- •Резание материалов
- •Часть 1
- •Введение
- •Глава 1
- •1. Историческая справка
- •2. Структура предмета
- •3. Резание металлов как основа формообразования деталей
- •4. Общие понятия. Терминология. Резание, как физико-химический процесс разрушения обрабатываемого материала
- •1. Основные характеристики инструментальных материалов
- •Глава 2 инструментальные материалы
- •2. Инструментальные стали
- •2.1. Углеродистые инструментальные стали
- •2.2. Легированные инструментальные стали
- •2.3. Быстрорежущие инструментальные стали
- •2.3.1. Быстрорежущие стали нормальной теплостойкости
- •2.3.2. Быстрорежущие стали повышенной теплостойкости
- •2.3.3. Быстрорежущие стали высокой теплостойкости
- •3. Твердые сплавы
- •Группы применения твердых сплавов
- •4. Режущая керамика
- •5. Сверхтвердые материалы (стм)
- •6. Сравнение свойств инструментальных материалов
- •7. Инструменты с покрытиями
- •Глава 3 обрабатываемость материалов резанием
- •1. Критерии обрабатываемости
- •2. Обрабатываемость сталей
- •3. Обрабатываемость чугунов
- •4. Обрабатываемость специальных сталей и сплавов
- •5. Обрабатываемость цветных металлов и сплавов
- •6. Методы определения обрабатываемости
- •7. Способы улучшения обрабатываемости
- •Глава 4
- •Элементы режима резания.
- •Геометрия токарного резца.
- •Элементы сечения срезаемого слоя
- •1. Элементы режима резания
- •2. Элементы резца
- •3. Элементы сечения срезаемого слоя
- •Глава 5 геометрия цилиндрической фрезы и спирального сверла
- •1. Геометрия цилиндрической фрезы
- •2. Режимы резания и элементы срезаемого слоя при цилиндрическом фрезеровании
- •3. Равномерность фрезерования
- •4. Фрезерование против подачи и по подаче
- •Глава 6 изменение геометрических параметров режущей части резцов
- •1. Причины изменения геометрических параметров режущей части резца
- •2. Поворот геометрической оси резца вокруг вертикальной оси
- •3. Смещение вершины резца в вертикальном направлении
- •4. Определение кинематических геометрических параметров
- •Глава 7 строение поверхностного слоя металла
- •1. Граничный слой
- •2. Внутренняя часть поверхностного слоя
- •3. Мозаичная структура
- •3. Дислокации
- •4. Пластическая деформация. Упрочнение и разупрочнение металла. Сублимооскопическая картина пластической деформации.
- •5. Деформационное упрочнение
- •6. Искажения кристаллической решетки
- •7. Микроскопическая картина пластической деформации. Линии и пачки скольжения
- •8. Кристаллитные напряжения (Остаточные напряжения второго рода)
- •9. Макронапряжения. (Остаточные напряжения первого рода)
- •10. Разупрочнение (Отдых, возврат) металла
- •11. Торможение дислокаций
- •12. Дислокационные модели зарождения трещин
- •13. Докритическое подрастание микротрещин
- •14. Закритическая стадия роста трещины
- •Глава 8 стружкообразование при резании
- •1. Типы стружек, образующихся при резании
- •2. Процесс образования сливной стружки
- •3. Характеристики пластической деформации при резании
- •4. Процесс образования элементной стружки
- •5. Процесс образования нароста
- •Библиографический список
3. Твердые сплавы
Твердые сплавы являются основными инструментальными материалами, обеспечивающими высокопроизводительную обработку резанием. Общее количество твердосплавного инструмента в металлообрабатывающей промышленности не превышает 2528 %, однако этим инструментом производят съем до 65 % стружки благодаря использованию скоростей резания, в 23 раза превышающих уровень скоростей, принятых для инструмента из быстрорежущей стали.
Спеченные твердые сплавы состоят из твердых, тугоплавких соединений (карбиды, карбонитриды титана, вольфрама, тантала и др.) и цементирующей (связующей) фазы (кобальт-никель-молибден). Твердые сплавы, применяемые для оснащения режущего инструмента, по составу и областям применения можно разделить на 4 группы: вольфрамовые (WC-Co), титано-вольфрамовые (WC-TiC-Co), титано-тантало-вольфрамовые (WC-TiC-TaC-Co), безвольфрамовые (TiC-Ni-Mo, TiCN-Ni-Mo).
Твердые сплавы обладают высокой твердостью (8292 HRA), которая сохраняется при нагреве до температуры 7001100°С, имеют высокие значения модуля упругости (500700 гПа) и предела прочности при сжатии (сж<6 гПа). Относительно невысокие значения предела прочности при изгибе (и=0,92,0 гПа) и ударной вязкости (КС<0,610-5 Дж/м2) несколько ограничивают возможности твердосплавного инструмента, однако его способность сохранять высокие твердость и сопротивляемость деформированию при температурах резания обеспечивает им заметное преимущество по сравнению с инструментом из быстрорежущих сталей.
Области применения твердых сплавов в соответствии с рекомендациями международной организации стандартов ISO P513-66 определены основными свойствами каждой марки сплава и условиями обработки (режимы резания, характер операции, обрабатываемый материал, тип формируемой стружки и т.д.). В соответствии с указанным, твердые сплавы классифицируют на шесть основных групп применения К, М, Р, S, H, N, которые, в свою очередь, подразделяют на подгруппы применения (табл.2.2). Чем больше индекс подгруппы применения, тем ниже износостойкость твердого сплава и допустимая скорость резания, но выше прочность (ударная вязкость), подача и глубина резания. Таким образом, малые индексы соответствуют чистовым операциям, когда от твердых сплавов требуется повышенная износостойкость при сравнительно невысоких требованиях к прочности и вязкости, большие индексы соответствуют черновым операциям, когда твердый сплав должен быть прочным и вязким. Поэтому каждая марка сплава имеет свою предпочтительную область применения, в которой обеспечиваются максимальные работоспособность инструмента и производительность обработки.
