Geum.ru

Обработка металлов резанием

Вид материалаДокументы
Металлорежущий инструмент
Классы чистоты
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12

Металлорежущий инструмент, орудие производства для изменения формы и размеров обрабатываемой металлической заготовки путём удаления части материала в виде стружки с целью получения готовой детали или полуфабриката. Различают станочный и ручной М. и. Основные части М. и.: рабочая, которая может иметь режущую и калибрующую части, и крепёжная. Режущей называется часть М. и., непосредственно внедряющаяся в материал заготовки и срезающая часть его. Она состоит из ряда конструктивных элементов: одного или нескольких лезвий; канавок для отвода стружки, стружколомателей, стружкозавивателей; элементов, являющихся базовыми при изготовлении, контроле и переточках инструмента; каналов для подвода смазочно-охлаждающей жидкости. Назначение калибрующей части — восполнение режущей части при переточках, окончательное оформление обработанной поверхности и направление М. и. при работе. Крепёжная часть служит для закрепления М. и. на станке в строго определённом положении или для удержания его в руках и должна противодействовать возникающим в процессе резания усилиям. Крепёжная часть может выполняться в виде державок, хвостовиков (вставные М. и.) или иметь отверстие для крепления на оправках (насадные М. и.).

  В зависимости от технологического назначения станочный М. и. делится на следующие подгруппы: резцы, фрезы, протяжки, зуборезный, резьбонарезной, для обработки отверстий, абразивный и алмазный инструмент. Резцы, применяемые на токарных, токарно-револьверных, карусельных, расточных, строгальных, долбёжных и др. станках (за исключением резьбовых и зуборезных резцов), служат для обточки, расточки отверстий, обработки плоских и фасонных поверхностей, прорезания канавок. Фрезы — многолезвийный вращающийся М. и. используют на фрезерных станках для обработки плоских и фасонных поверхностей, а также для разрезки заготовок. Протяжки — многолезвийный инструмент для обработки гладких и фасонных внутренних и наружных поверхностей. Для образования и обработки отверстий используют свёрла, зенкеры, зенковки, развёртки, цековки, расточные пластины, комбинированный инструмент, который применяют на сверлильных, токарных, револьверных, расточных, координатно-расточных и др. станках. Зуборезный инструмент предназначен для нарезания и обработки зубьев зубчатых колёс, зубчатых реек, червяков. Резьбонарезной инструмент служит для получения и обработки наружных и внутренних резьб. Номенклатуру резьбонарезного инструмента составляют также резьбовые резцы и фрезы, метчики, плашки и др. К абразивному инструменту относятся шлифовальные круги, бруски, хонинговальные головки, наждачные полотна и др., применяемые для шлифования, полирования, доводки деталей, а также для заточки инструмента. Алмазный инструмент составляют круги, резцы фрезы с алмазными пластинами и др. (см. Инструмент алмазный).

  К ручным инструментам относятся зубила, напильники, надфили, ножовки, шаберы и др., используемые без применения металлорежущего оборудования. Получили распространение ручные машины с электрическим, гидравлическим и пневматическим приводом, рабочим органом которых являются ручные инструменты.

