Фролов ЭМ.Технология изготовления деталей машин

Продолжение табл. 2.1.4

Торцом круга:

предварительное

0,015-0,04

-

-

30-35

4-12

окончательное

0,005-0,01

-

-

-

2-3

Хонингование

Припуск:

г;з,^^м/мин

5„ мкм/дв.ход

предварительное

100 мкм

5-27

1,0-3,0

20-80 м/мин

-

(Рд=0,6-1,5 МПа)

окончательное

10 мкм

-

0,3-1,0

-

-

(Рд=0,3-0,6 МПа)

Суперфиншпирование

V^^^U/MHH

/?д=0,4-0,8 МПа

-

1,0-2,0

-

-

180-360

П р и м е ч а н и я .

1. Инструментальный материал: электрокорунд для обработки сталей, карбид кремния - для чугунов.

РЕЗАНИЕ КОРРОЗИОННО-СТОЙКИХ И ЖАРОПРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

131

Щ10ННЫХ углеродистых и легированных сталей -

3. Способность сохранять исходную проч­

сдвиг их в направлении врезания зуба фрезы,

ность и твердость при повышенных темпера­

чем обеспечивается начало резания при малой

турах, что приводит к высоким

удельным

толщине срезаемого слоя; для заготовок из

нагрузкам на контактные поверхности инст­

жаропрочных и коррозионно-стойких сталей -

румента в процессе резания. Усугубляет дей­

сдвиг заготовки в сторону выхода зуба фрезы

ствие этого фактора низкая теплопроводность

из резания, чем обеспечивается выход зуба из

данных материалов, благодаря чему высокая

резания с минимально возможной толщиной

температура на контактных поверхностях не

срезаемого слоя;

позволяет

снизить

механические

свойства

3)

подбором

рационального

маршрута

обрабатываемого

материала

на

условной

механической обработки, когда на предшест­

плоскости сдвига в зоне

стружкообразования.

вующих

операциях

проводится

предваритель­

4. Большая истирающая способность корро­

ная нагортовка (калибрование, накатывание и

зионно-стойких и жаропрочных сталей и

др.) вязкой стали;

сплавов, обусловленная наличием в них кро­

4)

использованием

комбинированных

ме фазы твердого раствора еще, так называе­

методов резания.

мой, второй фазы, образующей интерметал-

2.1.3. РЕЗАНИЕ КОРРОЗИОННО-СТОЙКИХ

лидные или карбидные включения. Эти

включения действуют на рабочие

поверхности

И ЖАРОПРОЧНЫХ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ

инструмента

подобно

абразиву,

приводя к

МАТЕРИАЛОВ

увеличенному износу

инструмента.

Особенно

Развитие

современного

машинострои­

много подобного рода включений имеют ли­

тельного производства связано с созданием и

тые жаропрочные сплавы; они еще более

освоением технологии обработки сталей и

сильно

изнашивают

режущий

инструмент.

сплавов

с

особыми

физико-механическими

Большое влияние на обрабатьшаемость ука­

свойствами, важнейшими из которых являют­

занных материалов имеют и происходящие

ся коррозионная стойкость, жаропрочность и

при их лезвийной обработке структурные

высокая механическая

прочность.

превращения,

сопровождающиеся

выпадени­

Наряду с высокими

эксплуатационными

ем карбидов.

свойствами,

данные

материалы

отличаются

5-

Пониженная

виброустойчивость

движения

низким уровнем

обрабатываемости.

резания, обусловленная высокой

упрочняемо-

Обширные

теоретико-эксперименталь­

стью

коррозионно-стойких

и

жаропрочных

ные

исследования,

проведенные

В.Н.

Поду-

материалов

при

неравномерности протекания

раевым,

A.M. Даниеляном,

П.И.

Бобриком,

их пластического деформирования

в процессе

Я.Л. Гуревичем,

Н.И. Резниковым,

В.А. Кри-

резания. Возникновение вибраций приводит к

воуховым, А.Д. Чубаровым, А.Ш. Шифриным

переменным

силовым

и

тепловым

нагрузкам

и другими отечественными

учеными,

позво­

на

рабочие

поверхности

инструмента,

к

мик­

лили выявить следующие основные

особенно­

ро- и макровыкрашиваниям режущих кромок.

сти

резания

коррозионно-стойких

и

жаро­

6.

Обработка

резанием

по

корке

вызывает

прочных сталей

и

сплавов,

затрудняющие

их

дополнительное

ухудшение обрабатываемости

лезвийную обработку.

