Третьяков_Курс лекций по дисциплине Технология конструкционных материалов (514588), страница 20
Текст из файла (страница 20)
д.) Обладая смазывающимисвойствами, жидкости снижают внешнее трение стружки о переднюю поверхность инструмента и задних поверхностей о заготовку,что уменьшает работу деформирования. Применение смазывающих сред препятствует наростообразованию на рабочих поверхностях инструмента, в результате чего снижается шероховатость об106работанных поверхностей заготовки. Эти вещества отводят теплоту во внешнюю среду от места ее образования, охлаждая тем самым режущий инструмент, деформируемый слой и обработаннуюповерхность.11.4. Изнашивание инструментов в процессе резанияВ процессе обработки заготовки резанием в результате высокого контактного давления, температуры и скорости относительногоперемещения происходит изнашивание инструмента.
Можно выделить несколько видов износа: преимущественно по задней поверхности; преимущественно по передней поверхности; по заднейи передней поверхностям одновременно. Вид износа определяетсяглавным образом физико-механическими свойствами материалазаготовки, толщиной срезаемого слоя и режимом резания (подачей, скоростью резания и т. п.).Толщина срезаемого слоя и скорость резания оказывают одинаковое влияние на вид износа.
При малых толщинах срезаемогослоя (менее 0,1 мм) и низких скоростях резания изнашиваниюподвергается преимущественно задняя поверхность. По мере увеличения толщины срезаемого слоя и скорости резания помимозадней начинает изнашиваться и передняя поверхность.Мерой изношенности (затупления) инструментов могут служить линейный и массовые износы. Принимая за показатель линейный износ, об изношенности задней поверхности судят по максимальной ширине площадки износа, а передней поверхности – помаксимальной глубине лунки износа. Для исследования физической природы изнашивания инструментов более объективной характеристикой является массовый износ – масса изношенной частиинструмента. Этой массе пропорциональна работа сил трения, затрачиваемая на превращение инструментального материала в продукты изнашивания.Несмотря на то что износ инструмента является важнейшимпоказателем его работоспособности, физическая природа изнашивания изучена недостаточно.
Это обстоятельство объясняетсясложностью контактных процессов, протекающих на передней изадней поверхностях инструмента. Существует ряд гипотез, объясняющих физическую природу изнашивания инструментов, работающих в различных условиях. Согласно этим гипотезам, основными причинами, приводящими к изнашиванию контактныхповерхностей инструмента, являются:107− абразивное действие, оказ ываемое обрабатываемым материалом (абразивное изнашивание);− адгезионное взаимодейств ие между инструментальным иобрабатываемым материалами (адгезионное изнашивание);− диффузионное растворени е инструментального материала вобрабатываемом материале (диффузионное изнашивание);− химические процессы, про исходящие на передней и заднейповерхностях (окислительное изнашивание).При эксплуатации инструмента по мере его изнашивания наступает такой момент, когда дальнейшее резание инструментомдолжно быть прекращено, а инструмент отправлен на переточку.Момент затупления, при котором работа инструментом должнабыть прекращена, устанавливают с помощью критериев износа.
Вэтих критериях за основу принимают линейный износ задней поверхности. Под стойкостью инструмента T понимают суммарноевремя его работы между переточками на определенном режимерезания.Износ инструмента приводит к снижению точности размеров игеометрической формы обрабатываемых поверхностей. Работа затупившимся инструментом вызывает рост силы резания.
Соответственно увеличиваются составляющие силы резания, что вызываетповышенную деформацию заготовки и инструмента. Это снижаетточность размеров, формы и взаимного расположения поверхностей заготовок. Увеличение глубины наклепанного поверхностного слоя материала заготовки и силы трения при резании увеличивает теплообразование в процессе обработки.11.5. Свойства инструментальных материаловРежущие инструменты работают в условиях значительных силовых нагрузок, высоких температур, трения и износа. Поэтомуинструментальные материалы должны обладать определеннымиэксплуатационными и физико-механическими свойствами.
Материал режущей части инструмента обладает большой твердостью ивысокими значениями допустимых напряжений на изгиб, растяжение, сжатие и кручение. Твердость режущей части инструментадолжна значительно превышать твердость материала обрабатываемой заготовки.Высокие прочностные свойства необходимы для того, чтобыинструмент обладал сопротивляемостью соответствующим деформациям в процессе резания, а достаточная вязкость материалапозволяла воспринимать ударную динамическую нагрузку. Инст108рументальные материалы должны обладать высокой красностойкостью (теплостойкостью), т. е. способностью сохранять твердость при нагреве.
