Зеленцова Н.Ф. - Основы процесса резания и режущий инструмент (Курс лекций), страница 2

Энергия формообразования (энергия для придания окончательной формыизделию):♦ При электроэрозионной обработке — электрическая энергия;♦ При резании — механическая энергия.3). Распределение энергии во времени:♦ Непрерывно;♦ В виде импульсов.4).

Распределение энергии в пространстве:♦ Точечная;♦ Линейная;♦ Поверхностная;♦ Объемная.5). Основной процесс формообразования.♦ Пластическое деформирование — резание, обработка давлением.♦ Хрупкое разрушение — ультразвуковая обработка.♦ Плавление — литье и электроэрозионная обработка.♦ Химические процессы — ЭХО.♦ Выращивание кристаллов;♦ Взаимодействие твердых частиц и связующих — порошковая металлургия иабразивная технология.♦ Различные виды взаимодействия в электрических и магнитных полях —нанесение покрытий и т.п.6). Метод формообразования.удаленияприпуска—♦ Путем(электромеханическая обработка).6резание,ЭХО,ЭФО,ЭМО♦ Перераспределение объема материала заготовки при переходе из твердогосостояния в жидкое — литье.♦ Взаимодействие по коду или генетическому признаку.7).

Среда формообразования (в которой происходит процесс).♦ Вакуум;♦ Воздух;♦ Инертный газ;♦ Эмульсии;♦ Жидкость;♦ Диэлектрик;♦ Суспензии;♦ Твердое тело и другие.8). Давление среды:♦ Нормальное;♦ Повышенное;♦ Высокое.9). Кинематика процесса формообразования. Один и тот же процессформообразования может быть организован при разных формах обработки (смотририсунок 1-2). Схематизировано Грановским.ЛЕКЦИЯ № 210).

Состояние удаленного припуска:♦ Стружка различной формы и размера.♦ Раствор — ЭХО.♦ Расплав или капли жидкости при электроэрозионной обработке.♦ Пар при лучевой или лазерной обработке.Резание Металлов.Резание — как технологический способ обработки заключается в том, что собрабатываемой заготовки срезается слой металла специально оставленный дляобработки.

Этот слой называется припуском. В ряде случаев припуск может бытьдостаточно большим, и он может сниматься (срезаться) за несколько проходов. Врезультате чего заготовка превращается в деталь.7Лекции по основам процесса резания и режущему инструментуМеталл, срезаемый с заготовки, пластически деформируется, а затем отделяется отзаготовки. Он приобретает определенную форму и размеры, и в таком виде его принятоназывать стружкой.Пластическое деформирование и разрушение металлов в процессе резанияпротекают в особых условиях.

Именно это и определяет специфику и закономерности,определяемые физикой этого процесса, которые могут быть отражены зависимостями(частными, в основном), отражающими процесс обработки резанием.Краткие сведения об обрабатываемых и конструкционныхматериалах.Обрабатываемость материала резанием — это его способность подвергатьсяобработке резанием (как правило, на металлорежущих станках). Если в процессеобработки металл удаляется в виде стружки, то инструмент выполняющий этуоперацию называется режущим.Обрабатываемость материала резанием — совокупность свойств определяемая:♦ Химическим составом материала;♦ Структурным состоянием;♦ Механическими свойствами (упругость, пластичность);♦ Склонностью к образованию стружки;♦ Способностью сопротивляться резанью (косвенный признак);♦ Энергетическими затратами на резание;♦ Тепловыми процессами;♦ Теплопроводностью материала;♦ Истираемостью материала.В настоящее время существует более 300 марок сталей (сплавов, как черных, так ицветных).

