Книги, научные публикации
Pages: | 1 | 2 | 3 | МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ С. И. Петрушин ОСНОВЫ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ РЕЗАНИЕМ ЛЕЗВИЙНЫМИ ИНСТРУМЕНТАМИ Учебное пособие Томск 2004 ...
-- [ Страница 3 ] --среднелегированная фрезерование глубоких пазов, другие виды обработки, при которых предъявляются повышенные требования к сопротивлению сплава тепловым и механическим нагрузкам Р30 Сталь, стальное литье, ковкий Черновое точение, чугун, дающие сливную фрезерование, строгание.
стружку Для работ в неблагоприятных условиях Р40 Сталь, стальное литье с Черновое точение, включениями песка и строгание. Для работ в раковинами, дающие сливную особо неблагоприятных стружку и стружку надлома условиях Р50 Сталь, стальное литье со Точение, строгание, средней или низкой долбление при особо прочностью, с включениями высоких требованиях к песка и раковинами, дающие прочности твердого сплава сливную стружку и стружку в связи с надлома неблагоприятными условиями резания. Для инструмента сложной формы М Желтый М10 Сталь, стальное литье, Точение и фрезерование высоколегированные стали, в т.
ч. аустенитные, жаропрочные труднообрабатываемые стали и сплавы, серый, ковкий и легированный чугуны, дающие как сливную, так и стружку надлома Основные Группы применения группы резания Обоз Цвет Обоз Обрабатываемый материал и Вид обработки и условия начен маркиро начен тип снимаемой стружки применения ие вки ие М20 Стальное литье, аустенитные Точение и фрезерование стали, марганцовистая сталь, жаропрочные труднообрабатываемые стали и сплавы, серый и ковкий чугуны, дающие как сливную, так и стружку надлома М30 Стальное литье, аустенитные Точение, фрезерование, стали, жаропрочные строгание. Условия резания труднообрабатываемые стали и неблагоприятные.
сплавы, серый и ковкий чугуны, дающие как сливную, так и стружку надлома М40 Низкоуглеродистая сталь с Точение, фасонное точение, низкой прочностью, автоматная отрезка преимущественно сталь и другие металлы и на станках-автоматах сплавы, дающие как сливную, так и стружку надлома К Красный К01 Серый чугун преимущественно Чистовое точение, высокой твердости, растачивание, алюминиевые сплавы с фрезерование, шабрение большим содержанием кремния, закаленная сталь, абразивные пластмассы, керамика, стекло, дающие стружку надлома К05 Легированные и отбеленные Чистовое и получистовое чугуны, закаленные стали, точение, растачивание, нержавеющие высокопрочные и развертывание, нарезание жаропрочные стали и сплавы, резьбы дающие стружку надлома К10 Серый и ковкий чугуны Точение, растачивание, преимущественно повышенной фрезерование, сверление, твердости, закаленная сталь, шабрение алюминиевые и медные сплавы, пластмассы, стекло, керамика, дающие стружку надлома К20 Серый чугун, цветные металлы, Точение, фрезерование, сильно абразивная строгание, сверление, прессованная древесина, растачивание пластмассы, дающие стружку надлома К30 Серый чугун низкой твердости Точение, фрезерование, и прочности, сталь низкой строгание, сверление, ра прочности, древесина, цветные бота в неблагоприятных Основные Группы применения группы резания Обоз Цвет Обоз Обрабатываемый материал и Вид обработки и условия начен маркиро начен тип снимаемой стружки применения ие вки ие металлы, пластмасса, плотная условиях. Допустимы древесина, дающая стружку большие передние углы надлома заточки инструмента К40 Цветные металлы, древесина, Точение, фрезерование, пластмассы, дающие стружку строгание. Допустимы надлома большие передние углы инструмента Таблица 7. Группа применения Марка сплава Маркировоч по ГОСТ 3882-74 ный цвет основная подгруппа Т30К4 Р Т15К6 Р Т14К8 Р ТТ20К9 Р Т5К10, ТТ10К8-Б Р Р30 Синий Т5К12, ТТ7К12 Р ТТ7К12 Р ВК6-ОМ, ВК3-М М ТТ8К6, ВК6-М М ТТ1-К8-Б М М ВК10-ОМ, ВК10-М М Желтый ТТ7К12, ВК10-ХОМ М ВК3, ВК3-М,ВК6-ОМ К ВК6-М, ТТ8К6 К ВК6 К К Красный ВК8, ВК8-М К ВК15 К К Таблица 7. Рекомендации по выбору марок твердого сплава, керамике и СТМ для токарных операций Обрабатываемый Группа Вид Характер Глубина Инструменталь материал обработки припуска резания, ный материал мм Углеродистые и V-VI черновая непрерывн 1,5-3 Т5К легированные ый 3-7 Т14К конструкционные 7-15 Т5К стали прерывист 1,5-3 Т14К ый 3-7 Т5К 7-15 Т5К Т5К10, Т5К Чистовая непрерывн до 1 ВО-13,ВШ- ый 1-2 ВОК-60,ВЗ 2-7 Т30К Нержавеющие и VIII- чистовая непрерывн 1,5-3 ВК6-М высоколегированн XII черновая ый 3-7 ВК10-ОМ ые стали 7-15 ВК10-ХОМ прерывист 1,5-3 ВК10-ОМ ый 3-7 ВК10-ОМ;
7-15 ВК10-ХО ВК10-ХОМ Чугун и медные III черновая непрерывн 1,5-3 ВК6-М сплавы высокой -IV ый 3-7 ВК твердости 7-15 ВК (100-140 НВ) прерывист 1,5-3 ВК ый 3-7 ВК 7-15 ВК чистовая непрерывн до 1 Композит ый 1-2 ВОК- 2-7 ВКЗ-М Медные сплавы II- черновая непрерывн 1,5-3 ТН20,ТТ8К низкой твердости III ый 3-7 ВК6-М (30-100 НВ) и 7-15 ВК алюминиевые сплавы прерывист 1,5-3 ВК6-М ый 3-7 ВК 7-15 ВК чистовая непрерывн до 1,5 В ый 1,5-3 ВКЗ-М Закаленная сталь XIV чистовая непрерывн до 0,75 Композит ый 37-51 0,75-1,5 Композит HRCэ 1,5-3 ВОК- ВОК-60,Т30К непрерывн до 0,5 Композиты ый 0,5-2 05, ВОК- HRCэ> Композит Таблица 7. Рекомендации по выбору марки твердого сплава для обработки материалов обычной обрабатываемости Вид обработки Марка твердого сплава для обработки цветных металлов сталей группы чугунов, группа группы I-III V-VI IV Нарезание резьбы ВК3, ВК6-М Т15К6, Т14К8 ВК3, ВК3-М резцом Зенкерование ВК4, ВК6 Т15К6, Т14К8 ВК4, ВК3-М Развертывание ВК3-М, ВК6-ОМ Т30К4, Т15К6 ВК3-М, ВК Получистовое и ВК6-М, ВК6 Т15К6, Т14К8 ВК6, ВК чистовое фрезерование Черновое фрезерование ВК8, ВК6 Т5К10, ТТ7К12 ВК6, ВК Таблица 7. Рекомендации по выбору марки твердого сплава для обработки труднообрабатываемых материалов Группа обрабатываемого материала Вид сталей сплавов обработки VII-VIII IX-X XIV XI-XII XIII Нарезание Т14К8 ВК8 ВК8 ВК8 ВК резьбы Т15К6 ВК6-М ВК6-ОМ ВК6-М ВК6-М метчиком Получистовое Т5К10 ВК8 ВК10-ОМ ВК8 ВК и чистовое ВК8 Т5К12 ТТ7К12 ВК10-ОМ ВК10-ОМ строгание и долбление Черновое ВК8 ВК15-ОМ ВК15-ОМ ВК8 ВК строгание и Т5К12 ТТ7К12 ТТ7К12 ВК15-ОМ ВК15-ОМ долбление Зенкерование Т14К8 ВК6-М ВК6 ВК8 ВК Т15К6 ВК6-ОМ ВК6-ОМ ВК6-ОМ ВК6-ОМ Развертывание Т30К4 ВК6-М ВК6-М ВК6-М ВК6-М ВК3-М ВК6-ОМ ВК6-ОМ ВК6-ОМ ВК6-ОМ Получистовое Т15К6 Т14К8 Т14К8 ВК8 ВК и чистовое Т14К8 ТТ20К9 ТТ20К9 ВК10-ОМ ВК10-ОМ фрезерование Черновое Т5К10 Т5К12 Т5К10 ВК8 ВК фрезерование Т14К8 Т14К8 ВК8 ВК10-ОМ ВК10-ОМ 7.7. Минералокерамика (ГОСТ 26630-85) Создание минералокерамических инструментальных материалов обусловлено необходимостью сократить или полностью исключить использование в инструментах дефицитных металлов, сохранив достигнутый уровень работоспособности инструментов, соответствующий твердым сплавам. Свое название эта группа материалов получила в связи с тем, что исходным сырьем для них служат глинозем и кремний. С целью повышения прочности начали создавать композиционные материалы с добавками карбидов вольфрама, титана, молибдена, нитридов титана, двуокиси циркония. Такие материалы называются керметами (керамика-металл).
