Сталь для резцов по металлу

1. Материалы для резцов. Для обеспечения высоких режущих свойств резцов инструментальные материалы должны обладать высокой твердостью (в 3-—4 раза выше твердости обрабатываемого материала); высокой теплостойкостью (красностойкостью)—способностью не терять режущих свойств при высоком нагреве; высокой износостойкостью; удовлетворительной вязкостью — сопротивлением разрушению под действием ударных нагрузок. Этим требованиям в различной степени удовлетворяют быстрорежущие стали, твердые сплавы и мннералокерамические материалы, используемые для изготовления резцов.

Быспюрежущне стали — стали с высоким содержание вольфрама (до 19%) и хрома (до 4,5) и некоторых других элементов. После термообработки (закалки и многократного отпуска) эти стали приобретают высокую красностойкость — до 600°, твердость HRC 62—65 и износостойкость, позволяющие вести обработку металлов со значительно большими скоростями резания по сравнению с другими инструментальными сталями.

Из выпускаемых быстрорежущих сталей наиболее частое употребление имеют следующие марки: Р18, Р9, Р18Ф2, Р6МЗ, Р12. Буквы, в этих сталях обозначают: Р — быстрорежущая, Ф — ванадий, М — молибден. Цифры указывают среднее содержание характерных легирующих элементов в процентах: первая — вольфрама, вторая — элемента, обозначенного буквой перед ней. Например, сталь Р18Ф2 содержит 18% вольфрама н 2% ванадия.

Для резцов наибольшее применение получили стали Р9 и Р18. Из них сталь Р18, обладая более высокими режущими свойствами и хорошей шлнфуемостью, применяется для сложных инструментов, в частности, фасонных и резьбовых резцов, резьбовых гребенок.

Сталь Р18Ф2 по сравнению со сталью Р18 имеет несколько повышенные режущие свойства и поэтому рекомендуется для резцов при обработке высокопрочных, нержавеющих и жаропрочных сталей.

Сталь Р6МЗ характеризуется повышенной прочностью и пластичностью в нагретом состоянии — рекомендуется для инструментов, работающих в условиях динамических нагрузок.

Сталь Р12 по свойствам близка к Р18 и может применяться в качестве ее заменителя.

Твердые сплавы являются наиболее распространенными инструментальными материалами для изготовления резцов. Они выпускаются в виде пластинок различных форм и размеров, полученных методом порошковой металлургии (прессованием и спеканием). Основой для них служат твердые зерна карбидов тугоплавких металлов — вольфрама, титана, тантала, связанных кобальтом.

Для обработки металлов резанием промышленностью выпускаются три группы твердых сплавов:

К Вольфрамовые: ВК2, ВКЗМ, ВК4, ВК6М, ВК6, ВК8.

2. Титано-вольфрамовыс: Т30К4, Т15К6, Т14К8, Т5КЮ, Т5К12В.

3» Титано-тантало-вольфрамовые: ТТ7К12, ТГ10К8В.

В обозначении марок твердых сплавов используются буквы: В — карбид вольфрама, К — кобальт, первая буква Т — карбид титана, вторая буква Т — карбид тантала. Цифры указывают пример* ное процентное содержание в сплаве компонента, обозначенного буквой перед ними. В титано-тантало-вольфрамовых сплавах первая цифра соответствует суммарному процентному содержанию карбидов титана и тантала. Остальное в сплаве (до 100%) карбид вольфрама.

Буквы в конце маркировки означают: В — крупнозернистая структура, М — мелкозернистая. Например, сплав Т5К12В содержит 5% карбида титана, 12% кобальта, 83% карбида вольфрама и имеет крупнозернистую структуру.

Твердые сплавы значительно превышают быстрорежущие стали по твердости, износостойкости, имеют красностойкость до 1000°, но уступают им в ударной вязкости и теплопроводности.

При выборе марок твердого сплава необходимо руководствоваться следующим.

