Вопрос 2: Станки для абразивной обработки.

Шлифование – метод снятия стружки при помощи шлифовальных кругов.

На них можно обрабатывать наружные и внутренние цилиндрич, конические, фасон поверхн и плоскости, разрезать заготовки, шлифовать резьбу и зубья зубчат колёс, затачивать РИ.

Главное движение у всех станков этой группы—вращение шлиф круга.

К абразивным инст-там отн-ся круги для шлифования и заточки реж. инст-та и бруски (хонингование, суперфиниширование).

Шлифовальные станки бывают следующих типов:

-круглошлифовальные - для шлифования наружных цилиндрических поверхностей;

-внутришлифовальные;

-плоскошлифовальные;

-специальные (зубошлифовальные, -резьбошлифовальные, -шлицешлифовальные)

-заточные – для заточки инст-тов;

Вопрос 3: Современные инструментальные материалы, применяемые для изготовления режущей части инструмента и их основные параметры (твердость, теплостойкость, стоимость)

1. Углеродистые инструментальные стали

Из многочисленных марок углеродистых сталей наибольшее применение для изготовле­ния режущего инструмента находят стали марок У7, У7А, У8, У10, У12, У12А. Из этих ста­лей изготавливают инструменты, работающие при невы­соких скоростях резания (до 15 м/мин): метчики, плаш­ки, малоразмерные сверла и развертки.

Углеродистые стали содержат ³ 0,7 % углерода. Твердость инст­румента после закалки — НRС 59—61; прочность на из­гиб—200—220 кгс/мм²; теплостойкость — 200°С.

Углеродистые легированные инструментальные стали

Введение в состав инструментальной стали хрома, вольфрама, молибдена, ванадия повышает ее режущую способность. Легированные стали после термической обработки имеют твердость НRС 60—62, прочность на изгиб 250—270 кгс/мм² и теплостой­кость 250°С. Они более износоустойчивы и лучше прокаливаемы, поэтому их применяют для инструментов диаметром от 20 до 90 мм. Легированные инструментальные стали допускают примерно в 1,2—1,4 раза большую скорость резания, чем углеродистые. Наибольшее применение нашли стали марок: Х12М, 9ХС, 50ХФА, ХВГ и др.

Быстрорежущие стали

Быстрорежущие стали обладают более высокими, чем углеродистые инструментальные стали, физико-механи­ческими и эксплуатационными свойствами: твердостью НRС 62-65, теплостойкостью 620°С, со­хранением высокой износостойкости при нагреве и повы­шенным сопротивлением пластической деформации. С появлением этих сталей стало возможным увеличить скорость резания в 2—4 раза и повысить стойкость ин­струментов в 10—40 раз по сравнению с инструментами из углеродистых инструментальных сталей. Используется для инструмента для обработки отверстий: зенкеры, развертки, резцы, резьбо и зубообрабатывающий инструмент.

В зависимости от химического состава быстрорежу­щие стали разделены на вольфрамовые, вольфрамо-молибденовые, молибденовые, стали с высоким содер­жанием ванадия (вольфрамованадиевые), кобальтовые, а также безвольфрамовые стали.

По эксплуатационным свойствам современные быст­рорежущие стали можно классифицировать на три груп­пы: обычной (теплостойкость 620°С), повышенной (630— 640°С) и высокой (700—725°С) производительности.

В первую группу входят вольфрамовые, вольфрамо­молибденовые и безвольфрамовые стали; во вторую — вольфрамованадиевые, вольфрамомолибденовые с повы­шенным содержанием углерода и кобальтовые; в тре­тью— стали с интерметаллидным упрочнением.

Вольфрамовые быстрорежущие стали. Долгое время одной из наиболее широко применяемых сталей данного типа была сталь марки Р18. Химический состав стали Р18: углерод (С)-0,75%, вольфрам (W)-18%, хром (Сr)-4,1%, ванадий (V)-1,2%, молибден (Мо)-0,6%.

Вольфрамомолибденовые и молибдено­вые стали. Наибольшее распространение из этой группы получила сталь Р6М5 которая в настоящее вре­мя практически заменила сталь Р18 для изготовления режущего инструмента, предназначенного для обработки углеродистых и среднеуглеродистых конструкционных сталей (σ_в 90—100 кгс/мм²). По стойкости инструменты из этой стали не усту­пают инструментам из стали Р18.