Известны и другие названия: для керамики на основе окиси алюминия - оксидная керамика, для керметов - оксидно-карбидная керамика. В последние годы распространяется еще один вид керамики - нитридно кремниевой. Вместе с тем, усложнение состава керамики и образование многокомпонентных композиций делает все эти названия условными.
Теплостойкость минералокерамики значительно выше теплостойкости твердых сплавов и составляет по данным разных исследователей 1100 1500С. Добавки карбидов металлов снижают теплостойкость. Твердость разных марок также в среднем превышает твердость металлокерамических сплавов, ее пределы HRA 91,5-95. Коэффициент теплового расширения керамики, т.е. меньше в сравнении с твердым сплавом. Сопротивление абразивному изнашиванию сиалона выше, чем у твердого сплава, в 1,3 раза, черной керамики - в 1,1 раза, а белой - немного ниже. Плотность оксидной керамики составляет 3,94 - 3,98 г/см3, что в 3,7 раза меньше по сравнению с однокарбидными твердыми сплавами и в 2-3 раза - с двухкарбидными.
Примеси тяжелых металлов повышают плотность керамики. Недостаток минералокерамики - пониженная прочность (табл. 7.25).
Таблица 7. Физико-механические свойства инструментальной керамики Марка Предел прочности при Предел прочности при Теплостйкость,оС керамики изгибе, МПа сжатии, МПа ЦМ-332 325 5000 ВО13 475 2850 ВШ75 550 - - ВЗ 600 - ВОК60 650 2400 ВОК63 675 - - ОНТ-20 700 2250 Силинит-Р 700 2500 Для повышения вязкости и прочности в оксид алюминия вводят легирующие добавки. Так, содержание 1 % по массе оксида магния тормозит рост зерен при горячем прессовании керамики, перераспределяет примеси по границам зерен, создает области сжимающих напряжений вокруг них. В результате этого снижается развитие трещин в керамическом материале и его прочность повышается. Эффект будет больше при добавлении еще и карбидов хрома, вольфрама, титана. Вязкости и термостойкости способствует введение диоксида циркония до 16 % по массе. Его действие проявляется через повышение прочности на растяжение поверхностных слоев материала за счет перераспределения напряжений между структурными составляющими керамики. При этом керамика становится пригодной для прерывистого резания. Чтобы одновременно не снизить возможности керамики при непрерывном резании в нее вводят до 3,5 % оксида иттрия.
Замена карбида титана карбонитридом титана обеспечивает более равномерное распределение этой составляющей в матрице из оксида алюминия. Добавление нитрида титана еще больше повышает твердость и износостойкость керамики.
Уменьшение размера зерна и пористости минералокерамики приводит к росту износостойкости, прочности и твердости материала. Поэтому размеры зерен следует снижать до 2 мкм, а плотность надо повышать до максимально возможной.
Армирование оксида алюминия нитевидными волокнами карбида кремния толщиной 0,6 мкм и длиной 10-89 мкм улучшает распределение напряжений в материале и теплопроводность, увеличивает ударную вязкость в 1,5 - 2 раза.
Нитридная керамика в сравнении с оксидной выше по прочности на изгиб и ударной вязкости, лучше работает на удар, и в сравнении со смешанной керамикой, она хорошо проводит тепло. Ее недостаток - повышенный диффузионный и химический износ при скоростном резании стали.
Замещенная нитридная керамика образуется путем замены части атомов кремния и азота в решетке нитрида кремния атомами алюминия и кислорода при использовании в производстве этого материала добавки из оксида алюминия. Такой материал получил название сиалон, который превосходит чистую нитридную керамику по термодинамическим свойствам и по устойчивости к окислению, но имеет пониженную вязкость. Ее повышают введением оксидов иттрия или других редкоземельных элементов.
Нитрид кремния с добавками карбида титана, кремния, гафния, нитрида титана хорошо сопротивляется химическому износу. Еще больший эффект получается в сочетании с добавкой оксида алюминия. Добавки карбидов повышают также абразивную износостойкость. Подобные материалы относятся к композиционной нитридной керамике.
Необходимо отметить еще один вид инструментальной керамики - синтетический корунд, находящий применение при лезвийной обработке.
Несмотря на низкую прочность и большую хрупкость, он из-за высокой размерной стойкости не уступает режущим материалам. Данный материал при эксплуатации дешевле твердого сплава, прост в изготовлении, из него можно получать режущие элементы крупных размеров. Твердость синтетических корундов находится в пределах 2200-2300, предел прочности при изгибе составляет 565-575 МПа, при сжатии - до 2060 МПа, коэффициент теплопроводности равен 81,5 Вт/(мК).
Эффективное применение инструмента с пластинками из керамики возможно, в первую очередь, на автоматизированном оборудовании, на станках с ЧПУ или на универсальных станках в условиях жесткой технологической системы. При наличии повышенных припусков на обработку лезвийное точение и растачивание керамикой предпочтительнее шлифования, так как улучшает микрорельеф обработанной поверхности и качество поверхностного слоя (отсутствуют прижоги, трещины и шаржирование абразивом).
Основные области применения инструментальной керамики при токарных операциях приведены также в табл.7.26, а рекомендации по режимам точения и фрезерования инструментами, оснащенными керамикой - в табл.7.27.
Таблица 7. Рекомендации по выбору марки керамики Обрабатываемый Твердость Марка керамики материал Чугун серый НВ 143-289 ВО-13,ВШ-75, ЦМ- Чугун ковкий НВ 163-269 ВШ-75,ВО- Чугун отбеленный НВ 400-650 ВОК-60, ОНТ-20,В- Сталь конструкционная НВ 160-229 ВО-13,ВШ-75,ЦМ- углеродистая Сталь конструкционная НВ 179-229 ВО-13,ВШ-75, ЦМ- легированная Сталь улучшенная НВ 229 380 ВШ-75, ВО-13,ВОК- Силинит - Р Сталь цементируемая HRC 36-48 ВОК-60, ОНТ-20,В- закаленная HRC 48-64 ВОК-60,В-3,ОНТ- Медные сплавы HВ 60-120 В-3,ОНТ- Никелевые сплавы - Силинит-Р, ОНТ- Таблица 7. Рекомендуемые режимы резания при использовании минералокерамики Режимы резания Вид Обрабатываемый Скорость Глубина Подача, обработки материал резания, м/мин резания, мм мм/об Чистовое Сталь, чугун 200-800 0,3-1 0,1-0, точение Закаленная сталь 50-150 0,1-0,8 0,02-0, Фрезерование Закаленная сталь 150-180 0,06-0,15 1, Чугун 300-400 0,06-0,15 2, 7.8. Сверхтвердые материалы К этой группе относятся алмазы, материалы на основе нитрида бора и композиционные материалы, содержащие алмаз, нитрид бора, карбиды металлов и твердые окислы. Условно принято, что их микротвердость, измеренная с помощью алмазной пирамиды (по Виккерсу) при комнатной температуре, должна превышать 35ГПа.
