Резцы длятокарных работ на станках с ЧПУ.1
Отличия токарных резцов поназначению.1
Базовые схемы резцов.4
Подсистема резцов для станков с ЧПУ.7
Инструментальныематериалы.15
Заточкарезцов.23
Списоклитературы.28 Резцы для токарных работ на станках с ЧПУ.
Токарные резцы предназначены для выполнения всегомногообразия различных операций на станках с ЧПУ, на ГПМ и ГПС, а также настанках токарной группы с ручным управлением.Отличия токарных резцов по назначению.
По назначению система токарных резцов подразделяется наследующие подсистемы:
· для наружного точения, растачивания, нарезания резьб, прорезанияканавки отрезания на станках легких и средних серий;
· для работ на тяжелых, крупных токарных и карусельных станках;
· для работ на ГПМ, многоцелевых станках со встроенными роботизированнымикомплексами автоматической смены инструмента;
· для специальных работ (резцы для плазменно-механическойобработки, фасонные).
Каждая из подсистем имеет свои специфическиеособенности, обусловленные многими факторами и в первую очередь конструкцией оборудования,его технологическим назначением и т.д. Система резцов базируется на общихметодологических принципах и предусматривает:
· разработку (выбор) и унификацию надежных методов закреплениясменных пластин в державке (в том числе цельные и составные резцы, с напаяннымипластинами, сборные);
· обеспечение удовлетворительного дробления и отвода, стружки иззоны резания;
· достаточно высокую точность позиционирования вершин сменныхпластин (за счет создания точных баз гнезда);
· быстросменность и удобство съема и замены сменных пластин,режущего элемента или кассеты (блока);
· унификацию и максимально допустимое сокращение (сведение коптимальному значению технико-экономических показателей промышленногопроизводства и применения) числа методов закрепления пластин в державке;
· возможность использования всей гаммы и размеров сменных пластинотечественного и зарубежного производства;
· соответствие точностных параметров резцов международнымстандартам;
· обязательность применения специальных деталей крепежа (винтов,штифтов и т.п.) повышенной точности и надежности разработка новых форм иразмеров режущих пластин, форм их передних поверхностей, обеспечивающихудовлетворительное дробление и отвод стружки;
· использование опыта новаторов и изобретателей;
· применение прогрессивных ресурсосберегающих технологийизготовления деталей крепежа, ключей; технологичность и экономичностьизготовления (сбережение материалов и трудовых ресурсов);
· возможность применения составных (найденных, цельных, клееных идругих подобных соединений) твердосплавных пластин с блоками (державками)инструмента в случаях несомненной их технико-экономической эффективности илиневозможности конструкторского решения резца в сборном варианте (в первуюочередь для малых сечений державок, некоторых расточных и отрезных операций ит.п.).
Подсистемы конструкций резцов созданы на основе общепринятоймировой практикой системы форм державок и углов в плане для обеспечения всехопераций точения. Например, для подсистемы наружного точения и растачиванияформы державок, обеспечивающих выполнение всего многообразия переходов токарнойобработки, предусмотрены международные (ИСО 5910, 5909 и др.) и отечественныестандарты.Базовые схемы резцов.
В настоящее время, несмотря на огромное многообразиеконструкции и схем узлов крепления сменных многогранных пластин в державках,ведущие зарубежные изготовители резцов используют в серийном производствевесьма ограниченное число методов закрепления. Ограничено их число и вотечественных подсистемах резцов. Например, в подсистемах для наружноготочения и растачивания на станках легких и средних серий приняты четыре базовыесхемы конструкции узлов крепления СМП (обозначение креплений по ГОСТ 26476-85):
· без отверстия – прихватом (тип С);
· с цилиндрическим отверстием – рычажным механизмом (тип Р);
· штифтом и прихватом (тип М);
· с тороидальным отверстием – винтовым механизмом (тип S).
Пластины без отверстия закрепляют по методу С. За основупринята конструкция, широко применяемая на автомобильных заводах. При такомметоде закрепления режущие пластины базируют в закрытом гнезде державки по двумбазовым поверхностям и сверху прижимают к опорной поверхности прихватом.Быстрый съем пластин обеспечивается дифференциальным винтом. Опорнуютвердосплавную пластину закрепляют винтом на державке резца или разрезнойпружинящей втулкой.
Резцы с креплением СМП по методу С имеют различныеисполнения: для режущих пластин с задним углом и без заднего угла; с опорнымипластинами; без опорных пластин.
