Корягин С.И., Пименов И.В., Худяков В.К. - Способы обработки материалов (1093325), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Марки ВК3, ВК4 (96% WCи 4% Со) имеют высокую твердость, но более хрупкие, используются для чистовой обработки, а сплавы (ВК8, ВК10) с большим содержанием кобальта, как наиболее вязкие, применяютсяпри черновой обработке материалов. Физико-механическиесвойства твердых сплавов во многом определяются размеромзерен порошков, применяемых для спекания. Большой износо155стойкостью обладают мелкозернистые (ВК-М и др.) и особомелкозернистые (ВК6-ОМ, ВК10-ОМ и др.) сплавы, которыедля повышения режущих свойств зачастую легируются хромом(ВК6-ХОМ, ВК15-ХОМ и др.).Двухкарбидные твердые сплавы содержат карбиды вольфрама, титана и кобальт, например сплав марки Т30К4 содержит30% TiC, 4% Со и 66% WC.
Сплавы группы ТК имеют большую твердость и хрупкость, поэтому применяются при получистовой и чистовой обработке высокотвердых материалов.Трехкарбидные сплавы дополнительно содержат карбидтантала ТаС. Например, сплав ТТ20К9 содержит 20% (TiC +TaC) + 9%Co + 71%WC. Сплавы группы ТК превосходят двухкарбидные по прочности, обладают высокой износостойкостью,хорошо сопротивляются ударным нагрузкам и вибрациям, поэтому их используют при строгании, фрезеровании и черновойобработке с большими сечениями срезаемого слоя.Безвольфрамовые твердые сплавы явились следствием дефицита вольфрама и содержат в своем составе карбид или кабонитрид титана и тугоплавкие связки (обычно никельмолибденовые). Безвольфрамовые сплавы (марки КНТ-16, ТН 20,ТН 30 и др.) имеют более низкие прочность, теплопроводность,склонны к разупрочнению при повышенных температурах, ноимеют и ряд положительных свойств: низкий коэффициенттрения, пониженную склонность к адгезивному взаимодействию с обрабатываемым материалом.
Их применяют при обработке конструкционных и малолегированных сталей и чугунов,а также некоторых цветных металлов.Режущие инструменты, оснащенные минералокерамикой,обладают высокими твердостью (92…94 HRA), теплостойкостью (до 1200°С) и износоустойчивостью. Наибольшее распространение получила керамика оксидного и оксидно-карбидноготипов. Оксидная керамика содержит до 99% AL2O3 (например,марка ЦМ 332). Ее используют только для чистовой и получистовой обработки материалов на виброустойчивых станках.
Оксидно-карбидная керамика получается добавлением к основе156(AL2O3) одинарных и сложных карбидов титана, вольфрама имолибдена (до 40%). Выпускаются керамики марок В3,ВОК-60, ВОК-63 в виде пластин, которые крепятся к корпусуинструмента.К группе сверхтвердых материалов относятся естественныеи искусственные алмазы и нитрид бора.Твердость алмаза составляет порядка 100 ГПа, он обладаетвысокой износостойкостью, малым коэффициентом трения, хорошей теплопроводностью, однако имеет относительно низкуютеплостойкость (800°С) и большую хрупкость (σn == 0,3…0,6 ГПа).
В качестве синтетических алмазов используютполикристаллы марок баллас, карбонадо, карболит (по твердости они близки твердости природных алмазов, а по прочностина изгиб в 2-3 раза превосходят их). Инструменты из синтетических алмазов показывают высокие режущие свойства при обработке титановых сплавов, высококремнистых алюминиевыхсплавов, медных сплавов, стеклопластиков, композиционныхматериалов, минералокерамики и других материалов. Для обработки сталей алмазные инструменты непригодны ввиду высокой химической активности, которая приводит к интенсивному износу инструмента. На основе синтетических алмазоввыпускают композиционные материалы, например пластинымарок АТП (алмазно-твердосплавные), БПА (бипластины алмазные).Кубический нитрид бора (КНБ) – синтетический материал,по твердости (90 ГПа) близкий к твердости алмаза, а по теплостойкости (1500°С) значительно превосходящий все инструментальные материалы.
КНБ химически нейтрален к железу иуглеродистым сплавам. Промышленностью выпускается целаягамма композитов на основе КНБ: Эльбор-Р, гексинит, белбор идр. Они синтезируются в виде цилиндрических столбиков диаметром 4…8 мм и высотой 3…6 мм. Основное применение режущие инструменты на основе КНБ нашли при обработке сталей и чугунов различной твердости, причем зачастую не требуется операция последующего шлифования. Сравнительные ха157рактеристики различных режущих инструментов представленыв табл.
