ЛЕКЦИЯ №1

др.]; под ред. С.В. Кирсанова - М. : Машиностроение, 2004

.— 512с. : ил.
2. Проектирование режущих инструментов: учеб. пособие для вузов / В. А. Гречишников [и др.] .— 2-е изд., перераб. и доп. — Старый Оскол : ТНТ, 2010 .— 300 с. : ил.
3. Звягольский Ю. С. Технология производства режущего инструмента : учеб. пособие для вузов / Ю. С. Звягольский, В. Г. Солоненко, А. Г. Схиртладзе .— М. : Высш. шк., 2010 .— 335 с. : ил.
4. Маслов А.Р. Инструментальные системы машиностроительных производств: учебник для вузов / А.Р. Маслов.— М. : Машиностроение, 2006 .— 336с. : ил.
 
8.2 Дополнительная литература
1. Инструменты из сверхтвердых материалов/Под ред. Н.В. Новикова. - М.: Машиностроение, 2005.-555с.: ил.
2. Краткий справочник металлиста/Под общ. ред. А.Е. Древаля, Е.А. Скороходова.-4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 2005. 960 с.: ил.
3. Инструменты для обработки точных отверстий / С.В. Кирсанов [и др.] .— 2-е изд.. испр. и доп. — М.: Машиностроение, 2005 .- 334с. : ил.
4. Фельдштейн Е.Э. Металлорежущие инструменты: справочник конструктора. Е.Э. Фельдштейн, М.А. Корниевич. – Минск: Новое Знание, 2009.- -1039 с.: ил.
5. Боровский Г.В. Справочник инструментальщика / Г.В. Боровский, С.Н. Григорьев, А.Р.Маслов; под ред.А.Р.Маслова .— М. : Машиностроение, 2005 .— 464с. : ил.
6.Режущий инструмент. Плашки : учеб. пособие для вузов / О. И. Борискин [и др.] ; ТулГУ .— Тула : Изд-во ТулГУ, 2005 .— 144 с. : ил.
7.Справочник конструктора-инструментальщика / В.И.Баранчиков [и др.];под общ.ред. В.А.Гречишникова, С.В.Кирсанова .— 2-е изд.,перераб.и доп. — М. : Машиностроение, 2006 .— 542c. : ил.
8. Грязев М. В. Анализ процессов зубонарезания цилиндрических зубчатых колес : монография / М. В. Грязев, Ю. Н. Федоров, В. Д. Артамонов ; ТулГУ. - Тула : Изд-во ТулГУ, 2009 .— 384 с.
 
8.3 Периодические издания
1.Стин: Станки и инструмент: научно-технический журнал — М.: ООО СТИН.
2.Справочник. Инженерный журнал = Handbook. An engineering journal: научно-технический и производственный журнал / Международный союз машиностроителей.

ЛЕКЦИЯ №1

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Е. Э. Фельдштейн, М. А. Корниевич Издательство: Новое знание
Год:

2007

рис.1.1 показана схема простейшей операции обработки резанием. Подлежащая обработке заготовка

1, имеющая размер ЗГ, должна превратиться в готовую деталь размером Д после удаления припуска размером П. Любой режущий инструмент имеет лезвие 2.

Им называется клинообразный элемент, служащий для проникновения в материал заготовки и отделения слоя материала. Весь припуск срезается не сразу, а отдельными слоями, для чего лезвие перемещается относительно заготовки в соответствии с циклограммой Ц.

 Сущность процесса резания

ЛЕКЦИЯ №1

Материалы, применяемые для изготовления рабочей части лезвийного инструмента

инструмента
Слой материала, удаляемый за один цикл относительного движения DГ инструмента

и заготовки, называется срезаемым слоем 3. В процессе резания срезаемый слой превращается в стружку 4. Линия пересечения К граней Аγ и А лезвия инструмента называется режущей кромкой.