Следует отметить, что СМП заднего угла имеют в 2 раза большережущих кромок, чем СМП с задним углом. На передней поверхности СМП с заднимуглом выполнены стружколомающие канавки для дробления и отвода сливнойстружки. При использовании СМП без заднего угла применяют накладные стружколомы.
Резцы с опорной пластиной широко применяют при точении ирастачивании; резцы без опорной пластины – при растачивании малых отверстий иточении на станках легких серий (сечение h [ b державки резца 12 х 12…16 х 16 мм). Эксплуатация резцовпоказала, что при работе на универсальных и специальных станках вкрупносерийном и массовом производстве хорошо зарекомендовали себя резцы ствердосплавными стружколомами.
В таких резцах можно использовать СМП из твердого сплава,керамики и т.п.
Резцы с СМП с положительными углами обеспечивают уменьшениесил резания, поэтому их рекомендуется применять при обработке нежесткихдеталей. Эти резцы можно также применять с накладными стружколомами.
Для наружного точения и растачивания в резцах с закреплениемпо методу С используют квадратные, трехгранные, ромбические СМП, а такжепараллелограмные пластины типа KNUX с креплениемспециальным фигурным прихватом. СМП с центральным цилиндрическим отверстиемзакрепляют рычажным механизмом по методу Р и модернизированным клиновымкреплением (клин-перехватом) по методу М. Закрепление рычажным механизмомявляется наиболее рациональным для резцов сечением державок от 20 х 20 до 40 х40 мм. Эту конструкцию эффективно, применяют на станках с ЧПУ. Разработанаотечественная оригинальная конструкция рычажного механизма, котораясоответствует лучшим мировым образцам, а по назначению полностью унифицированас конструкциями резцов, выпускаемых на некоторых крупных машиностроительныхзаводах отечественной промышленности, и с инструментом, выпускаемым за рубежом.
СМП базируется в закрытом гнезде державки, а рычаг,приводимый в действие винтом, подтягивает ее к двум боковым стенкам гнезда инадежно прижимает к опоре. Опорную пластину закрепляют разрезной втулкой.Конструкция узла крепления обеспечивает возможность быстрого и точного поворотаили смены СМП и надежного ее закрепления. Она позволяет всю гамму новыхпрогрессивных отечественных и зарубежных пластин, а также СМП со сложной формойпередней поверхности, обеспечивающей хорошее дробление стружки в широкомдиапазоне подач и глубин резания.
Для контурной обработки на станках с ЧПУ, ГПМ и ГПС,позволяющей за один рабочий ход обточить несколько поверхностей детали,применяют резцы с ромбическими СМП (e=80° и 55°).Промышленные партии резцов с L-образным рычагом длянаружного точения и растачивания широко освоены в серийном производствеинструментальными заводами Минстанкпрома, их выпускают по ТУ2-035-892 и ГОСТ26613-85.Подсистема резцов для станков с ЧПУ.
Для выполнения одним резцом предварительных и окончательныхопераций в первую очередь на универсальных станка с ручным управлениемразработана гамма резцов с модернизированным клиновым креплением СМПклин-прихватом (метод М). Клин прижимает СМП не только к штифту, на который ееустанавливают центральным отверстием, но и к опороной пластине. При такомзакреплении СМП остается открытой вспомогательная режущая кромка.
Разработана также подсистема токарных отрезных и канавочныхрезцов для станков с ЧПУ и ГПМ, в которую включены следующие резцы.
1. Отрезные резцы повышенной надежности с напайнымитвердосплавными пластинами. От выпускаемых по ГОСТ 18884-73 отрезных резцов ихотличает:
· повышенная точность изготовления и взаимного расположенияповерхностей державки, что обеспечивает их применение на станках с ЧПУ;
· использование новых, в том числе трехслойных, марок припоев изамена материала державки на сталь 35ХГСА или 30ХГСА практически исключаеттрещинообразование при напайке, что позволит сократить расход резцов примерно в3-4 раза;
· повышенное качество и точность заточки резца уменьшают затратыпотребителя на первичную заточку на 0,3-0,4 р;
· улучшенный внешний вид.
Основные размерные параметры резцов полностью соответствуютстандарту ISO243-1975 (Е).
2. Резцы отрезные державочные с механическим креплениемсменных неперетачиваемых твердосплавных режущих пластин.