Алмаз - самый твердый инструментальный материал, представляющий собой кристаллическую модификацию углерода. Но твердость алмазов различного кристаллического строения отличается: наиболее твердый - кристалл в виде октаэдра (восьмигранника с гранями в виде правильных треугольников), менее твердый - кристалл в виде ромбододекаэдра (двенадцатигранника с гранями ромбической формы) и наименее твердый - кубический кристалл. Кроме того, алмаз анизотропен по твердости, т.е.
твердость неодинакова в различных направлениях из-за разного количества атомов по атомным плоскостям и разницы в расстояниях между атомами по отличающимся направлениям. Микротвердость алмаза находится в пределах 1900-106 ГПа. Высокая твердость алмаза сочетается с большой жесткостью (модулем упругости), что положительно влияет на качество обработки.
Вместе с тем в направлении, параллельном граням кристалла, т.е. по так называемым плоскостям спайности, алмаз легче всего раскалывается и обрабатывается (шлифуется). Например, угол пересечения плоскостей спайности алмаза октаэдрической формы около 70о, и этим определяется выбор угла заострения режущего клина. Алмазы в форме сросшихся многочисленных кристаллов-агрегатов имеют более неопределенные характеристики твердости и прочности по различным направлениям.
Важное свойство алмаза - высокая теплопроводность, равная 142,5Вт/(мК), которая обеспечивает хороший отвод тепла из зоны резания.
Низкий коэффициент линейного теплового расширения (1,3210-6К-1) способствует стабильности размеров обрабатываемых деталей на различных режимах резания. Алмаз обладает высочайшей износостойкостью, превышающей износостойкость твердых сплавов при резании закаленных сталей в тысячи раз, а в сравнении с минералокерамикой - в сотни тысяч раз.
Характерное свойство алмаза - его высокая химическая и коррозионная стойкость. Самые крепкие кислоты и даже царская водка (смесь соляной и азотной кислот) не нарушают его структуру, но в содовом растворе и в расплавах щелочей, натриевой и калиевой селитрах алмаз растворяется. На воздухе алмаз сгорает при температуре 850-1000оС, превращаясь в графит.
Уровень теплостойкости балласа 700-800оС, карбонадо 700-900оС. Однако эти поликристаллические искусственные алмазы имеют более высокую работоспособность, их коэффициент трения с большинством контактирующих материалов равен 0,1-0,3. Чистые поверхности алмазов не смачиваются водой, но к ним могут прилипать некоторые жиры.
Недостатком алмазов является высокая хрупкость и низкая прочность при изгибе (210-480МПа), требующие повышенной жесткости и виброустойчивости технологической системы при резании. Другой недостаток - растворение алмаза в железе при их контакте с нагревом выше температуры 750-800оС, вызывающее ускоренный износ лезвий.
Кубический нитрид бора (КНБ) - искусственный инструментальный материал, не имеющий природного аналога и представляющий собой химическое соединение бора (43,6 %) и азота (56,4%) с кубической кристаллической решеткой почти с таким же строением и параметрами, как и алмаз, где каждый атом бора соединен с четырьмя атомами азота.
Зерна КНБ состоят из монокристаллов, а также плотных и зернистых агрегатов. Мелкие кристаллы размером до 0,4 мм имеют форму октаэдра, кристаллы больше 0,4 мм зачастую не имеют правильной огранки.
Микротвердость КНБ ниже, чем алмаза, и у композита 01 равна 85-94 ГПа.
По теплостойкости КНБ значительно превосходит алмаз, имея ее уровень 1300-1500оС. КНБ является химически чрезвычайно инертным материалом.
Он устойчив в нейтральных, восстановительных, газовых средах, с углеродом реагирует лишь при температурах выше 2000оС, не смачивается многими металлами, устойчив к кислотам, щелочам, перегретым парам воды, практически инертен к железу. Разновидности КНБ отличаются друг от друга размером, структурой и свойствами зерен, процентным составом, видом, дисперсностью и химической активностью связующего: металлов, карбидов, нитридов, карбонитридов, оксидов и других, а также технологией спекания.
Их физико-механические свойства даны в табл. 7.29.
Таблица 7. Физико-механические свойства СТМ на основе КНБ Коэффициент Коэффициент Предел Предел линейного теплопроводно Материал прочности при прочности при расширения, сти, Вт/(мК) изгибе, МПа сжатии, МПа х 106К- Композит 01 60 - - Композит 02 - - 400-500 Композит 05 - - 470 Композит 09 - - 700-1000 Композит 10 25 - 1000-1500 2000- Киборит 100 - - 2900- Вюрцин 28 7,9 800 - Боразон 100-135 5,6 - - Амборит 100 4,9 570 Сумиборо 38 5,6;
4,7 - - С целью большей наглядности и удобства сопоставления свойств инструментальных материалов различных групп приводим сравнительную табл. 7.29 с указанием в обобщенном виде в целом для каждой группы диапазонов параметров важнейших свойств.
Алмазный инструмент в основном применяется при тонком наружном точении, фрезеровании и растачивании цветных металлов и сплавов, а также неметаллических материалов (керамики, стеклопластиков), в том числе с целью декоративной обработки (в часовом производстве). Резцы оснащают монокристаллами природных алмазов или многослойными пластинами (СВБН), также используют баллас (АСБ) и карбонадо (АСПК). Из-за наличия плоскостей спайности кристаллы алмазов требуют узкого интервала изменения углов заточки. Так, при обработке латуни, меди, алюминия, цинковых сплавов, пластмасс, антифрикционных материалов передний угол создают в пределах 0...5о, задний - от 8 до 15о, а при резании бронзы, твердых алюминиевых сплавов, пластмасс, антифрикционных материалов передний угол делают 0... 5о, задний - 8...10о. Главный угол в плане принимают 30...90о, а вспомогательный - от 2 до 45о. На вершине резцы оснащают прямолинейной фаской 0,2...1,2 мм или скругляют по радиусу 0,2...0,8 мм.
Допустимый износ по задней поверхности для резцов из природных алмазов 0,1мм, из синтетических поликристаллических (АСБ и АСПК) - 0,2 мм.
Пластины СВБН используют в качестве режущей части сверл диаметром 0,25мм и более. Для этого пластины получают попарным спеканием заготовок СВБН со стороны твердосплавных подложек, а затем впаивают в корпус сверла. Двухслойные пластины используют также при фрезеровании заготовок с глубиной резания до 5мм.
Таблица 7. Основные свойства инструментальных материалов Коэффициент Предел теплопроводн Теплостойкос Инструментальный Микро прочности при ости, материал ть, С твердость, HV изгибе, МПа Вт/(мК) Углеродистая сталь 200-250 1900-2200 - 31- Легированная сталь 250-300 2000-2500 - 27- Быстрорежущая сталь 610-700 2050-3040 700-750 18- Твердый сплав 800-900 880-2350 1600-1700 13- Минералокерамика 1100-1500 325-700 1500 Алмаз 700-900 210-480 10000-10600 142, Кубический нитрид бора 1300-1500 700-1500 8500-9400 25- Кубический нитрид бора более универсален по применению, чем алмаз, так как инертен к стали. Его основная область применения, как и алмаза - автоматизированное производство на базе станков с ЧПУ, многоцелевых станков, автоматических линий, специальных скоростных станков, где эффективность СТМ при высокоскоростном точении, фрезеровании, сверлении и других видах обработки наивысшая (табл. 7.31).
Большинство СТМ на основе КНБ имеют преимущество перед режущей керамикой при точении закаленных сталей, чистовом и получистовом точении чугуна, а пластины марки Томал 10 - при черновом точении и фрезеровании серого чугуна.
Зарубежный СТМ амборит, более твердый и прочный, чем керамика (его ударная вязкость вдвое выше), особенно эффективен при растачивании закаленных сталей, обработке чугунного литья. Но при резании ферритных ковких чугунов и незакаленных сталей керамика имеет преимущества перед СТМ.