инструмента
Лезвийным называют инструмент, имеющий определенное число лезвий установленной формы. В

этом его отличие от абразивного, предназначенного для шлифования инструмента и имеющего хаотично расположенные лезвия геометрически различной формы. Рабочей частью режущего инструмента называют его часть, содержащую лезвие и режущие кромки. Все остальные части: корпуса, крепежные детали, хвостовики и т.п.  к рабочей части не относятся.

деталей из самых различных материалов. Каждый материал имеет свои уникальные

характеристики, которые зависят от состава легирующих элементов, термообработки, твёрдости и пр. Все обрабатываемые материалы группируются определенным образом, и в соответствии с принадлежностью к той или иной группе осуществляется выбор геометрии режущего инструмента, марки сплава и режимов резания.

Обрабатываемые материалы подразделяют, в соответствии со стандартом ISO, на шесть основных групп. Материалы каждой группы характеризуются уникальными свойствами в отношении обрабатываемости резанием.

ISO 9000 — серия международных стандартов, описывающих требования к системе менеджмента качества организаций и предприятий.

Серия стандартов ISO 9000 разработана Техническим комитетом 176 (ТК 176) Международной организации по стандартизации. В основе стандартов лежат идеи и положения теории всеобщего менеджмента качества (TQM).

включающая различные сорта стали - от нелегированных до высоколегированных, включая

стальные отливки, ферритную и мартенситную нержавеющую сталь. Как правило, материалы данной группы имеют хорошую обрабатываемость, но это зависит от твёрдости стали и процентного содержания в ней углерода.

ISO P – Сталь.

содержать никель и молибден. Различают различные виды нержавеющей стали. Например,

ферритная, мартенситная, аустенитная и аустенитно-ферритная (дуплексная) сталь. Характерной особенностью для обработки всех этих сталей является интенсивный термический износ режущих кромок, износ в виде образования проточин и наростообразования.

ЛЕКЦИЯ №1а

Обрабатываемые материалы

Группы обрабатываемых материалов

ISO M – Нержавеющая сталь

сыпучую стружку. Серые чугуны (GCI) и ковкие чугуны (MCI) обрабатываются

довольно легко, а чугун с шаровидным (NCI) и вермикулярным (CGI) графитом и отпущенный ковкий чугун (ADI) поддаются обработке сложнее. В состав любого чугуна входит карбид кремния (SiC), что определяет абразивный характер износа режущей кромки.

ISO K – Чугун.

металлы гораздо мягче черных. Алюминий с 13% содержанием кремния является

очень абразивным материалом. В общем цветные металлы обрабатывают инструментом с острыми режущими кромками с высокой скоростью резания и продолжительным периодом стойкости.

ISO N – Цветные металлы

высоколегированных материалов на основе железа, никеля, кобальта и титана. Все

они достаточно вязкие, поэтому их обработка сопровождается наростообразованием на инструменте и выделением большого количества
тепла, к тому же для них характерно упрочнение в процессе резания. По свойствам данные сплавы схожи со сталями группы ISO M, но они гораздо труднее поддаются резанию, что объясняет небольшой срок службы режущих пластин.

ISO S – Жаропрочные сплавы

45-65 HRС, а также отбелённый чугун твёрдостью 400-600 HB. Высокое

значение твёрдости делает их трудно поддающимися обработке. Эти материалы в процессе резания выделяют много тепла и очень абразивны по отношению к режущей кромке.

ISO H – Материалы высокой твердости

на переднюю поверхность инструмента с нормальной силой N, создавая в

пределах площадки контакта среднее контактное нормальное напряжение, равное

,
где b — ширина срезаемого слоя
Это напряжение достигает зна­чений 500.. .700 МПа.

поверх­ности со скоростью 2...6 м / сек., образуется теплота и

на перед­ней поверхности устанавливается температура 900...1300°К.

ЛЕКЦИЯ №1

Инструментальные материалы

УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ

материала, превосходящая твердость обрабатываемого материала Н0. Чем больше отношение Ни/Н0

при прочих равных условиях, тем мате­риал инструмента совершеннее.