Резец состоит из державки, неперетачиваемой однокромочнойрежущей пластины, подпружиненного прихвата. На опорной поверхности режущейпластины выполнен V-образный выступ, которым ееустанавливают в V-образном пазу гнезда державки. Призакреплении гарантируется поджим режущей пластины со стороны упорнойповерхности гнезда. Геометрические параметры режущей части обеспечивают хорошийотвод стружки из зоны резания, что особенно важно при обработке заготовок извязких материалов.
Использование режущих пластин из твердых сплавов сизносостойким покрытием обеспечивает повышение стойкости в 2-4 раза.
3. Отрезные пластинчатые резцы с механическим креплениемсменных неперетачиваемых твердосплавных режущих пластин предназначены для выполненияопераций отрезки в первую очередь на универсальных станках с ручнымуправлением. Резец состоит из блока, закрепленного в резцедержателе станка,пластинчатой державки и неперетачиваемой двухкромочной режущей пластины,которая закрепляется упругим лепестком державки. Опорные поверхности режущейпластины выполнен в виде V-образных пазов, которымиона взаимодействует с V-образными выступами гнезда иупругого лепестка державки.
Уменьшение ширины одной из двух режущих кромок на 0,3-0,4 ммобеспечивает работоспособность каждой режущей кромки в пределах нормативногосреднего периода стойкости, но для этого изношенная, отработавшая кромка должнабыть переточена на 0,3-0,4 мм. Такое техническое решение обеспечивает экономиютвердого сплава.
Пластинчатая державка позволяет настраивать значение еевылета из блока на требуемый размер, что делает резец более универсальным.Форма передней поверхности режущих пластин обеспечивает удовлетворительноестружкообразование и хороший отвод стружки при обработке заготовок из различныхсталей в широком диапозоне подач.
4. Канавочные державочные резцы с механическим креплениемсменных перетачиваемых твердосплавных режущих пластин предназначены для работына универсальных станках и станках с ЧПУ. Их используют в первую очередь дляпрорезания канавок точных размеров. В качестве режущего элемента используюттвердосплавные пластины, выпускаемые по ГОСТ 2209-83.
Наружную форму режущей части и требуемый размер обеспечиваютзаточкой. Максимальная ширина режущей кромки равна 4,8 мм. Резец состоит издержавки, режущей пластины призматической формы, прихвата и упорного элемента ввиде сухаря и регулировочного винта. Опорная поверхность режущей пластинывыполнена под углом к боковой, что обеспечивает при закреплении прихватом еефиксирование от поперечных смещений. Вылет режущей пластины после переточек ификсация ее от продольного смещения обеспечиваются регулировочным винтом.
На базе этой конструкции освоены и серийно выпускаютканавочные резцы для обработки наружных прямых и угловых канавок; для обработкивнутренних прямых, угловых и зарезьбовых канавок. При рациональной эксплуатациидопустимое число переточек не менее 20.
5. Канавочные резцы с механическим креплением сменныхнеперетачиваемых твердосплавных режущих пластин состоят из державки,двукромочной режущей пластины и зажимочного винта с шайбой. Опорные поверхностирежущей пластины выполнены в виде V-образных пазов,которыми она взаимодействует с V-образными выступамигнезда. Режущую пластину закрепляют винтом, взаимодействующим с верхней частьюгнезда, образованного прорезью в державке.
Точность базирования и фиксация режущей пластины отпродольного смещения обеспечивается наличием в гнезде упорной базовойповерхности. Отношение глубины прорезаемой канавки к ее ширине находится в пределахот 1,0 до 2,0 в зависимости от ширины режущей части.
Наличие на режущей пластине двух режущих кромок обеспечиваетэкономию твердого сплава. Форма передней поверхности режущих пластинобеспечивает удовлетворительное стружкообразование и хороший отвод стружки вшироком диапазоне подач.
Представленная номенклатура резцов обеспечивает возможностьвыполнения всех видов отрезных и канавочных операций.
Для нарезания резьб на токарных станках используют резцы снапаянными твердосплавными пластинами по ГОСТ 18885-73, с механическимкреплением твердосплавных пластин.
Конструкция резца с механическим креплением перетачиваемыхпластин аналогична конструкции канавочного резца для прорезания прямых канавок,отличие лишь в заточке режущей пластины с углом профиля при вершине равным 59°30’. При принятой ширине используемойпластины обеспечивается шаг нарезаемой резьбы лт 0,8 до 3,5 мм. Точноешлифование (заточка) профиля режущей части обеспечивает получение нарезаемойрезьбы по средней степени точности.
