Применение современных инструментальных материалов
За последнее десятилетие была произведена замена стали марки Р18 на инструментальную сталь марки Р6М5 с меньшим содержанием вольфрама, что обеспечило снижение содержания вольфрама в режущем инструменте с 17,6 до 6,2%. Металлурги освоили выпуск ряда новых марок сталей повышенной износостойкости: Р6МЗФЗ; Р9К5; Р6М5К5 и др., а также экономнолегированных сталей Р2М5; А11РЗФ2; РЗМЗФ4К5 и др. Новые марки инструментальных материалов получены методом порошковой металлургии: 10Р6М5-МП; 10Р6М5К5-МП; Р6М5ФЗ-ТП; Р6М5К5-ТП и др.
Умение выбрать марки инструментального материала для конкретных условий работы инструмента, назначить технически обоснованные режимы резания, подобрать СОЖ гарантирует высокую работоспособность инструмента.
В настоящее время промышленность выпускает широкую номенклатуру марок твердого сплава, в том числе и безвольфрамовых. Вольфрамосодержащие твердые сплавы при обработке обычных конструкционных материалов успешно могут эксплуатироваться в большом диапазоне режимов резания. Безвольфрамовые твердые сплавы применяются в более узком диапазоне условий обработки и режимов резания.
В последнее время все более широкое применение получает инструмент, оснащенный режущей керамикой оксидного (ВШ) и оксиднокарбидного типа (ВЗ; ВОК-60; ВОК-63) на основе Аl2O3 с добавкой карбидов.
Эти материалы отличаются большей стойкостью по сравнению с вольфрамосодержащими твердыми сплавами, но несколько уступают им по прочности. Повышенная стойкость режущей керамики к высоким температурам, возникающим в процессе резания, дает возможность работать инструментом, оснащенным этим материалом, без охлаждения.
Эффективное применение режущей керамики возможно при высокой жесткости системы СПИД. В этом случае износ пластины уменьшается в 2 раза по сравнению с износом твердосплавного инструмента. Кроме того, повышается точность обработки по длине прохода и создается возможность применения точения взамен шлифования.
Особое место в работах по замене режущего инструмента из вольфрамосо держащих материалов отводится синтетическим сверхтвердым материалам (СТМ), не уступающим по твердости алмазам и превосходящим последние по термостойкости.
Технологу необходимо знать, какой инструментальный материал (режущую керамику, безвольфрамовые или вольфрамосодержащие твердые сплавы, СТМ) целесообразно применять в конкретных условиях обработки.
41. Формообразование поверхностей на станках: геометрические и реальные поверхности, методы образования производящих линий. Методы образования поверхностей.
Формообразование поверхностей
Форма любой детали есть замкнутое пространство, ограниченное реальными геометрическими поверхностями, которые образованы в результате обработки тем или иным способом (резанием, штамповкой, литьем и т.д.). При этом, реальные поверхности детали всегда отличаются от идеальных геометрических поверхностей. Поверхности, полученные на металлорежущих станках резанием, отличаются от идеальных формой, размерами и шероховатостью
Любую геометрическую поверхность можно представить как след движения одной линии (образующей) по другой (направляющей). Обе эти линии называют производящими. Например, круговая цилиндрическая поверхность может быть представлена как след движения прямой линии по окружности (рис. 2.1, а) или след движения окружности по прямой (рис. 2.1, б). Боковую поверхность зуба прямозубого цилиндрического колеса можно рассматривать как след движения эвольвенты вдоль прямой линии (рис. 2.1, в) или след движения прямой по эвольвенте (рис. 2.1, г).
Рис. 2.1. Образование поверхностей: 1 ─ образующая производящая
линия;2 ─ направляющая производящая линия
Производящие линии на станках образуются посредством вспомогательных элементов в виде материальной точки или линии на режущей кромке инструмента за счет согласованных относительных движений заготовки и инструмента.
Согласованные относительные движения заготовки и режущего инструмента, которые непрерывно создают производящие линии, и следовательно, поверхность заданной формы в целом, называют формообразующими и обозначают буквой Ф. В зависимости от формы производящей линии и метода ее образования движения формообразования могут быть простыми и сложными. К простым движениям формообразования относят вращательное, которое обозначают Ф (В), и прямолинейное ─ Ф (П).
