3512
.pdfи – показатели степени при и ;
– показатель степени периода стойкости, зависящий от материала лезвия резца;
, , и определяются по справочным данным;
–средний период стойкости резца, мин;
–общий поправочный коэффициент, учитывающий различие конкретных условий резания от экспериментальных, при которых определены табличные значения коэффициента
.
Коэффициент определяется как произведение коэффициентов, учитывающих влияние различных факторов обработки поверхности:
где |
, |
= |
, |
∙ |
П, |
∙ И, |
∙ Ф, |
∙ |
, |
∙ |
– ∙коэффициенты, |
, |
|
учитывающие, |
соответственно: физико-механические свойства |
||||||||||||
П |
|
И |
|
Ф |
|
|
|
|
|
|
обрабатываемого материала, состояние поверхности заготовки, марку инструментального материала, форму передней поверхности резца, углы в плане и радиус при вершине резца.
4) По расчетному значению скорости резания ( ) |
||||||||
определяется требуемая частота вращения шпинделя ( |
|
): |
||||||
м. |
з – диаметр |
шт |
= |
|
|
об |
шт |
|
|
|
|
||||||
|
|
∙ з мин , |
|
|
||||
где |
|
обрабатываемой поверхности заготовки, |
||||||
Расчетное значение |
частоты вращения ( ) |
следует |
откорректировать по паспортным данным станка, приняв для
конкретных условий ближайшее меньшее значение |
( |
ст |
): |
ст < . |
|
|
|
5) Выполняют проверку выбранного режима. |
|
|
|
Проверку правильности выбранного режима резания чаще всего выполняют по загрузке мощности станка, иногда и по другим критериям.
30
9.Инструментальные материалы
1)Требования к свойствам инструментальных материалов
Режущие инструменты работают в условиях больших силовых нагрузок, высоких температур и повышенного трения, поэтому материалы режущей части инструментов должны удовлетворять ряду эксплуатационных требований:
-иметь твердость гораздо большую, чем у обрабатываемого материала;
-иметь высокую прочность на изгиб, растяжение, сжатие, кручение, ударную вязкость;
-обладать высокой теплостойкостью (красностойкостью), т.е. сохранять необходимую твердость при высоких температурах нагрева;
-обладать высокой износостойкостью, т. е. хорошо сопротивляться истиранию при трении;
-быть технологичным, т. е. легко поддаваться механической обработке при изготовлении из него режущего инструмента;
-быть экономичным, т. е. содержать менее дорогие элементы.
2)Классификация инструментальных материалов
Все инструментальные материалы можно разделить на группы:
Инструментальные стали. Металлокерамические твердые сплавы. Минералокерамика.
Сверхтвердое материалы (СТМ). Абразивные материалы.
31
Рассмотрим каждую группу материалов подробнее
1) Инструментальные стали.
Различают:
-углеродистые инструментальные стали,
-легированные инструментальные стали,
-быстрорежущие.
Углеродистые инструментальные стали.
Марки: У7А, У8А,…, У13А содержат 0,7...1,3%С. Твердость после термообработки: HRC 60…62.
Допустимая |
|
кр = 200…250°С |
|
Теплостойкость: |
|
. |
|
|
скорость резания: |
не более 20 м/мин. |
|
Изготовляемый инструмент: |
|
-слесарный: ножовочные полотна, зубила, молотки, метчики, плашки, напильники и т. д.
-столярный: ножи, ножовки, стамески и т. д. Легированные инструментальные стали – это
углеродистые стали с добавками легирующих элементов: хрома (X), вольфрама (В), марганца (Г), кремния (С) и других.
Марки: ХВГ, 9ХС, ХВСГ и много других.
Твердость: HRC 62…64.
Скорость резания: |
кр = 250…300°С |
Теплостойкость: |
. |
|
до 25 м/мин. |
Инструмент: протяжки, сверла, метчики, плашки, развертки, фрезы, фасонные резцы и др.
Быстрорежущие стали имеют повышенное содержание вольфрама (от 6 до 18% W), хрома (3…4,6% Cr) и кобальта
(3…10% Со).
Марки: Р9, Р18, Р6МЗ, Р9Ф5, Р10К5Ф2 и др.
Твердость: HRC 63…65.
Скорость резания: |
кр = 600…650°С |
Теплостойкость: |
. |
|
до 80 м/мин. |
Инструмент: резцы, фрезы, сверла, зенкеры, развертки, зуборезный инструмент, протяжки, долбяки, шеверы и др.
32
2) Металлокерамнческне твердые сплавы.