Границы групп применения марок твердых сплавов определяются ориентировочно и неоднозначно, поэтому допускается использовать одну и ту же марку в двух-трех подгруппах или даже в разных группах применения (табл.2.3). Например, сплав Т15К6 можно использовать в подгруппах Р10 (основная), Р15, Р20, а сплав ВК8 в подгруппах К30 (основная), К40, М30.
Таблица 2.2
Классификация групп применения твердых сплавов
Подгруппа применения |
Обрабатываемый материал. Тип стружки |
Вид обработки |
Ограничивающие условия |
Группа резания Р |
|||
Р01 |
Сталь. Сливная стружка |
Чистовое точение, растачивание, развертывание. |
s0,1...0,3 мм/об t0,5...2 мм |
Р10 |
Точение, нарезание резьбы, чистовое фрезерование, рассверливание, растачивание. |
s0,2...0,5 мм/об t2...4 мм |
|
Р20 |
Сталь, ковкий чугун, цветные металлы. Сливная стружка. |
Точение, фрезерование, чистовое строгание. |
s0,4...1 мм/об t4...10 мм |
Р25 |
Сталь нелегированная, низко и среднелегированная |
Фрезерование |
|
Р30 |
Сталь, ковкий чугун. Сливная стружка. |
Черновое точение, фрезерование, строгание. |
s=1 и более мм/об t=6...20 мм |
Р40 |
Сталь с включением песка и раковин. Стружка сливная и надлома. |
Черновое точение, строгание в неблагоприятных условиях* |
|
Р50 |
Сталь со средней и низкой прочностью с включением песка и раковинами. Стружка сливная и надлома. |
Точение, строгание в особо тяжелых условиях. |
|
Группа резания М |
|||
М10 |
Сталь аустенитная жаропрочная труднообрабатываемая, серый, ковкий и легированный чугуны. Стружка сливная и надлома. |
Точение и фрезерование. |
s0,2...0,5 мм/об t2...4 мм |
М20 |
Жаропрочная сталь, труднообрабатываемые сплавы, серый и ковкий чугуны. Стружка сливная и надлома.
|
Точение и фрезерование |
s0,4...1 мм/об t4...10 мм |
М30 |
Аустенитная нержавеющая сталь, жаропрочные труднообрабатываемые стали и сплавы, серый и ковкий чугуны. Стружка сливная и надлома.
|
Точение, фрезерование, строгание, в том числе в неблагоприятных условиях* |
s1 мм/об t6...20 мм |
Окончание табл. 2.2
М40 |
Низкоуглеродистая сталь с пониженной прочностью, автоматная сталь, другие металлы и сплавы. Стружка сливная и надлома. |
Точение, фасонное точение, отрезание преимущественно на станках-автоматах. |
|
Группа резания К |
|||
К01 |
Серый чугун высокой твердости, алюминиевые сплавы с большим содержанием кремния, закаленная сталь, конструкционные пластмассы, керамика, стекло. Стружка, надлома и элементная. |
Чистовое точение, растачивание, фрезерование, шабрение. |
s0,1...0,3 мм/об t0,5...2 мм |
К05 |
Легированные чугуны, закаленные стали, коррозионностойкие, высокопрочные и жаропрочные стали и сплавы. Стружка надлома и элементная. |
Чистовое и получистовое точение, растачивание, развертывание, нарезание резьбы.
|
s0,2...0,5 мм/об t2...4 мм |
К10 |
Серый и ковкий чугуны повышенной твердости, закаленная сталь, алюминиевые и медные сплавы, стекло, керамика. Стружка надлома. |
Точение, растачивание, фрезерование, сверление |
|
К20 |
Серый чугун, цветные металлы, пластмассы. Стружки надлома и элементная. |
Точение, фрезерование, строгание, сверление, растачивание. |
s0,4...1 мм/об t4...10 мм |
К30 |
Серый чугун низкой твердости и прочности, сталь низкой прочности, цветные металлы, пластмассы. Стружки надлома и элементная. |
Точение, фрезерование, строгание, сверление. Работа в неблагоприятных условиях* |
s1 мм/об t6...20 мм |
К40 |
Цветные металлы, древесина, пластмассы. Стружки надлома и элементная. |
Точение, фрезерование, строгание |
|
Группа резания S |
|||
S01-S40 |
Жаропрочные специальные сплавы на основе железа, никеля, кобальта, титана. Титановые сплавы. |
Точение, растачивание, фрезерование, сверление |
_______ |
Группа резания H |
|||
Н01-Н40 |
Закалённая сталь, упрочнённые чугуны, отбелённый чугун |
Точение, растачивание, фрезерование. |
_______ |
Группа резания N |
|||
N01-N40 |
Цветные сплавы на основе алюминия и меди, дерево, пластмасса |
Точение, растачивание, фрезерование, сверление |
_______ |
* Работа с переменной глубиной резания, с прерывистой подачей, с ударами, вибрациями, с наличием литой корки и абразивных включений в обрабатываемом материале.
Таблица 2.3