Третьяков_Курс лекций по дисциплине Технология конструкционных материалов (514588), страница 21
Текст из файла (страница 21)
СТМ применяют для тонкого, чистового точения и фрезерования закаленных сталей и чугунов.Инструментальные керамические материалы можно разделитьна группы, различающиеся химическим составом, методом производства и областями рационального использования. Оксидную«белую» керамику, состоящую из Al2О3 с легирующими добавками MgO, ZrO2 и других, применяют для чистовой и получистовойобработки незакаленных сталей и серых чугунов со скоростямирезания до 15 м/с.
Оксидно-карбидную «черную» керамику, состоящую из Al2О3, ТiC, ZrO2 и других карбидов тугоплавких металлов, применяют для обработки ковких, высокопрочных и отбеленных модифицированных чугунов и закаленных сталей. Керамику на основе нитрида кремния применяют для получистовойобработки чугунов.11.5.4. Абразивные и алмазные материалыАбразивные материалы – это мелкозернистые порошковыевещества, которые используют для изготовления шлифованныхкругов, головок, брусков и пр. В промышленности используют искусственные абразивные материалы: электрокорунды, карбидыкремния и бора, оксид хрома, искусственные алмазы и др. Инструменты из абразивных материалов позволяют обрабатывать заготовки со скоростью резания 15…100 м/с.
Эти инструменты применяют главным образом для окончательной обработки заготовок,когда к ним предъявляют повышенные требования по точности ишероховатости обработанных поверхностей.Алмаз является самым твердым материалом, имеет высокиекрасностойкость и износостойкость, у него практически отсутствует адгезия с другими материалами. Этот инструментальный ма111териал используют для изготовления алмазных инструментов(круги, пилы, ленты, бруски) и алмазных доводочных порошков.Кристаллами алмазов оснащают резцы и сверла.
Алмазные резцынаиболее широко применяют при тонком точении или растачивании заготовок из сплавов алюминия, бронз, латуней и неметаллических материалов. Алмазный инструмент применяют для обработки заготовок из керамики, жаропрочных сталей и сплавов, полупроводниковых материалов и др. Обработку этим инструментомведут со скоростями резания до 20 м/с.
Поверхности изделий, обработанных в этих условиях, имеют низкую шероховатость и высокую точность размеров.Вопросы для самоконтроля1. Объясните причины возникновения погрешностей размеров,формы и взаимного расположения обрабатываемых поверхностей врезультате силового взаимодействия инструмента и заготовки.2. Какие причины вызывают необходимость определения составляющих силы резания при обработке заготовки?3. Сформулируйте уравнение теплового баланса при механической обработке заготовок резанием. Какое влияние оказывает теплообразование на погрешности обработанной поверхности?4.
Какие факторы оказывают влияние на процесс изнашиванияинструментов в процессе резания? Назовите основные дефекты,которые возникают в результате механической обработки заготовок изношенным инструментом.5. Назовите основные группы инструментальных материалов.Какими эксплуатационными свойствами они должны обладать?112Лекция № 12. ОБРАБАТЫВАЕМОСТЬ МАТЕРИАЛОВРЕЗАНИЕМ И СПОСОБЫ ЕЕ ПОВЫШЕНИЯВ этой лекции рассмотрены критерии оценки обрабатываемостиматериалов, а также мероприятия, обеспечивающие ее повышение. Приведены данные о технологических особенностях механической обработки основных конструкционных материалов.12.1.
Обрабатываемость материаловВнедрение новых материалов и технологий изготовления изделий, совершенствование существующих видов резания вызываютнеобходимость оценки обрабатываемости. Это технологическоесвойство материала заготовки определяет возможность достижения заданных технических и технологических требований при минимальной стоимости и необходимой производительности механической обработки резанием.Обрабатываемость материала резанием можно оценивать однимили несколькими показателями. К ним относятся: качество обрабатываемой поверхности; стойкость режущего инструмента; силы, возникающие при резании; допускаемая скорость механической обработки; стойкость инструмента; силы, возникающие при механическойобработке; тип стружки, условия ее отвода из зоны резания и т.
п.В зависимости от вида резания и условий обработки те илииные технологические показатели становятся определяющими.Например, при черновой обработке помимо получения максимально возможной производительности важны значения составляющих силы резания и условия транспортировки стружки из зоны резания. При чистовой обработке помимо производительностиопределяющими являются шероховатость обработанной поверхности и глубина наклепанного слоя, лежащего под обработаннойповерхностью; степень ее наклепа; величина и знак остаточныхнапряжений в этом слое.Наиболее достоверный метод оценки обрабатываемости материала – определение ее опытным путем по всему указанному ком113плексу показателей.