Таблица 7. Назначение СТМ на основе кубического нитрида бора Марка материала Область применения Тонкое и чистовое точение без удара и торцовое фрезерование Композит закаленных сталей и чугунов любой твердости, твердых (Эльбор Р) сплавов (Со 15%) Композит 03 Чистовая и получистовая обработка закаленных сталей и (Исмит) чугунов любой твердости Предварительное и окончательное точение без удара Композит закаленных сталей (HRC55) и серого чугуна, торцовое фрезерование чугуна Чистовое точение закаленных сталей (HRC 63) Композит Предварительное и окончательное точение с ударом и без удара, торцовое фрезерование сталей и чугунов любой Композит твердости, твердых сплавов (Со, прерывистое точение, (Гексанит Р) 15%) обработка наплавленных деталей Черновое, получерновое и чистовое точение и фрезерование Томал 10 чугунов, точение и растачивание сталей и сплавов на основе меди, резание по литейной корке Композит 10Д То же Предварительное и окончательное точение, в том числе с ударом, закаленных сталей и чугунов любой твердости, Киборит износостойких плазменных наплавок, торцевое фрезерование закаленных сталей и чугунов Для ориентировки приводим уровень применяемых режимов резания для СТМ. Алмазное точение инструментами из поликристаллических искусственных алмазов осуществляется при подачах 0,03 - 0,3 мм/об, глубинах резания 0,05 - 1 мм со скоростями 500 - 300 м/мин - по алюминию и алюминиевым сплавам, 500 - 1500 м/мин - по меди и медным сплавам. При фрезеровании скорости резания повышаются в 1,5 - 2 раза. Точение инструментами на основе КНБ закаленных сталей и отбеленных чугунов ведут с подачами 0,03 - 0, 15 мм/об, глубинами резания 0,05 - 3 мм и скоростями 30 - 100 м/мин, серых и высокопрочных чугунов, медных сплавов - с подачами 0,03 - 0,5 мм/об, глубинами резания 0,05 - 4 мм, скоростями 400 800 м/мин. Уровень скоростей фрезерования выше в 2 - 4 раза.
7.9. Износостойкие покрытия Износостойкие покрытия (табл. 7.32), наносимые на рабочие поверхности инструментов, предназначены для изменения поверхностных свойств инструментального материала в направлении снижения контактного воздействия с обрабатываемым материалом и термодинамического напряженного состояния режущей части, а также взаимодействия на термоЭДС и тепловые потоки в зоне резания. В конечном счете это приводит к повышению стойкости и прочности инструмента. Покрытый одним или несколькими слоями однородных и разнородных материалов инструментальный материал становится композиционным со свойствами, иногда резко отличающимися от свойств основы. Повышение режущей способности поверхностного слоя исключает необходимость в использовании дефицитных и дорогостоящих компонентов в структуре основы, делает возможным использование для нее низколегированных материалов.
Таблица 7. Износостойкие покрытия Вид материала Соединение Решетка TiC Кубическая (К) ZrC К HfC К VC К Гексогональная V2C плотноупакованная (ГПУ) Nb2C ГПУ NbC К Карбиды металлов TaC ГПУ Ta2C К Cr23C6 К Cr7C3 Гексагональная(Г) Cr3C2 Ромбическая Mo2C ГПУ MoC Г W2C ГПУ WC Г Ti2N Тетрагональная TiN К ZrN К HfN К VN К Nb2N ГПУ Нитриды металлов NbN Г Ta2N ГПУ TaN Г Cr2N ГПУ CrN К Mo2N К W2N К Нитрид кремния Si3N4 Г Нитрид бора BN Г Корунд Г -Al2O Наибольшее применение получили покрытия из окиси алюминия, карбидов и нитридов тугоплавких металлов, главным образом, титана.
Другие соединения используются редко в основном из-за сложности технологии получения и нанесения или дефицитности составляющих.
Однако поиск их применимости необходим из-за уникальности свойств ряда соединений. Так, бориды HfB2, NbB2, TaB2 и нитрид кремния пассивны по отношению к большинству обрабатываемых материалов и так же как окись алюминия отличаются пониженной слипаемостью и адгезией. Несмотря на хрупкость и несовместимость с инструментальными материалами, они из-за большой термоустойчивости полезны в многослойных композиционных покрытиях, выполняя функции барьеров для диффузии, окисления, перегрева.
Физико-механические свойства износостойких покрытий, отличающиеся в широком диапазоне (табл. 7.33), не дают оснований для отбора наилучших покрытий только по этим параметрам. Такое возможно для однослойных покрытий. Композиционные двойные, тройные и большие системы строятся по особым принципам, где важное значение могут иметь слои соединений с низкими физико-механическими свойствами. Для пояснения рассмотрим идеализированную схему композиционного покрытия. Контактирующий с обрабатываемым материалом наружный слой первый должен препятствовать адгезии и диффузии, образованию окисных пленок, сопротивляться термическим превращениям и хрупкому усталостному разрушению. Последний слой обеспечивает связь покрытия с инструментальным материалом, для чего от них требуется идентичность кристаллохимического строения (близкие параметры решетки и особенности кристаллов, максимальная разность атомных размеров не должна превышать 15 %), невозможность образования хрупких фаз при температуре резания, близость коэффициентов линейного расширения при нагреве, теплопроводности, других физико-химических свойств (модулей упругости и сдвига, коэффициентов Пуассона). Третий слой осуществляет барьерные функции между первым и последним слоями, повышая термодинамическую устойчивость покрытия, изменяя его теплопроводность и т.д. Три основных слоя связываются с помощью двух промежуточных слоев.
Чем толще покрытие, тем выше твердость, а также устойчивость против диффузии и адгезии, меньше окисление и коррозия при нагреве в результате большей устойчивости инструментальной матрицы. Но при большой толщине растет количество макро- и микродефектов в объеме покрытия - концентраторов напряжений. Оптимальная толщина покрытий колеблется от 2 до 18 мкм.
Высокотемпературные (свыше 1000С) методы нанесения покрытий (химическое осаждение) сопровождаются диффузионным взаимодействием наносимого конденсата и твердосплавной матрицы.В результате, наряду с изменением поверхностных свойств инструмента, улучшаются глубинные прочностные свойства по всему объему материала. Толщина переходной диффузионной зоны составляет от долей до 6 микрометров.
Низкотемпературное физическое осаждение покрытий дает слабое взаимодействие покрытия и матрицы, меньшую прочность их сцепления в сравнении с методами химического осаждения.
Сила трения и адгезионное схватывание при резании конструкционных сталей наименьшие при однослойном покрытии из Al2O3. При композиционном покрытии лучшие результаты показывают и для быстрорежущей, и для твердосплавной основы покрытия TiC - Al2O3, TiC - TiCN - TiN. В обозначениях покрытий указывают слои в направлении от матрицы инструмента к наружной поверхности.
Таблица 7. Физико-механические свойства износостойких покрытий Соединение Температура Коэффициент Микротвердость, плавления, оС теплопроводности, HV Вт/(мК) TiC 3250 6,8 ZrC 3430 11,6 HfC 3890 6,3 VC 2850 9,8 V2C 2200 - Nb2C 3080 - NbC 3500 11,3 TaC 3400 - Ta2C 3800 22,1 Cr23C6 1535 19,7 Cr7C3 1530-1895 15,3 Cr3C2 827-1895 19,2 Mo2C 2230-2330 31,9 MoC 2530 - W2C 2770 29,4 WC 2785 29,4 Ti2N - - TiN 2950 12,6 ZrN 2980 28,3 HfN 3310 19,1 VN 2050 13,8 Nb2N 2400 8,4 NbN 2300 3,8 Ta2N - 10,1 TaN 3090 5,5 Cr2N - 21,8 CrN 1500 11,9 Mo2N 895 18,1 W2N - - Si3N4 1900 16,8 BN 2970 21 2050 30,2 -Al2O Покрытия с Al2O3 в качестве наружного или барьерного слоев уменьшают окисление твердого сплава при нагреве. К ним относятся покрытия TiC - Al2O3 и TiC - Al2O3 - TiN по сплаву ТТ10К8Б, повышающие температуру окисления с 600 до 1000оС.
