- •Часть 1 Утверждено Редакционно-издательским советом
- •1.1 Основные свойства инструментальных материалов
- •1.2.1. Инструментальные углеродистые стали
- •1.2.2. Инструментальные легированные стали
- •1.2.3. Быстрорежущие стали
- •1.3. Твердые сплавы
- •1.4. Минералокерамика
- •1.6. Абразивные материалы
- •1.7. Выбор инструментальных материалов
- •2. Режущие инструменты
- •2.1. Основные принципы работы и конструктивные
- •2.2. Геометрические параметры рабочей части
- •2.3. Классификация обрабатываемых поверхностей
- •2.3.1. Виды поверхностей
- •2.3.2. Классификация режущего инструмента и его элементов
- •2.4. Общие вопросы конструирования
- •2.4.1. Рабочая часть инструментов
- •2.4.2. Соединительная часть инструментов
- •2.4.4. Изнашивание режущих инструментов
- •2.4.5. Расчет экономической эффективности режущих инструментов
- •2.5.1. Классификация резцов
- •2.5.2. Стандартные режущие элементы резцов
- •2.5.3. Расчет резцов на прочность и жесткость
- •В свою очередь
- •Момент сопротивления прямоугольного сечения
- •2.5.4. Конструирование резцов с механическим креплением пластин
- •2.6.1. Сверла
- •2.6.2. Расчет и конструирование сверл
- •2.6.4. Развертки
- •Цельной насадной развертки
- •2.7.1. Классификация фрез
- •2.9. Протяжки
- •2.9.1. Назначение и основные типы протяжек
- •2.9.2. Элементы конструкции
- •2.9.3. Расчет и конструирование протяжек
- •2.10.2. Зуборезные инструменты, работающие по методу копирования
- •2.10.3. Порядок расчета инструментов,
- •2.10.4. Инструменты, работающие по методу обкатки
- •1.1. Основные свойства инструментальных материалов………………………………………..4
- •2.1. Основные принципы работы и конструктив- ные элементы режущих инструментов…….......24
- •2.4.1. Рабочая часть инструментов......................39
- •2.4.5. Расчет экономической эффективности
- •2.5.4. Конструирование резцов с механическим
- •2.10.2. Зуборезные инструменты, работающие
- •Часть 1
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
1.2.1. Инструментальные углеродистые стали
Инструментальные углеродистые стали обозначаются буквой У, за ней следует цифра, характеризующая массовое содержание углерода в стали, умноженное на 10. Буква А в конце соответствует высококачественным сталям с пониженным массовым содержанием примесей. Эти стали приобретают высокую твердость после термической обработки (60...62 НRСэ), однако эта твердость при сравнительно невысокой температуре (200...250 °С) в зоне резания резко падает. Стали имеют ограниченное применение, так как допустимые скорости резания не превышают 15…18 м/мин. Из этих сталей изготовляют метчики, плашки, развертки и другие режущие инструменты, работающие с малыми скоростями резания.
1.2.2. Инструментальные легированные стали
Инструментальные легированные стали обозначаются цифрой, характеризующей массовое содержание углерода в десятых долях процента (если цифра отсутствует, содержание углерода 1 %), за которой следуют буквы, соответствующие легирующим элементам (Г — марганец, Х — хром, С — кремний, В — вольфрам, Ф — ванадий), и цифры, обозначающие содержание элемента в процентах.
Легированные инструментальные стали, вследствие наличия легирующих элементов обладают по сравнению с углеродистыми сталями повышенной вязкостью в закаленном состоянии, более глубокой прокаливаемостью, меньшей склонностью к деформациям и трещинам при закалке.
Режущие свойства легированных сталей несколько выше, чем углеродистых. Допустимые скорости резания 15…25 м/мин. Для изготовления протяжек, сверл, метчиков, плашек, разверток используют стали 9ХВГ, ХВГ, ХГ, 6ХС, 9ХС и др.
1.2.3. Быстрорежущие стали
Быстрорежущие стали обозначаются буквами, соответствующими карбидообразующим и легирующим элементам (Р — вольфрам, М — молибден, Ф — ванадий, А — азот, К — кобальт, Т — титан, Ц — цирконий). За буквой следует цифра, обозначающая среднее массовое содержание элемента в процентах. Массовое содержание азота указывается в сотых долях процента. Цифра, стоящая в начале обозначения стали, указывает содержание углерода в десятых долях процента.
