ТУ, а в табл. 1.18 — рекомендации по применению этих марок сталей.
Рекомендации по выбору быстрорежущих сталей. Быстрорежущие стали нормальной производительности — Р6МЗ, Р6М5, Р9, Р12 и др. — рекомендуется применять взамен стали Р18 для обработки конструкционных углеродистых и легированных сталей твердостью до 250 НВ, чугунов и цветных металлов. При правильной термообработке этих быстрорежущих сталей (63...65HRC) они обеспечивают одинаковую производительность со сталью Р18.
Таблица 1.17 – Марки быстрорежущих сталей Франции
Обозначение ERASTEEL |
Обозначение по ГОСТ или ТУ |
С |
Сг |
Мо |
W |
Со |
V |
Твердость при поставке НВ |
Твердость после закалки HRC |
Е Т1 |
Р18 |
0,74 |
4 |
— |
18 |
— |
1,1 |
270-320 |
62-65 |
Е М1 |
Р2М9 |
0,83 |
3,8 |
8,5 |
1,8 |
— |
1,2 |
260-310 |
62-65 |
Е М50 |
М4 |
0,84 |
4,1 |
4,2 |
— |
— |
1,1 |
260-300 |
60-64 |
Е М52 |
М4Ф2 |
0,89 |
4,1 |
4,5 |
1,2 |
— |
1,9 |
260-300 |
62-65 |
Е 942 |
Р6МЗФ2 |
0,89 |
3,9 |
2,8 |
5,8 |
— |
1,8 |
260-320 |
60-65 |
Е М2 |
Р6М5 |
0,9 |
4,2 |
5 |
6,4 |
— |
1,8 |
270-310 |
60-65 |
E SM80 |
Р6М6Ф2 |
0,9 |
4 |
5,6 |
5,8 |
— |
1,8 |
280-320 |
62-65 |
ABC III |
РЗМЗФ2 |
0,99 |
4,1 |
2,7 |
2,8 |
— |
2,4 |
250-320 |
62-64 |
Е М7 |
Р2М9Ф2 |
1,02 |
3,8 |
8,6 |
1,8 |
— |
1,9 |
260-310 |
60-65 |
Е МЗ:1 |
Р6М6ФЗ |
1,05 |
4 |
6,3 |
6,3 |
— |
2,5 |
280-320 |
61-65 |
Е МЗ:2 |
12Р6М5ФЗ |
1,2 |
|
5,6 |
6,2 |
— |
3 |
270-320 |
62-66 |
M9V |
12Р4М8ФЗ |
1,2 |
4,2 |
8,5 |
3,5 |
— |
2,7 |
270-320 |
65-67 |
E V4 |
Р12Ф4 |
1,28 |
4,2 |
0,8 |
12 |
— |
3,8 |
270-320 |
59-64 |
Е М4 |
12Р6М5Ф4 |
1,3 |
4,2 |
4,5 |
5,5 |
— |
4 |
280-320 |
63-65 |
Е 945 |
Р2М5К2 |
0,91 |
3,7 |
5 |
1,8 |
2,5 |
1,2 |
260-300 |
61-65 |
Е М35 |
Р6М5К5 |
0,93 |
4,2 |
5 |
6,4 |
4,8 |
1,8 |
270-320 |
60-66 |
С8 |
Р5М6К8Ф2 |
1,05 |
4 |
6 |
5 |
7,8 |
1,6 |
280-320 |
64-68 |
Е МАТП |
М5К8 |
0,72 |
4 |
5 |
1 |
8 |
1 |
270-300 |
61-64 |
Е МЗЗ |
Р2М10К8 |
0,9 |
3,7 |
9,4 |
1,7 |
8 |
1,1 |
270-300 |
62-67 |
Е М42 |
11Р2М9К8 |
1,08 |
3,8 |
9,4 |
1,5 |
8 |
1,2 |
280-320 |
65-68 |
WKE42 |
Р10М4К10ФЗ |
1,27 |
4 |
3,6 |
9,5 |
10 |
3,2 |
300-330 |
65-67 |
WKE45 |
14Р9М4К11ФЗ |
1,42 |
4,2 |
3.6 |
8,8 |
11 |
3,4 |
300-330 |
65-67 |
Таблица 1.18 –Рекомендации по применению различных марок быстрорежущих сталей
Марка стали |
Обозначение по ГОСТ |
Свойства и применение |
Е Т1 |
Р18 |
Легированная вольфрамом универсальная быстрорежущая сталь для ножей, фрез, сверл, метчиков |
Е М1 |
Р2М9 |
Легированная молибденом быстрорежущая сталь для метчиков, сверл, плашек и т. д. |
Е М2 |
Р6М5 |
Самая распространенная марка быстрорежущей стали. Сталь для широкого применения |
ABC III |
РЗМЗФ2 |
Быстрорежущая сталь для ножовочных полотен |
Е М7 |
Р2М9Ф2 |
Легированная молибденом быстрорежущая сталь для сверл, метчиков, концевых фрез, протяжек и роликов |
Е МЗ:2 |
12Р5М5ФЗ |
Более высоколегированная, чем Е М2, с высокой износостойкостью |
M9V |
12Р4М8ФЗ |