Красностойкость оценивают температурой, прикоторой происходит резкое снижение твердости материала.Важнейшей характеристикой материала режущей части инструмента служит износостойкость. Чем выше износостойкость, тем медленнее изнашивается инструмент и тем выше егоразмерная стойкость. Это значит, что заготовки, последовательно обработанные одним и тем же инструментом, будут иметьминимальное рассеивание размеров обработанных поверхностей. Материалы для изготовления инструментов должны повозможности иметь наименьшее процентное содержание дефицитных элементов.Всем перечисленным требованиям в той или иной степени отвечают следующие материалы: инструментальные стали, твердыесплавы, синтетические сверхтвердые и керамические материалы,абразивные и алмазные материалы.11.5.1. Инструментальные сталиУглеродистые инструментальные стали содержат 1,0…1,3 % С.Для изготовления инструментов применяют качественные сталиУ10А, У11А, У13А.
После термической обработки стали имеюткрасностойкость 200…240 ºС. При этой температуре твердостьстали резко уменьшается и инструменты не могут выполнять работу резания. Допустимые скорости резания не превышают0,2…0,3 м/с. Из этих сталей изготавливают метчики, плашки, ножовочные полотна, сверла и зенкеры малых диаметров.Легированные инструментальные стали – это углеродистыеинструментальные стали, легированные хромом, вольфрамом, ванадием, кремнием и другими элементами.
После термообработкилегированные стали имеют красностойкость 220…260 ºС. Посравнению с углеродистыми легированные стали имеют повышенную вязкость в закаленном состоянии и более высокую прокаливаемость, меньшую склонность к деформациям и появлению трещин при закалке. Допустимая скорость резания 0,25…0,5 м/с. Дляизготовления протяжек, сверл, метчиков, плашек, разверток используют стали 9ХВГ, ХВГ, ХГ, 6ХС, 9ХС.Быстрорежущие стали содержат 5,5…19 % W, 0,7…1,2 % С;2…10 % Со и V. Для изготовления инструментов используют сталиР9, Р12, Р18, Р6М3, Р6М5, Р9Ф5, Р14Ф2, Р9К5, Р9К10, Р10К5Ф2.Во всех быстрорежущих сталях массовая доля хрома составляет109примерно 4 %.
Поэтому в обозначении марки букву Х не указывают. Режущий инструмент из быстрорежущей стали после термической обработки имеет красностойкость 600…640 ºС и обладаетповышенной износостойкостью, поэтому может работать со скоростями резания до 2 м/с.Для экономии быстрорежущих сталей режущий инструментизготавливают сборным или сварным. Режущую часть инструмента делают из быстрорежущей стали, которую сваривают или соединяют механически с присоединительной частью из конструкционных сталей 45, 50, 40Х.11.5.2. Твердые сплавыК твердым сплавам относятся инструментальные материалы,состоящие из высокотвердых и тугоплавких карбидов вольфрама,титана, тантала, соединяемых металлической связкой.
Эти материалы изготавливают методами порошковой металлургии. Порошки карбидов смешивают с порошком кобальта, прессуют и спекают при 1400…1550 ºС. При спекании кобальт растворяет частькарбидов и плавится. В результате получается плотный материал,структура которого на 80…85 % состоит из карбидных частиц, соединяемых связкой.Твердые сплавы применяют в виде пластинок определеннойформы и размеров, которые делят на три группы:− вольфрамовые – ВК2, ВК3 , ВК3М, ВК8 и др.;− титановольфрамовые – Т3 0К4, Т15К6, Т14К8, Т5К10,Т5К12В;− титанотанталовольфрамов ые – ТТ7К12, Т10К8Б.Пластинки твердого сплава обладают высокими износостойкостью и красностойкостью (800…1250 ºС), что позволяет вести обработку со скоростями резания до 15 м/c.
Пластинки припаивают кдержавкам или корпусам инструментов медными, латунными припоями или крепят механическими способами.Твердые сплавы группы ВК используют для обработки заготовок из хрупких металлов и неметаллических материалов, асплавы второй группы (ТВК) для обработки заготовок из пластичных и вязких металлов и сплавов.
Мелкозернистый твердыйсплав ВК6М применяют для обработки заготовок из труднообрабатываемых коррозионно-стойких и жаропрочных сталей и сплавов, твердых чугунов, бронз, закаленных сталей, сплавов титана,керамики и др.110Карбидные сплавы третьей группы (ТТК) отличаются от группсплавов ВК и ТВК повышенными износостойкостью, прочностьюи вязкостью. Их применяют для обработки заготовок из труднообрабатываемых сталей аустенитного класса.11.5.3. Синтетические сверхтвердые и керамические материалыНаиболее широкое применение среди сверхтвердых материалов (СТМ) получили материалы на основе кубического нитридабора (эльбор, гексанит-Р, киборит и др.) Их выпускают в виде пластин различной геометрической формы, которыми оснащают режущие инструменты.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