Вольфрамованадиевые стали Р12ФЗ и Р6М5ФЗ. По­вышение содержания ванадия в этих сталях до 2,7% улучшило такие их качества, как износостойкость, горя­чая прочность, теплостойкость и твердость, но ухудшило шлифуемость.

Кобальтовые стали. Кобальт — это легирую­щий элемент, который значительно повышает теплостой­кость и вторичную твердость и, кроме того, улучшает теплопроводность многих сталей. Поэтому теплостой­кость кобальтовых сталей достигает 645—650°С, а твер­дость 67—70 НRС.

В последние годы разработаны и нашли практиче­ское применение быстрорежущие стали высокой тепло­стойкости— стали с интерметаллидным упрочнением марок В11М7К23, В4М12К23 и др. Их теплостойкость достигает 700—725°С, а вторичная твердость составляет 68—69 НRС. Данные стали используют для точения, строгании и фрезерования труднообрабатываемых мате­риалов.

Твердые сплавы

Металлокерамические твердые сплавы состоят из тончайших зерен карбидов тугоплавких металлов — вольфрама, титана и тантала, соединенных цементирую­щим металлом — кобальтом. Карбиды являются основной составной частью твердых сплавов, их содержание равно 66—97%. Благодаря наличию карбидов сплавы обретают высокую твердость и износостойкость. Связу­ющий металл придает твердому сплаву определенную прочность и вязкость.

Имея достаточно высокий предел пластической проч­ности и незначительный предел хрупкости, а также вы­сокие значения теплостойкости, стойкости против адгезионного и абразивного износа, твердые сплавы позво­ляют вести обработку сталей, чугунов, жаропрочных сплавов и других материалов со скоростями, в несколь­ко раз превышающими скорости обработки инструмен­тами из быстрорежущих сталей, и тем самым обеспечи­вают значительное повышение производительности об­работки.

Существуют четыре основные группы твердых сплавов, отличающиеся составом их карбидной основы: вольфра­мовая, титановольфрамовая, титанотанталовольфрамовая и безвольфрамовая.

4.1 Вольфрамовые твердые сплавы (однокарбидные). В эту группу входят сплавы марок ВКЗ, ВК4, ВК6, ВК8, ВК8ОМ (В-воль­фрам,К-кобальт,М-мелкозернистый,ОМ-особомелкозернистый, цифра после К указывает на процент­ное содержание кобальта, остальные - процентное содержание вольфрама). Теплостойкость 900 – 920°С, твердость HRV 91 – 93. Вольфрамовые твердые сплавы предназначены для обработки чугуна, цветных металлов, а также трудно­обрабатываемых материалов при невысоких скоростях резания (до 100 м/мин).

4.2 Титановольфрамовые твердые сплавы(двухкарбидные) в основном предназначены для обработки сталей - конструкцион­ных и легированных нормальной обрабатываемости и труднообрабатываемых материалов.

Т5К10, ТЗОК4, Т15К6, Т14К8. (цифра после буквы Т указывает на % содержание карбида титана в сплаве, а после буквы К - % содержание кобальта, остальное в сплаве - это карбид воль­фрама).

Теплостойкость 930 – 950°С, твердость HRV 90 – 94. Сплавы с большим содержанием титана целесообразно применять для чи­стовой и получистовой обработки сталей с повышенной скоростью резания, а сплавы с меньшим содержанием титана — при получистовой и черновой обработке, а так­же при фрезеровании.

4.3 Титанотанталовольфрамовые сплавы (трехкарбидные) по своим эксплу­атационным свойствам являются промежуточными ме­жду вольфрамовыми и титановольфрамовыми сплавами. Они имеют более высокую прочность и вязкость, чем титановольфрамовые сплавы, но несколько уступают им по твердости и теплостойкости. Благодаря высоким износостойкости, эксплуатационной прочности, сопротивле­нию ударным нагрузкам, вибрациям и выкрашиванию данные сплавы весьма эффективны при черновой обра­ботке сталей и чугунов с большими сечениями среза, при прерывистом резании (фрезеровании, строгании). Теплостойкость 930 – 950°С, твердость HRV 89 – 91

Стандартом предусмотрены четыре марки сплавов ТТ7К4, ТТ7К12, ТТ8К10 (цифры после ТТ - % содержание титана и тантала, вместе взятых, после К - кобальта).

