ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ.

Инструментальные: углеродистые и легированные стали, Быстрорежущие стали (65-70%);

Твердые сплавы (30%); Минералло-керамика; Сверхтвердые материалы

Инструментальные материалы должны обладать рядом физико-механических свойств:

1.Твердость до 100 ед HRA

2. Прочность, σсж-предел прочности на сжатие-растяжение; αк - ударная вязкость (сопротивляться макроразрушениям).

3.Красностойкость (теплостойкость) – это наивысшая температура, при которой материал сохраняет свои режущие свойства

4.Малочувствительность к циклическим колебаниям температуры

5.Износостойкость, чем тверже материал, тем выше износостойкость.

Большое значение имеет правильный выбор реж инструм в состоянии поставки.

Инструментальные углеродистые стали выпускаются в виде: проката кованного, круглого и квадратного сечения; горячекатанные круглого сечения, шестигранного сечения; полосовая горячекатанная; калиброванная и серебрянка (самый точный прокат).

Инструментальные легированные стали: заготовки имеют такой же вид.

Быстрорежущие стали поставляются в виде прутков, полос, шайб.

Твердые сплавы поставляются в виде накладных пластин, сменных многогранных пластин, призматических столбиков.

Инструментальные стали.

Разделяются на углеродистые и легированные. Основное их различие в красностойкости. Причиной этого является различие в строении мартенсита. В закаленных углеродистых сталях, мартенсит представляет собой твердый раствор углерода в α-железе. При нагреве из мартенсита выделяются карбиды железа и при tº более 200º этот процесс интертифицируется, т.е. размеры карбидов увеличиваются, а твердость снижается.

В легированных сталях разупрочнение сдерживается наличием легирующих элементов, карбиды которых выделяются из мартенсита при более высоких tº , чем карбиды железа.

Инструмент из углеродистых сталей применяется в условиях ед производства для изготовления дисковых пил, сверл, разверток, метчиков, протяжек, т.е. работающих при невысоких скоростях резания (10-15м\мин), имеющ твердость HRC 61…63, а прочность σизг=2000…2200 МПа, температуру красностойкости 200..250˚С. Примеры обозначения:У9…У12 (А)- углеродисто-инструментальная сталь.9…12- процентное содержание углерода (0,9…1,2%)С, (А)- качественная сталь.

Инструментальные легированные стали.

Добавляются легирующие элементы: хром, молибден, ванадий. Красностойкость 250…300˚С. т.о. это позволяет увеличить скорость резания в 1,2…1,4 раза.

Разделяются на группы:

1.Для режущего и измерительного инструмента

•Стали глубокой прокаливаемости (9ХФ, 9ХС, ХВГ) для крупных протяжек, на низких скоростях. (0,9% С)

•Неглубокой прокаливаемости (11ХВ, ХВЧ)

2.Для штампованного инструмента (Х12, Х12М)

В обозначении первой цифрой показывают массовую долю углерода (9ХВ- 0,9%С; ХВ- 1%С)

ХВ5-5%вольфрама.

Быстрорежущиестали.

Имеют более высокую твердость, износостойкость, красностойкость, прочность. Во всех сталях содержится хрома≈4%, поэтому в обозначении не указывается. Р- вольфрам;

Р18-вольфрамовые (18-4-1) - 18-W,4%-Cr,1%-ванадий;

Р6М5-вольфрамо-молибденовые (6-5-4-2) 6%-W,5%-Mo,4%-Cr, 2%-V;

Р9К5-кобальтовые (9-5-4-1)-чистовая обработка. Цифры обозначают среднее массовое содержание элементов в %.

Вольфрам увеличивает красностойкость, хром – прокаливаемость, ванадий – красностойкость, но при этом ухудшает шлифуемость стали. (Для быстрореж инстр-та большое значение имеет однородность структуры, характеризующаяся баллом карбидной неоднородности. Существует 1…8 баллов. 8 баллов – это литая структура;1 – однородная структура с равномерным распределением карбида).

Быстрорежущие стали разделяют также по красностойкости и бывают: вольфрамовые (Р18,Р12) tкр=620˚С; вольфрамованадиевые ( Р18Ф) tкр=620˚С; вольфрамомолибденовые (Р6М5) tкр=620˚С; вольфрамокобальтовые (Р9К5,Р9К10) tкр=630…640˚С;б/р стали с интерметаллидным упрочнением tкр=750˚С.

Твердые сплавы. (металлокерамика).

Представляют из себя смесь зерен карбидов тугоплавких металлов, связанных чаще всего Со, а также Ni. Их теплостойкость=800…900˚С =>Vрез увеличив в 2 и более раз по сравнению с быст/р. сталями. Изготавливаются методом спекания, прессования, приготовление смеси.

Тв спл разделяются на 3 группы:

1)ВК вольфрамо-кобальтовые, ВК8(8%Со, остальное-92%-карбид вольфрама).

2)ТК вольфрамо-титано-кобальтовые Т15К6 (6%-кобальта,15%-карбида титана, остальное-карбид вольфрама) КНТ-16 на замену Т15К6 (карбонитрид титана).

3)ТТК вольфрамо-тантало-титано-кобальтовые ТТ10К8 (8%-кобальта, 10%-сумма карбида титана и карбида тантала, остальное карбид вольфрама)

Состоят из карбида тугоплавкго материала WC (80-95%) –твердость и металла-Co, в роли связки (прочность).