Быстрорежущая сталь с высокой износостойкостью и хорошими шлифовальными свойствами, для метчиков |
E V4 |
Р12Ф4 |
Быстрорежущая сталь с превосходной износостойкостью, для бумаги и ножей для текстиля |
Е М4 |
13Р6М5Ф4 |
Быстрорежущая сталь с высокой износостойкостью, для пуансонов, плашек и роликов |
Е 945 |
Р2М5К2 |
Быстрорежущая сталь с низким легированием кобальтом для сверл и ножовочных полотен |
Е М35 |
Р6М5К5 |
Легированная кобальтом быстрорежущая сталь для широкого применения |
С8 |
Р5М6К8Ф2 |
Легированная 8% кобальтом быстрорежущая сталь с высокой твердостью и красностойкостью |
Е М42 |
11Р2М9К8 |
Высоколегированная кобальтом быстрорежущая сталь для сверл, концевых фрез и биметаллических ленточных пил |
WKE42 |
13Р10М4К10ФЗ |
Подобна Е М42, но с более высокой износостойкостью. Протяжки, фрезы, метчики, развертки |
WKE45 |
14Р9М4К11ФЗ |
Высоколегированная быстрорежущая сталь для резцов и специального инструмента |
Рекомендации по выбору быстрорежущих сталей. Быстрорежущие стали нормальной производительности — Р6МЗ, Р6М5, Р9, Р12 и др. — рекомендуется применять взамен стали Р18 для обработки конструкционных углеродистых и легированных сталей твердостью до 250 НВ, чугунов и цветных металлов. При правильной термообработке этих быстрорежущих сталей (63...65HRC) они обеспечивают одинаковую производительность со сталью Р18.
Быстрорежущие стали повышенной производительности — Р9К5, Р9К10, Р6М5К5 и др. — следует использовать для обработки труднообрабатываемых материалов. Рекомендации по применению быстрорежущих сталей сведены в табл. 1.19.
Таблица 1.19 –Рекомендации по применению быстрорежущих сталей
Вид инструмента |
Рекомендуемые марки быстрорежущих сталей |
Резцы проходные, подрезные, расточные, автоматные |
Р6М5,Р12, Р9, Р6М5К5, Р9М4К8 (ЭП688), Р9К5, Р10К5Ф5, Р10М4ФЗК10 |
Резцы отрезные и канавочные |
Р6М5, Р18, Р9М4КФ (ЭП 688), Р10М4ФЗК10, Р12Ф2К8МЗ (ЭП657) |
Резцы фасонные |
Р18, Р9, Р6М5 Р9М4К8 (ЭП688), Р6М5К5, Р10К5Ф5 Р12Ф2К8МЗ (ЭП657) |
Сверла спиральные и ступенчатые, зенковки, цековки |
Р12, Р6М5, Р6М5К5, Р9К5, Р9М4К8 (ЭП688) |
Сверла центровочные диаметром до 5 мм включительно |
Р18 |
Сверла центровочные свыше 5 мм |
Р6М5 |
Зенкеры |
Р9, Р12, Р6М5, Р9К5, Р6М5К5, Р9М4К8 (ЭП688)0л |
Развертки |
Р18, Р12, Р6М5, Р9Ф5, Р6М5К5, Р10К5Ф5, Р9М4К8 (ЭП688) |
Метчики до М16 включительно |
Р18, Р9М4К8 (ЭП688) |
Метчики свыше М16 |
Р6М5, Р9К5, Р9К10, Р9М4К8 (ЭП688) |
Фрезы острозаточные всех типов |
Р18, Р6М5, Р6М5К5 |
Фрезы фасонные, затылованные |
Р18, Р6М5, Р18К5Ф, Р9К10 |
Фрезы червячные |
Р18, Р12, Р9К5, Р9К19, Р6М5, Р6М5К5, Р9М4К8 (ЭП688) |
Долбяки зуборезные |
Р18, Р6М5, Р6М5К5, Р9К5, Р9М4К8 (ЭП688) |
Шеверы дисковые |
Р18, Р6М5К5 |
Протяжки |
Р18, Р6М5, Р6М5К5, Р9М4К8 (ЭП688), Р12Ф2К8МЗ (ЭП657) |
По степени ухудшения шлифуемости быстрорежущие стали располагаются в следующем порядке: Р18, Р6М5, Р6М5К5МП, Р6М5ФЗМП, Р6М5ФЗ, Р6М4К8, Р6М5К10, Р9К10, Р9Ф5.