В резцах с механическим креплением неперетачиваемой режущейпластины ромбической формы требуемая геометрия режущей части пластиныобеспечивается прессованием и спеканием. Для надежного крепления режущейпластины в глухом гнезде державки на ее передней поверхности имеется V- образный паз, предназначенный для соединения с прихватом.Шаг нарезаемых резьб находится в пределах от 2,5 до 6,0мм.
Резьбы специального профиля на трубах, муфтах, ниппелях изамках нефтяного и геологоразведочного оборудования в зависимости от профилярезьбы нарезают следующими резцами:
· предварительное – резцами, оснащенными СМП трехгранной формы поГОСТ 19043-80 и ГОСТ 19044-80;
· окончательное – резцами, оснащенными пластинами квадратной илитрехгранной формы с режущей частью, профиль которой получен шлифованием.
Пластины без отверстия закрепляют по методу С, а пластины сотверстием – тянущим прихватом. Профиль режущей части может быть многозубым (допяти) на одной режущей грани; диапазон шагов нарезаемых резьб находится впределах от 2,54 до 6,35 мм. Число рабочих ходов в зависимости от шага от 2 до12.
Рассмотрим подсистему резцов широкого назначения дляобработки на тяжелых и крупных токарных, токарно-карусельных и вальцетокарныхстанках, в том числе на станках с ЧПУ. Такие резцы могут быть использованы идля другого тяжелого металлорежущего оборудования. В подсистему входятсборные резцы для чернового, получистового и чистового точения заготовок изстали, чугуна и других материалов любой твердости с глубиной резания приобдирке до 50 мм и подачей до 10 мм/об. Резцами выполняют обтачивание,подрезку, растачивание больших диаметров, прорезку и отрезку, обработкупереходных поверхностей.
Подсистема состоит из нескольких групп:
ТТО – для тяжелых токарных станков с наибольшим диаметромустанавливаемой заготовки 1250-4000 мм и для карусельных станков с наибольшимдиаметром устанавливаемой заготовки 3200-12000 мм, имеющих обычныерезцедержатели;
ТТП – для тяжелых токарных станков с пластинчатымрезцедержателями станков с ЧПУ;
КТО – для крупных токарных станков с наибольшим диаметромустанавливаемой заготовки 800-1000 мм, имеющих стандартные токарныерезцедержатели, и карусельных станков с наибольшим диаметром устанавливаемойзаготовки 1600-2800 мм.
В группе ТТО предусмотрено два типа резца до его опорнойповерхности. На основном корпусе К1 закрепляют набор быстросменных блоков Б1(правых и левых проходных, проходных упорных, подрезных и др.). Эти блоки предназначены для обработки с большими глубинами резания (t=12…40 мм), в том числе при черновой обработке и при прерывистом резании.Вспомогательный корпус К2 предусмотрен для крепления резцов группы КТО (t=10…20 мм), а также стандартных (t£8 мм).
В группе ТТП имеются три типа Г-образных корпусовинструмента различной ширины для пластинчатых резцедержателей, которыеобеспечивают минимальный вылет головки резца и высокую жесткость суппорта срезцедержателем. На корпусе К4 крепят блоки Б1 для больших глубин резания, накорпусе К5 – резцы группы КТО для средних глубин резания и на корпусе К6 –блоки Б» для малых глубин резания.
Различные сочленения корпусов, блоков, резцов и пластинпозволяют получить только для части подсистемы более 200 видов инструментов дляразличных переходов с различными главными углами в плане и длинами l лезвий.
В разработанной подсистеме для особо тяжелых условийрезания применяют пластины с уступом П1 (ТУ 48-19-373-83). Пластины отличаютсянекоторым увеличением толщины при соответствующем уменьшении ширины, чтоприводит к дальнейшему повышению прочности инструмента.
Использование резцов, имеющих пластины с уступом, прирациональном их креплении и базировании обеспечивает увеличение подачи на20-40% по сравнению с подачей при обработке резцами с напайной пластиной (чтона 10-15% выше по сравнению с лучшими сборными резцами зарубежных фирм).
Для получистовой обработки с меньшими глубинами резанияприменяют утолщенную многогранную пластину П3 с отверстием. Новая конструкцияузла крепления обеспечивает надежный прижим этой пластины к опорной и упорнойповерхностям.Инструментальные материалы.
Режущие инструменты изготовляют целиком или частично изинструментальных сталей и твердых сплавов.