Режущие свойства быстрорежущих сталей определяются объемом основных карбидообразующих элементов — вольфрама, молибдена, ванадия — и легирующих элементов — кобальта, азота. Ванадий в связи с малым массовым содержанием (до 3 %) обычно не учитывается, и режущие свойства сталей определяются, как правило, вольфрамовым эквивалентом, равным (W + 2Мо) %. Эти стали могут работать со скоростями резания до 80 м/мин.
В зависимости от химического состава быстрорежущие стали разделены на вольфрамовые, вольфрамомолибденовые, молибденовые, стали с высоким содержанием ванадия (вольфрамованадиевые), кобальтовые, а также безвольфрамовые стали.
По эксплуатационным свойствам современные быстрорежущие стали можно классифицировать на три группы: обычной (теплостойкость 620° С), повышенной (630…640°С) и высокой (700…725°С) производительности.
В первую группу входят вольфрамовые, вольфрамомолибденовые и безвольфрамовые стали; во вторую — вольфрамованадиевые, вольфрамомолибденовые с повышенным содержанием углерода и кобальтовые; в третью — стали с интерметаллидным упрочнением.
Быстрорежущие стали Р18 и Р9 хорошо сохраняют твердость 62...64 HRCэ при многократном нагреве до 615...620 °С и особенно эффективны для обработки сталей с пределом прочности до 900...1000 МПа и чугунов с твердостью НВ 270...280.
Сталь Р18 в большинстве случаев превосходит сталь Р9 по производительности при резании конструкционных сталей повышенной прочности. Основное преимущество стали Р18 — меньшая чувствительность к перегреву, кроме того, она лучше обрабатывается шлифованием, чем Р9. Поэтому, несмотря на большую стоимость стали Р18, ее следует применять для инструментов, подвергающихся значительному, профильному шлифованию.
Сталь Р9 рекомендуют для изготовления инструментов простой формы (резцов, фрез, зенкеров). Для фасонных и сложных инструментов (для нарезания резьб и зубьев), для которых основным требованием является высокая износостойкость, рекомендуют использовать сталь Р18.
Сравнительно новой является быстрорежущая сталь Р12, в которой сочетаются несколько более высокие прочность, пластичность и красностойкость. Режущие свойства стали Р12 чуть выше, чем у стали Р18, в инструментах с тонкой рабочей кромкой (протяжки, метчики, фрезы и т. п.) и немного ниже в инструментах простой формы, например резцах для обработки более твердых материалов. Сталь Р12 на 30% дешевле, чем сталь Р18, и применяется для изготовления всех видов инструмента.
Кобальтовые быстрорежущие стали (Р9К5, Р9К10) применяют для обработки деталей из труднообрабатываемых коррозионностойких и жаропрочных сталей и сплавов, в условиях прерывистого резания, вибраций, недостаточного охлаждения.
Ванадиевые быстрорежущие стали (Р9Ф5, Р14Ф4) рекомендуют для изготовления инструментов для чистовой обработки (протяжки, развертки, шеверы). Их можно применять для обработки труднообрабатываемых материалов при срезании стружек небольшого поперечного сечения.
Вольфрамомолибденовые стали (Р9М4, Р6М5) используют для инструментов, работающих в условиях черновой обработки, а также для изготовления протяжек, долбяков, шеверов, фрез, метчиков, сверл
Разработаны и нашли практическое применение быстрорежущие стали высокой теплостойкости — стали с интерметаллидным упрочнением марок В11М7К23, В4М12К23 и др. Их теплостойкость достигает 700…725°С, а вторичная твердость составляет 68…69 HRC. Данные стали используют для точения, строгания и фрезерования труднообрабатываемых материалов.
Преимущества инструментов, изготовленных из сталей с интерметаллидным упрочнением, состоят в следующем: при обработке титановых сплавов их стойкость в 30…40 раз выше по сравнению со сталью Р18 и в 8…15 раз выше, чем инструментов, оснащенных твердым сплавом ВК8, а при резании аустенитных жаропрочных и нержавеющих сталей стойкость в 10…20 раз выше, чем инструментов из кобальтовых сталей. При обработке конструкционных сталей и чугунов преимущества рассматриваемых инструментальных сталей менее значительны и состоят в повышении стойкости в 3…4 раза по сравнению со сталью Р18.
При обработке труднообрабатываемых материалов находят применение порошковые быстрорежущие стали Р6М5-П и Р6М5К5-П. Высокие режущие свойства этих сталей определяются особой мелкозернистой структурой, способствующей повышению прочности, уменьшению радиуса скругления режущей кромки, улучшенной обрабатываемости резанием и в особенности шлифованием. Недостаток порошковых сталей — трудность получения высокой карбидной однородности.
Быстрорежущие стали изготавливают в виде проката, а также в виде режущих пластин, которые наваривают на стальной корпус.