Износостойкие покрытия способствуют сохранению высокой твердости инструментального материала при повышенных температурах.
Так, покрытие TiN стали Р6М5 увеличивает микротвердость при нагреве до 600оС в сравнении со сталью без покрытия в два раза. До двух и более раз повышается микротвердость при нагреве от покрытия TiC твердого сплава ВК6, а от покрытия TiN - в 1,6 раза. Естественное старение и релаксационные процессы в покрытиях снижают со временем горячую твердость.
Прочность при изгибе от нанесения покрытий, как правило, повышается за исключением случая получения покрытий на твердых сплавах высокотемпературными методами, где имеет место снижение предела прочности при изгибе на 20-40%. Последнее связано с образованием толстой переходной зоны между покрытием и основной (от 2 до 6 мкм), вызывающей охрупчивание и разупрочнение. На быстрорежущей стали снижение прочности на изгиб наблюдается при превышении толщиной покрытия значений 6-8 мкм вследствие длительного воздействия высоких температур плазменного потока, вызывающих структурно-фазовые изменения в металле.
Аналогично при больших толщинах покрытия снижается ударно циклическая прочность твердых сплавов из-за внутренних дефектов (микропор) в слое покрытия.
Свойства износостойких покрытий зависят от технологии их нанесения, которая в деталях не освещается в технической литературе. Из химико-термических методов образования покрытий отметим распространенный метод термодиффузионного насыщения - ДТ. Из методов химического осаждения покрытий - метод ХОП с зарубежным обозначением CVD, карбидотитановое покрытие ГТ и метод вакуумного титанирования КВТК;
из методов физического осаждения покрытий (ФОП) с зарубежным обозначением PVD - отечественный метод конденсации в условиях ионной бомбардировки КИБ, а также методы реактивного электронно-лучевого плазменного осаждения покрытий РЭП. К группам ХОП относится шведская технология GC (гамма коутинг), австрийская GM, к группе ФОП - метод активизированного реактивного напыления ARE.
В современном инструментальном производстве износостойкие покрытия на быстрорежущую сталь наносят в основном методом физического осаждения из газовой фазы в вакууме (PVD). При этом чаще всего используется нитрид титана. Метод КИБ при этом обеспечивает инструменту возможность эффективной обработки ферритно-перлитных сталей.
Износостойкие покрытия на твердые сплавы наносят чаще всего методом химического осаждения из газообразной фазы (CVD, ГТ) или методом термодиффузионного насыщения (ДТ). Иногда используются метод реактивного электронно-лучевого плазменного осаждения (РЭП).
Растет доля твердых сплавов с покрытием, наносимым методом.Последнее связано с тем, что этот метод не влияет на свойства базового материала, в частности, на вязкость твердого сплава и снижает опасность выкрошивания лезвий в сравнении с покрытием методом CVD. Кроме того, метод PVD практически не изменяет начальную остроту режущей кромки и применим для инструментов, где особенно необходима острозаточенная кромка (развертки, протяжки). Низкая температура процесса по методу PVD делает возможным упрочнение паянного инструмента.
Некоторые рекомендации по использованию покрытий при обработке труднообрабатываемых материалов представлены в табл. 7.34.
Таблица 7. Обрабатываемый Марка Покрытие Метод материал инструментально нанесения го материала Нержавеющие стали ВК6М, ВК6, TiC-TiCN-TiN ГТ ферритного и мартенситного ТТ10К8Б (Ti-Cr)N КИБ классов (IX13, (Hf/Zr-Cr)N КИБ 2X13,IX12H2DVA, X17H2) Нержавеющие и ВК6М, ВК6, TiC-TiCN-TiN ГТ жаростойкие стали аустени- ТТ10К8Б, (Ti-Cr)N ДТ тного класса (X18H10T, Р6М5К5, (Ti-Cr)C КИБ X18H12T, Х23Р18, Х15Н5 и Р12Ф4К5 (Ti-Mo)N КИБ др.) Жаростойкие, жаропрочные ВК6, ТТ10К8Б TiC-TiCN-TiN ГТ стали сплавы (Х12Р20ТЗР, (Ti-Cr)N ДТ ХН77ТЮР, ХН60В, (Ti-Cr)C ДТ ХН35ВТЮ) CrB OB B РЭП B 2 Титановые сплавы (ВТ1, ВК6 NbC ДТ ВТ3, ВТ6,ВТ 14, ВТ 20, ВТ (Nb-Zr)N КИБ 22, ТС 5, ИРМ - 1) (Mo-Cr)N КИБ Для труднообрабатываемых материалов скорость резания при точении инструментами с покрытием обычно может быть повышена на 12- 13% в сравнении с инструментами без покрытия. При использовании покрытий стойкость может возрасти в 1,5 - 3,5 раза.
7.10. Композиционные инструментальные материалы Дальнейший прогресс в области инструментальных материалов связывается с разработкой различного рода композиционных материалов, отличительными признаками которых являются [21]:
1. Состав, форма и расположение компонентов материала определены заранее исходя из условий эксплуатации инструмента.
2. Материал состоит из двух или более компонентов, различающихся по своему химическому составу и физико-механическим свойствам и разделенных более или менее выраженными границами.
3. Материал обладает более высокими эксплуатационными свойствами по сравнению с его компонентами, взятыми в отдельности.
В целом композиционные инструментальные материалы можно разделить на две группы: материалы с износостойкими покрытиями и объемно армированные композиты.
Рассмотренные в предыдущем разделе износостойкие покрытия наряду с несомненными преимуществами имеют ряд недостатков:
1. Существенная зависимость состава и микроструктуры покрытия от технологии его нанесения.
2. Подчас слабая связь покрытия с основным материалом.
3. Охрупчивание режущей кромки.
4. Низкие коэффициенты трения стружки по покрытию приводят к сокращению длины контакта и к концентрации силовых и тепловых нагрузок в области, прилегающей к режущей кромке.
5. После нарушения покрытия происходит ускоренный выход лезвия из строя.
Анизотропные в объеме инструментальные материалы представляют собой, как правило, слоистые композиции из различных компонентов. По сравнению с изотропными они позволяют улучшить физико-механические свойства за счет рационального сочетания различных материалов, а также экономить дорогостоящие инструментальные материалы.
Первым удачным примером трехмерного композита можно назвать Славутич - спёк искусственного алмаза с твердым сплавом, имеющий высокую износостойкость и повышенную прочность. Режущий материал ВОК-85С, состоящий из 2 - 3 слоев керамики и твердосплавной основы (B =800-1000 МПа, 94 - 95 HRCB ) сочетает в себе высокую ударную вязкость B B и э и прочность с высокой износостойкостью и теплопроводностью.
Рекомендуется применять при прерывистой обработке стали и чугуна, а также при резьбонарезании и точении канавок. Слоистые композиты на основе алмаза представляют собой двухслойные режущие элементы различных форм и размеров с рабочим слоем из спеченных зерен синтетических алмазов толщиной 0,5 - 0,8 мм на подложке из твердого сплава.
Более широкое применение имеют инструменты, оснащенные композитами на основе кубического нитрида бора. Так Композит - 10Д имеет верхний слой из Гексанита Р (Композита - 10) толщиной около 1 мм и подложку (нижний слой) из безвольфрамового твердого сплава. Разработаны также двухслойные композиционные сменные многогранные пластины марок Томал - 10, Томал - 20 и Томал - 30 производства Томилинского завода алмазных инструментов. Пластины Томала - 10 состоят из режущего слоя, изготовленного из микропорошков КНБ и опорного слоя специального состава, Томал - 20 имеет вставку из КНБ в одной вершине, а Томал - 30 - вставку из Томала - 10. Применяют пластины серии (Томал) для получистового и чистового точения и фрезерования закаленных и нормализованных сталей и твердых чугунов (в том числе по корке).