4.4 Безвольфрамовые твердые сплавы. Основу сплавов этой группы составляет карбид титана (50—79%), а остальное —никель (15—37%) и молибден (5—13%).

Теплостойкость 820 – 850°С, твердость HRV 85 – 87 Из других свойств необходимо отметить более низкую теплопроводность, более высо­кий коэффициент линейного расширения и на 20—25% меньший коэффициент трения со сталью. Следовательно, безвольфрамовые сплавы обладают высокой износо­стойкостью, но чувствительны к ударным нагрузкам. Они плохо поддаются пайке и заточке вследствие неудовлетворительных термических свойств, поэтому применяются в виде неперетачиваемых пла­стин, сверл, фрез, зубо- и резьбообрабатывающего инструмента.

В настоящее время безвольфрамовые сплавы исполь­зуются для чистового и получистового точения и фрезерования чугуна, углеродистых сталей и цветных сплавов.

Широко применяются сплавы: ТН20, ТН16, КНТ20 (Т-карбид титана, Н-никель, КН-карбонитрид титана, цифра означает суммарное % содержание никеля и молибдена, остальное — карбид титана или карбонитрид титана).

5. Минералокерамика - инструментальный материал, обладающий высокими твердостью теп­лостойкостью, температурой схватывания с металлом и износостойкостью, но также с высокой хрупкостью, низкой вязкостью и плохой сопротивляемо­стью циклическим изменениям тепловой нагрузки.

В связи с таким сочетанием положительных и отри­цательных эксплуатационных качеств минералокерамика в основном используется для получистовой и чистовой обточки и расточки деталей из высокопрочных и отбеленных чугунов, закаленных сталей, а также из не­металлических материалов, а также для чистового фрезеро­вания. Все виды минералокерамики изготавливаются в виде ПСМ для изготовления различных инструментов прежде всего резцов.

Выпускают оксидную (белую), оксидно-карбидную (черную) и нитридную керамику.

Оксидная керамика почти полностью состоит из окиси алюминия, ее получают путем прессования тонко измельченных частиц Аl₂О₃ с последующим горячим спеканием. Применяются марки минералокерамики: ЦМ332 и др. Теплостойкость 1200°С, твердость HRV 96-98. Оксидную керамику рекомендуется использовать для чистового и получистового точения нетермообработанных сталей, а также серых и ковких чугунов с твердо­стью НВ 200

Оксидно-карбидная керамика имеет в своем составе кроме А1₂0з легирующие добавки карбидов хрома, ти­тана, вольфрама и молибдена. Благодаря этому ее прочность на изгиб значительно выше, чем у оксидной керамики, и достигает 65—70 кгс/мм², при некотором снижении теплостойкости и износостойкости. Теплостойкость 950-1100°С, твердость HRV 96-98. Выпуска­ются следующие марки оксидно-карбидной керамики: ВЗ, ВОК60 и ВОК 63; эти виды керамики рекомендуется, применять для чистового и получистового точения и фрезерования закаленных сталей (НRС 45 и более), се­рых чугунов (НВ 240), отбеленных чугунов (НВ 400— 700), а также нержавеющих сталей.

Нитридная керамика состоит из Si₂O₃, SiN₃H₄ и тугоплавких материалов, с включением окиси алюминия и других компонентов. К этой группе отно­сятся силинит и кортинит.

Силинит обладает такой же прочностью на изгиб, как и оксидно-карбидная минералокерамика (σ_и = 49— 68 кгс/мм²), но большей твердостью (НRА 94—96) и стабильностью свойств при высокой температуре. Он не взаимодействует в процессе резания с большинством сталей и сплавов на основе алюминия и меди, т. е. не подвергается адгезионному износу. Из этого материала изготавливают как напайные, так и неперетачиваемые механически закрепляемые пластины.