Методы воспроизведения производящих линий
При обработке поверхностей резанием в зависимости от вида режущего инструмента и формы его режущей кромки используют четыре метода образования производящих линий: копирование, обкат, след и касание.
Рис.2.2. Методы образования производящих линий:
1 ─ линия режущей кромки инструмента; 2 ─ образуемые производящие линии; 3 ─ траектория движения точки А режущей кромки инструмента; 4 ─ режущая точка инструмента; 5 ─ точки касания образуемой производящей линии режущей точкой 4 инструмента; 6 ─ траектория режущей точки 4 инструмента; υ1, υ2 ─ относительные скорости
Метод копирования (рис. 2.2, а) состоит в том, что форма производящей линии получается в виде копии (зеркального отображения) формы режущей кромки инструмента или его профиля. Этот метод применяют в тех случаях, когда для получения производящих линий используют фасонный режущий инструмент
Метод обката (рис. 2.2, б) заключается в том, что форма образуемой производящей линии возникает в виде огибающей ряда последовательных положений, занимаемых режущей кромкой инструмента при обкатывании ею без скольжения образуемой линии.
Метод следа (рис. 2.2, в) состоит в том, что форма производящей линии получается в виде следа режущей точки кромки инструмента при относительном движении заготовки и инструмента. Поэтому для получения производящей линии методом следа необходимо одно простое или сложное формообразующее движение.
Метод касания (рис. 2.2, г) заключается в том, что форма производящей линии возникает в виде огибающей мест касания множества режущих точек вращающегося инструмента в результате относительных движений оси вращения инструмента и заготовки. Этот метод характерен при образовании производящих линий с участием таких инструментов, как фрезы и шлифовальные круги, имеющих множество режущих точек.
Образование поверхностей
Процесс образования поверхностей резанием состоит в том, что за счет согласованных относительных движений заготовки и инструмента непрерывно образуются обе производящие линии при одновременном относительном их перемещении. Каждая производящая линия образуется одним из указанных выше четырех методов, поэтому образование поверхностей характеризуется сочетанием двух из четырех методов образования производящих линий. Следовательно, сочетая каждый из четырех методов возникновения образующей с каждым из тех же методов возникновения направляющей, получим 16 теоретически возможных классов образования поверхностей.
В практике формообразующей обработки осуществимы лишь 13 из 16 теоретически возможных геометрических класса образования поверхности. Неосуществимы следующие классы воспроизведение поверхностей: обкат + копирование, след + копирование, касание + копирование.
Шлифование дисковым однониточным кругом (рис.2.3). Класс образования поверхности: касание + обкат.
|
Методы воспроизведения образующей |
||||
касание |
след |
обкат |
копирование |
||
Методы воспроизведения направляющих |
касание |
а |
д |
|
|
след |
б |
|
|
|
|
обкат |
|
|
|
|
|
копирование |
Неосуществим |
Неосуществим |
Неосуществим |
|
|
Рис. 2.3. Классы геометрического образование поверхностей
При точении цилиндрической детали (рис. 2.3, е). Класс образовании поверхности: след + след (двойной след).
При точении цилиндрической поверхности детали чашечным вращающимся резцом (рис. 2.3, ж). Класс образования поверхности: след + обкат.
Так при нарезании цилиндрического прямозубого колеса червячной фрезой (рис.2.3, и). Класс образования поверхности: обкат + касание.
При зуботочении цилиндрического зубчатого колеса (рис. 2.3, к) обкаточным резцом (инструмент типа долбяка. Класс образования поверхности обкат + след.
При обкатывании фасонной детали шариком (рис.2.3, л. Класс образования поверхности: обкат + обкат (двойной обкат).
При фрезеровании плоскости цилиндрической фрезой (рис. 2.3, н). Класс образования поверхности: копирование + касание.
При точении фасонным резцом (рис.2.3, о). Класс образования поверхности: копирование + след..
При обкатывании полноконтактным роликом фасонной поверхности (рис. 2.3, п). Класс образования поверхности: копирование + обкат.
При объемной штамповке (рис.2.3, р). Класс образования поверхности: копирование + копирование (двойное копирование).