Фролов ЭМ.Технология изготовления деталей машин

ТК (титано-вольфрамо-кобальтовая) и БВТС (безвольфрамовые твердые сплавы). Сущест­ вуют ТС серии МС, которые являются ана­ логами обычных ТС, но имеют лучшие стойкостные свойства: вольфрамо-кобальтовые МС301 - МС347, титано-тантало-вольфрамо- кобальтовые МС221 - МС241, титано-вольф- рамо-кобальтовые МС101 - МС146.

Минералокерамические инструменталь­ ные материалы представлены оксидной (ЦМ, ВО) и оксидно-карбидной (В, ВОК) керами­ кой. Сверхтвердые инструментальные мате­ риалы - природным и синтетическим алмазом (А, АС) и кубическим нитридом бора (компо­ зиты 01, 02, 03 и т.д.).

Твердые сплавы группы ВК целесооб­ разно использовать для обработки чугунов, коррозионно-стойких и жаропрочных сталей, группы ТТК - для обработки коррозионностойких и жаропрочных сталей, а также чер­ новой обработки легированных сталей, груп­ пы ТК - для обработки углеродистых и леги­ рованных сталей, БВТС - чистовой и получистовой обработки углеродистых и легиро­ ванных сталей. Твердые сплавы МС приме­ няются аналогично ТС групп ВК, ТТК и ТК, но со скоростями резания большими на 1530 %. Оксидно-карбидная керамика использу­ ется для получистовой и чистовой обработки закаленных и незакаленных сталей и чугунов (В0К71), оксидная керамика - для чистовой обработки закаленных сталей (В013, ЦМ332). Из сверхтвердых инструментальных материа­ лов для чистовой обработки закаленных ста­ лей и чугунов следует использовать только нитрид бора.

При черновой обработке, а также в ус­ ловиях ударной нагрузки (большие, в том числе изменяющиеся силы, небольшая темпе­ ратура), следует использовать марку твердого сплава с повышенным содержанием кобальта (ВК8, МС347, ТТ7К12, Т5К10, КНТЗО), при чистовой обработке с большими скоростями (малые силы, большая температура) - твердый сплав с пониженным содержанием кобальта (ВКЗ, МС301, ТТ7К21Т, Т30К4, МС101).

Для снижения адгезии инструмента с обрабатываемым материалом, содержащим легирующий элемент, следует использовать инструментальный материал без данного эле­ мента или с пониженным его содержанием. Поэтому при обработке жаропрочных сталей с повышенным содержанием титана не следует использовать твердый сплав фупп ТК и ТТК, а при обработке закаленных сталей и чугунов - алмазный инструмент.

Для повышения износостойкости быст­ рорежущего или твердосплавного инструмента

на всю поверхность наносят покрытие из нитрида титана; при этом стойкость инстру­ мента повьппается в 1,5-3 раза. Для обработки резанием чугунов и сталей широко применя­ ются и алмазно-абразивные инструменты.

Материал абразивного зерна определяет­ ся в зависимости от марки обрабатьгоаемого материала и стадии обработки. Для абразив­ ной обработки сталей используется электро­ корунд и монокорунд. Электрокорунд нор­ мальный (13А, 14А, 15А) используется для шлифования, в том числе и обдирочного незакаленных сталей; электрокорунд белый (23А, 24А, 25А) - для обьиного и скоростного шлифования закаленных углеродистых и ле­ гированных сталей; электрокорунд цирконие­ вый (38А) - для обдирочного ишифования сталей; электрокорунд хромотитанистый (91А, 92А, 9ЗА, 94А) - для обычного и скоростного шлифования закаленных углеродистых леги­ рованных и труднообрабатываемых сталей; монокорунд (43А) - для шлифования и зата­ чивания труднообрабатываемых и инструмен­ тальных сталей.

Для абразивной обработки чугунов ис­ пользуется карбид кремния черный (54С) и зеленый (63С и 64С).

Зернистость абразивного материала.

Крупнозернистый инструмент (более 40 мкм) применяется при обдирочных и черновых операциях (припуск большой), при обработке вязких (легированных) сталей, при большой площади контакта инструмента с деталью (плоское шлифование торцом круга). Средне- и мелкозернистый инструмент (32 мкм и ме­ нее) при высоких требованиях к точности обработанной поверхности и малой шерохова­ тости, при обработке хрупких материалов (чугунов) и твердых закаленных сталей, при заточке режущего инструмента. При обработ­ ке твердых (закаленных чугунов и сталей) применяют мягкие круги; при обработке мяг­ ких (незакаленных легированных) - твердые. Мягкими кругами шлифуются также коррози­ онно-стойкие и жаропрочные стали.

Структура круга. Вязкие стали следует обрабатывать кругами с открытой структурой, твердые и хрупкие чугуны - с закрытой. При черновых и обдирочных стадиях используются круги с более открытой структурой, на чисто­ вых и отделочных стадиях - с более закрытой. Чем меньше площадь контакта детали с кру­ гом, тем более закрьггую структуру следует использовать.