В последние годы появились слоистые композиты с криволинейными границами раздела слоев между компонентами. В целом следует отметить, что противопоставляя неравномерности внешней силовой и тепловой нагрузки на лезвии соответствующую неравномерность физико механических и иных свойств материала инструмента путем варьирования составом и границами раздела компонентов, можно в конечном счете получить идеальный инструментальный материал, одновременно удовлетворяющий всем требованиям, изложенным в п.7.1 [21].
ПОСЛЕСЛОВИЕ В данном учебном пособии автор стремился изложить материал с единой позиции, общей для всех видов лезвийной обработки. Важно было показать студентам и аспирантам всю сложность явлений, сопровождающих процесс резания, трудности и нерешенные проблемы, пока препятствующие становлению формообразования резанием на подлинно научную основу, то есть превращению ее в органическое единство теории и эксперимента.
Резание материалов остается основным и самым трудоемким технологическим переделом в производственном процессе изготовления качественных машин, механизмов, приборов и оснастки. В то же время в ходе научно-технического прогресса оно видоизменяется, а именно, переходит в область получистовой, чистовой и отделочной обработки, когда сечение срезаемого слоя находится на вершинной, закругленной части лезвия. Поэтому основное внимание автор уделил схемам несвободного косоугольного резания лезвием криволинейной формы.
В последние годы среди специалистов распространилось мнение, что изучение процесса формирования стружки стало неактуальным и не дает для производства практического выхода. На наш взгляд, это сугубо ошибочное мнение, которое может привести к замораживанию ползучего эмпиризма в исследовании рассматриваемого класса процессов металлообработки.
Особенно сбивает с толку молодых исследователей флер изобретательства, которое в прикладной науке всегда паразитирует на отсутствии добротной теории. Без решения вопросов построения адекватных теоретических моделей стружкообразования, расчета НДС в стружке, силовых и тепловых контактных напряжений на лезвии, формы и размеров площадок контакта невозможно рассчитать силу резания и прочность лезвия, его износ и стойкость, предложить рациональные конструкции инструментов и условия его эксплуатации. А это в конечном счете позволит повысить конкурентоспособность продукции отечественного машиностроения, так как по образному выражению Ф.Тейлора дивиденды предприятия находятся на кончике резца. То есть, от того, каков этот кончик и какие процессы сопровождают срезание им стружки, зависит не только технология, но и экономика машиностроения.
Автор с благодарностью примет все замечания и предложения по изложенному в данном учебном пособии материалу.
ЛИТЕРАТУРА 1. ГОСТ 25762-83. Обработка резанием. Термины, определения и обозначения общих понятий. - М.: 1983. - 41 с.
2. Грановский Г.И. Кинематика резания. - М.:Машгиз, 1948. - 200 c.
3. Петрушин С.И. Введение в теорию несвободного резания материалов. Учебное пособие. - Томск: Изд.ТПУ, 1999. - 97 с.
4. Тейлор Ф. Искусство резания металлов. С.- Пб., 1905. - 169 с.
5. Бронштейн И.Н., Семедяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. - М.: Наука, 1986. - 544 с.
6. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. - М.:
Машиностроение, 1975. - 344 с.
7. Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов. - М.: Высшая школа, 1985. - 304 с.
8. Куфарев Г.Л. Окенов К.Б., Говорухин В.А. Стружкообразование и качество обработанной поверхности при несвободном резании. - Фрунзе: Мектеп, 1970. - 70 с.
9. Зорев Н.Н. Вопросы механики процесса резания металлов. - М.:
Машгиз, 1956. - 368 с.
10. Армарего И.Дж.А., Браун Р.Х. Обработка металлов резанием. - М.:
Машиностроение, 1977. - 325 с.
11. Гольдшмидт М.Г. Деформации и напряжения при резании металлов.
- Томск: Изд.STT, 2001. - 180 с.
12. Полетика М.Ф. Контактные нагрузки на режущих поверхностях инструмента. - М.: Машиностроение. 1969. - 150 с.
13. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением.
- М.: Машиностроение, 1977. - 423 с.
14. Прочность, устойчивость, колебания. Справочник в 3-х томах. Т.1. / Под.ред. И.А.Биргера и Я.Г. Поповко. - М.:Машиностроение, 1968. - 567 с.
15. Артамонов Е.В., Помигалова Т.Е., Утешев М.Х. Исследование напряжений, деформаций и прочности сменных режущих пластин методом конечных элементов. - Тюмень: Изд. ТюмНГТУ, 2002. - 147 с.
16. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х томах. Т.2. / Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. - М.:Машиностроение, 1985.
- 496 с.
17. Васин С.А., Верещака А.С., Кушнер В.С. Резание материалов:
Термомеханический подход к системе взаимосвязей при резании:
Учебник для техн.вузов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001.
- 448 с.
18. Бетанели А.И. Прочность и надежность режущего инструмента. - Тбилиси: Сабчота сакартвело, 1973. - 172 с.
19. Шевченко Н.А. Геометрические параметры режущей кромки инструментов и сечения среза. - М.:Машгиз, 1957. - 140 с.
20. Петрушин С.И., Бобрович И.М., Корчуганова М.А. Оптимальное проектирование формы режущей части лезвийных инструментов. - Томск: Изд.ТПУ, 1999. - 92 с.
21. Петрушин С.И., Даниленко Б.Д., Ретюнский О.Ю. Оптимизация свойств в композиционной режущей части лезвийных инструментов. - Томск: Изд.ТПУ, 1999. - 99 с.
22. Резников А.Н. Теплофизика процессов механической обработки материалов. - М.:Машиностроение, 1981. - 279 с.
23. Лоладзе Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента.
- М.: Машиностроение, 1982. - 320 с.
24. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием: Справочник / Под ред. С.Г. Энтелиса, Э.М.
Берлинера. - М.: Машиностроение, 1995. - 496 с.
25. Петрушин С.И., Грубый С.В. Обработка чугунов и сталей сборными резцами со сменными многогранными пластинами. - Томск: Изд.
ТПУ, 2000. - 156 с.
26. Цеснек Л.С. Механика и микрофизика истирания поверхностей. - М.: Машиностроение, 1979. - 264 с.
27. Понтрягин Л.С. и др. Математическая теория оптимальных процессов. - М.: Наука, 1969. - 366 с.
28. Ларин М.Н. Оптимальные геометрические параметры режущей части инструментов. - М.: Оборонгиз, 1953. - 147 с.
29. Куфарев Г.Л. Теория завивания стружки. // Перспективы развития резания конструкционных материалов. - М.: Изд. ЦПНТО Машпром, 1980. - С.116-121.
30. Талантов Н.В. Физические основы процесса резания, изнашивания и разрушения инструмента. ЦМ.:Машиностроение, 1992. -240 с.
ПРИЛОЖЕНИЕ Формулы для расчета основного технологического времени для различных видов обработкиTP TP Вид обработки Расчетные формулы Обозначения и пояснения Основная формула L i L - расчетная длина to = = для всех видов обработки в S n (1) обработки направлении подачи, мм;
lo + lвр + lпер = i,мин lo - длина S n обрабатываемой поверхности, мм;
lвр - длина врезания инструмента, мм;
lпер - длина перебега инструмента, мм;
n - частота вращения шпинделя (об/мин) или число двойных ходов в мин;
S - подача на оборот или двойной ход, мм;
i - число проходов.
Наружное продольное lo + lвр + lпер Sпр - продольная подача (2) to = i ;
точение или Sпр n суппорта, мм/об;
t - растачивание глубина резания, мм;
- (3) lвр = t ctg + (0,5 - 2)мм ;
напроход главный угол резца в lпер = (1- 5)мм ;
плане;
V - скорость Dз L резания, м/мин;
Dз - (4) to = i.
V S диаметр обрабатываемой поверхности, мм.
Наружное поперечное Lпоп - расчетная длина Lпоп 0,5Dз + lвр + lпер (5) to = =.