Их по обрабатываемости подразделяют:♦ Легкие сплавы, как наиболее легко обрабатываемые резанием. Это сплавына основе алюминия (различные латуни и бронзы);♦ Средне обрабатываемые стали и сплавы. К ним относятся, углеродистыестали типа: Сталь 20 ...Сталь 50, чугуны, легированные стали 40Х, 20Х,20ХН и другие;♦ Трудно обрабатываемые. Это аустенитные стали, стали легированныехромом (13-20%), специальные сплавы с никелем (Ni) (30-70%), сплавы сниобием.Инструментальные материалы.При резании на контактных поверхностях режущего инструмента возникаютдавления (тысячи атмосфер) и одновременно выделяется много тепла (температурарезания сотни, а иногда и тысячи градусов).

Также в процессе обработки происходит8скольжение и трение обрабатываемого материала по контактным поверхностямрежущего инструмента. Поэтому материал режущего инструмента должен обладатьсвойствами, создающими ему работоспособность. Качество инструментальногоматериалаоцениваетсяфизико-механическимисвойствами,зависящимиотструктурного состояния или химического состава.Твердость режущего инструмента (РИ) колеблется в пределах от 62...64 единицыи измеряется, в основном, по шкале HRC, твердомером. При твердости HRC<62существенно возрастает изнашиваемость лезвий режущего инструмента, а при HRC>64лезвия выкрашиваются из-за излишней хрупкости. Твердые сплавы и минералокерамикаимеют твердость близкую к твердости алмаза.

Металлорежущим инструментом (МРИ)из инструментальной стали с твердостью 62...64 HRC обрабатывают, в основном, всеконструкционные материалы с твердостью до 30...35 HRC. Наиболее распространеннаятвердость конструкционных материалов — 12...20 HRC.Конструкционные материалы с твердостью выше 35...40 HRC обрабатываюттвердыми сплавами, минералокерамикой или эльбором (кубический нитрит бора), а вособых случаях алмазами (синтетическими или натуральными).Прочность . Силы резания, возникающие при работе режущего инструмента,вызывают в материале лезвия и корпуса напряжения сжатия, изгиба, а иногда икручения.

Для того чтобы не произошло разрушение, инструмент должен бытьдостаточно прочным. Наибольшей прочностью обладают термообработанные,быстрорежущие стали, менее прочные — низколегированные и углеродистые стали.Твердые сплавы, минералокерамика, эльбор и алмаз имеют высокие прочностныепоказатели при сжатии, но при растяжении они в 4-5 раз меньше. Поэтому припроектировании режущего инструмента необходимо, чтобы лезвие имело напряжениясжатия, а не изгибов.Теплостойкость . В процессе резания непрерывно выделяется тепловая энергияэквивалентная механической работе затраченной на резание. В инструментальныхматериалах, из которых изготовлено лезвие и прилегающие к лезвию части корпусаинструмента, создается тепловое поле с максимальной температурой на контактныхтеплостойкостьюпонимаютспособностьповерхностяхинструмента.Подинструментального материала сохранять при нагреве свою структуру и свойства,необходимые для резания.Теплостойкость характеризуется температурой, при которой материал сохраняетопределенную установленную ранее твердость (температура красно стойкости).

Дляразных марок инструментальных материалов, в зависимости от структурного и фазовогосостава, эта температура колеблется от 200...1000 °C .Теплопроводность — это способность отводить тепло. Присутствие кобальта (Co)в быстрорежущих сталях и твердых сплавах существенно увеличиваеттеплопроводность. Для быстрорежущих сталей (БРС) таким же свойством обладаетмолибден (Mo). А ванадий (V) и вольфрам (W) снижают теплопроводность.Износостойкость — способность инструментального материала сопротивлятьсяразрушению истиранием. Причиной потери режущих свойств у всех инструментовявляется износ, то есть диспергирование и унос части инструментального материаласоставляющего лезвие инструмента, и, следовательно, нарушение исходной формы игеометрических параметров режущего инструмента.9Лекции по основам процесса резания и режущему инструментуИзнос — сложный недостаточно изученный процесс, зависящий от множествафакторов.