  Форма и углы заточки режущей части М. и. (см. Геометрия резца), от которых зависят его стойкость, производительность, экономичность, качество обработки, выбираются с учётом свойств обрабатываемого материала, смазывающе-охлаждающей жидкости, жёсткости системы станок — приспособление — инструмент — деталь и т. д. Режущая способность М. и. определяется свойствами материала, из которого изготовлена его режущая часть. Наиболее существенным показателем является красностойкость материала. Применяют следующие основные группы материалов: инструментальные стали (углеродистые, быстрорежущие, легированные), твёрдые сплавы, минералокерамические сверхтвёрдые материалы. Инструмент из углеродистых сталей (красностойкость 200—250°C) используют для обработки обычных материалов при небольших скоростях резания. Быстрорежущие стали, легированные вольфрамом, позволяют увеличить скорость резания в 2—4 раза. Для обработки заготовок из жаропрочных сплавов и сталей повышенной прочности применяют инструмент из стали с увеличенным содержанием ванадия, кобальта, молибдена и пониженным содержанием вольфрама. Красностойкость этих сталей достигает 600—620 °С, но одновременно возрастает их хрупкость. Твёрдые сплавы — наиболее прогрессивные и распространённые материалы для М. и., вытесняющие инструментальные стали (кроме случаев прерывистого точения и фасонного фрезерования с большой глубиной), обладают красностойкостью 750—900 °C и высокой износостойкостью. Твёрдые сплавы для М. и. выпускаются в виде пластинок различной формы и размеров. Изготовляют также монолитные твердосплавные М. и. небольших размеров. Ещё более высокими красностойкостью (1100—1200 °С) и износостойкостью обладают М. и. с режущей частью, армированной минералокерамическими пластинками, изготовленными на основе окиси алюминия с добавлением молибдена и хрома. Однако применение минералокерамики ограничивается её низкой пластичностью и большой хрупкостью. Перспективным является применение сверхтвёрдых материалов — естественных и синтетических алмазов, кубического нитрида бора и др. (для шлифования и затачивания М. и.).

  Технологические параметры М. и. зависят от глубины резания, подачи, скорости резания (см. Обработки металлов резанием). Критерием износа режущей части М. и. принято считать ширину изношенной площадки на задней поверхности инструмента с учётом вида инструмента требуемой точности обработки и класса чистоты. Стойкость М. и. определяется продолжительностью (в мин) непосредственного резания между переточками. Главное требование к М. и. — высокая производительность при заданных классах чистоты и точности обработки — обеспечивается выполнением условий в отношении допусков на изготовление, отклонений геометрических параметров, твёрдости режущей части, внешнего вида и т. д. Конструкция М. и. должна предусматривать возможность многократных переточек, надёжное и быстрое крепление. При проектировании металлорежущего оборудования учитываются специальные элементы для крепления М. и.: резцедержатели, конусные отверстия, оправки и т. п.

  При создании новых конструкций М. и. стремятся усовершенствовать их геометрические параметры и конструктивные элементы, а также использовать материалы с повышенными режущими свойствами и новые материалы. Решение этих проблем позволяет повысить стойкость М. и. (в т. ч. размерную), улучшить дробление стружки, в частности для автоматических линий и станков с программным управлением. Важное значение имеют исследования физических закономерностей изнашивания инструмента, его геометрических параметров, изыскание новых смазочно-охлаждающих жидкостей. С вопросами производства М. и. тесно связано создание новых конструкций станков, внедрение современных электрохимических и электрофизических методов для обработки твердосплавного инструмента. См. также Инструментальная промышленность.

 

  Лит.: Грановский Г. И., Металлорежущий инструмент, 2 изд., М., 1954; Четвериков С. С., Металлорежущие инструменты, 5 изд., М., 1965; Жигалко Н. И., Киселев В. В., Проектирование и производство режущих инструментов, Минск, 1969; Справочник технолога-машиностроителя, 3 изд., т. 1—2, М., 1972.

 

 





Станочный металлорежущий инструмент: 1 — резец с механическим креплением пластинки твёрдого сплава; 2 — винтовое сверло; 3 — зенкер с коническим хвостовиком, оснащенный твердосплавными пластинками; 4 — торцевая насадная фреза со вставными ножами, оснащенными твёрдым сплавом; 5 — машинная развёртка с твердосплавными пластинками; 6 — плашка; 7 — винторезная головка с круглыми гребёнками; 8 — червячная фреза; 9 — шлицевая протяжка; 10 — резцовая головка для обработки конических колёс с круговым зубом; 11 — метчик; 12 — зуборезный долбяк со спиральными зубьями.


