 |
|
Инструментальный материал должен обладать высокой теплостойкостью.
3. Наряду с теплостойкостью, инструментальный материал должен иметь высокую износостойкость при повышенной температуре, т. е. обладать хорошей сопротивляемостью истиранию обрабатываемым материалом.
4. Важным требованием является высокая прочность инструментального материала. Если высокая твердость материала рабочей части инструмента сопровождается значительной хрупкостью, это приводит к поломке инструмента и выкрашиванию режущих кромок.
5. Инструментальный материал должен обладать технологическими свойствами, обеспечивающими оптимальные условия изготовления из него инструментов.
Для инструментальных сталей ими являются:
хорошая обрабатываемость резанием и давлением;
малая чувствительность к перегреву и обезуглероживанию;
хорошие закаливаемость и прокаливаемость;
минимальные деформирование и образование трещин при закалке и т. д.;
хорошая шлифуемость после термической обработки.
Для твердых сплавов первые два требования менее существенны, но зато особое значение приобретает хорошая шлифуемость, а также отсутствие трещин и других дефектов.
3. Теплостойкость, износостойкость инструментальных материалов
Особую группу металлических сплавов представляют инструментальные материалы, к которым относятся: углеродистые инструментальные стали, легированные и быстрорежущие стали, твердые (металлокерамические) сплавы.
К инструментальным материалам предъявляются повышенные требования. Материал рабочей части инструмента должен иметь большую твердость, значительно превышающую твердость обрабатываемых материалов, и вместе с тем обладать достаточной вязкостью, чтобы сопротивляться ударным нагрузкам, возникающим при обработке. Кроме того, инструментальные материалы должны обладать высокими износостойкостью и теплостойкостью (красностойкостью), т. е. способностью не терять своих рабочих (режущих) свойств при резком повышении температуры. Основное преимущество легированных сталей по сравнению с углеродистыми — малая деформация при закалке, что особенно важно для длинных инструментов сложной формы (протяжек, разверток и др.). Наименьшей деформацией при закалке отличаются стали: хромовольфрамовая марганцовистая марки ХВГ и хромомарганцовистая ХГ. Широкое применение имеет также хромо-кремнистая сталь марки 9ХС.
4. Область применения сверхтвердых материалов
Инструменты из сверхтвердых материалов нашли широкое применение во многих отраслях промышленности (металлообработке, резке бетона, обработке стекла, камнеобработке, полировании драгоценных камней). Под такими материалами в наши дни понимаются алмазы инитрид бора.
Алмазные инструменты в настоящее время могут использоваться во время обработки деталей, в основу которых положены различные материалы. Показатель абсолютной твердости алмазов в 4-5 раз выше, чем у твердых сплавов. Помимо этого, инструменты такого типа имеют высокую теплопроводность, что позволяет гарантированно получать бесприжоговую поверхность обрабатываемых деталей.
Лезвийные инструменты на основе алмазов отличаются длительными размерными периодами стойкости и позволяют достичь хорошего качества поверхности при ее обработке. Их используют при работе с титановыми и высококремнистыми алюминиевыми сплавами, стеклопластиками и пластмассами, твердыми сплавами и другими материалами.
Стоит заметить, что инструменты сверхтвердого материала в условиях повышенной температуры вступают в реакцию с железом, теряя свои свойства работоспособности. Для обработки стали, чугуна и других металлов на основе железа были созданы такие материалы, которые являются химически инертными к нему. При их создании использовалась технология, сравнимая с той, которая применяется при получении алмазов. Разница заключается в том, что исходным веществом служитнитрид бора, а не графит.
Плотные модификаций нитрида бора имеют поликристаллы, которые по теплостойкости превосходят все материалы, используемые для лезвийного инструмента. Такие материалы являются изотропными (обладают одинаковой прочностью в различных направлениях), имеют микротвердость, близкую к твердости алмаза, повышенную теплостойкость, высокую теплопроводность и химическую инертность по отношению к железу и углероду.
Поскольку поликристаллы сверхтвердых материалов до недавнего времени имели сравнительно небольшие размеры, область применения инструментов из них была довольно ограниченна. На сегодняшний день выпускаются двухслойные неперетачиваемые пластины. В их состав включены твердый сплав (основа) и слой из нитрида бора или поликристаллов алмаза. Толщина последнего может составлять до 0,5 миллиметра. В результате повышается общая эффективность применения инструментов из сверхтвердых материалов.
5. Роль металлорежущего инструмента в производстве
Металлорежущий инструмент является одним из важнейших орудий производства. Он используется при обработке резанием всевозможных деталей на металлорежущих станках. При этом срезается часть материала заготовки в виде стружки до получения требуемой поверхности детали. В настоящее время в машиностроении используется большое количество разнообразных режущих инструментов. Например, широко применяются токарные резцы, имеющие одну режущую часть и такие сложные инструменты, как протяжки, имеющие несколько десятков режущих зубьев
На заре развития человеческой культуры одними из первых орудий, которыми пользовались люди в процессе своего труда, были каменные орудия. Уже в эпоху неолита человек достиг большого мастерства в изготовлении самых разнообразных каменных орудий: скребков, резцов, наконечников, иголок, кинжалов , топоров, молотков, долот, мотыг, серпов, напильников.