Инструментальные стали разделяют на углеродистые,легированные и быстрорежущие. Углеродистые инструментальные сталиприменяют для изготовления инструмента, работающего при малых скоростяхрезания. Из углеродистой стали марок У9 и У10А изготовляют ножи, ножницы, пилы,из У11, У11Ф, У12 – слесарные метчики, напильники и др. Буква У в марке сталиобозначает, что сталь углеродистая, цифра после буквы указывает на содержание встали углерода в десятых долях процента, а буква А – на то, что стальуглеродистая высококачественная, так как содержит серы и фосфора не более 0,03%каждого.
Основными свойствами этих сталей является высокая твердость(HRC 62-65) и низкая теплостойкость. Подтеплостойкостью понимается температура, при которой инструментальный материалсохраняет высокую твердость (HRC 60) при многократномнагреве. Для сталей У10А – У13А теплостойкость равна 220°С, поэтому рекомендуемая скорость резания инструментом из этихсталей должна быть не более 8-10 м/мин.
Легированные инструментальные стали бывают хромистыми(Х), хромистокремнистыми (ХС) и хромовольфрамомарганцовистыми (ХВГ) и др.
Цифры в марке стали обозначают состав (в процентах) входящихкомпонентов. Первая цифра слева от буквы определяет содержание углерода вдесятых долях процента. Цифры справа от буквы указывают среднее содержаниелегирующего элемента в процентах. Если содержание легирующего элемента или углерода близко к 1%, цифра не ставится.
Из стали марки Х изготовляют метчики, плашки, резцы; изстали 9ХС, ХГС – сверла, развертки, метчики и плашки; из стали ХВ4, ХВ5 –сверла, метчики, развертки; из стали ХВГ – длинные метчики и развертки, плашки,фасонные резцы.
Теплостойкость легированных инструментальных сталейдостигает 250-260°С и поэтомудопустимые скорости резания для них в 1,2-1,5 раза выше, чем для углеродистыхсталей.
Быстрорежущие (высоколегированные) сталиприменяют для изготовления различных инструментов, но чаще сверл, зенкеров,метчиков.
Быстрорежущие стали обозначают буквами и цифрами, напримерР9, Р6М3 и др. Первая Р (рапид) означает, что сталь быстрорежущая. Цифры посленее указывают среднее содержание вольфрама в процентах. Остальные буквы и цифрыобозначают то же, что и в марках легированных сталей.
Эти группы быстрорежущих сталей отличаются по свойствам иобластям применения. Стали нормальной производительности, имеющие твердость до HRC65, теплостойкость до 620°Си прочность на изгиб 3000-4000 Мпа, предназначены для обработки углеродистых инизколегированных сталей с пределом прочности до 1000 Мпа, серого чугуна ицветных металлов. К сталям нормальной производительности относят вольфрамовыемарок Р18, Р12, Р9, Р9Ф5 и вольфрамо-молибденовые марок Р6М3, Р6М5, сохраняющиетвердость не ниже HRC 62 до температуры 620°С.
Быстрорежущие стали повышенной производительности,легированные кобальтом или ванадием, с твердостью до YRC73-70 при теплостойкости 730-650°С и спрочностью на изгиб 250-280 Мпа предназначены для обработки труднообрабатываемыхсталей и сплавов с пределом прочности свыше 1000 Мпа, титановых сплавов и др.Улучшение режущих свойств стали достигается повышением содержания в нейуглерода с 0,8 до 1%, а также дополнительным легированием цирконием, азотом,ванадием, кремнием и другими элементами. К быстрорежущим сталям повышеннойпроизводительности относят 10Р6М5К5, Р2М6Ф2К8АЕ, Р18Ф2, Р14Ф4, Р6М5К5, Р9М4ЕВ,Р9К5, Р9К10, Р10К5Ф5, Р18К5Ф2, сохраняющие твердость HRC64 до температуры 630-640°С.
Твердые сплавы делят на металлокерамические иминералокерамические, их выпускаю в виде пластинок разной формы. Инструменты,оснащенные пластинками из твердых сплавов, позволяют применять более высокиескорости резания, чем инструменты из быстрорежущей стали.
Металлокерамические твердые сплавы разделяютна вольфрамовые, титановольфрамовые, титанотантало-вольфрамовые.
Вольфрамовые сплавы группы ВК состоят из карбидоввольфрама и кобальта. Применяют сплавы марок ВК3, ВК3М, ВК4, ВК6, ВК60М, ВК8,ВК10М. Буква В означает карбид вольфрама, К – кобальт, цифра – процентноесодержание кобальта (остальное – карбид вольфрама). Буква М, приведенная вконце некоторых марок, означает, что сплав мелкозернистый. Такая структурасплава повышает износостойкость инструмента, но снижает сопротивляемость ударам.Применяются вольфрамовые сплавы для обработки чугуна, цветных металлов и ихсплавов и неметаллических материалов (резины, пластмассы, фибры, стекла и др.).
