Инструментальные материалы, их физико-механические свойства и выбор.

Одним из главных условий высокопроизводительной работы режущего инструмента является правильный выбор материала для его изготовления, технологии термической обработки и методов заточки и доводки рабочих поверхностей. При выборе материала для режущих инструментов исходят из условий достижения высокой производительности, требований точности обработки и качества обрабатываемой поверхности.

К инструментальным материалам, применяемых для изготовления режущей части инструмента, предъявляются следующие требования: 1) высокие механические свойства (особенно прочность на изгиб и твёрдость); 2) высокая износостойкость, заключающаяся в способности инструментальных материалов сопротивляться изнашиванию в работе, 3) высокая теплостойкость - свойство инструментальных материалов сохранять свою твёрдость, а следовательно, и режущие свойства при высокой температуре нагрева в течении длительного периода времени.

Существует ряд инструментальных материалов, которые обладают указанными свойствами, а именно: углеродистые и легированные инструментальные стали; быстрорежущие стали; металлокерамические твёрдые сплавы; минералокерамика; абразивные материалы и алмазы.

Инструментальные углеродистые стали (У10А, У11А, У12А) применяются для изготовления метчиков, плашек, развёрток, напильников и других режущих инструментов, работающих с малыми скоростями резания.

Быстрорежущие стали делятся на две группы: 1) обеспечивающие нормальную производительность (Р18, Р12, Р9М, Р18Ф2); 2) обеспечивающие повышенную производительность (Р18К5Ф2, Р10К5Ф5) Быстрорежущие стали первой группы имеют универсальное применение; стали второй группы, обладающие рядом специфических свойств, имеют более узкое, специализированное назначение - применяются для обработки нержавеющих и жаропрочных сплавов.

Металлокерамические твёрдые сплавы (ВК2, ВК8, Т5К10, ТТ7КК12) преимущественно используют для оснащения резцов, свёрл, зенкеров, развёрток и некоторых конструкций фрез. Основная особенность инструмента, оснащённого пластинкой из твёрдого сплава, заключается в том, что его режущие свойства не снижаются при температуре нагрева в зоне резания до 800-900°С.

Минералокерамические сплавы (ЦМ332) обладают высокими твёрдостью и теплостойкостью, но уступает металлокерамическим сплавам по пределу прочности на изгиб и поэтому имеет ограниченное применение на операциях получистового и чистового точения чугунов и сталей.

Алмазы применяют для оснащения лезвийных и абразивных режущих инструментов, отличаются исключительно высокой твёрдостью.

Резание представляет собой сложный процесс деформирования и разрушения материалов. При отделении стружки образуются поверхности деталей заданной формы и размеров, определённой точности и необходимого качества. Наивыгоднейшей формой режущей части инструментов является клин. У разных инструментов режущая часть имеет разную форму, например: острый или тупой несимметричный клин, криволинейный клин и клин сложной формы.

Элементы режимов резания. К режимам резания относятся: скорость, подача, глубина резания.

• Под скоростью резания понимается окружная скорость в точке наиболее удалённая от оси резания: v = pdn/1000 м/мин, где d – диаметр обрабатываемой поверхности; n - частота.

• Величина подачи - это величина линейного перемещения инструмента за один оборот заготовки или в единицу времени относительно обрабатываемой заготовки. Подача s может быть может быть продольная, поперечная и угловая. (Например, для нарезания метрической резьбы продольная
подача равна шагу нарезаемой длины.)

• Глубина резания - это расстояние между обработанной и обрабатываемой поверхностями, измеренная по перпендикуляру к поверхностям: t = (d-d₁)/2.

Для повышения производительности целесообразно работать с возможно большими подачами Минимальная стоимость получается также при повышенных скоростях резания.