granovskij_rm (831076), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Потребовалось полностью заменить весь тихоходный и маломощный парк металлорежуших станков новыми, технически более совершенными станками с частотой вращения шпинделя до 1000... 1500 об/мин и мощностью до 6...8 хВт. Это был первый скачок в развитии современной технологии механической обработки деталей, вызванный появлением более совершенного инструментального материала В годы первой пятилетки реконструируемые и вновь строящиеся в СССР машиностроительные заводы оборудовались импортными металлорежущимн станками, рассчитанными на использование быстрорежущего инструмента.
Новые инструментальные заводы приступили к производству быстрорежуших инструментов. а зарожлающаяся станкостроительная промышленность начала разработку и выпуск собственных моделей металлорежущих станков, предназначенных для работы с быстрорежущим инструментом. Большие успехи, достигнутые переходом от углеродистых к высоколегированным быстрорежущим сталям, дали основания исследователям приступить к поискам новых композиций различных химических элементов, с помощью которых можно создать инструментальные материалы с еше более высокими физико-механическими свойствами. Исследования велись во многих промышленно развитых странах. Многочисленные экспериментальные материалы самого различного химического состава получили общее название стелиаьь Однако попытки использовать стелиты для изготовления лезвийных металлорежущих инструментов положительных результатов не дали.
Они оказались хрупкими материалами, не превосходящими по износостойкости быстрорежущую сталь. Хотя стелиты как самостоятельная группа инструментальных материалов применения не нашла, в процессе поисковых плавок родились первые прообразы современных материалов, известных под названием»жердых сплавов. Технология производства первых вольфрамокобальтовых твердых сплавов состояла в расплавлении компонентов и отливке пластинок, припяиваемых к корпусу инструмента. Исследования резцов с припаянными пластинками литого вольфрамокобальтового твердого сплава показали, что их режущие свойства ненамного выше, чем у инструментов иэ быстрорежущих ста- лей.
Рентабельность практического использования твердых сплавов ставилась под сомнение. Дело коренным образом изменилось„когда исследователи отказались от технологии расплавления и перешли к применению методов порошковой металлургии. Твердосплавные пластинки, изготовленные по этой технологии, имели высокие физико-механические свойства и оказались весьма эффективным инструментальным материалом.
Разработанная в то время технология получения твердых сплавов методом порошковой металлургии используется по настоящее время. Режущие инструменты, оснащенные твердое плавными пластинками, стали постепенно вытеснять инструменты из быстрорежущих сталей. Сначала твердо- сплавными пластинками оснащались резцы, несколько позже фреэы, развертки. Затем, по мере развития инструментальной технологии„твердыми сплавами оснащались фасонные инструменты, зубои резьбонарезные инструменты, протяжки.
В США, Германии и СССР приблизительно в одно и то же время (во второй половине Ю-х годов) твердые сплавы, изготовленные по технологии порошковой металлургии, были выпущены как товарная продукция. Эти сплавы, полученные из карбидов вольфрама и металлического кобальта (группа ВК), в США назывались, как и производящая нх фирма, «карболой», в Германии на заводах Круппа — «видна»„т.е. «как алмаз», в СССР они получили название «победит». Все эти твердые сплавы оказались превосходным инструментальным материалом для обработки чугунов, но совершенно непригодным для обработки сталей. По этой причине первые годы (до середины 30-х годов) т»ердымн сплавами обрабатывались только чугуны, а стали продолжали обрабатывать быстрорежущими инструментами.
В результате дальнейших поисков к середине 30-х годов был разработан новый твердый сплав, содержащий кроме карбидов вольфрама карбиды титана. Вольфрамотитановые твердые сплавы были успешно применены при обработке сталей, но они оказались малозффехтивны при обработке чугунов. Первые марки советских вольфрамотитанокобвльтовых твердых сплавов (группа ВТК) обозначались ц15 н а2!. Сплав а15 соответствует используемому в настоящее время твердому сплаву марки Т15Кб. Сплав и21 применения в дальнейшем не нашел. Таким образом, начиная с середины 30-х годов в машиностроении применяются пластинки твердых сплавов двух групп.
Из сплавов группы ВК выполняют инструменты, предназначенные для обработки чугунов, а из сплавов группы ВТК— инструменты для обработки сталей. По таким важным параметрам, как твердость, предел прочности на сжатие, температуро- и износостойкость, твердые сплавы превосходят быстрорежушие стали. Металлорежущие инструменты, оснащенные твердосплавными пластинками, могут обрабатывать стали и чугуны со скоростями, в 2...3 раза превосходящими скорости доступные инструментам из быстрорежущих сталей. Снова возникла ситуация, когда парк металлорежуших станков, рассчишнный на работу с быстрорежущим инструментом, сдерживал использование высоких режущих свойств твердосплавных инструментов.