Инструментом, оснащенным пластинами из кортинита, рекомендуется обрабатывать закаленные стали НRС 30—55, ковкие чугуны, модифицированные и отбеленные чугуны, а также термоулучшенные стали. Режи­мы обработки такие же, как и для оксидно-карбидной керамики.

Сверхтвердые материалы

Для изготовления лезвийного инструмента в настоя­щее время применяются три вида сверхтвердых матери­алов (СТМ): природные алмазы, поликристаллические синтетические алмазы и композиты на основе нитрида бора.

Природные и синтетические алмазы об­ладают такими уникальными свойствами, как самая вы­сокая твердость (НV 10000 кгс/мм²), весьма малые ко­эффициент линейного расширения и коэффициент тре­ния и высокие теплопроводность, теплостойкость 950°С, адгезионная стойкость и износостойкость.

Недостатками алмазов являются невысокая проч­ность на изгиб, хрупкость и растворимость в железе при относительно низких температурах (750°С), что препят­ствует, использованию их для обработки железоуглеро­дистых сталей и сплавов на высоких скоростях резания, а также при прерывистом резании и вибрациях.

Природные алмазы используются в виде кристаллов, закрепляемых в металлическом корпусе резца.

Синтетические алмазы марок АСБ (балас) и АСПК (карбонадо) сходны по своей структуре с природными алмазами. Они имеют поликристаллическое строение и обладают более высокими прочностными характеристи­ками.

Природные и синтетические алмазы нашли широкое применение в обработке медных, алюминиевых и маг­ниевых сплавов, баббитов, благородных металлов (золота, серебра, палладия, платины), титана и его спла­вов, неметаллических материалов (пластмасс, тексто­лита, стеклотекстолита, органического стекла, прессо­ванного и силицированного графита), а также твердых сплавов и керамики.

Применяются для изготовления резцов и фрез в виде поликристаллов, а также для изготовления алмазных кругов, паст и порошков.

Композит - новый сверхтвердый материал на основе кубического нитрида бора, применяемый для изготовления лезвийного режущего инструмента.

По твердости (НV 8000 ед.) композит приближается к алмазу, зна­чительно превосходит его по теплостойкости (1200°С), более инертен к черным металлам. Это определяет главную область его применения — обработка закаленных сталей и чугунов. Однако композит может быть эффективно использован также при обработке легких и цветных сплавов и некоторых труднообрабатываемых материа­лов.

Промышленность освоила выпуск следующих основ­ных марок СТМ: композит 01 (эльбор-Р), композит 02 (белбор), композит 05 и 05И, композит 10 (гексанит-Р) и композит 09 (ПТНБ-ИК).

Композиты 01 и 02 применяются для тонкого и чистового безударного точения деталей из закаленных сталей твердостью НRС 55—70, чугунов любой твердости и твердых сплавов марок ВК15, ВК20 и ВК25 (НRА 88—90).

Композиты 01 и 02 могут быть использованы также для фрезерования закаленных сталей и чугунов, несмотря на наличие ударных нагрузок, что объясняется бо­лее благоприятной динамикой фрезерной обработки.

Композит 05 по твердости занимает среднее по­ложение между композитом 01 и композитом 10, а его прочность примерно такая же, как у композита 01. Инструментами из композита 05 можно обрабатывать стали твердостью НRС 40—60 и чугуны твердо­стью до НВ 300 с подачами до 0,3 мм/об и глубинами резания 0,2—2,0 мм.

Композиты 09 и 10 имеют примерно одинаковую прочность на изгиб (70—100 кгс/мм²), которая значи­тельно выше, чем у композита 01, однако твердость композитов 09 и 10 меньше и составляет 4000— 5000 кгс/мм². Кроме того, композит 09 обладает высо­кой теплостойкостью (1400°С) и весьма высокой термо­циклической стойкостью.

Благодаря сочетанию указанных свойств композиты 09 и 10 рекомендуются для тонкого, чистового и полу­чистового точения и фрезерования закаленных сталей и чугунов, а также твердых сплавов. Режущие элементы из композитов выпускаются в ви­де поликристаллов а также в виде круглых, трехгранных, квад­ратных, ромбических и шестигранных неперетачиваемых пластин для механического соединения.

 

 

Билет 25