коррозионно-стойких

и

жаропрочных

сталей

1. Высокое

упрочнение

обрабатываемого

ма­

и сплавов. Это обусловлено

усиленным

абра­

териала в процессе деформации резанием,

зивным и ударным воздействием на рабочие

объясняемое

специфическими

особенностями

строения кристаллической решетки этих ма­

поверхности

режущего

инструмента неметал­

териалов. Вследствие повышенной способно­

лических

включений,

оксидов,

сульфидов,

сти к упрочнению при пластической дефор­

силикатов, а также многочисленных пор, об­

мации

их прочностные

свойства

а^

и

а^

разующихся в поверхностном слое указанных

возрастают в 2-4 раза, что сильно влияет на

материалов при их литье или

прессовании.

Последнее еще более усиливается значитель­

снижение обрабатываемости

данных материа­

ными поверхностными неровностями

корки.

лов.

Учитывая

рассмотренные

особенности,

2.

Малая

теплопроводность

коррозионно-

процесс резания коррозионно-стойких и жа­

стойких и жаропрочных сталей и сплавов,

ропрочных сталей и сплавов протекает сле­

приводящая

к

повышенной

температуре

в

дующим образом: вначале рабочие поверхно­

зоне контакта инструмента со стружкой и

сти инструмента соприкасаются с относитель­

обработанной поверхностью,

а

следовательно,

но мягким, неупрочненным металлом и под

к активизации явлений адгезии и диффузии в

их

воздействием

происходит

пластическая

указанных зонах, интенсивному

схватыванию

деформация

срезаемого слоя,

сопровождаемая

контактных поверхностей и разрушению ре­

значительным

поглощением

энергии.

При

жущей части

инструмента.

этом

срезаемый

слой

получает

большое

уп-

РЕЗАНИЕ КОРРОЗИОННО-СТОЙКИХ И ЖАРОПРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

133

Вольфрамовые

заготовки, полученные

ра, по мере возможности со стороны торцов

методом литья с последующим прессованием,

устанавливать

подкладки.

При

обработке

имеют высокую плотность и вызывают значи­

тонкостенных деталей надо учитывать воз­

тельные трудности при их лезвийной обра­

можное их разрушение при закреплении или

ботке, не допуская скорости резания

более

в процессе резания, если оно сопряжено с

60...90 м/мин.

обрабатываемость

вольфрама

возникновением больших сил.

инструмента­

Низкая

Наиболее рациональными

объясняется

его исключительно

высокими

ми для токарной обработки вольфрама по

хрупкостью, твердостью, прочностью,

тепло­

корке (до 1,5 мм) являются инструменты с

стойкостью, абразивными свойствами. Другим

твердосплавными

пластинами

ВК8,

ВК15,

недостатком вольфрама является склонность к

ВК8-В, а при небольшой толщине

корки

образованию нестойких оксидных пленок.

(0,3...0,5 мм) - ВК6-М.

чистовую

обработку

Вследствие этих причин при обработке

Получистовую

и

вольфрама резанием применяют острозато-

вольфрама рекомендуется

осуществлять спла­

ченный

твердосплавный

режущий

инстру­

вами ВК6-М, ВК6-0М, ВКЮ-М и Т30К4.

мент, а с целью устранения опасности вы­

Резцы с пластинками твердых сплавов других

крашивания

вольфрамовых

заготовок

марок имеют значительно меньшую стой­

(особенно на кромках) их точение следует

кость. Рекомендуемые

геометрические

пара­

вести от середины к торцам, со стороны тор­

метры резцов для токарной обработки вольф­

цов протачивать фаски до конечного диамет­

рама указаны в табл.2.1.5.

2.1.5. Рекомендуемые геометрические

параметры резцов

Вид обработки

^/'^

Г г

а,"

(р."

^ 1 ' "

г , мм

Обдирка

-10

5-10

8-10

45

15

1,0-1,5

Черновая

-5

5-10

8-10

45

15

1,0-1,5

Получистовая

-3-0

5-10

8-10

45

15

0,5-0,8

Чистовая

0

10-15

8-10

30-45

15

0,2-0,3

За критерий затупления резцов, осна­

ски и поверхностно-активными противоиз-

щенных твердосплавными

пластинками,

сле­

носными присадками).

дует принимать износ по задней поверхности,

Указанные

СОЖ

снижают

адгезионное

равный: при черновой обработке 0,9... 1 мм;

изнашивание

режущего инструмента,

повы­

при получистовой обработке 0,5...0,6 мм; при

шая тем самым его стойкость.

чистовой обработке 0,25...0,3 мм.

Обрабатываемость

вольфрама

резанием

Процесс

стружкообразования

при

реза­

ввиду его высокой хрупкости зависит от вида

нии вольфрама протекает по схеме хрупкого

операции. Вероятность откалывания и рас­

разрушения; при этом обработанная поверх­

трескивания

при

обработанной

поверхности

ность имеет характерную ярко выраженную

особенно велика на операциях, связанных с

шероховатость (с правильными рядами над­

ударным

воздействием

инструмента,

напри­

рывов), уменьшающуюся с увеличением ско­

мер при фрезеровании.