6. Методы повышения производительности режущего инструмента
Цианирование. Важным средством повышения режущей способности инструмента является химико-термическая обработка", преследующая цель изменения химического состава и свойств поверхностных слоев стали. Эти изменения достигаются за счет диффузии различных элементов из внешней среды в сталь. В результате достигается высокая твердость и сопротивление изнашиванию поверхностных слоев при одновременном повышении общей прочности инструмента за счет увеличения предела выносливости.
Для увеличения износостойкости применяют нанесение износостойких покрытий, упрочнение лучом лазера, электроискровое упрочнение, алмазное выглаживание поверхности инструмента.
Хромирование. Электролитическое покрытие инструмента хромом обеспечивает увеличение износостойкости режущей части инструмента. Лучшие результаты дает покрытие тонким слоем хрома (5-10 мкм) на инструментах, работающих при снятии малых стружек. Покрытие хромом значительно снижает налипание материала на режущие поверхности, что наблюдается особенно при обработке вязких материалов. Хромирование производят после шлифования и заточки инструмента. Для лучшего сцепления хрома с инструментом и повышения чистоты хромированного слоя рекомендуется полировать хромируемые места.
7. Конструктивные параметры токарного резца
Из всех видов токарных резцов наиболее распространенными являются проходные резцы. Они предназначены для точения наружных поверхностей, подрезки торцов, уступов и т.д.
Призматическое тело npoходного резца (рис. 1), как и любого другого, состоит из режущей части (головки) и державки. Головка резца содержит переднюю 1, главную заднюю 2 и вспомогательную заднюю 3 поверхности. Пересечения этих поверхностей образуют главную 4 и вспомогательную 5 режущие кромки.
По передней поверхности сходит снимаемая резцом стружка. Главная задняя поверхность обращена к поверхности резания, образуемой главной режущей кромкой, а вспомогательная задняя поверхность – к обработанной поверхности детали.
Указанные поверхности и режущие кромки после заточки располагаются под определенными углами относительно двух координатных плоскостей и направления подачи, выбираемыми с учетом кинематики станка.
8. Геометрические параметры режущей части инструмента
Конструктивные элементы и геометрические параметры, присущие металлорежущим инструментам всех видов, могут быть рассмотрены на примере токарных резцов, являющихся наиболее простыми и распространенными.
Конструктивные элементы токарного резца
Резец (рис.1) состоит из рабочей части (участок L1), на которой расположены режущие кромки и рабочие поверхности, и державки (участок L2), служащей для закрепления инструмента на суппорте станка [1, 2, 3].
На рабочей части различают следующие поверхности: Аg – передняя поверхность, по которой сходит стружка; Аa и Аa1 –задние поверхности, обращенные к обрабатываемой заготовке. Передняя и задняя поверхности инструмента могут быть выпуклыми или вогнутыми поверхностями, плоскостями или их комбинациями. Режущие кромки образуются пересечением передней и задних поверхностей и разделяются на главную (линия 1-2), которая выполняет основную работу по срезанию припуска, и вспомогательную (линия 1-3), выполняющую вспомогательное резание. Главная режущая кромка формирует большую сторону сечения среза, а вспомогательная – меньшую сторону сечения среза. Соответственно различают главную заднюю поверхность Аa, примыкающую к главной режущей кромке, и вспомогательную заднюю поверхность Аa1, примыкающую к вспомогательной режущей кромке. В зависимости от типа инструмента вспомогательных задних поверхностей на нем может быть больше, чем одна (например, у отрезного резца) или не быть совсем (цилиндрическая фреза). Участок режущих кромок в месте пересечения двух задних по-верхностей называют вершиной резца (точка 1). Во избежание быстрого износа резца его вершину закругляют радиусом rв (рис. 2). Этот криволинейный участок (линия а-б) является переходной режущей кромкой, иногда её выполняют прямолинейной. При наличии переходной кромки вершиной резца 1 обычно считают ту точку кромки, которой инструмент касается обработанной поверхности.
Геометрические параметры резцов
Взаимное расположение вышеуказанных поверхностей и кромок определяется системой угловых размеров, называемых геометрическими параметрами инструмента. Для определения статических геометрических параметров режущих инструментов ГОСТ 25762-83 установлены следующие координатные плоскости (рис.3).
9. Классификация токарных резцов
Классификация токарных резцов
Классификация токарных резцов по характеру обработки:
· черновые;
· получистовые;
· чистовые.
Классификация токарных резцов по направлению движения подачи:
· правые;
· левые.
Классификация токарных резцов по конструкции:
· цельные;
· с приваренной или припаянной пластиной;
· со сменными пластинами.
10. Параметры режима резания