Твердые сплавы представляют собой сплавы карбидов тугоплавких металлов (W, Ti, Ta) с кобальтом (Со). Различают твердые сплавы:
-однокарбидные – вольфрамовые;
-двухкарбидные – титано-вольфрамовые;
-трехкарбидные – титано-тантало-вольфрамовые;
-безвольфрамовые.
|
Вольфрамовые твердые сплавы (группа ВК). |
|
|||
|
Марки: ВК2, ВК4, ВК6, ВК8, ВК6М, ВК60М и др. |
|
|||
|
Расшифровка: ВК8 состоит из 8% Со и 92% WC. |
|
|||
|
Титано-вольфрамовые твердые сплавы (группа ТК). |
+ |
|||
|
Марки: Т30К4, Т15К6, Т5К10, Т14К8 и др. |
||||
79% |
Расшифровка: Т15К6 состоит из (6% |
+15% |
|||
Титано) |
-тантало-вольфрамовые |
твердые |
сплавы (группа |
||
ТТК). |
|
|
из [12% |
+ |
|
7%( |
Марки: ТТ7К12, ТТ8К6, ТТ20К9 и др. |
||||
Расшифровка: ТТ7К.12 состоит |
|||||
+ |
) +81% ] |
|
|
|
|
|
Безвольфрамовые твердые сплавы (группа БВ). |
|
|||
|
Марки: ТМ1, ТМЗ, ТН-30, КНТ-16, "Монитикар" и др. |
|
|||
|
Твердость твердых сплавов: HRC 86…92. |
|
|||
|
Скорость резания: кр = 800…1000°С |
|
|
||
|
Теплостойкость: |
. |
|
|
до 800 м/мин.
Из твердых сплавов методом порошковой металлургии изготовляют пластинки различной формы, которые затем припаивают или крепят механически к рабочей части инструментов.
Используют также многогранные неперетачиваемые пластинки.
Рекомендации по применению:
Группу ВК используют для обработки хрупких материалов (чугунов, бронз), пластмасс, неметаллических материалов.
33
Группа ТК применяется для обработки пластичных и вязких материалов, незакаленных сталей.
Группа ТТК используется для обработки жаропрочных сталей и сплавов, т. к. отличается повышенной износостойкостью, прочностью и вязкостью.
Твердые сплавы используют для изготовления практически любого режущего инструмента, но наибольшее их применение в резцах (до 95%). Инструменты сложных форм (сверла, зенкеры, развертки, протяжки и т. п.) изготовляют из пластифицированных твердых сплавов, которые в виде спрессованного порошка из твердых сплавов, погруженного в кипящий парафин при температуре 800°С, после остывания представляют однородную массу. После спекания при температуре 1300°С они приобретают необходимую твердость.
3) Минералокерамические материалы.
Минералокерамика – синтетический материал, полученный спеканием при температуре 1700...1750°С из глинозема (Аl2О3) или нитрида кремния (Si3N4).
Различают три группы минералокерамики, отличающихся химическим составом, методом производства и областями применения.
1 группа – оксидная ("белая") керамика, состоящая в основном из Аl2О3 и легирующих добавок (MgO, ZrO2 и др.). Получают холодным прессованием с последующим спеканием.
Марки: ЦМ-332, ВО-13, ВШ-75, СХЗ(Яп), SN56(ФРГ), W80(Яп), V-34(США) и др.
2 группа – оксидно-карбидная ("черная") керамика,
состоящая из А12О3 (до 60%), TiC (20…40%), ZrО2 (20…40%)
и других карбидов тугоплавких металлов. Получают горячим прессованием в графитовых прессформах.
Марки: ВОК-60, В-3, ОНТ-20, ВОК-63, НС-2(Яп), SH- 1(ФРГ), СС650(Шв) и др.
34
3 группа – нитридная ("коричневая") керамика на основе нитрида кремния (Si3N4) с легированием оксидами иттрия, циркония, алюминия и др. Получают методом горячего прессования.
Марки: Силинит-Р, SL100(ФРГ), СС680(Шв), S-8(США), SX4(Яп) и др.
Свойства минералокерамики:
Твердость: HRA 91…96.
Теплостойкость: кр = 1200°С.
Скорость резания практически неограниченная. Высокая износостойкость и хрупкость. Низкая прочность на изгиб и ударная вязкость.
Рекомендации по применению:
1группу (ВО-13, ЦМ-332 и др.) используют для чистовой
иполучистовой обработки нетермообработанных ("сырых")
сталей, серых чугунов со скоростью резания |
= |
800…1000м/мин. |
|
2группа (ВОК-60, ВОК-63, В-3 и др.) – для чистовой, получистовой и прерывистой обработки ковких, высокопрочных чугунов, закаленных сталей (HRC 30…65), цветных медных и алюминиевых сплавов.
3группа (Силинит-Р) – для получистовой обработки чугунов, жаропрочных, жаростойких и коррозионно-стойких сплавов на основе никеля.
4) Сверхтвердые материалы (СТМ).
В настоящее время инструментальная промышленность выпускает две группы СТМ, используемых в лезвийных инструментах: композиты и синтетические алмазы.
Композиты получают на основе нитрида бopa (BN) и различают по технологии их получения:
1)Композиты 01 (Эльбор-Р) и 02 (Белбор) – получают путем фазового превращения графитоподобного (BNг) в кубический сфалеритный нитрид бора (ВNсф).