Классы чистоты, классы шероховатости, совокупность поверхностей, сгруппированных по общности числовых значений основных параметров шероховатости поверхности. Основные параметры Ra — ср. арифметическое отклонение профиля от ср. линий х и Rz — высота неровностей в десяти точках (рис.) определяются по формулам: ;

  ;

  где l — базовая длина; h — отклонение точек профиля от ср. линии; R1, R2.... R9, R10 — расстояния 5 наивысших и 5 наинизших точек профиля на базовой длине до линии, параллельной средней линии. Параметры шероховатости на практике измеряют при постоянных условиях для каждого К. ч.: измеряемый профиль должен соответствовать нормальному сечению, измерения производят в направлении наибольшей шероховатости и на стандартизированной для данного К. ч. базовой длине. При выполнении всех трёх условий и совпадении числовых значений параметров Ra или Rz с числовыми значениями в диапазоне данного К. ч. поверхность может быть отнесена к этому классу. В СССР установлено 14 К. ч. (табл.). Классы с 6-го по 14-й дополнительно разбиты на 3 разряда каждый (а, б, в).

  Классы и разряды чистота поверхности

Класс чистоты поверхности
Разряды
Среднее арифметическое отклонение профиля, мкм
Высота неровностей, мкм
Базовая длина, мм

1
—
80
320
 

2
—
40
160
8

3
—
20
80
 

4
—
10
40
2,5

5
—
5
20
 

6
а
2,5
10,0
 

 
б
2,0
8,0
 

 
в
1,6
—
 

7
а
1,25
6,3
 

 
б
1,0
5,0
0,8

 
в
0,8
4,0
 

8
а
0,63
3,2
 

 
б
0,5
2,5
 

 
в
0,4
2,0
 

9
а
0,32
1,6
 

 
б
0,25
1,25
 

 
в
0,20
1,0
 

10
а
0,16
0,8
 

 
б
0,125
0,63
 

 
в
0,10
0,5
0,25

11
а
0,08
0,4
 

 
б
0,063
0,32
 

 
в
0,05
0,25
 

12
а
0,04
0,2
 

 
б
0,032
0,16
 

 
в
0,025
0,125
 

13
а
0,02
0,1
 

 
б
0,016
0,08
 

 
в
0,012
0,063
0,08

14
а
0,01
0,05
 

 
б
0,008
0,04
 

 
в
0,006
0,032
 

 

  Числовые значения параметров шероховатости в классификации соответствуют ряду нормальных стандартизированных чисел, построенному по определённому закону. Для классов с 1-го по 5-й, для 13-го и 14-го основным параметром является Ra, что обусловлено техническими трудностями непосредственного измерения параметра Rz для этих классов и отсутствием соответствующих измерительных приборов. К. ч. в технической документации обозначают равносторонним треугольником, рядом с которым арабскими цифрами указывается номер класса, а для 6—14-го классов, кроме того, одной из букв (а, б, в) обозначают и разряд, например  10 в. Различные технологические процессы обеспечивают получение поверхностей разных К. ч., например, обычно литьё —  3, обработка точением —  5, шлифованием —  7, и т.д. В то же время один и тот же К. ч. может быть получен различными технологическими процессами, например К. ч.  7 может быть получен тонким точением и шлифованием и др. процессами.

  Не все свойства двух поверхностей, относящихся к одному К. ч., могут быть одинаковыми при совпадающих Ra и Rz, поэтому принадлежность поверхностей к одному К. ч. не является достаточной для заключения об идентичности поведения деталей при эксплуатации.

  Введение К. ч. позволяет эффективно исследовать качество поверхности и устанавливать нормы на нее, рекомендовать применение не отдельных поверхностей, а групп, имеющих общие свойства. Кроме того, появляется возможность создавать общие методы описания поверхностей; проектировать приборы, имеющие нормированные характеристики по отношению к определенным К. ч., что является одним из важнейших условий обеспечения единства измерений; разрабатывать и совершенствовать технологические процессы изготовления типовых поверхностей.

 

Лит.: Егоров В. А., Оптические и щуповые приборы для измерения шероховатости поверхности, 2 изд., М., 1965; Карташев А. И., Шероховатость поверхности и методы ее измерения, М., 1964; ГОСТ 2789—59. Шероховатость и классы чистоты поверхности. Основные термины; ГОСТ 2309—68. Нанесение на чертежах обозначений шероховатости поверхностей.

  В. С. Лукьянов.





Рис. к ст. Классы чистоты.