granovskij_rm (831076), страница 6
Текст из файла (страница 6)
ТВЕРДОСТЪ. Чтобы внедриться в поверхностные слои обрабатываемой заготовки, материал режущих лезвий рабочей части Ннструментов должен иметь высокую твердость. Твердость инструментальных материалов может быть природная, т. е. свойственная этому материалу при его образовании, н может быть получена специальной обработкой. Так, ннструментальные стали поставляются с металлургических заводов в отожженном состоянии, и в этом состоянии онн легко поддаются обработке резанием.
Механически обработанные инструменты подвергают термообработке, шлифованию и заточке. В результате термообработкн существенно повышаются прочность и твердость инструментальных сталей, Твердость термообработанных инструментальных сталей измеряется по шкале С Роквелла и выражается в условных еди- 17 ницах НКС.
При твердости термообработанных инструментов, изготовленных из инструментальных сталей, в пределах НКС 63... 64 достигаются наиболее устойчивая их работа и наименьшая изнашиваемость лезвий. При меньшей твердости возрастает изнашиваемость лезвий инструментов, а при большей твердости лезвия начинают выкрашнваться иэ-за чрезмерной хрупкости.
Твердые сплавы, мннералокерамика и применяемые для изготовления режущих частей инструментов синтетические инструыентальные материалы имеют высокую природную твердость, существенно превышающую твердость термообработанных инструментальных сталей. Твердость минералокерамики н твердых сплавов измеряется по шкале А Роквелла и находится в пределах НКА 87...93. Твердость синтетдческих инструментальных материалов насуолько велика, что сопоставима с твердостью природного алмаза. Поэтому оценку твердости этих материалов производят по их микротвердости, которая находится в пределах 85...94 ГПа.
Конструкционные металлы, имеющие твердость НКС 30...35, удовлетворительно обрабатываются инструментами, выполненными из инструментальных сталей, термообработанных до НКС 63...64, т.е. при отношении твердостей, примерно равном двум. Конструкционные металлы, термообработанные до НКС 45...55, могут быть обработаны твердыми сплавами. Синтетические инструментальные материалы благодаря своей высокой твердости способны производить обработку закаленных сталей. 1(РОВНО( Пх. В процессе резания на рабочую часть инструментов действуют силы резания, достигающие значений более 10 кН.
Под действием этих сил в материале рабочей части возникают большие напряжения. Чтобы эти напряжения не приводили к разрушениям рабочей части, инструментальные материалы должны быть достаточно прочными, Из всех инструментальных материалов наилучшим сочетанием прочностных характеристик обладают инструментальные стали.
Отношение между их пределами прочности на изгиб и растяжение равно 1,3...1,6, а отношение между пределами 18 прочности на сжатие н растяженне— 1,6„,2,0. Благодаря этому рабочая часть инструментов, вьпголненных нз инструментальных сталей, успешно выдерживает сложный характер нагружения и может работать на сжатие, кручение, изгиб и растяжение. пх дгапприпрра Рис. 2Л. Заиисинасть тиарлисти ннструнинталиных натарналаи ат тинлературы матрена Затем в порядке убывания прочностных характеристик следуют: твердые сплавы, минералокерамика, синтетические инструментальные материалы и алмазы. Все эти материалы достаточно хорошо выдерживают сжимающие напряжения.
Однако их существенным недостатком является низкое значение прочности на изгиб (о„= 0,3...1,0 ГПа). Предел же прочности на растяжение у этих материалов настолько мал, что вообще не позволяет производить обработку резанием при действии в них растятивающих напряжений. При использовании этой группы инструментальных материалов необходимо за счет соответствующей геометрии рабочей части добиваться, чтобы в процессе резания в них действовали только сжимающие напряжения. ТЕМПЕРАТУРОСТОЙКОСТЬ.
Интенсивное выделение теплоты в процессе резания металлов ведет к нагреву лезвий инструмента, причем наибольшая температура развивается на контактных поверхностях лезвий. Нагрев до температуры ниже некоторого ее критического значения 0„(рис. 2Л), разного для различных инструментальных материалов, не сказывается на их структурном состоянии и твердости. После нагрева вплоть до этой температуры и охлаждения инструментальные материалы не изменяют своих свойств.
