Материалы режущей части инструментов
Материалы режущей части инструментов
Все виды режущего инструмента состоят из двух основных частей – рабочей (или режущей) части и крепежной части. Рабочая часть осуществляет непосредственно процесс резания. Крепежная часть предназначена для установки и закрепления инструмента в технологическом оборудовании или приспособлении
Конструктивно большинство металлорежущего инструмента является составным – рабочая часть из специальных материалов или сплавов, крепежная – из обычных конструкционных сталей (сталь 45, сталь 40Х). Исключение составляют мелкоразмерные инструменты, изготавливаемые цельными из углеродистых и инструментальных сталей или твердых сплавов.
Основные качественные характеристики материалов и сплавов режущей части - это прочность, износостойкость и термостойкость. Чем выше у режущего сплава эти показатели, тем большую скорость, глубину и подачу можно задавать при механической обработке резанием.
Прочность режущего инструмента характеризуется обычными механическими показателями прочности – допускаемым напряжением при изломе - sизл и ударной вязкостью. Режущий инструмент должен выдерживать переменную и ударную нагрузки в несколько сотен килограммов на своей передней режущей грани (кромке). Передняя режущая кромка подвергается выкрашиванию и излому. Кроме того, прерывистые поверхности обработки вызывают вибрации, усиливающие величины переменных нагрузок. Для закаленной инструментальной углеродистой стали sизл = 240кг/мм2, быстрорежущей стали- 400 кг/мм2, для твердых сплавов- 100…150 кг/мм2.
Износостойкость материала режущей части. Передняя и задняя поверхности режущей части инструмента, находясь под значительным нормальным давлением, испытывают при движении стружки большие усилия трения. Исходя из этого, материал режущей части должен обладать высокой износостойкостью. Износостойкость в большей степени зависит от твердости режущего сплава, которая измеряется в единицах HRA и HRC (испытание вдавливанием гладкого конуса под нагрузкой 60 и 150кг соотвеиственно). Твердость закаленной углеродистой и быстрорежущей стали составляет HRC63-65, твердых сплавов- HRA 85-92. Износостойкость режущего материала также зависит от структуры его и свойств его структурных составляющих. Для упрочнения поверхностного слоя режущего материала применяют науглераживание, цианирование, хромирование и другие виды износостойких покрытий..
Термостойкость режущего инструмента определяется температурой, за пределами которой твердость режущего материала начнет резко снижаться вследствие разложения его структуры. Критическая температура составляет: для быстрорежущей стали -600°С; для твердых сплавов-800…900°С.
Люди также интересуются этой лекцией: 5 Опухоли яичек.
Кроме трех рассмотренных основных свойств режущих материалов следует отметить еще одно свойство – прилипаемость, которое возникает на поверхности контакта режущего инструмента и обрабатываемой поверхности. Прилипаемость способствует появлению частых налипов и наростов, которые увеличивают силы трения.
В качестве материала режущей части применяются инструментальные и быстрорежущине стали, твердые и минералокерамические сплавы.
Марки быстрорежущих сталей: Р6М5, Р18, Р9К5, Р9Ф5, Р9К10 (первая цифра обозначает процентное содержание вольфрама, вторая - кобальта или ванадия). Эти стали рекомендуются для обработки вязких и в тоже время прочных сталей (жаропрочных), а также малотеплопроводных сталей (титановых), в первую очередь для резьбонарезного и рассверливающего инструмента. Углеродистые стали У10, У12 применяются для сверл, метчиков, плашек; для протяжек и фрез используются легированные хромованадиевые стали ХВ5, ХВГ.
Марки твердых сплавов: вольфрамокобальтовых- ВК2, ВК3, ВК6, ВК8 (цифра- процентное содержание кобальта); титанокобальтовых- Т5К10, Т15К6, Т15К10 (первая цифра обозначает процентное содержание титана, вторая- кобальта). Присадки кобальта уменьшают степень хрупкости сплава, а присадки титана увеличивают термостойкость. Рекомендуется вольфрамокобальтовые сплавы применять в режущих инструментах для обработки чугуна, титанокобальтовые – для обработки стали. Наиболее часто применяемые марки твердых сплавов: ВК6, ВК8 и Т15К6, Т15К10. Твердые сплавы имеют износостойкость и термостойкость в 1,5 раза выше, чем быстрорежущая сталь. Стоимость инструмента из твердого сплава в 6-8 раз дороже стоимости инструмента из быстрорежущей стали. Несмотря на это, расходы на твердые сплавы быстро окупаются за счет сокращения в 2-3 раза машинного времени на обработку.
Высокая стоимость твердых сплавов вызвала необходимость поиска более дешевых материалов. После многочисленных исследований получили минералокерамические сплавы: микролит (ЦМ332) и термокорунд (ЦВ14). Несмотря на высокую износостойкость и термостойкость, они имеют низкую прочность на изгиб. Поэтому минералокерамически сплавы получили применение при чистовой обработке жестких заготовок из чугуна и стали.
Рабочую часть инструментов в виде пластин или стержня соединяют сваркой с крепежной частью. Для соединения твердых сплавов используют пайку или сварку токами высокой частоты. Многогранные твердосплавные пластины закрепляют винтами, прихватами, клиньями. Малоразмерные твердосплавные инструменты (концевые и шпоночные фрезы, сверла, развертки) изготавливают в виде припаеваемых к хвостовикам твердосплавных стержней или целиком из твердого сплава.
