- •Фгбоу впо «Воронежский государственный технический университет»
- •1.Воронеж 2014
- •1. Инструментальные материалы, области
- •1.1. Классификация инструментальных материалов.
- •1.2. Инструментальные стали
- •1.3. Твердые сплавы
- •1.4. Керамика
- •1.5. Сверхтвердые материалы (стм)
- •1.6. Методы поверхностной модификации
- •1.7. Выбор оптимального метода модификации и его внедрение
- •2. Абразивные материалы
- •2.1. Материалы для абразивных инструментов
- •2.2. Характеристики абразивных инструментов
- •2.3. Алмазные инструменты
- •2.4. Профилирование и правка шлифовальных кругов.
- •2.5. Точность абразивных кругов
- •2.6. Крепление шлифовальных кругов на шпинделе станка.
- •3. Резцы
- •3.1. Конструктивные элементы
- •3.2. Особенности конструкции резцов других типов
- •3.3. Конструкции резцов
- •3.4. Физическая природа изнашивания инструментов
- •3.4.1. Абразивное изнашивание
- •3.4.2. Адгезионное изнашивание
- •3.4.3. Диффузионное изнашивание
- •3.4.4. Окислительное изнашивание
- •3.5. Виды и критерии износа. Расчет количества переточек
- •3.5.1. Расчет количества переточек
- •3.5.2. Расчет количества переточек
- •3.5.3. Расчет количества переточек в зависимости от
- •3.6. Особенности износа поверхностей смп
- •3.7. Конструкции резцов зарубежных фирм с смп
- •3.7.1. Определение способа крепления режущих пластин
- •3.7.2. Выбор типа, размера и формы державки
- •3.7.3. Выбор инструментального материала, формы, размеров, геометрии и других параметров пластин
- •3.7.4. Определение угла и радиуса при вершине пластины
- •3.8. Определение режимов
- •4. Фасонные резцы
- •4.1. Типы фасонных резцов
- •4.2. Методы проектирования резцов
- •4.3. Расчет погрешности обработки деталей фасонными резцами
- •4.4 Износ поверхности фасонных резцов
- •4.5. Анализ условий работы и эффективности фр в производстве
- •4.6. Расчет количества переточек фр
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
3.7.4. Определение угла и радиуса при вершине пластины
Угол при вершине режущих пластин зависит от формы пластины и изменяется от 35° у ромбических до 90° у квадратных. Это позволяет выполнить обработку от черновой до чистовой и профильной. Пластины с большим углом используются для тяжелой обработки, при этом режущая кромка увеличивается, что приводит к возникновению вибраций и возрастанию мощности при резании. Пластины с небольшими углами при вершине рекомендуется применять при обработке деталей сложной формы и копировальных работ.
Большое значение при выборе инструмента играет радиус при вершине (r), который у пластин изменяется от 0,2 мм до 2,4 мм.
При черновой обработке величину r следует выбирать как можно больше, если при этом не возникают вибрации. Чем больше радиус, тем прочнее режущая кромка, что обеспечивает обработку с большими подачами. Небольшой радиус ослабляет режущую кромку, но способствует повышению точности и качества обработки.
При чистовом точении шероховатость обработанной поверхности зависит от соотношения величины радиуса и подачи. Скорость резания, износ поверхностей резца, вибрации и стружкообразования тоже влияют на шероховатость, но в меньшей мере. Фирма Коромант предлагает следующую эмпирическую формулу для расчета величины подачи:
мм/об,
где - максимальная шероховатость в мкм;
r - радиус при вершине в мм.
Если принять, что = 1,6 мкм и r = 1 мм, то S = 0,11 мм/об, которая будет рекомендуемой подачей при обработке данной детали с учетом заданной шероховатости.
3.8. Определение режимов
резания, износа и стойкости инструмента
Марка твердого сплава и соответствующая геометрия передней поверхности пластин, характеризуемая формами F, М и R, позволяет оптимизировать обработку с учетом требований по производительности и качества деталей.
В каталоге Coro Key фирмы Коромант все условия обработки разделены на три вида:
хорошие - высокие скорости и жесткость системы, непрерывное резание, предварительно обработанные заготовки и нормальная износостойкость твердого сплава;
нормальные - умеренные скорости, контурное точение, заготовки в виде поковок и отливок, достаточная жесткость системы, хорошая прочность и износостойкость твердого сплава;
тяжелые - невысокие скорости, прерывистое резание, толстая корка на литье или поковках, нежесткая система, невысокая прочность твердого сплава.