ВК8В - крупнозернистый тв спл (3-5мкм),если вместо В буква М, то это мелкозернистый тв спл (0,5…1,5мкм),ОМ- особомелкозернистый тв спл.

Чем больше вольфрама, тем тверже сплав.

(Т=Ст(1/V^xтS^yтt^zт); Рz=CpV^xpS^ypt^zp)

Т5К10- черновые

Т15К6- получистовые

Т30К4- чистовые

ТТ10К8- черновые операции нержавеющ сталей

Чем больше карбида титана, тем больше износостойкость, но меньше прочность, чем больше Со и W, тем больше прочность, но меньше износостойкость, чем меньше зерна карбидных фаз, тем больше износостойкость. Группа ТТК более прочная, чем ТК. Относительно новой группой являются безвольфрамовые тв спл (ВВТС), где карбид вольфрама заменен на карбид титана Ti(С±N), а в качестве связки используется Ni и Мо. Применяются для получистовой обработки (КНТ-16; ТН-20)

По классификации ISO обрабатываемый материал делиться на 3 группы:

1)Р, для обработки вязких материалов, дающих сливную стружку (Ст)

2)М, промежуточный, для обработки труднообрабатываемого материала

3)К, для обработки хрупких материалов, дающих стружку надлома (чугун)

Все группы подразделяются на подгруппы:

Р01…Р50; Р01- самая износостойкая, Р50- самая прочная.

«Булат»- установка нанесения износостойких покрытий методом КИБ (конденсационно-ионной бомбардировки)

Минераллокерамика.

Обладают: высокой твердостью HRA 90..94; теплостойкость 1200 => работа на повышенных режимах резания; низкое адгезионно-диффузионное взаимодействие с обрабатываемыми материалами; «-» высокая хрупкость и низкая ударная вязкость (прочность), плохая сопротивляемость циклическим изменениям тепловой нагрузке.

Обработка без СОЖ!

В основе керамики технический чернозем – Al2O3 (повышенная адгезия при обработке Al из-за однородности состава).

1 – оксидные 2 – безоксидные 3 – смешанные.

Наибольшее применение получила оксидная и оксидно-карбидная керамика: ЦМ332, ВО13 (Al2O3-95%...97%) – белым цветом, легкая керамика (белая керамика).

Оксидно-карбидная керамика (чёрная) образуется путем добавления в Al2O3 легирующих добавок (в основном карбида титана): ВОК 60, ВОК 63, ВОК 71 (цифры указывают на содержание Al2O3, остальное TiC).

К безоксидной керамике относится селенит: Si3N4. уступает белой керамике => применяется не очень широко (низкая прочность, слабое сопротивление тепловому удару). Имеет серый цвет, очень легкая пластина. Керамика применяется для обработки чугуна и закаленных сталей с твердостью 45HRC. Характерные операции чистовая и получистовая обработки.

Сверхтвердые материалы.

Природные и синтетические материалы. Самый твердый алмаз: обладает высокой износостойкостью, хорошей теплопроводностью, небольшим коэффициентом трения, но имеет большую хрупкость и небольшую прочность (σизг=300МПа)=> можно применять только при снятии небольших припусков.

Твердость алмаза в разных направлениях различна до 500 раз. Интенсивно растворяется в железе и его сплавах при температуре 750..800. При 800 алмаз горит и превращается в аморфный углерод => алмаз нельзя применять для обработки стали и можно для цветных сплавов: алюминия и меди.(химически активен, где много родственных элементов).

Природные: А.

Синтетические: АС (больше применяются) – путём перевода С в др модификацию.

Изготавливают в виде пластинок для резцов, сверл, фрез.

АСБ,АСПК – бывают синтетические алмазы.

Материалы на основе КНБ – кубический нитрид бора.(компазит):

с содерданием КНБ >95% и меньше, такие как:

Эльбор –R (композит 01), Гексанит (композит 10), Белбор (композит 02).

Применяются в виде сменных многогранных пластин.

Теплостойкость 1200, нет родственных элементов со сталью. Можно производить тонкую чистовую обработку сталей, также обрабатывать закаленную поверхность.

Имеют 3 модификации: гексагональный, кубический, вюрцитный.

Режущий материал: поликристаллический нитрид бора НБ – ПТНБ НСМИТ-95%КНБ, 5%-ВНБ – вюрцидный НБ (повышает прочность).

20. ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ: ТИПЫ, ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ, КОНСТРУКТИВНЫЕ И ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ.

Кинематика резания :

Главное движение – вращение инструмента или заготовки относительно оси обрабатываемого отверстия

Движение подачи – поступательное перемещение вдоль оси вращения

Результирующее движение - винтовое

Методы получения отверстий:

Существует три основных метода получения отверстий:

сверление в сплошном материале –образованиеотверстия определенного диаметра в сплошном материале за одну операцию. Наиболее распространенный метод.

кольцевое сверлениетакже выполняется за одну операцию. В заготовке вырезается кольцевая полость, а в середине остается сердечник. При обработке больших диаметров снижается расход мощности и снижается осевая сила.

рассверливание –увеличение диаметра отверстия с целью повышения его точности и снижения шероховатости.