точение вала и пути резца в поперечном Sпоп n Sпоп n отрезание направлении, мм;
Sпоп - поперечная подача резца, мм/об.
Наружное поперечное 0,5 (Dн - Dвн) + lвр + lпер Dн - наружный диаметр (6) to = i точение пустотелых заготовки, мм;
Dвн - Sпоп n тел вращения диаметр отверстия lвр - по формуле (3) lпер = (0,5 - 2)мм.
заготовки, мм.
Точение канавок to - по формуле (6);
lпер =0.
PT TP Исходная сводка формул - см. М.Е.Егоров. Основы проектирования машиностроительных заводов. - М.: Высшая школа, 1969. - 480 с.
Вид обработки Расчетные формулы Обозначения и пояснения Точение при lo max / m + lвр + lпер lo max - длина (7) to = многорезцовой наибольшей ступени, Sпр n обработке мм;
m - число резцов, lвр = t ctg + (2 - 3) + установленных на + t ctg + (1- 2),мм ступени наибольшей lвр = t + (1- 2) + длины;
lвр - при + t ctg + (1- 2),мм врезании по линейке;
- угол наклона линейки;
lпер = (1- 3)мм.
lвр - при врезании поперечным перемещением суппорта.
Точение на to - по формуле (2), где lo - длина пути резания гидрокопировальном для 3х-ступенчатой f D2 - D полуавтомате lo = + l - f - + заготовки (для другого cos 2 tg числа ступеней D2 - D1 D3 - D аналогично), мм;
f - + + l - + 2 sin 2 tg ширина фаски в начале заготовки, мм;
- угол D3 - D + + l ;
фаски;
l, l и l - 2 sin длины ступеней, мм;
D1, lвр = t ctg + (1- 2)мм D2, D3 - диаметры lпер = (0 - 3)мм ступеней. Для токарных станков с гидрокопировальным суппортом следует добавлять время на работу канавочного резца по формуле (6).
Строгание на b0 + b1 + b2 b0 - ширина строгаемой (8) to = i ;
продольно S n поверхности, мм;
b1 - строгальных станках (b0 + b1 + b2) L (1+ m) боковое врезание резца, (9) to = i ;
S Vрх мм;
b2 - боковые сходы резца, мм;
S - подача на b1 = t ctg + (0,5 - 2)мм ;
один двойной ход, мм;
n b2 = (2 - 5) мм ;
L = l1 + l2 + l - число двойных ходов L, мм до 2000- 4000- 6000 стола в минуту;
Vрх - 2000 4000 6000 скорость рабочего хода до 100- 300- 375 l2 + l стола, м/мин;
L - длина 200 300 375 Вид обработки Расчетные формулы Обозначения и пояснения хода стола, мм;
l1 - длина строгаемой поверхности;
l2 - длина подхода резца;
l3 - перебег резца в продольном направлении;
m - отношение скорости рабочего хода к скорости холостого хода.
Строгание на n - число двойных ходов to - по формулам (8) и (9) поперечно резца в минуту;
Vрх - L, до 100- 200- более строгальном станке скорость рабочего хода мм 100 200 300 резца, м/мин;
S - подача 35 50 60 l2 + l стола на один двойной ход, мм.
Строгание пазов и to - по формулам (8) и (9) b0 - глубина паза или долбление шпоночной канавки, мм.
b1 =(0,5-2) мм;
b2 = шпоночных пазов Фрезерование lo + lвр + lпер Sz - подача на зуб, мм;
(10) to = i ;
цилиндрическими Dф и z - диаметр и Sz z n дисковыми и число зубьев фрезы;
B - lвр = t (Dф - t) + (0,5 - 3)мм ;
торцевыми фрезами ширина фрезерования, lвр = 0,5(Dф - Dф - B2)+ мм;
lвр - величина врезания при торцевом + t ctg + (0,5 - 3)мм;
симметричном lпер = (2 - 5)мм.
фрезеровании. При чистовой обработке этой фрезы lпер = Dф - lвр.
Фрезерование l0 и h - длина и глубина концевой фрезой шпоночной канавки, мм;
шпоночной канавки:
Sм пр - продольная а) закрытой с двух (l0 - Dф ) h (11) to = ;
подача, мм/мин;
Sрх - сторон с маятниковой Sм пр Sрх подачей;
вертикальная подача на б) то же, за один рабочий ход фрезы, мм;
проход Sм верт - вертикальная l0 - Dф h + (0,5 -1) в) открытой с двух (12) to = + ;
подача, мм/мин;
lвр и сторон или с одной Sм верт Sм пр lпер - врезание и перебег стороны за один to - по формуле (10);
i =1;
проход для канавки, закрытой с lвр = 0,5Dф + (0,5 -1) мм;
lпер = 2 мм;
одной стороны.
lвр = (0,5 -1) мм;
lпер = 0.
Вид обработки Расчетные формулы Обозначения и пояснения Фрезерование канавок h + (0,5 -1) (13) to =.
под сегментные Sм верт шпонки Протягивание L - длина рабочего хода L + lвр + lпер (14) to = ;
отверстий протяжки, мм;
Lп - 1000Vр длина протяжки, мм;
Vр L = Lп + l0 ;
lвр = 0 ;
lпер =(10-30)мм - скорость протягивания, м/мин.
Сверление, to - по формуле (2);
Dсв - диаметр сверла, рассверливание, lвр = 0,5(Dсв - lп )ctg + (0,5 - 2) мм;
мм;
lп - длина зенкерование, перемычки, мм;
lвр - lвр = t ctg + (0,5 - 2) мм;
развертывание величина врезания при lпер = (1- 3) мм;
lпер = 0 ;
рассверливании, lпер = (0,2 - 5)lк.
зенкеровании и развертывании;
lпер - при обработке глухого отверстия;
lпер - при развертывании;
lк - длина калибрующей части развертки.
Зенкование и to - по формуле (2);
цекование отверстий lвр = (0,5 - 2) мм;
lпер = 0.
Зенкерование и D - наибольший to - по формуле (2);
развертывание диаметр конуса D - d lo = ;
lвр = (0,5 - 2) мм;
lпер = 0.
конических отверстий отверстия;
d - меньший 2t g диаметр конуса отверстия;
- главный угол в плане инструмента.
Нарезание резьбы P - шаг резьбы;
g - lo + lвр + lпер (15) to = i g ;
резьбовым резцом или число заходов резьбы P n гребенкой на токарно (для гребенки g =1);
lвр - lвр = (1- 3)P ;
lвр = (1- 2)P + nв ;
винторезном станке врезание для гребенки;
lпер = (1- 3)P.
nв - число витков резьбы гребенки.
Вид обработки Расчетные формулы Обозначения и пояснения Нарезание резьбы d - наружный диаметр (lo + lвр + lпер) d (16) to = i ;
вихревым методом резьбы;
So - круговая P So n zр подача деталей на один d So = ;
lвр = lпер = (1- 2)P ;
резец за один оборот nр zр резцовой головки;
n - 1000V число оборотов детали в nр =.
минуту;
nр - число Dр оборотов резцовой головки в минуту;
zр - число резцов в головке;
Dр - диаметр резцовой головки.
Нарезание резьбы (lo + lвр + lпер)d g - угол наклона витков (17) to = i ;
дисковой фрезой на резьбы;
lпер - для резьбы P cos Sм резьбофрезерном напроход;
lпер - для lвр = t (Dф - t) или lвр = (1- 3)P ;
станке резьбы в упор. При i lпер = (0,5 - 2)P ;
lпер = 0.
to считать отдельно для каждого прохода.
Нарезание резьбы 1,2d Обозначения прежние.
(18) to =.
гребенчатой фрезой Sм на резьбофрезерном станке Нарезание резьбы n - частота вращения lo + lвр + lпер lo + lвр + lпер (19) to = + ;
машинным метчиком шпинделя при нарезании P n P no резьбы;
no - то же, при lвр = (1- 3)P ;
lпер = (2 - 3)P - при вывинчивании метчика.