36.Таблица 36Физико-механические свойства некоторых режущих материаловМатериалТвердыесплавыБыстрорежущаястальМинералокерамикаКубический нитридбораЛегированная стальУглеродистая стальАлмазыМарка Микро- ТеплоПределтвер- стой- прочности,дость, кость,МПаМПаКНаНаизгиб сжатиеУдарная вязкость,Дж/м2××10-61176 11301123 1570390044102,945,88Коэффициентотносительнойскоростирезания4313200888353035309,811ЦМ332 22500147339014700,985…7Эльбор 907001573785––6…8Т15К6; 27500ВК815700Р18ХВГ11800503343034309,810,6У10АА12800987004939732940290294019609,81–0,41,5К одному из видов резания относится абразивная обработкаматериалов: разрезка очень твердых материалов; зачистка сварных швов; заточка лезвийных режущих инструментов; шлифование, хонингование, притирка, полирование и др. Для изготовления абразивных инструментов используются частицы материалов различной зернистости, обладающие высокой твердостью и способностью резания.
Абразивные инструменты бывают со связанными зернами (шлифовальные круги, головки,бруски, ленты) и в виде несвязанных – свободных зерен (пасты,158суспензии, порошки). Для изготовления абразивных инструментов используют главным образом искусственные абразивные материалы: электрокорунд, карбид кремния, карбид бора,синтетические алмазы, кубический нитрид бора. Основная составляющая электрокорунда – кристаллический оксид алюминия Al2O3 (микротвердость 18,6…23 ГПа, плотность3,93…4,01 г/см3).
Существует несколько разновидностей электрокорунда, отличающихся режущими свойствами, прочностьюи размером зерен.Карбид кремния SiC обладает более высокой твердостью (до32…35 ГПа), но имеет высокую хрупкость и малую прочность,поэтому применяется для обработки хрупких материалов – чугунов, бронзы, титановых и тугоплавких сплавов, заточки твердо-сплавных инструментов.Карбид бора В4С имеет высокую твердость (39…44 ГПа),большую хрупкость и применяется в виде порошков для доводочных процессов и при ультразвуковой обработке хрупкихматериалов.Для изготовления абразивных инструментов также используются синтетические алмазы и кубический нитрид бора.По зернистости абразивные материалы подразделяются начетыре группы: шлифзерна, шлифпорошки, микропорошки итонкие микропорошки, которые в свою очередь тщательно подразделяются по номерам зернистости в зависимости от назначения абразивного материала.Эффективность работы абразивных зерен очень сильно зависит от связующего вещества: неорганические (керамическое,магнезиальное, силикатное), органические (бакелитовое, глифталевое, вулканитовое), металлические (порошки олова, меди,алюминия + наполнители).7.2.
Элементы режима резанияПри обработке материалов резанием различают обрабатываемую поверхность, обработанную и поверхность резания159(пример обработки точением дан на рис. 6). Обработанная поверхность получается после снятия стружки и ее вид определяется сочетанием рабочих движений. Главное движение определяет быстроту деформирования слоя, снимаемого с заготовки, аскорость этого движения называют скоростью резания V.
Движение, предназначенное для врезания инструмента в новыеслои материала заготовки, называется подачей, скорость подачиобозначают S. Поверхность резания образуется на обрабатываемой детали непосредственно режущей кромкой и зависит отформы клина режущего инструмента.Рис. 6. Поверхности резания и сечение срезаемого слоя:1 – обрабатываемая поверхность; 2 – поверхность резания;3 – обработанная поверхность; 4 – сечение срезаемого слояРабочие движения могут быть непрерывными (точение,сверление, фрезерование) или прерывистыми (строгание). Прикруглом шлифовании главное движение осуществляется непрерывно шлифовальным кругом, а подача – прерывисто. Главноерабочее движение всегда одно, а подач может быть несколько(например, поперечная подача Sпоп, продольная подача Sпрод).160Скорость резания при вращательном главном рабочем движении определяется окружной скоростью точки, взятой на наибольшем диаметре заготовки, м/мин:V = πDn/1000,где D – диаметр заготовки, мм; n – частота вращения, мин-1.При продольном точении цилиндрических заготовок скорость резания постоянна, а при поперечной подаче (подрезкаторца, отрезка) окружная скорость уменьшается к центру детали.При шлифовании скорость резания определяется по этой жеформуле, где D – диаметр шлифовального круга.Подача S – величина перемещения режущей кромки резца внаправлении подачи в единицу времени или за один оборот заготовки.Глубина резания t (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