Это позволяет при проектировании деталиподобрать материал, не только удовлетворяющий эксплуатационным требованиям, но и обеспечивающий минимальную стоимостьмеханической обработки резанием.Производительность и себестоимость обработки зависят главным образом от допускаемой скорости резания, поэтому для любого вида резания основным показателем обрабатываемости является допускаемая скорость резания. Лучшей обрабатываемостьюобладает тот материал, который при прочих равных условиях допускает более высокую скорость резания.
Количественно обрабатываемость оценивают коэффициентом относительной обрабатываемости, представляющим собой отношениеΚv = V/Vэ,где Vэ – скорость резания эталонного материала при заданных условиях обработки, необходимая для получения определенного периода стойкости инструмента Т; V – скорость резания рассматриваемого материала при тех же условиях обработки, необходимаядля получения того же периода стойкости.Обрабатываемость материалов как технологическое свойствоопределяется их химическим составом, структурным состоянием,механическими и теплофизическими характеристиками.
При этомзначения Κv для конкретных материалов при работе разными инструментами могут существенно отличаться. Это связано с условиями стружкообразования, стружкоотвода, возникновением вибрации и др.Обрабатываемый материал существенно влияет на износ инструмента, который, в свою очередь, зависит от режима резания, сили температур в зоне обработки, а также от свойств инструментального материала. Поэтому значения обрабатываемости одного итого же материала отличаются друг от друга не только при точении, сверлении, фрезеровании и т.
п., но и в зависимости от того,из какого материала изготовлен инструмент.Все конструкционные технологические металлы и сплавы условно разбиты на 14 групп обрабатываемости. Это разделение нагруппы выполнено в основном по химическому составу и эксплуатационным свойствам. Внутри каждой группы значение Κv изменяется в зависимости от твердости и предела прочности материаладанной группы. Следует отметить, что разделение на группы обрабатываемости является достаточно условным, но позволяет систематизировать и значительно сократить объем рекомендаций по114выбору оптимальных условий механической обработки резаниемразличных материалов.В качестве эталона обрабатываемости для углеродистых и низколегированных сталей принимают сталь 45 после нормализации илиотжига.
Для высоколегированных сталей и сплавов на основе никеляи титана в качестве эталона принята сталь 12Х18Н10Т, для чугуна –серый чугун СЧ20, алюминиевых сплавов – дюралюминий Д16, медии ее сплавов – бронза БрА9Ж9, магниевых сплавов – МЛ5.Обрабатываемость материалов определяет возможность применения тех или иных технологических процессов обработки резанием и формирования поверхностного слоя с новыми требуемыми характеристиками, а также стоимость продукции.12.2.
Основные способы улучшения обрабатываемостиДля повышения производительности труда, снижения стоимости обработки и обеспечения заданных характеристик изделиябольшое значение имеют технологические процессы, способствующие улучшению обрабатываемости материала. К основнымспособам относятся следующие.Оптимизация химического состава материала заготовок, подвергаемых обработке резанием. Например, применение магниевых иалюминиевых сплавов, обладающих низкой температурой плавления,малой прочностью и высокой теплопроводностью, повышает производительность процесса резания.
Улучшение обрабатываемости сталей может быть достигнуто в результате увеличения содержания серы (автоматные стали) и кальция (кальцевые стали).Рациональный выбор материала режущей части инструмента.Применение инструментальных материалов с повышенной теплостойкостью и износостойкостью позволяет интенсифицироватьпроцесс резания и повысить обрабатываемость конструкционныхматериалов. Например, изобретение быстрорежущей стали позволило повысить скорости резания в 4–6 раз по сравнению с инструментальными углеродистыми сталями, а использование порошковых твердых сплавов дало возможность увеличить скорость в3–4 раза по сравнению с быстрорежущим инструментом.
Применение сверхтвердых инструментальных материалов дало возможностьувеличить скорость резания до 5…6,5 м/с. В свою очередь, увеличение скорости резания потребовало изменения конструкции металлорежущих станков. Кроме того, нанесение на поверхность режущей части инструмента многослойных покрытий из карбидоввольфрама и нитридов титана позволяет уменьшить коэффициенттрения, силы резания и повысить износостойкость.115Выбор рационального типа инструмента и геометрии лезвия.В зависимости от условий обработки заготовок конструктивныеособенности и геометрические параметры режущей части инструментов могут изменяться в широких пределах. Так, при нарезаниирезьбы на винте могут быть использованы резцы, плашки илирезьбонарезные головки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