Титановольфрамовые сплавы группы ТК состоят изкарбидов вольфрама, титана и кобальта. К этой группе относят сплавы марокТ5К10, Т5К12, Т14К8, Т15К6, Т30К4. Буква Т и цифра ней указывают на процентноесодержание карбида титана, буква К и цифра за ней – процентное содержаниекарбида кобальта, остальное в данном сплаве – карбид вольфрама. Применяются этисплавы для обработки всех видов сталей.
Титанотанталовольфрамовые сплавы группы ТТК состоятиз карбидов вольфрама, титана, тантала и кобальта. К этой группе относят сплавымарок ТТ7К12 и ТТ10КВ-Б, содержащие соответственно 7 и 10% карбидов титана и тантала,12 и 8% кобальта, остальное – карбид вольфрама. Эти сплавы работают в особотяжелых условиях обработки, когда применение других инструментальных материаловне эффективно.
Сплавы, имеющие меньшее процентное содержание кобальта,марок ВК3, ВК4 обладают меньшей вязкостью; применяют для обработки со снятиемтонкой стружки на чистовых операциях. Сплавы, имеющее большее содержаниекобальта марокВК8, Т14К8, Т5К10 обладают большей вязкостью, их применяют дляобработки со снятием толстой стружки на черновых операциях.
Мелкозернистые твердые сплавы марок ВК3М, ВК6М, ВК10М икрупнозернистые сплавы марок ВК4 и Т5К12 применяют в условиях пульсирующихнагрузок и при обработке труднообрабатываемых нержавеющих, жаропрочных ититановых сплавов.
Твердые сплавы обладают высокой теплостойкостью.Вольфрамовые и титановольфрамовые твердые сплавы сохраняют твердость притемпературе в зоне обработки 800-950°С,что позволяет работать при высоких скоростях резания (до 500м/мин при обработкесталей и 2700м/мин при обработке алюминия).
Для обработки деталей из нержавеющих, жаропрочных и другихтруднообрабатываемых сталей и сплавов предназначены особо мелкозернистыевольфрамокобальтовые сплавы группы ОМ: ВК60ОМ – для чистовой обработки, асплавы ВК10-ОМ и ВК15-ОМ – для получистовой и черновой обработки. Дальнейшееразвитие и совершенствование сплавов для обработки труднообрабатываемыхматериалов вызвало появление сплавов марок ВК10-ХОМ и ВК15-ХОМ, в которыхкарбид тантала заменен карбидом хрома. Легирование сплавов карбидом хрома увеличивает их твердость и прочность при повышенных температурах.
Для повышения прочности пластинок из твердого сплаваприменяют плакирование их защитными пленками. Широко применяют износостойкиепокрытия из карбидов титана нанесенные на поверхность твердосплавных в видетонкого слоя толщиной 5-10 мм. При этом на поверхности твердосплавных пластинобразуется мелкозернистый слой карбида титана, обладающий высокой твердостью,изностостойкостью и химической устойчивостью при высоких температурах.Стойкость твердосплавных пластин с покрытием в среднем в 1,5-3 раза вышестойкости обычных пластин, скорость резания ими может быть увеличена на 25-80%.В тяжелых условиях резания, когда наблюдаются выкрашивание и сколы у обычныхпластин, эффективность пластин с покрытием снижается.
Промышленностью освоены экономичные безвольфрамовые твердыесплавы на основе карбида титана и ниобия, карбонитридов титана наникелемолибденовой связке. Применяют безвольфрамовые твердые сплавы марок ТМ1,ТМ3, ТН-20, ТН-30, КНТ-16. Они обладают высокой окалиностойкостью, превышающейстойкость сплавов на основе карбида титана (Т15К6, Т15К10) более чем в 5-10раз. При обработке на высоких скоростях резания на поверхности сплаваобразуется тонкая оксидная пленка, выполняющая роль твердой смазки, чтообеспечивает повышение износостойкости и снижение шероховатости обработаннойповерхности. Вместе с тем безвольфрамовые твердые сплавы имеют более низкиеударную вязкость и теплопроводимость, а также стойкость к ударным нагрузкам,чем сплавы группы ТК. Это позволяет применять их при чистовой и получистовойобработке конструкционных и низколегированных сталей и цветных металлов.