35
2)Композиты 10 (Гексанит-Р), 09 (ПТНБ), Вюрпин (Яп) и др. – получают фазовым превращением синтеза вюрцитного (BNв) в кубический сфалеритный нитрид бора (ВNсф).
3)Композиты 05, 06, Киборит, Ниборит, Боразон, Амборит, Сумиборон, BN200(США) – получают спеканием частиц кубического сфалеритного нитрида
бора (ВNсф) со связкой. Этот метод является основным при изготовлении композитов за рубежом.
Свойства композитов:
Твердость: Эльбора-Р – 73,5 ГПа (HRA 97…98), Гексанита-Р – 49 ГПа (HRA 96).
Теплостойкость: кр = 1300…1400°С.
Высокая ударная вязкость и прочность на изгиб (у Гексанита-Р в 2 раза выше, чем у Эльбора-Р).
Инертность к углероду (нет химического сродства). Малый коэффициент трения.
Рекомендации по применению:
1.Применять Композиты 01 (Эльбор-Р) для чистовой обработки деталей из закаленных сталей и чугунов на высоких скоростях резания, взамен шлифования.
2.Композит 10 (Гексанит-Р) эффективно использовать при чистовом, получистовом, прерывистом точении закаленных сталей, чугунов, твердых сплавов ВК, термообработанных высокопрочных и жаропрочных сплавов и др.
3.Применять инструменты из композитов на станках повышенной (П), высокой (В) и особо высокой (А) точности, обладающих достаточной виброустойчивостью и жесткостью, обеспечивающих высокую скорость резания (до 1000 м/мин) и низкий предел подач (0,005…0,01 мм/об).
4.Можно использовать вместо чистового шлифования.
36
Синтетические алмазы
Синтетические алмазы являются материалами на основе модификаций углерода, различаются по технологии получения, могут быть:
Алмазы – АСБ (Баллас), АСПК (Карбонадо), АСПВ, АСФ, "Славутич" – поликристаллы алмаза, получаемые в результате фазового перехода (синтеза) графита в алмаз при высоких давлении и температуре в присутствии катализаторов.
Алмазные спеки: СВ, СВС, СВАБ, Дисмит, СВБН, Карбонит, СКМ, Компакс, Синдит, Мегадаймонд, Сумидиа и др. – получают путем спекания микропорошков алмаза с добавлением порошков композитов под большим давлением и при высокой температуре.
Алмазные спеки обладают высокой ударной вязкостью (в отличие от алмаза) и высокие показатели прочности.
Свойства синтетических алмазов: Твердость:
-АСБ до 114 ГПа (HRA 102),
-АСПК до 150 ГПа (HRA 105),
-СВБН до 108 ГПа (HRA 101).
Теплостойкость: АСБ – кр до 720°С, АСПК – кр до
800°С, СВБН – кр до 950°С.
Прочность на сжатие спеков в 2 раза выше прочности природного алмаза.
Низкий коэффициент трения.
Имеет химическое сродство с углеродом.
Рекомендации по применению:
1.Алмазы используют для изготовления резцов, волок, выглаживателей, дорнов и др.
2.Применяются для точения материалов не содержащих углерода: алюминиевых и высококремниевых сплавов, цветных металлов, трудно обрабатываемых пластмасс, керамики, стеклопластиков, асбоцемента и др.
3.Алмазные спеки СВ и СВАБ используют для изготовления волок, резцов, спек СВС - для
37
инструмента, работающего в условиях абразивного износа (буровые коронки, долота, правящие карандаши
идр.).
5)Абразивные материалы.
Абразивные материалы используют для изготовления абразивных инструментов: шлифовальных кругов, брусков, лент, порошков, паст и др.
Подробнее абразивные материалы будут рассмотрены при изучении методов обработки деталей на шлифовальных станках.
38
ТЕМА № 2
МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ СТАНКИ
1. Классификация металлорежущих станков
Металлорежущие станки различают по следующим признакам:
По весу: легкие (до 1т), средние (до 10т), тяжелые (свыше 10т), уникальные (свыше 100т).
По габаритам: настольные, обычные и крупные.
По степени универсальности:
-широкоуниверсальные и универсальные – выполняют самые разнообразные работы, используя заготовки различающиеся по размерам, форме и расположению поверхностей;
-широкого назначения – используются однотипные режущие инструменты (многорезцовые, токарноотрезные и др.);
-специализированные – предназначены для обработки однотипных заготовок разных размеров (например: трубоподрезные для обработки труб или станки для обработки коленвалов);
-специальные – выполняют только определенный вид
работ на заготовках одинаковых размеров и формы.
По степени автоматизации:
-с ручным управлением,
-полуавтоматы и автоматы,
-с программным управлением,
-обрабатывающие центры (многоцелевые).
По расположению рабочих органов:
-горизонтальные и вертикальные,
-консольные и бесконсольные,
-поперечные и продольные,
-радиальные.
39