1. Твердость Ни

Высокая механическая прочность, т. е. хорошая сопротивля­емость на изгиб и в сочетании с высоким проделом прочности на сжатие, высокой выносливостью и ударной вязкостью.

2. Механическая прочность и

Высокая теплостойкость, т.е. способность сохранять свою твердость и режущие свойства при нагревании. Теплостойкость характеризуется критической температурой кр, т.е. той мак­симальной температурой, при которой материал нагревают в те­чение 4 часов и он не изменяет твёрдость ниже НRС58...60.

3. Теплостойкость

Материал инструментов должен быть износостойким, т.е. способным сопротивляться изнашиванию и истиранию.

4. Износостойкость

Инструментальные материалы должны обладать хорошей обрабатываемостью, т.е. возможностью подвергаться ковке, резанию, термообработке, шлифованию.

5. Обрабатываемость

Инструментальные материалы должны быть по возможности дешевыми и не содержать в себе дефицитные элементы.

6. Стоимость

ЛЕКЦИЯ №1

стали.
ЛЕКЦИЯ №1
Инструментальные материалы
2) легированные инструментальные стали.
3) высоколегированные инструментальные

(быстрорежущие) стали и
Сплавы.

4) твердые сплавы.

5) минеральная керамика.

6) алмазы.

керамика ЦМ-332; 2 — твердый сплав Т15К6; 3 — твердый

сплав ВК8; 4 — сталь Р18; 5 — сталь У10

Углеродистые инструментальные стали

ЛЕКЦИЯ №1

Инструментальные материалы

содержанием углерода - 0.8...1.3%.

кр = 200...220°С, скорости резания, при

которых работают углеродистые стали до 12м/мин.

Закалка с последующим отпуском для снятия остаточных напряжений и повышения прочности и вязкости.

- углеродистые стали с небольшой добавкой
легирующих элемен­тов: хрома/Х/, марганца/Г/,

вольфрама/В/, кремния/С/.

Скорость резания до 25м/мин.

1.1% углерода и большие добавки легиpyющиx элементов: вольфрама, молибдена/М/, ванадия/Ф/,

кобальта /К/.

Быстрорежущие стали нормальной теплостойкости

PI8, PI2, Р9, Р6М5

Сталь PI8 одна из лучших, долгое время в основном выпускавшаяся нашей промышленностью - 18% вольфрама. Во всех сталях имеется до 4% хрома и 1,5...2,5% ванадия.
Р6М5 /Р - сталь для резания, быстрорежущая, 6% вольфрама, 5% молибде­на/. Сталь P9 хуже шлифуется, но в два раза дешевле, чем PI8, более прочна и теплопроводна.
PI2 имеет свойства, средние между PI8 и P9.

u = 3000...3100 МПа,
кр = 600...610°С.


В стали Р6М5

вольфрама 6%, но добавка молибдена по­вышает её прочность на изгиб до 3100...3300 МПа и снижает крити­ческую температуру до 580...590°С. Твердость НRС 63...65.

Быстрорежущие /высоколегированные/ стали

Быстрорежущие стали нормальной теплостойкости

резания с меньшей интенсивностью тепловыделения;
Р9 для изготовления несложного инструмента,

работающего в условиях интенсивного тепло выделения;
P6М5 для изготовления инструмента, работающего при невысоких скоростях резания, но с большими сечениями срезаемого слоя, т.е. при тяжелом силовом режиме.

Скорость резания примерно 30…50м/мин.

Быстрорежущие стали нормальной теплостойкости

кобальто - молибденовые, кобальто - ванадиевые, сложнолегированные.
Ванадиевые - Р18Ф2 /

2% ванадия /, Р14Ф4, Р9Ф5, РбМ5ФЗ. Универсальная замена первых трёх - сталь Р12Ф3.

У этих сталей повышенная твёрдость / до НRС67 / и критическая темпера­тура / 625...635°С/, но ниже прочность / и= 2500...2900МПа/. Стали плохо шлифуются, но более износостойкие.