Смазочно-охлаждающие технологические среды. Несмотря на многообразие СОТС наи­ большее распространение при резании чугу­ нов и сталей получили жидкие СОТС. При

этом у них преобладает либо охлаждающее воздействие (водные растворы солей), либо - смазочное (масла). Исходя из данных особен­ ностей с о т е и проводят их выбор (с учетом преобладания того или другого воздействия). При обработке пластичных сталей, склонных к образованию сливной стружки (стали леги­ рованные, коррозионно-стойкие, жаропроч­ ные), при чистовых стадиях обработки, а так­ же при развертывании, резьбонарезании, про­ тягивании, зубообработке, шлицефрезеровании, профильном и глубинном шлифовании, резьбошлифовании, полировании, доводке и притирке чугунов и сталей целесообразно использовать СОТС с преобладающим сма­ зочным воздействием (Аквол-10М, МР-1У, МР-4, ОСМ-1 и др.). При обработке хрупких, склонных к образованию элементной сустав­ чатой и хрупкой сливной стружки (чугуны, углеродистые и низколегированные стали), при черновых стадиях точения, растачивания, сверления, зенкерования, фрезерования, а также на операциях отрезки пилами, кругло­ го, внутреннего, бесцентрового шлифования чугунов и сталей целесообразно использовать СОТС с преобладающим охлаждающим воз­ действием (водные растворы 2-5 % Укринола-1, Аквола-6, Синтола-2, ЭГТ, ЭТ-2 и др.). При необходимости предотвратить распростране­ ние из зоны резания пылевидной стружки или графитовой пыли (при лезвийной обработке чугуна) следует использовать жид­ кие СОТС в виде тумана. Капли жидкости адсорбируют частицы пыли и лишают их ле­ тучести.

Период стойкости инструментов - время резания новым или восстановленным режу­ щим инструментом (лезвием) от начала реза­ ния до отказа. Значения периода сойкости лезвийного инструмента зависят от ряда фак­ торов: условий производства, типа оборудова­ ния, конструкции инструмента, инструмен­ тального материала. Чем выше серийность производства, тем меньший период стойкости инструмента следует принимать; чем выше стоимость станкоминуты используемого обо­ рудования, тем меньший период стойкости инструмента следует принимать. Чем сложнее и дороже инструмент в изготовлении и налад­ ке, тем больший период стойкости инстру­ мента следует принимать; чем больше время, затрачиваемое на смену или восстановление инструмента, тем больший период стойкости следует принимать; чем выше стоимость ма­ териала инструмента, тем больший период стойкости следует принимать.

Период стойкости абразивного инстру­ мента не является ограничивающим фактором и поэтому режимы абразивного резания при­

нимаются исходя из требований по точности и качеству обработанной поверхности. Сред­ ние значения периодов стойкости лезвийных инструментов представлены в табл. 2.1.2.

Режимы резания. Различное содержание в чугунах и сталях углерода и легирующих элементов определяет различия режимов ме­ ханической обработки деталей из данных сплавов. Кроме химического состава обраба­ тываемого материала режимы резания опре­ деляются требованиями по производительно­ сти, себестоимости, качеству поверхности, применяемому инструментальному материалу.

Требуемые прочность обработки и каче­ ство поверхности определяют метод и стадию обработки, которым соответствует диапазон параметров режимов резания (табл. 2.1.3, 2.1.4).

В табл. 2.1.3 представлены диапазоны режимов резания чугунов и сталей, имеющих обрабатываемость, близкую к эталонной (к^ = 0,9 -^ 1,1), для прочих чугунов и сталей

режимы резания требуют корректировки в соответствии с их коэффициентом обрабаты­ ваемости к^ (см. табл. 2.1.1).

Улучшение обрабатываемости. Улучшить обрабатываемость чугуна возможно на стадии его получения путем повышения содержания меди, а также модифицирования, вакуумирования и продувки газами жидкого расплава. При этом уменьшается содержание твердых неметаллических включений, а также на ста­ дии последующей термической обработки - путем создания благоприятной микрострукту­ ры.

Улучшить обрабатываемость стали воз­ можно на стадии ее получения за счет моди­ фицирования специальными добавками (серой, свинцом, теллуром, селеном, кальци­ ем), формирования неметаллических включе­ ний благоприятного состава и формы (подбором раскислителей), а также на стадии последующей термической обработки путем создания благоприятной структуры.

Улучшить обрабатываемость стали в процессе механической обработки можно:

1)подбором рациональной геометрии лезвия инструмента (двойная заточка лезвия, подточка перемьмки сверла, радиус скругления режущей кромки, фаска на передней поверхности лезвия) и установки стружколомов;

2)подбором рациональной кинематики процесса резания. При торцовом фрезерова­ нии стальных заготовок необходимо обеспе­ чить несимметричное их расположение отно­ сительно фрезы: для заготовок из конструк-

2.1.2. Периоды стойкости лезвийных инструментов

Метод обработки и диаметр инструмента

1. Точение, растачи­ вание:

черновое

получистовое

чистовое

2.Фрезерование

торцовое, цилинд­ рическое:

черновое

получистовое

чистовое

3.Сверление, d=4^40 мм

4.Рассверливание, й?=40^100 мм

5.Зенкерование, 6^=10^100 мм

черновое

получистовое

чистовое

2.1.3. Режимы лезвийного резания