Из минералокерамических материалов, основнойчастью которых является оксид алюминия с добавкой относительно редких элементов:вольфрама, титана, тантала и кобальта распространена оксидная (белая) керамикамарок ЦМ-332, ВО13 и ВШ-75. Она отличается высокой теплостойкостью (до 1200°С) и износостойкостью, что позволяетобрабатывать металл на высоких скоростях резания (при чистовом обтачиваниичугуна – до 3700 м/мин), которые в 2 раза выше, чем для твердых сплавов. Внастоящее время для изготовления режущих инструментов применяют режущую(черную) керамику марок В3, ВОК-60, ВОК-63, ВОК-71.
Режущая керамика (кермет) представляет собойоксидно-карбидное соединение из оксидов алюминия и 30-40% карбидов вольфрама имолибдена или молибдена и хрома и тугоплавких связок. Введение в составминералокерамики металлов или карбидов металлов улучшает ее физико-механическиесвойства, а также снижает хрупкость. Это позволяет увеличить производительностьобработки за счет повышения скорости резания. Получистовая и чистовая обработкадеталей из серых, ковких чугунов, труднообрабатываемых сталей, некоторыхцветных металлов сплавов производится со скоростью резания 435-1000 м/мин безсмазочно-охлаждающей жидкости. Режущая керамика отличается высокотеплостойкостью.
Оксидно-нитридная керамика состоит из нитридов кремния итугоплавких материалов с включением оксида алюминия и других компонентов(силинит-Р и кортинит ОНТ-20).
Силинит-Р по прочности не уступает оксидно-карбиднойминералокерамике, но обладает большей твердостью (HRA94-96) и стабильностью свойств при высокой температуре.
Закаленные и цементированные стали (HRC40-67), высокопрочные чугуны, твердые сплавы типа ВК25 и ВК15, стеклопластики идругие материалы обрабатывают инструментом, режущая часть которого изготовленаиз крупных поликристаллов диаметром 3-6 мм и длиной 4-5 мм на основекубического нитрида бора (эльбор-Р, кубонит-Р, гексанит-Р). По твердостиэльбор-Р приближается к алмазу (86000 Мпа), а его теплостойкость в 2 раза вышетеплостойкости алмаза. Эльбор-Р химически инертен к материалам на основежелеза. Прочность поликристаллов на сжатие достигает 4000-5000 Мпа, на изгиб700 Мпа, теплостойкость – 1350-1450°С.
К абразивным материалам относят электрокорунд нормальныймарок 14А, 15А и 16А, электрокорунд белый марок 23А, 24А и 25А, монокорундмарок 43А, 44А и 45А. Карбид кремния зеленый марок 63С и 64С и черный марок 53Си 54С, карбид бора, эльбор, синтетический алмаз и др.
Из абразивных материалов изготовляют порошки, которыепредназначены для обработки резанием в свободном и в связанном состоянии в видеабразивного инструмента (Шлифовальных кругов, брусков, шкурок, лент и др.) ипаст.Заточка резцов.
На машиностроительных предприятиях инструмент, как правило,затачивают централизованно. Вместе с тем иногда необходимо затачиватьинструмент вручную.
Для ручной заточки инструмента применяютточильно-шлифовальные станки, например станок модели 3Б633, состоящий изшлифовальной головки и станины. В шлифовальную головку встроен двухскоростнойэлектродвигатель. На выходящих концах вала ротора крепятся шлифовальные круги,которые закрываются кожухами с защитными экранами. Станок оснащается поворотнымстоликом или подручником для установки резца. В станине размещаются электрошкафи панель управления.
Точильно-шлифовальные станки в зависимости от назначения иразмеров шлифовальных кругов можно подразделить на три группы: малые станки скругом диаметром 100-175 мм для заточки мелкого инструмента, средние станки скругом диаметром 200-350 мм для заточки основных типов резца и другогоинструмента, крупные станки с кругом диаметром 400 мм и более для шлифованиядеталей и обдирочно-зачистных работ.
Резцы в зависимости от их конструкции и характераизнашивания затачивают по передней, задней или по обеим поверхностям.Стандартные резцы с пластинками из твердого сплава или быстрорежущей сталинаиболее часто затачивают по всем режущим поверхностям. В ряде случаев принезначительном износе резцов по передней поверхности их затачивают только позадней поверхности.
При заточке на точильно-шлифовальных станках резецустанавливают на поворотный столик или подручник и вручную прижимаютобрабатываемой поверхностью к шлифовальному кругу. Для равномерного изнашиваниякруга резец необходимо перемещать по столику или подручнику относительнорабочей поверхности круга.