сквозном отверстии;
lпер = 0 - при глухом отверстии.
Нарезание резьбы Обозначения прежние.
to - по формуле (19);
lпер = (0,5 - 2)P.
плашкой Нарезание резьбы Обозначения прежние.
lo + lвр + lпер (20) to = ;
самооткрывающимися P n резьбонарезными lвр = (1- 3)P ;
lпер = (0,5 - 2)P.
головками Фрезерование шлицев h - высота шлица;
lo + lвр + lпер (21) to = zш ;
дисковой фасонной zш - число шлицев.
Sм фрезой lвр = h (Dф - h) + (1- 2) ;
lпер = (2 - 5) мм Вид обработки Расчетные формулы Обозначения и пояснения Фрезерование шлицев lo + lвр + lпер So - подача вдоль оси (22) to = zш i ;
методом обкатки шлицевой поверхности, So nф q шлицевой червячной мм/об;
nф - частота фрезой lвр = (1,1-1,2) h (Dф - h) ;
вращения шпинделя lпер = (2 - 5) мм фрезы, об/мин;
q - число заходов червячной фрезы;
обычно i=1.
Долбление шлицев h dн dн - наружный диаметр (23) to = + m долбяком Sр n Sкр n шлицев;
Sр - радиальная подача, мм/дв.х;
Sкр - круговая подача, мм/дв.х;
n - число двойных ходов долбяка в минуту;
m - число обкатов (обычно m=1).
Нарезание зубьев lo + lвр + lпер t - глубина впадины (24) to = z i ;
цилиндрических зубьев;
z - число зубьев Sм зубчатых колес нарезаемого колеса;
lвр = t (Dф - t) + (1- 2) мм;
модульной дисковой обычно i=1.
фрезой на lпер = (2 - 4) мм горизонтально фрезерном станке с делительной головкой Нарезание прямых lo + lвр + lпер S - подача на оборот (25) to = z i ;
зубьев зубчатого колеса;
q - S n q цилиндрических число заходов червячной lвр = (1,1-1,2) t (Dф - t) ;
зубчатых колес фрезы.
червячной модульной lпер = (2 - 3) мм фрезой на зубофрезерном станке Нарезание червячных 3mz m - модуль нарезаемого (26) to =.
зубчатых колес на колеса;
Sр - радиальная Sр n q зубофрезерном станке подача фрезы в мм на способом радиальной оборот заготовки.
подачи То же, способом S - тангенциальная 2,94m z (27) to = тангенциальной подача фрезы в мм на S nq подачи один оборот заготовки.
Долбление зубчатых h mz Sр - радиальная подача (28) to = + i.
колес дисковым Sр n Sкр n на один двойной ход долбяком на долбяка;
Sкр - круговая зубодолбежном подача зубчатого колеса станке на один двойной ход долбяка;
n - число двойных ходов долбяка в минуту;
i - число обкатов.
Вид обработки Расчетные формулы Обозначения и пояснения Нарезание lo + lвр + lпер lo - длина нарезаемого (29) to = z + z ;
прямозубых зуба;
z - число зубьев Sм конических колес нарезаемого колеса;
- lвр = t (Dф - t) + (1- 2) мм;
дисковыми время на поворот модульными фрезами lпер = (2 - 5) мм заготовки на один зуб, мин.
Нарезание (t + ) z t - время нарезания (30) to = конических колес с одной впадины зуба, сек;
криволинейным - время на поворот зубом заготовки на один зуб, сек.
Шевингование lo + lвр + lпер a а - припуск на (31) to = K ;
зубчатых колес шевингование по Sпр nш zш Sв дисковым шевером профилю зуба;
nш, zш - lвр + lпер =10 мм число оборотов и число зубьев шевера;
Sпр - продольная подача, мм/об;
Sв - вертикальная подача на один ход стола;
К=1,1 1,2 - коэффициент, учитывающий дополнительные калибрующие проходы.
Круглое наружное L a n - число оборотов (32) to = k ;
шлифование с детали;
L - длина n Sд Hкр Sпоп продольно- продольного хода стола;
L = lo - (0,2 - 0,4) Hкр - на проход;
поперечной подачей Sд - продольная подача круга L = lo - (0,4 - 0,6) Hкр - в упор на оборот в долях высоты круга Hкр ;
Sпоп - поперечная подача круга на один проход;
k - коэффициент на выхаживание в зависимости от точности шлифования:
TD, мм k 0,10-0,15 1, 0,07-0,09 1, 0,04-0,06 1, 0,02-0,03 1, Круглое наружное a Sпоп - поперечная (33) to = k врезное шлифование Sпоп n подача на оборот детали;
остальные обозначения - прежние.
Вид обработки Расчетные формулы Обозначения и пояснения Круглое внутреннее 2L a Sдв.х - поперечная (34) to = k шлифование с n Sд Hкр Sдв.х подача на один двойной продольно ход стола;
остальные поперечной подачей обозначения - прежние.
Круглое наружное lo m + Hкр m - количество деталей в (35) to = k ;
бесцентровое партии, шлифуемых Sм m шлифование на непрерывным потоком;
Sм = Dвк nвк sin проход Dвк,nвк - диаметр и число оборотов ведущего круга;
- угол наклона ведущего круга;
- коэффициент проскальзывания.
Шлифование резьбы lo + lвр + lпер a P - шаг резьбы;
n - (36) to = k ;
однониточным число оборотов детали;
P n Sпоп кругом Sпоп - поперечная lвр = lпер = (1- 3)P подача на один проход.
Шлифование резьбы 2,2 d d - наружный диаметр (37) to = многониточным резьбы;
Vд - скорость 1000Vд кругом вращения детали, м/мин.
Шлифование 2(lo + lвр + lпер) h - высота шлицев;
Vст - a (38) to = z k ;
наружных шлицев скорость возвратно 1000Vст Sв поступательного lвр = h (Dф - h) + (10 -15) мм;
движения стола, м/мин;
lпер = (5 -10) мм Sв - вертикальная подача на один ход стола;
z - число шлицев.
Плоское шлифование b + 2Hкр a k b - ширина шлифуемой (39) to = ;
периферией круга на поверхности (деталей, Hкр Sпоп nдв.х Sв m станке с продольным установленных на Vпр.х столом столе);
Sпоп - nдв.х = ;
2(lo + lвр + lпер ) поперечная подача по ширине в долях высоты lвр = lпер = (5 -10) мм круга Hкр ;
Vпр.х - скорость продольного хода стола, м/мин;
m - количество деталей, одновременно установленных на столе;
остальные обозначения - прежние.
Плоское шлифование a k Sв - вертикальная (40) to = торцем круга на Sв n m подача круга на оборот станке с круглым стола, мм;
n - число столом оборотов стола.
Вид обработки Расчетные формулы Обозначения и пояснения Шлифование зубьев 2L Vст - скорость (41) to = iz ;
методом копирования 1000Vст возвратно фасонным кругом поступательного L = lo + h (Dкр - h) +10 мм;
движения стола, м/мин;
=1,3 -1, h - высота зуба;
z - число зубьев колеса;
- коэффициент, учитывающий время деления на один зуб.
Шлифование зубьев nобк - число обкатов в L iz (42) to = 2 + ;
методом обкатки минуту;
Sпр - nобк Sпр m одним шлифовальным продольная подача на кругом L = lo m + 2( h (Dкр - h) + 5) один обкат, мм;
- время на деление, мин;
m - число одновременно обрабатываемых зубчатых колес.
Шлифование зубьев Обозначения прежние.
L iz (43) to = + методом обкатки nобк Sпр m двумя тарельчатыми кругами Хонингование a Sр - радиальная подача (44) t0 = ;
отверстий Sр m на один двойной ход хонинговальной головки, Vвп n = ;
мм;
n - число двойных 2(lo + 2lпер - lбр ) ходов головки;
Vвп - lпер = (12 - 25) мм скорость возвратно поступательного движения головки, м/мин;
lбр - длина абразивного бруска.
Pages: | 1 | 2 | 3 |
Книги, научные публикации