Важнейшие из них: нормальное давление; скорость взаимного скольженияинструментального материала (ИМ) и обрабатываемого материала (ОМ); температура взоне резания.Износостойкость количественно выражается работой силы трения затраченной напревращение единицы массы инструментального материала в продукт износаAН ⋅ мR=, где:∆M  мг ♦ A — работа силы трения;♦ ∆M = cLm — масса диспергированного материала;♦ L — путь скольжения;♦ c, m — коэффициенты, зависящие от свойств материала.ЛЕКЦИЯ № 3Классификация инструментальных материалов.1. Углеродистые стали.

ГОСТ 1425-74, марки: У10А, У12А, θ C = 220°C .2. Легированные инструментальные стали. ГОСТ 12265-72, марки: ХВГ, ХВ5,9ХС, θ C = 250°C .3. Быстрорежущие стали (с содержанием вольфрама (W) — обозначается Р).ГОСТ 19265-73, θ C = 550 − 580°C . Марки:♦ С максимальным количеством вольфрама: Р18, Р18Ф2, Р14Ф4 и другие.♦ Со средним количеством вольфрама: Р9Ф5, Р9К5, Р9К5Ф5 и другие.♦ С низким содержанием вольфрама: Р6М5.4. Твердые сплавы. θ C ≈ 900°C .♦ Однокарбидные: ВК8, ВК6 и другие.♦ Двукарбидные: Т15К6 (в нем: карбида титана (Ti) — 15%, Кобальта (Co) —6%, а остальное — карбид вольфрама (W)) и другие.♦ Трехкарбидные: ТТК и другие.5. Минералокерамика.

Марка: ЦМ332, θ C ≈ 125°C .6. Алмазы (натуральные и синтетические). θ C = 850 − 1000°C .7. Эльбор (кубанит, буразол, кубический нитрит бора). θ C = 1200°C .10Характеристики наиболее распространенныхинструментальных материалов.На рисунке 3-1 показана зависимость, износостойкости быстрорежущей стали оттвердости.Рисунок 3-1Рисунок 3-2На рисунке 3-2 изображена зависимость твердости быстрорежущей (2) иинструментальной (1) сталей от температуры в зоне резания.Рисунок 3-3Нарисунке3-3показанызависимостиизносостойкостиинструментальных сталей от скорости резания. На рисунке учитываются:некоторых1. У10А — углеродистая сталь;2. Р6М5 — быстрорежущая сталь с низким содержанием вольфрама;3.

Т5К10 — двухкарбидный твердый сплав;4. Т15К6 — двухкарбидный твердый сплав;5. Т30К4 — двухкарбидный твердый сплав;6. Т60К6 — двухкарбидный твердый сплав.Параметры, характеризующие процесс резания.1). Производительность — отношение количества произведенных деталей к штук единице времени. Обозначение Q = . ед.врем. 11Лекции по основам процесса резания и режущему инструменту2). Энергоемкость — отношение работы затраченной на производство к единице работа веса продукции. Обозначение Э =  . Некоторые значения энергоемкости ед.веса.прод.

для распространенных видов обработки:♦ При резании Э=1;♦ При литье Э=5;♦ При штамповке Э=8…10;♦ При ЭФО, ЭХО Э=100.3). Точность обработки — характеризуется квалитетом, достигаемым приобработке. При резании достигается наиболее высокая точность обработки. Так,например:♦ При лезвийной обработке до 6 квалитета;♦ При абразивной обработке до 4 квалитета;♦ При тонком алмазном точении до 0,3 мкм.4).

Шероховатость обработанной поверхности. Измеряется в единицах Ra, Rz.♦ При лезвийной обработке Ra = 1 ;♦ При абразивной обработке Ra → 0 ;♦ При тонком алмазном точении до 0,04 мкм.5). Глубина поврежденного слоя — слоя, в котором в результате обработкирезанием изменилась структура. Например, возникли повышенные напряжения, которыеотрицательно сказываются на эксплуатационных характеристиках обработанной детали(время жизни уменьшилось в 3…5 раз).