При заточке резца по задним поверхностям столик илиподручник поворачивают на заданный задний угол и закрепляют в непосредственнойблизости к кругу. Резец устанавливают на столике или подручнике так, чтобырежущая кромка располагалась параллельно рабочей поверхности круга. Переднююповерхность резца чаще всего затачивают боковой поверхностью круга, при этомрезец устанавливают на подручнике боковой поверхности. Переднюю поверхностьможно затачивать и периферией круга, однако этот способ менее удобен. Резцы избыстрорежущей стали затачивают сначала по передней, затем по главной ивспомогательной задней поверхностям. При заточке твердосплавных резцовприменяют такой же порядок операций, но предварительно обрабатывают задниеповерхности стержня под углом, на 2-3°большим, чем угол заточки на пластинке твердого сплава.
Качество заточки зависит от квалификации рабочего,производящего заточку, и характеристик шлифовальных кругов. С увеличениемусилия прижима инструмента к шлифовальному кругу возрастает производительностьтруда, но одновременно могут возникнуть прижоги и трещины. Обычно усилиеприжима не превышает 20-30 Н. При увеличении продольной подачи вероятностьобразования трещин уменьшается.
Обычно на точильно-шлифовальном станке устанавливаютшлифовальные круги разных характеристик, что позволяет производитьпредварительную и окончательную заточку инструмента. При предварительнойзаточке твердосплавного инструмента используют круги из карбида, кремния (24А)зернистостью 40, 25, 16 и твердостью СМ2 и С1 на керамической связке (К5);окончательную заточку (при припуске 0,1-0,3 мм) выполняют на алмазных, эльборовыхи мелкозернистых абразивных кругах с бакелитовой связкой.
При предварительной заточке быстрорежущих инструментовприменяют шлифовальные круги из электрокорунда (23А, 24А) зернистостью 40, 25,16 и твердостью СМ1, СМ2 на керамической связке (К5). Окончательную заточку(при припуске 0,1-0,3 мм) выполняют кругами из электрокорунда (23А, 24А) илимонокорунда (43А, 45А) зернистостью 25, 16 и 12 и твердостью М3, СМ1, СМ2некерамической связке (К5). Шероховатость поверхности инструмента послепредварительной заточки равна 2,5-0,63 мкм, после окончательной – 0,63- 0,1 ммпо Ra.
При заточке резца на мелкозернистом круге на режущей кромкеего остаются неровности, которые непосредственно влияют на интенсивностьизнашивания резца. Поэтому после заточки резец доводят на алмазном круге или навращающихся чугунных дисках с применением абразивных паст. Скорость вращенияалмазного круга – до 25 м/с, скорость вращения диска – 1-1,5 м/с. Резец доводятпо главной задней и передней поверхностям на фаске 1,5-4 мм. Вспомогательнуюзаднюю поверхность резца не обрабатывают.
Для получения поверхностей высокого качества (Ra=0,32¸0,08мкм) необходимо, чтобы биение доводочного диска или круга не превышало 0,05 мм,при этом вращение их должно быть направлено под режущую кромку. Переднанесением пасты на диск его следует слегка протереть войлочной щеткой,смоченной в керосине. Слой пасты, нанесенный на диск, должен быть тонким, таккак толстый слой не ускоряет процесс доводки. Доводку следует производить слегким нажимом, касаясь резцом доводочного диска без ударов. Сильный нажим неускоряет доводку, а только увеличивает расход пасты и ускоряет изнашиваниедиска.
Проверку углов заточки резца можно производить шаблонами иприборами.
Сверла затачивают по задней поверхности, придавая ейкриволинейную форму для обеспечения равных задних углов в любом сечении режущихзубьев. Для этого сверло прижимают к шлифовальному кругу и одновременноповорачивают. Сначала затачивают поверхность около режущей кромки, а затемповерхность расположенную под большим задним углом. У твердосплавных сверлсначала затачивают пластину, а затем корпус сверла.
Список литературы.
1. В.Н.Фещенко, Махмутов Р.Х.Токарная обработка. Изд-во «Высшая школа». Москва. 1990.
2. Л.Фадюшин, Я.А.Музыкант,А.И.Мещеряков ии др. Инструмент для станков с ЧПУ, многоцелевых станков.М.: Машиностроение, 1990.
3. П.И.Ящерицын и др. Основы резанияматериалов и режущий инструмент. Мн.: Выш.школа, 1981.