При нагреве выше критической температуры в инструментальных матеРиалах происходят структурные измене- ния и связанное с этим снижение твердости. Критическая температура 6„назьь вается температурой красностойкос т и. В основе термина «красностойкость» лежит физическое свойство металлов в нагретом до 600'С состоянии излучать темно-красный свет. По сути своей термин «красностойкость» означает т е м п ературостойкость ш~струментальных материалов. Различные инструментальные материалы имеют температуростойкость в широких пределах — от 220 до 1800'С. В порядке убывания температуростойкостн инструментальные материалы располагаются в следующем порядке: а) синтетические инструментальные материалы; б) мннералокерамнка; в) твердые сплавы; г) инструментальные быстрорежущие стали; д) инструментальные углеродистые стали.
ТЕПЛОПРОВОДНОСТ)х Увеличение работоспособности режущего инструмента может быть достигнуто не только за счет повышения температуростойкости инструментального материала, но н благодаря улучшению условий отвода теплоты, выделяющейся в процессе резания на лезвии инструмента н вызывающей его нагрев до высоких температур. Чем большее количество теплоты отводится от лезвия в глубь массы инструмента, тем ниже температура на его Контактных поверхностях. Теплопроводность ) инструментальных материалов зависит от химического состава и температуры 0 нагрева. Приведенные на рис, 2.2 данные показывают, что теплопроводность, например, инструментальных быстрорежущих сталей повышается с увеличением температуры до 650...750'С н уменьп)а- ется при нагреве свыше этих температур.
Присутствие в стали таких легирующнх элементов, как вольфрам и ванадий, снижает теплопроводящие свойства инструментальных сталей, а легированне титаном, молибденом и кобальтом, наоборот„ заметно повышает. Это же относится и к твердым сплавам, в состав которых входит карбил титана. Они более теплопроводны, чем твердые сплавы, содержащие только карбид вольфрама. КОЭФФИЦИЕНТ ТРЕНИЯ. Значение коэффициента трения скольжения р конструкционных металлов по инструмен- тальным материалам зависит от химического состава и физико-механических свойств контактирующих пар, а также от контактных напряжений на трущихся поверхностях и скорости скольжения. В процессе резания металлов значения нормального напрюкения на контактных б,бб Рис.
2.2. Теплопроводиость быстрорежущих сталей поверхностях лезвий инструментов находятся в пределах 0,1...0,6 ГПа Под действием столь больших напряжений и сил трения оксидные и адсорбировавные пленки на трущихся поверхностях металлов инструмента и заготовки разрушаются. Поэтому условия взаимодействия контактных поверхностей лезвий с обрабатываемыми металлами практически соответствуют условиям сухого внешнего трения, при которых значение коэффипиента трения значительно возрастает. Сравнивая кривые зависимости коэффициента сухого трения от скорости скольжения (рис. 2.3), можно отметить, что коэффициент трения в паре со сталью у быстро- режущих сталей (кривая 1) всегда больше, чем у твердых сплавов (кривая 2).
Коэффициент трения твердого сплава по чугуну (кривая 3) с увеличением скорости скольжения монотонно уменьшается. Коэффициент трения р функционально связан с силой трения и работой сил трения, затраченной на пути Ь взаимного скольжения. В связи с этим значение коэффициента трения оказывает влияние на износостойкость В и интенсивность изнашивания,)„инструмвнтальных материалов.
ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ. Взаимодействие инструмента с обрабатываемым материалом протекаез в условиях подвижного контакта. Прн этом оба тела, образун>щих трущуюся пару, взаимно изнашивают друг друга. Материал каждого из взаимодействующих тел обладает: рованные частипы инструментального материала. Износостойкость зависит от нормального напряжения на контактных поверхностях взаимодействующей пары трущихся материалов и от скорости относительного скольжения. Закономерность изме- Рнс.
2.3. Заенсиность изменения козффициента трения р от скорости сколыкення г для различных лар материалов: ! — сталь 45 — быстраремущее ста. пнг 2 — сталь 45 — твердые сплавы подгруппы ВТК; Э вЂ” чугун — твердые сплавы подгруппы ВК а) свойством истирать материал, с которым он взаимодействует; б) износостойкостью, выражающей способность материала сопротивляться истирающему действию материала контртела. Практический интерес при изучении процессов резания представляет износ лезвий инструментов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