Таким образом, появление новых инструментальных материалов — твердых сплавов — вновь явилось причиной очередного скачка в области станкостроения и механической обработки деталей машин. Вновь возросли скоростные и мощностные характеристики станков. Частота вращения шпинделей станков повысилась до 2000 сб/мин. Мощность, например, токарных станков достигла 13...15 кВт. Рациональное использование нового станочного оборудования и твердосплавных инструментов привело к повышению производительности труда и экономичности обработки металлов резанием. С тех пор не было разработано новых композиционных инструментальных материалов на металлической основе, обладающих более высокими физико-механическими свойствами.
Видимо, дальнейшие возможности композиционной разработки новых составов металлических инструментальных материалов ограничены или даже исчерпаны. В 40-х голах усилия ученых были направлены на разработку минеральных инструментальных материалов, физико- механические свойства которых превосходили бы свойства материалов на металлической основе. В Московском химико-технологическом институте была разработана мннералокерамика на основе кристаллов корунда, получившая обозначение ЦМ332, Минералокерамика, обладая очень высокой температуро- и износостойкостью, имеет низкую прочность на изгиб, примерно в 10 раз меньшую, чем у быстрорежущих сталей, и в 3...4 раза меньшую, чем у твердых сплавов. Минералокерамнка оказалась очень хрупким материалом, склонным к локальным выкрашиваниям.
Ею оснащали резцы, предназначенные для скоростной окончательной обработки сталей и чугунов. Из-за хрупкости н низкой ударной вязкости широкого промышленного распространения минералокерамика не получила Производя попытки повысить прочность и уменьшить хрупкость мннералокерамики легнрованнем некоторыми тугоплавкими металлами, ученые получили новую подгруппу мегалломинеральных инструментальных материалов, названных кермееами. Первые композиционные керметы оказались недостаточно износостойкими. Поиски более совершенных композиций керметов продолжаются, и уже получены положительные результаты по созданию более прочных и менее хрупких составов, превышающих по свойствам чистую минералокерамику ЦМ332.
Можно надеяться, что будут разработаны керметы с весьма высокими режущими свойствами и зто позволит в дальнейшем широко применять их как прогрес. сивный инструментальный материал. В 50-х годах была разработана технология производства в промышленных масштабах синвитпических алмазов. Алмазные шлифовальные круги нашли широкое применение для производительной и качественной заточки твердосплавных инструментов, а также изделий из минералов н полупроводниковых материалов. Резцы, оснащенные алмазом, используются для обработки твердых, термообработанных металлов, минералов, заготовок из алюминиевых сплавов с повьппенными требованиями к качеству обрабо- танной поверхности. Алмазными инденторами специальных форм выполняют скоростное выглаживанне поверхностей.
В 60-х годах д-ром техн. наук Н. Е. Филоненко была разработана оригинальная технология изготовления синтетическогоо минерального материала нз соединения азота и бора, получившего название «эльборь. Шлифовальные круги из эльбора обладают повышенными режущими свойствами и предпочтительны для шлифования изделий, изготовляемых нз высоколегированных термообработанных сталей, например режущих, измерительных инструментов. Резцы, оснащенные лезвиями из вставок эльбора, применяются для скоростного чнстового точения чугунньп заготовок, для обработки высоколегированных стальных заготовок н минералов. Для рентабельного использования резцов, оснащенных вставками-лезвиями нз синтетических алмазов и зльбора, и получения обработанных поверхностей самого высокого качества необходимы внброустойчивые, прецизионные станки высокой жесткости.
Станки лолжны иметь хорошо сбалансированные шпнндельные узлы н подшипники на воздушной подушке. Следовательно, разработка качественно новых видов инструментальных материалов вновь требует очередного повышения технического уровня металлорежущих станков и создает предпосылки для дальнейшего совершенствования технологии всех отраслей машиностроения, связанных с обработкой металлов резанием.
Инструменты, изготовленные из новых инструментальных материалов, стабильно работают при высоких режимах резания на современных быстроходных и мощных металлорежущих станках, полуавтоматах, станках с программным управлением, автоматах н автоматических линиях. Все это в комплексе предопределяет высокий уровень технологии изготовления деталей в механообрабатывающнх цехах машиностроительных заводов. Дальнейшее повышение уровня технологии производства машин определяется взаимосвязанным н взаимодополняющим развитием каждой составной части общего комплекса — инструмент~Ь оборудования, сте- пенью его автоматизация н механизации, параметрами рабочих режимов резания, научно обоснованным технологическим маршрутом обработки заготовок. В технологян, использующей обработку металлов резанием, прогрессивное значение в прошлом принадлежало инструментальным материалам.
Следует псла- гать, что их прогрессивная роль сохранятся в обозримом будущем. й 2.2. ФИЗИКОНЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИНСТРУНЕНТАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ОРРЕДЕЛЯКЭЩИЕ ИХ РЕЖУЩУ$О С П ОС ОБН ОСТЬ Работоспособность металлорежущего инструмента может быть обеспечена только в том случае, если его рабочая часть выполнена нз материала, обладающего комплексом определенных физико- механических свойств. Материалы, в той или иной мере отвечающие требованиям этого комплекса н способные осуществлять резание, называются инструментальными. Рассмотрим основные физико- механические свойства инструментальных материалов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
