Обработка заготовок на токарных станках (стр. 3 из 8)

Для режущих инструментов наиболее распространенными являются 9ХС и ХВГ. Сталь 9ХС применяют для изготовления сверл, разверток , метчиков, плашек, гребенок, фрез, работающих при сравнительно низких скоростях резания. В этой стали карбиды более равномерно распределены, что позволяет изготовлять из нее инструменты с более тонкими режущими элементами. Однако сталь 9ХС имеет и некоторые недостатки : плохо шлифуется, на поверхности образуются надиры ; имеет повышенную чувствительность к обезуглероживанию.

Сталь ХВГ отличается меньшим короблением при термообработке, поэтому из нее изготовляют инструменты сравнительно большой длины : протяжки, длинные развертки и метчики и другие, работающие с невысокими режимами резания по металлу. Ее так же применяют для изготовления деревообрабатывающих инструментов. Сталь ХВСГ по своим режущим свойствам и характеристикам занимает промежуточное положение между 9ХС и ХВГ. В основном из нее делают ручные инструменты по металлу (сверла, развертки, метчики, плашки и др.), а также машинные деревообрабатывающие инструменты. Сталь Х6ВФ является более износостойкой вследствие повышенного содержания хрома, поэтому целесообразно ее применять для изготовления резьбонакатных роликов, ножовочных полотен.

Цифры в марке стали обозначают состав (в процентах) входящих компонентов. Первая цифра слева от буквы определяет содержание углерода в десятых долях процента. Цифры справа от буквы указывают среднее содержание легирующего элемента в процентах. Если содержание легирующего элемента или углерода близко к 1%, цифра не ставится

Быстрорежущие стали имеют более высокие режущие свойства ,чем легированные инструментальные стали. Применяют для изготовления различных инструментов ,но чаще сверл ,зенкеров, метчиков.

Быстрорежущие стали обозначают буквами и цифрами, например Р9, Р6М3 и др. Первая Р (рапид) означает, что сталь быстрорежущая. Цифры после нее указывают среднее содержание вольфрама в процентах. Остальные буквы и цифры обозначают то же , что и в марках легированных сталей.

Эти группы быстрорежущих сталей отличаются по своим свойствам и областям применения. Стали нормальной производительности, имеющие твердость до HRC 65 , теплостойкость до 620°с и прочность на изгиб 3000-4000МПа, предназначены для обработки углеродистых и низколегированных сталей с пределом прочности до 1000МПа, серого чугуна и цветных металлов. К сталям нормальной производительности относят вольфрамовые марок Р18, Р12, Р9, Р9Ф5 и вольфрамомолибденовые марок Р6М3, Р6М5,сохраняющие твердость не ниже HRC 62 до температуры 620°С.

Быстрорежущие стали повышенной производительности, легированные кобальтом или ванадием, с твердостью до HRC 73-70 при теплостойкости 730-650°С и с прочностью на изгиб 250-280 МПа предназначены для обработки труднообрабатываемых сталей и сплавов с пределом прочности свыше 1000МПа, титановых сплавов и др. Улучшение режущих свойств этой стали достигается повышением содержания в ней углерода с 0,8 до 1% , а также дополнительным легированием цирконием, азотом, ванадием, кремнием, и другими элементами. К быстрорежущим сталям повышенной производительности относят 10Р6М5К5, Р2М6Ф2К8АТ, Р18Ф2, Р14Ф4, Р6М5К5, Р9М4ЕВ, Р9К5, Р9К10, Р10К5Ф5, Р18К5Ф2, сохраняющие твердость HRC 64 до температуры 630-640°С.

Твердые сплавы делят на металлокерамические и минералокерамические, их выпускают в виде пластинок разной формы. Инструменты, оснащенные пластинками из твердых сплавов, позволяют применять более высокие скорости резания, чем инструменты из быстрорежущей стали.

Металлокерамические твердые сплавы разделяют на вольфрамовые, титановые, титановольфрамовые.

Вольфрамовые сплавы группы ВК состоят из карбидов вольфрама и кобальта. Применяют сплавы марок ВК3, ВК3М, ВК4, ВК6, ВК60М, ВК8, ВК10М. Буква В означает карбид вольфрама, К – кобальта, цифра – процентное содержание кобальта (остальное – карбид вольфрама). Буква М, приведенная в конце некоторых марок, означает, что сплав мелкозернистый. Такая структура сплава повышает износостойкость инструмента, но снижает сопротивляемость ударам. Применяют вольфрамовые сплавы для обработки чугуна, цветных металлов и их сплавов и неметаллических материалов (резины, пластмассы, фибры, стекла и др.).

Титановольфрамовые сплавы группы ТК состоят из карбидов вольфрама, титана и кобальта. К этой группе относят сплавы марок Т5К10, Т5К12, Т14К8, Т15К6, Т30К4. Буква Т и цифра за ней указывают на процентное содержание карбида титана, буква К и цифра за ней – процентное содержание карбида кобальта, остальное в данном сплаве – карбид вольфрама. Применяются эти сплавы для обработки всех видов сталей.