Эти перечисленные условия необходимо обязательно учитывать при выборе резцов, режимов резания и разработке технологической операции.
Скорость резания является одним из основных параметров режимов резания, т.к. влияет на производительность операции, стойкость резцов и себестоимость обработки. Анализ показывает, что повышение скорости резания на 20 % дает снижение себестоимости одной детали на 15 %, а увеличение стойкости инструмента на 50 % приводит к снижению себестоимости только на 1 %. Поэтому фирмы рекомендуют работать с максимальной возможной скоростью резания при обеспечении заданной стойкости, равной 15 минут.
ОАО «Сандвик - МКТС» (ранее Московский комбинат твердых сплавов), являющееся одним из заводов шведского концерна Сандвик Коромант, в своем каталоге «Современные пластины и инструменты Сандвик - МКТС» приводит рекомендации по режимам резания при точении материалов групп Р, М и К пластинами из твердых сплавов в зависимости от вида обработки (таблица 27).
При необходимости можно изменить скорость резания V по сравнению с рекомендованной и рассчитать ее по формуле:
, м/мин,
где - поправочный коэффициент, учитывающий принятый период стойкости Т (таблица 28).
Глубину резания рекомендуется принимать равной снимаемому припуску, при этом длина режущей кромки должна соответствовать глубине резания. При выборе подачи необходимо учитывать величины и , а величину S рассчитывать по формуле, приведенной ранее.
В таблице 28 приведены рекомендуемые средние значения режимов резания, а в скобках указаны интервалы значений режимов для материалов подгрупп, входящих в группы Р, М и К.
Для удобства потребителя фирма Коромант указывает режимы на упаковке пластин всех основных размеров и геометрий, что обеспечивает программирование и контроль за режимами обработки.
Таблица 27
Рекомендуемые режимы резания (по данным Сандвик-МКТС)
Обрабатываемый материал |
Вид обработки |
Пластина |
Режимы резания |
||
Скорость резания VC, м/мин |
Подача S, мм/об |
Глубина резания t, мм |
|||
Сталь Р |
Чистовая |
CNMG 120408-43 СТ15 |
350 (430-180) |
0,15 (0,1-0,3) |
1,2 (0,8-2,0) |
Получистовая |
CNMG 120408-46 СТ25 |
290 (400-150) |
0,35 (0,2-0,5) |
3,5 (2,5-5,0) |
|
Черновая |
CNMМ 120408-81 СТ35 |
250 (350-120) |
0,5 (0,4-0,7) |
5,0 (3,5-8,0) |
|
Нержавеющая сталь М |
Чистовая |
CNMG 120408-46 СТ25 |
200 (250-150) |
0,15 (0,1-0,3) |
1,0 (0,8-1,5) |
Получистовая |
CNMG 120408-49 СТ25 |
160 (180-120) |
0,25 (0,2-0,4) |
2,0 (1,5-3,5) |
|
Черновая |
CNMМ 120408-81 СТ35 |
140 (170-120) |
0,35 (0,3-0,5) |
4,0 (3,0-6,0) |
|
Чугун К |
Чистовая |
CNMА 120408 СК15 |
320 (380-210) |
0,1 (0,08-0,2) |
1,0 (0,5-2,0) |
Получистовая |
CNMА 120408 СК20 |
280 (250-150) |
0,3 (0,2-0,4) |
3,0 (1,5-4,0) |
|
Черновая |
CNMА 120408 СК20 |
240 (270-120) |
0,5 (0,35-0,7) |
4,5 (3,0-7,5) |
Таблица 28
Значение коэффициента в зависимости от Т
Стойкость, мин |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
45 |
60 |
Значение |
1,10 |
1,0 |
0,93 |
0,85 |
0,84 |
0,75 |
0,70 |
Практика металлообработки показывает, что работоспособность и износ поверхностей пластин зависит от: выбранного периода стойкости, режимов и условий резания, свойств инструментального материала, вида покрытия, удельной нагрузки на режущие кромки, процесса стружкообразования и др.
При эксплуатации СМП очень важно добиваться оптимального сочетания производительности обработки и стойкости инструмента.
Износ поверхностей пластин при рекомендуемой стойкости (15-20 мин) зависит от многих факторов и может изменяться от применяемого инструментального материала от 0,3 до 1,0 мм и более.