рости резания.

Точение

вольфрама характеризуется вы­

В связи с этим при токарной

обработке

сокой радиальной составляющей силы реза­

неЛЬгированного вольфрама твердосплавными

ния. Это вызывает большие деформации в

резцами

рекомендуются

следующие

опти­

технологической системе и повышенный из­

мальные режимы резания (табл.2.1.6).

нос

вершины

режущего

инструмента

Поправочные

коэффициенты

К^

на

(особенно

при использовании инструмента с

отрицательными

углами

наклона

режущей

скорость резания при токарной обработке

кромки). Поэтому обработку деталей из

литого деформируемого вольфрама с различ­

вольфрама следует проводить с небольшими

ным содержанием молибдена имеют следую­

глубинами

резания

(/<1,5мм,

см.

табл.

щие значения (табл. 2.1.7).

2.1.6).

При лезвийной обработке вольфрама и

Одним из основных факторов, способст­

его сплавов рационально применять смазоч-

вующих

получению

наиболее

удовлетвори­

но-охлаждающие жидкости с высокими сма­

тельных

результатов

лезвийной

обработки

зочными свойствами (10% эмульсия Аквол-6,

вольфрама,

является

жесткость

технологиче­

масляные жидкости

МР-6,

МР-2у

с

химиче­

ской системы.

136

Глава 2.1. ОБРАБОТКА РЕЗАНИЕМ

цели являются Р9К5 и Р18 (с твердость после

Лз Крит ^^М^,^

мм при черновом и получис­

термообработки 63...65 HRC).

товом резании;

^з.крит ^^'-^ ^ ^ "Р^ чистовом

Большое

влияние

на

обрабатываемость

резанием

и стойкость инструмента

оказывает

резании.

геометрия

режущего инструмента. При точе­

Небольшие величины допускаемого за­

нии ниобия, тантала и их сплавов рекоменду­

тупления режущих инструментов при

токар­

ется

применять

режущие

инструменты

со

ной обработке

указанных материалов

объяс­

следующими

геометрическими

параметрами:

няются большой склонностью данных мате­

у =204-25';

у у =0^5";

/

=(0,6^0,8)

S^;

риалов к налипанию на режущие поверхности

а =12^15";

<р =45^75^

(р^ =15^20';

инструментов, что резко ухудшает как сам

г =0,2-0,5 мм.

процесс обработки, так и качество обработан­

ных поверхностей.

Критический износ затупления режущих

Рекомендуемые режимы резания при то­

инструментов при токарной обработке нио­

чении ниобиевых сплавов резцами ВК6-М

бия,

тантала

и

их

сплавов

составляет:

указаны в табл. 2.1.10:

2.1.10. Рекомендуемые режимы резания ниобиевых сплавов

Точение

Обрабатываемый материал

V , м/мин

S^ , мм

t , мм

Получистовое

Технический ниобий НП-13Д и

60-70

тантал

45-60

0,15-0,40

Д о з

Сплав ниобия ИРМН-3

Сплав ниобия ВН-1

39-40

Чистовое

Технический ниобий НП-13Д и

70-80

тантал

60-75

0,08-0,15

До1

Сплав ниобия ИРМН-3

Сплав ниобия ВН-1

40-50

П р и м е ч а н и е .

При

точении указанных материалов твердосплавными резцами ВК8

Точение тантала, ниобия и их сплавов

ботке. Последнее связано с обособлением

по корке

с

неметаллическими

включениям

отдельных зерен и образованием мозаичной

рекомендуется проводить резцами ВК8 с ох­

структуры. Литой бериллий очень легко рас­

лаждением

на

режимах:

г; =10^15 м/мин;

трескивается.

S^ =0,3^0,5 мм.

Способ

изготовления

бериллия

методом

Основные проблемы лезвийной обработки

порошковой

металлургии

не оказывает боль­

шого влияния на его обрабатываемость и ме­

бериллия

обусловлены

хрупкостью,

а

также

ханические свойства, так

как они

зависят от

высокими

абразивными

свойствами,

которы­

величины

зерна,

которая

регулируется глав­

ми он обладает.

ным

образом

величиной

частиц

исходного

Поскольку

бериллий

имеет в своей ос­

порошка. Заготовки, получаемые из порошка

нове гексагональную кристаллическую решет­

меньшей

зернистости, обрабатываются реза­

ку, его свойства в значительной степени зави­

нием значительно легче, чем заготовки с зер­

сят от метода производства, величины зерен и

нами более крупных фракций.

их ориентации. Указанные факторы оказыва­

Стоимость бериллия очень высока, по­

ют влияние на обрабатываемость бериллия

резанием.