Титанотанталовольфрамовые сплавы группы ТТК состоят из карбидов вольфрама, титана, тантала и кобальта. К этой группе относят сплавы марок ТТ7К12 и ТТ10КВ-Б, содержание соответственно 7 и 10% карбидов титана и тантала, 12 и 8% кобальта, остальное - карбид вольфрама. Эти сплавы работают в особо тяжелых условиях обработки, когда применение других инструментальных материалов не эффективно.

Сплавы имеющие меньшее процентное содержание кобальта, марок ВК3, ВК4 обладают меньшей вязкостью; применяют для обработки со снятием тонкой стружки на чистовых операциях. Сплавы имеющие большее содержание кобальта марок ВК8, Т14К8, Т5К10 обладают большей вязкостью, их применяют для обработки со снятием толстой стружки на черновых операциях.

Мелкозернистые твердые сплавы марок ВК3М, ВК6М, ВК10М и крупнозернистые марок ВК4 и Т5К12 применяют в условиях пульсирующих нагрузок и при обработке труднообрабатываемых нержавеющих, жаропрочных и титановых сплавов.

Твердые сплавы обладают высокой теплостойкостью. Вольфрамовые и титановольфрамовые твердые сплавы сохраняют твердость при температуре в зоне обработки 800-950°С, что позволяет работать при высоких скоростях резания (до 500 м/мин при обработке сталей и 2700 м/мин при обработке алюминия).

Для обработки деталей из нержавеющих, жаропрочных и других трудно обрабатываемых сталей и сплавов предназначены особо мелкозернистые вольфрамокобальтовые сплавы группы ОМ: ВК6-ОМ – для чистовой обработки, а сплавы ВК10-ОМ – для получистовой и черновой обработки.

Применение твердых сплавов расширяется и составляет для резцов 95%, для фрез 4,5%, для осевого инструмента около 1% общего выпуска этих инструментов. В ряде случаев режущие пластины сплавов покрывают тончайшим (5-10мкм) слоем износостойкого материала (карбида, нитрида и карбонитрида титана и др.), что повышает стойкость пластин в 2-3 раза.

Металлокерамика, композиты и алмаз. Поиски инструментальных материалов, не содержащих дефицитных элементов, привели к созданию в начале 50-х гг. минералокерамических режущих пластин на основе окиси алюминия. Распространена оксидная керамика марок ЦМ-332, ВО13 и ВШ-75. Она отличается высокой теплостойкостью (до 1200°С) и износостойкостью, что позволяет обрабатывать металл на высоких скоростях резания (при чистовом обтачивании чугуна – до 3700 м/мин), которые в 2 раза выше, чем твердых сплавов.

В настоящее время для изготовления режущих инструментов применяют режущую (черную) керамику марок В3, ВОК-60, ВОК-63, ВОК-71. Перспективными материалами для изготовления режущей части резца являются поликристаллы кубического нитрида бора, известные под названием эльбор-Р, композит, исмит и гексанит-Р. При финишной обработке таким инструментом заготовок из чугуна и закаленных сталей высокой твердости достигается шероховатость поверхности, соответствующая шлифованию. Резцы и фрезы имеют режущие элементы из поликристаллов диаметром до 4мм и длиной до 6 мм.

Для чистового точения деталей из цветных металлов и сплавов, пластмасс и других неметаллических материалов применяют резцы из природных алмазов массой 0,21- 0,85 карата, закрепляемых механическим способом или напайкой в переходных державках диаметром до 20 мм и длиной до 50 мм. Для обработки твердых сплавов, Высококремнистых материалов, стеклопластиков и других пластмасс применяют синтетические алмазы типа карбонадо и баласс (марки АСПК и АСБ), которые по своим свойствам соответствуют природным алмазам тех же сортов.

6. Образование стружки и сопровождающие его явления

Процесс резания (стружкообразования) – сложный физический процесс, сопровождающийся большим тепловыделением, деформацией металла, изнашиванием режущего инструмента и наростообразованием на резце. Знание закономерностей процесса резания и сопровождающих его явления позволяет рационально управлять этим процессом и обрабатывать детали более качественно, производительно и экономично.

При резании различных материалов могут образовываться следующие виды стружек: сливные (непрерывные), скалывания (элементные) и надлома (рис.1).

Типы стружек: а – сливная, б – скалывания, в – надлома.

Сливная стружка образуется при резании вязких и мягких металлов (мягкая сталь, латунь) с высокой скоростью. Чем больше скорость резания и вязкость обрабатываемого материала, а также меньше угол резания и толщина среза и выше качество смазочно-охлаждающей жидкости, тем стружка ближе к сливной.

Стружка надлома образуется при резании хрупких металлов (бронзы, чугуны). Такая стружка состоит из отдельных, почти не связанных между собой элементов. Обработанная поверхность при образовании такой стружки получается шероховатой, с большими впадинами и выступами. В определенных условиях, например при обработке чугунов средней твердости, стружка надлома может получиться в виде колец. Сходство ее со сливной стружкой только внешнее, так как достаточно сжать такую стружку в руке, и она легко разрушится на отдельные элементы.