2 Методические указания к выполнению работы

Исходными данными для выполнения работы являются сведения о заготовке (материал, диаметр, длина), методе её крепления и требуемой шероховатости после обработки, модели станка.

Работа включает:

1) Выбор марки инструментального материала, типа и геометрии резца.

2) Определение глубины резания.

3) Расчет экономической стойкости инструмента.

4) Определение наивыгоднейшей подачи.

5) Определение наивыгоднейшей скоростной ступени (скорости резания, частоты вращения шпинделя).

3 Аналитический метод расчета

3.1 Выбор марки инструментального материала

Выбор марки инструментального материала определяется свойствами материала обрабатываемого изделия, требованиями к шероховатости поверхности, жесткостью системы «станок – приспособление – инструмент – деталь», условиями работы.

Выбор марки материала режущей части резца проводится по таблицам А.1…А.4 приложения. Рекомендованы к применению резцы с пластинками твердого сплава, минералокерамики, композиционных материалов на основе кубического нитрида бора. Наиболее распространенные типы резцов и формы пластинок к ним приведено в таблицах А.5 и А.7, области применения в зависимости от обрабатываемого материала и качества обработки – в таблицах А.1…А.4.

Область применения твердых сплавов рекомендованы стандартом ISO (R513). В зависимости от условий резания (скорости резания, глубины резания, подачи, характера операций, типа формируемой стружки и др.) твердые сплавы классифицируются на группы применения Р, К и М (таблица 1 приложения 1) внутри каждой группы они подразделяются на подгруппы применения от 01 до 40/50). Чем больше индекс подгруппы применения, тем ниже износостойкость твердого сплава и допустимая скорость резания, но выше прочность, допустимая подача и глубина резания. Таким образом, малые индексы соответствуют чистовым операциям, а большие индексы соответствуют черновым операциям, т.е. когда твердый сплав должен обладать высокой прочностью. В связи с этим каждая марка имеет свою предпочтительную область применения, в которой она обеспечивает максимальные работоспособность сплава и производительность процесса обработки.

Вольфрамо-кобальтовые твердые сплавы группы ВК (группа К по JSO) хорошо работают в условиях, когда при резании формируются дискретные типы стружки (надлома, суставчатая). Это обеспечивает высокую прочность удержания карбидного зерна, хорошую стойкость против абразивного изнашивания, высокую прочность и вязкость. Такие условия создаются при обработке чугуна, вольфрамовых, молибденовых, титановых и никелевых сплавов, некоторых высокопрочных материалов, цветных металлов и сплавов, конструкционных полимерных материалов (пластмасс, угле- и боропластиков, стеклопластиков и др.) и дерева.

Сплавы этой группы не рекомендуются для обработки отожженных углеродистых и легированных сталей, т.к. при обработке этих материалов на повышенных скоростях резания контактные площадки инструмента интенсивно изнашиваются из-за большой склонности зерен WC к схватыванию с обрабатываемыми материалами и диффузионному растворению в них.

Титано-вольфрамо-кобальтовые твердые сплавы группы ТК (группа Р по JSO) предназначены для оснащения инструмента при обработке резанием сталей с образованием стационарных типов стружки (сливной и элементной). Термодинамически более устойчивые карбиды (Ti, W)С менее склонны к диффузионному растворению в железе (при повышенных скоростях резания и температуре), а температура схватывания карбидов с железом значительно выше, чем у карбидов WC. Поэтому, при обработке стальных изделий на средней и высокой скоростях контактные площадки инструмента из сплава группы ТК лучше сопротивляются адгезионно-усталостному и диффузионному видам изнашивания.

Из-за повышенной упругости сплавы ТК не производят с зерном мелкого и особо мелкого размера. По этой же причине не рекомендуется использовать сплавы ТК при обработке высокопрочных материалов. Инструменты из сплавов ТК неэффективны при обработке чугуна и высокоабразивных материалов из-за слабого сцепления зерен (Ti, W)C со связующей кобальтовой фазы.

Титано-тантало-вольфрамовые сплавы (ТТК) группы применения Р, М, К (по ISO) склонны к образованию мелкозернистых структур и обладают меньшей хрупкостью; они обладают более высокой прочностью, лучше удерживают карбиды связкой, меньшим коэффициентом термического расширения, большей теплопроводностью, пониженной склонностью к высокотемпературной ползучести, что существенно повышает предел выносливости при циклическом нагружении; повышенной термостойкостью и стойкостью к окислению и коррозии при повышенной температуре. Поэтому, инструмент, оснащенный пластинами из сплава группы ТТК, особенно эффективен при фрезеровании.

Безвольфрамовые твердые сплавы (БВТС) на основе карбидов или карбонитридов титана со связкой из сплавов на основе никеля обладают: повышенной устойчивостью против высокотемпературной коррозии и окисления, меньшей растворимостью в железе и повышенной инертностью, что обеспечивает повышенную износостойкость в условиях коррозионного и диффузионного изнашивания. Они имеют меньшую теплопроводность, что снижает возможность использования СОЖ, и больший коэффициент термического расширения, усиливающего термическую усталость в условиях теплосмен, пониженную прочность, пластичность и упругость. Область применения отечественных безвольфрамовых сплавов приведена в таблице А.4 приложения.

БВТС по области применения занимают промежуточное положение между вольфрамосодержащими сплавами и керамикой. Применяются при обработке заготовок из чугуна, углеродистых, нержавеющих и жаропрочных сталей и порошковых материалов.

Твердые сплавы с покрытиями из нитридов, карбидов и карбонитридов титана применяются для точения со средними скоростями и подачей (получистовая и черновая обработка).

Области применения инструмента из твердого сплава с покрытиями приведены в таблице А.1 приложения.