В зависимости от формы пластины, ее размеров, поверхностей базирования и действующих сил применяются разные схемы закрепления, описанные выше. При этом пластины одной и той же формы и размеров могут закрепляться в резцах по разным схемам. Силы должны прижимать пластину к опорной плоскости в вертикальном направлении и к упорной поверхности в горизонтальном направлении.
Конструкции резцов в течение многих лет изменялись и усовершенствовались с целью повышения надежности, точности позиционирования и расширения области их применения, а также технологичности конструкции при их изготовлении.
При этом изменялись многие конструктивные элементы резцов, такие как державки, прихваты, рычаги, штифты, крепежные винты и другие детали.
В настоящее время в результате этих изменении фирмы рекомендуют ряд конструкции (см. каталоги), которые показывают эффективную и надежную работу при разных видах и условиях обработка.
В системе ИСО резцы для наружного точения кодируются с помощью буквенно-цифрового обозначения, которое имеет следующую последовательность (пример кодирования приведен в таблице 29).
Таблица 29
Система кодирования резцов с СМП в системе ИСО
Номер цифры в коде |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Буквенно-цифровое обозначение резца |
|||||||||
P |
S |
D |
C |
N |
25 |
20 |
M |
12 |
H2 |
Цифры с 1 до 10 имеют следующую расшифровку:
Тип механического крепления пластины - Р (Р- прижим рычагом через отверстия);
Форма пластины - S (S - обозначает квадратную форму);
Главный угол в плане - (при обозначении D - = 45°);
Задний угол пластины - С (при букве С, = 7°);
Исполнение - N (При N подача вправо и влево);
Высота корпуса h = 25мм;
Ширина корпуса державки b = 20мм;
Длина резца - М (по коду М = 150 мм);
Длина режущей кромки l = 12мм;
Особое обозначение изготовителя (например, Н2 закрепление прихватом и др.).
Фирмы на упаковке, в которой поставляется инструмент, а часто и на самом инструменте, согласно ИСО наносят код буквенно-цифрового обозначения, который содержит необходимую для потребителя информацию по правильному выбору и заказу инструмента.
В каталогах ряда зарубежных фирм указываются так же коды деталей (корпусов, прихватов, подкладных пластин, рычагов, винтов и др.) инструмента, что удобно для потребителя и позволяет ему заказать требуемые комплектующие детали.
При выборе конструкции резцов по каталогам фирм и резцов, у которых СМП имеют , следует уточнить фактический задний ( ) и передний ( ) углы, которые получаются за счет положения пластин на державке.
Положение пластин на державке резцов зависит от требуемых значений углов , , , и определяется углами и .
Например, фирма «Сандвик Коромант» изготавливает резцы с положением СМП, у которых фактические задние углы и . При выборе рекомендуемых других углов и положение пластины и углов установки и необходимо рассчитать по формулам, приведенным в [2, 5 и 6]. Рассчитанные значения углов и необходимы для фрезерования (шлифования) паза под пластины в корпусах резцов при их изготовлении.
Контрольные вопросы к разделу 3
1. Укажите, по каким признакам классифицируются резцы?
2. Назовите основные части резцов.
3. Перечислите важнейшие углы и их обозначения у резцов.
4. Какие типы резцов, предназначенных для металлообработки, кроме проходных, вы знаете?
5. Назовите основные преимущества резцов с СМП по сравнению с напайными резцами.
6. Укажите недостатки РИ с СМП по сравнению с обычными.
7. Назовите схемы крепления СМП в инструментах по ИСО.
8. Назовите основные виды износа СМП при резании.
9. Какие основные инструментальные материалы применяются в СМП?
10. Какие основные виды изнашивания Вы знаете?
11. Какой вид износа у твердосплавных СМП получили наибольшее распространение?
12. Назовите основные ведущие фирмы, поставляющие инструмент в нашу страну.
13. Назовите обозначение основных групп обрабатываемых материалов по ИСО.
14. Какие основные преимущества резцов с СМП из керамики и СТМ?
15. Перечистите, какими единичными показателями оцениваются системы крепления?
16. Перечислите основные формы СМП и их обозначение по ИСО.
17. Сколько цифр кода применяется в системе кодирования пластин?
18. Какую величину периода стойкости у СМП из твердого сплава рекомендует иметь фирма «Коромант»?
19. Укажите, сколько цифр в коде применяется при кодировании резцов в системе ИСО.
20. Какие величины необходимы для расчета оптимальной величины подачи S?
21. При изменении величины Т что необходимо учесть в выборе скорости резания V?