этому при обработке бериллия резанием не­

Заготовки из бериллия изготовляют ме­

обходимо

соблюдать условия,

обеспечиваю­

тодом литья и, главным образом, методом

щие

получение

незагрязненной

бериллиевой

порошковой

металлургии.

Литой

бериллий

стружки.

этого

обстоятельства

бериллий

является

малопластичным

металлом,

имею­

Ввиду

щим столбчатую структуру; кроме того, для

желательно обрабатывать всухую, так как даже

него характерна

анизотропия

механических

незначительное

загрязнение

стружки

приво­

свойств. Эти качества обуславливают высокий

дит к понижению её качества на 50-75%.

износ инструмента и относительно плохую

По

обрабатываемости

резанием

берил­

способность

поддаваться механической

обра­

лий сходен с чугуном, но обрабатывается ху-

Заготовки

Вид обработки резанием

Листы, ПЛИТЫ, бруски и др.

Разрезка дисковыми

фрезами, ленточными

и

цир­

кульными пилами, абразивными кругами, сверление,

зенкерование и развертывание отверстий, фрезерование

цилиндрическими, торцовыми, угловыми и концевыми

фрезами и др.

Тела вращения (прутки, тру­

Отрезка резцами,

пилами, фрезами. Удаление тех­

бы, сложные экструдированные нологического припуска резцами,

шлифовальными

профили и др.)

кругами.

Мелкие

и

средние

детали

Удаление грата, литников и других технологических

обычной точности

припусков лезвийным

или абразивным

инструментом.

Отрезка резцами, абразивными кругами. Нарезание

резьб, зубьев и др.

Крупные

детали,

получае­

Удаление

технологических

припусков

точением,

мые намоткой,

контактным

прес­

фрезерованием, шлифованием.

Получение

отверстий,

сованием, пневмо- и вакуумфор-

пазов, окон и др. Сверлением, зенкерованием,

развер­

мованием и др.

тыванием,

фрезерованием, долблением,

резьбонареза-

нием и др.

типа сливной без признаков текстурирования,

(250..500 ^'С), а при неблагоприятных услови­

или элементная стружка, или полностью дис­

ях резания может достигать термостойкости

пергированная стружка (пыль), или стружка

алмаза и быстрорежущей стали.

надлома. Полимерная стружка склонна при­

При средних режимах резания, напри­

липать к прикромочным поверхностям и

мер слоистых пластмасс, температура достига­

стружечным пространствам

(стружечным

ка­

ет 300...400 °С, при неблагоприятных услови­

навкам) инструмента.

ях

резания

-

450...550 °С. Больше

всего на

При обработке пластмасс вследствие их

изменение температуры влияют износ инст­

малой механической прочности и низкой

румента и скорость резания, меньше - подача

твердости в сравнении с металлами сила реза­

и глубина резания.

ния в несколько десятков раз меньше, чем

Обрабатываемость пластмасс

резанием

при резании железоуглеродистых сплавов. Из-

зависит от материала связующего, от приро­

за увеличенных площадок касания на задней

ды, структуры и количества наполнителя

поверхности инструмента, на которой дейст­

композиции.

Оценка

их

обрабатываемости

вуют значительные силы упругого последей­

резанием весьма сложна, так как требует уче­

ствия, радиальная составляющая в несколько

та многих одновременно действующих факто­

раз больше главной составляющей, особенно

ров.

когда задняя поверхность изношена. Это не

Все огромное разнообразие современных

позволяет достичь требуемого качества обра­

пластмасс

по

обрабатываемости

резанием

ботки поверхностей изделия, так как вызыва­

объединяют в пять групп (табл. 2.1.14). Обра­

ет сколы и отслаивание слоев наполнителя.

батываемость

пластмассы,

режим

обработки

Прочности и жесткости металлорежущих ин­

резанием которой не известен, устанавливают

струментов вполне достаточно для обработки

в последовательности:

1) по стандарту на рас­

любых пластмасс с любыми сечениями среза.

сматриваемую

пластмассу устанавливают тер­

Составляющие силы резания пластмасс рас­

мопластичное

(ТП)

или

термореактивное

считывают по тем же формулам, что и при

(РП) полимерное связующее пластмассы; 2)

резании металлов.

по стандарту определяют природу наполните­

Несмотря на

малые твердость

и

проч­

ля

- органическая (ОРГ) или

неорганическая

(НОР); 3) по стандарту устанавливают

струк­

ность

поликристаллических

материалов

в

туру наполнителя - порошок,

волокно,

ткань

сравнении

с металлами, в зоне

резания воз­

и др.; 4) сопоставляя

установленные

по стан­

буждается

высокая

температура.

Она

почти

дарту данные о пластмассе, определяют груп­

всегда

превышает

термостойкость

полимера

пу обрабатываемости.