Для шлифования и заточки инструмента из быстрорежущих сталей рекомендуется использовать круги из кубического нитрида бора — КНБ (эльбора) марки ЛО, ЛКВ зернистостью 10...16 на керамической связке. Для высокоточного инструмента (протяжки, развертки и т. п.) при шлифовании и доводки ленточек рекомендуются круги из КНБ, зернистостью 6...8 на органической связке.
В настоящее время отечественной промышленностью выпускается более 50 разнообразных марок твердых сплавов, однако на машиностроительных предприятиях можно встретить лишь 8...10 наименований сплавов, причём далеко не самых эффективных.
Широкое внедрение высокопроизводительных инструментальных материалов сдерживается недостаточной осведомленностью инструментальных и технологических служб в области новейших инструментальных материалов и областей их рационального применения.
Все твердые сплавы, в соответствии с рекомендациями международной организации стандартов ИСО, разделены на три группы в зависимости от материалов, для обработки которых они предназначены.
Для обработки широкой номенклатуры углеродистых, низколегированных и среднелегированных сталей, стального литья, для обработки незакаленных инструментальных сталей, резание которых сопровождается образованием сливной стружки, используются твердые сплавы группы применения Р. Они могут обозначаться цифрой 1 (первая цифра в трехзначном обозначении) или полосой синего цвета.
Для обработки высоколегированных тепло- и жаростойких сталей, высокомарганцовистых, высокопрочных и нержавеющих аустенитных сталей, а также для резания автоматных сталей и ковки легированных чугунов предназначены твердые сплавы группы применения М — могут обозначаться цифрой 2 (первая цифра в трехзначном обозначении) или полосой желтого цвета.
Для обработки серых, ковких, отбеленных чугунов, дающих стружку надлома, для резания закаленных сталей, цветных металлов и сплавов, а также для обработки пластмасс, стеклопластиков, бетона, древесины предназначены твердые сплавы группы применения К. При маркировке твердосплавных пластин эту группу обозначают цифрой 3 или полосой красного цвета.
Основные группы применения Р, М, К разбиты на подгруппы, которым присвоены двузначные индексы. Индексы принимают значения от 01 до 40. Наиболее часто встречаются следующие индексы: 01, 05,10,15, 20, 25, 30, 40. Однако возможны и промежуточные значения.
Малые индексы соответствуют чистовым операциям, когда от твердых сплавов требуются высокая износостойкость и малая прочность. Большие индексы соответствуют черновым операциям, т. е. твердый сплав должен обладать высокой прочностью и, как следствие, низкой износостойкостью. Поэтому индекс 01 соответствует тонкой чистовой обработке, а индекс 40 – грубой черновой обработке по корке, с большими глубинами резания и ударами.
В связи с этим каждая марка твердого сплава имеет свою предпочтительную область применения. Например, Т15К6 относится к области Р10, т. е. чистовая обработка сталей; МС321 – к области применения К20 – чистовая и получистовая обработка чугуна; ВК8 относится к КЗО и М30 –черновая обработка чугунов и труднообрабатываемых материалов.
Границы подгрупп определяются ориентировочно и неоднозначно. Например, сплав ВКЗ может относиться к области К01 и К05.
Кроме того, в зависимости от химсостава и свойств сплава, одна и та же марка может одновременно хорошо работать в двух—трех подгруппах (например, Т15К6 работает в областях Р10, Р15, Р20) или даже в различных группах применения и подгруппах (например, ТН20-Р10, К10, МС1460-Р20-Р40, М15-М30).
В настоящее время на твердосплавных пластинах вместо традиционного обозначения марки твердого сплава все чаще можно встретить обозначение области применения.
Кроме того, соответствие отечественных марок твердых сплавов ISOпредставлено в таблице 1.20
Таблица 1.20 – Соответствие отечественных марок твердых сплавовISO
По ISO |
По ГОСТ 3882-67 |
Области применения |
К01 |
BK2; ВКЗМ |
Для обработки чугуна, цветных металлов и их сплавов и неметаллических материалов |
К10 |
ВК6М | |
К20 |
ВК6 | |
К30 |
ВК4н | |
К40 |
ВК8 | |
М10 |
ТТ10К8А |
Универсальные марки |
М20 |
ТТ10К8В | |
Р01 |
Т30К4 |
Для обработки всевозможных сталей в отожженном и термически обработанном состоянии |
Р10 |
Т15К6 | |
P20 |
Т14К8 | |
P25 |
ТТ20К9 | |
P30 |
Т5К10 | |
P40 |
ТТ7К12; Т15К12В | |
P50 |
Т17К15 |
Большая номенклатура выпускаемых твердых сплавов позволяет всегда выбрать одну-две марки для любой подгруппы применения. Если одной подгруппе соответствуют две или три марки сплава, то надо отдать предпочтение наиболее прочной.