кобальто - молибденовые, кобальто - ванадиевые, сложнолегированные.
Кобальтовые - Р9К5, P9KIO,

Р6М5К5 /5% кобальта/. Они имеют наиболее высокую критическую температу­ру, повышенную до НРС68 твердость, но их механическая прочность ниже / и= 2000.. .2800МПа/. кр =640.. .670°С.

кобальто - молибденовые, кобальто - ванадиевые, сложнолегированные.
Сложнолегированные стали, выпускающееся по

соответствующим техническим условиям /ТУ/, распространены мало.

Примеры марок этих сталей: Р12М3Ф2К8, Р10М4Ф3К10, P6М5Ф2K8. Применение ста­лей повышенной теплостойкости позволяет повысить скорость резания до 0.8... 1.2 м/сек.

в виде пластин различной формы и размеров (или столбиков, из

которых в последствии изготавливают цельный твердосплавный инструмент,), получаемых методом порошковой металлургии. К корпусу инструмента пластины крепят с помощью пайки или различными механическими устройствами.

Исходными материалами для изготовления твердых сплавов являются порошки карбидов тугоплавких металлов: вольфрама, титана, тантала и не образующего карбидов кобальта. Порошки смешивают в определенных пропорциях, прессуют в формах и спекают при температуре 1500—2000° С. При спекании твердые сплавы приобретают высокую твердость и в дополнительной термической обработке не нуждаются.

На основе карбидов вольфрама.
2. Безвольфрамовые
Твёрдые сплавы на основе карбидов

вольфрама:

однокарбидные, сплавы типа ВК /содержат Сo, WC/ - ВК2, ВКЗ, ВКЗМ, ВК4, ВK6, ВК6М, BK6ОM,ВК8, BK10, ВК10М, ВК10ОМ, ВК10ХОМ;
Структура вольфрамовых сплавов состоит из твердого раствора кобальта в карбиде вольфрама и избыточных свободных кристаллов карбида вольфрама.
Если размеры зерен WC составляют 0,5-1,5 мкм, то сплав считается мелкозернистым и обозначается буквой "М". Если 70% зерен WC имеют размеры  1 мкм, то сплав считается особомелкозернистым и обозначается буквами ОМ.

ЛЕКЦИЯ №1

Инструментальные материалы

Твёрдые сплавы /металлокерамика/

двухкарбидные, сплавы типа ТК /содержат Со, WC, TiC / -Т30К4,

TI5K6, TI4K8, T5K10; Т5К12
Структура титано-вольфрамовых сплавов несколько иная. Карбид вольфрама почти не растворяет титан, в то время как вольфрам интенсивно растворяется в карбиде титана.
Поэтому сплавы, содержащие 15% TiC и меньше, имеют структуру, состоящую из твердого раствора карбида вольфрама в карбиде титана, твердого раствора кобальта в карбидах и избыточных кристаллов карбидов вольфрама. Если в сплаве более 15% TiC, то весь вольфрам растворяется в карбиде титана и структура сплава состоит из твердого раствора карбида вольфрама в карбиде титана и твердого раствора кобальта в карбидах.

- ТТ7К12, ТТ8К6, ТТ10К8Б и др.
Уступая сплавам группы ТК

по теплостойкости, они превосходят их по прочности. Скорость резания, допускаемая сплавом ТТ7К12 при малых сечениях срезаемого слоя, в 2—3 раза превышает скорость резания, допускаемую сталью Р18, и в 1,5 раза ниже скорости резания
для сплава Т5К10.

Твёрдые сплавы на основе карбидов вольфрама:

ЛЕКЦИЯ №1

Инструментальные материалы

Твёрдые сплавы /металлокерамика/

Кобальт в твердом сплаве играет роль связки, а карбиды – роль твердого режущего каркаса. Кобальт придает твердому сплаву прочность, а карбиды – твердость и износостойкость
(Co↑ → σu↑, HRA ↓).