1. Вольфрамовые сплавы по сравнению с титано-вольфрамовыми обладают меньшей температурой свариваемости со сталью, поэтому их преимущественно применяют для обработки чугуна, цветных металлов и неметаллических материалов. Кроме того, сплавы марок ВК6М н В^8 рекомендуется использовать при обработке труднообрабатываемых жаропрочных, нержавеющих и закаленных сталей.

2. Титано-вольфрамовые и титано-тантало-вольфрамовые сплавы предназначены для обработки сталей. ,

3. Режущие свойства твердого сплава определяются содержанием в нем карбидов, связки н структурой. Большее содержание кобальта (связки) и крупнозернистая структура способствуют увеличению вязкости, уменьшают твердость и износостойкость сплава. Сплавы с меньшим содержанием кобальта и мелкозернистые обладают противоположными свойствами — меньшей вязкостью, большей твердостью и износостойкостью. Вследствие этого для тонкого

и чистового точения с малым сечением стружки следует выбирать сплавы с меньшим количеством кобальта и мелкозернистые (ВК2, ВКЗМ, Т30К4).

Черновая и получистовая обработка при непрерывном резании выполняется в основном сплавами со средним содержанием кобальта (ВК4. ВК6; ВК6М, Т15К6, Т14К8).

Для тяжелых условий резания при черновой обработке с ударной нагрузкой по загрязненной корке рекомендуется применять сплавы с большим содержанием кобальта и крупнозернистой структурой (ВК8, Т5К10, T5KI2B, ТТ7К12, TT10K8R).

Минера локерам и ческие материалы. С целью экономии дорогостоящих и редких металлов, входящих в состав твердых сплавов, создан твердый минералокерамический материал — микролит марки ЦМ332 на основе мелкозернистого корундового порошка. Пластинки микролита белого цвета выпускаются тех же типоразмеров, что и твердосплавные.

Микролит превосходит твердые сплавы по твердости, износостойкости, имеет красностойкость до 1200°, уступая им значительно по вязкости. Поэтому его применяют в основном для получистового и чистового точения при жесткой технологической системе (станок, приспособление, инструмент, деталь).

Токарный станок и токарное дело. Столярные работы. — Приспособление для выделки тел вращения из дерева и других твердых материалов

Токарные станки с ЧПУ. Наладка и эксплуатация токарных станков.

Гидро- и пневмоприводы токарных станков. Автоматизация и механизация токарной обработки.

Автоматизация и механизация токарной обработки. 17.1. Общие сведения.

19.3. Конструктивные особенности токарных станков с ЧПУ.
Фрезерное дело. Основные сведения о фрезеровании.

Слесарное дело.
Наиболее многочисленную группу металлорежущих станков составляют токарные станки ( 45).

Токарный станок токарное дело. Точеные изделия находятся во множестве между египетскими древностями, а станки … Т. станки с маточным винтом.

Двухстоечные токарно-карусельные станки. 22.2 Подвесной пульт управления станка модели 1512.

Электрическая схема токарного станка. Рассмотренные выше элементы составляют электрооборудование станка, а взаимодействие их определяется
Фрезерное дело.

Слесарное дело.
Рассмотрим конструкцию широко применяемого при обработке металлов резанием инструмента — токарного резца.

§ 7. Приспособления и приемы токарно-расточных работ. Способы обработки деталей штампов. § 1. Рабочее место слесаря-инструментальщика по штампам.

Токарные резцы — основной рабочий инструмент металлообрабатывающих станков. В зависимости от вида резца, на поверхности детали образуются разные прорези, проходы или другие сложные конфигурации. В процессе работы инструмент тупится. Через определенное время он нуждается в заточке, которая проводится на абразивном круге.

Конструкция токарного инструмента

Инструмент, который вставляется в станок, состоит из двух частей: держателя и головки. Держатель в сечении может иметь вид квадрата или прямоугольника. Головка, как основной элемент, представляется собой систему плоскостей и режущих кромок.

Образующийся угол заточки формируется в зависимости от материала обрабатываемой заготовки и типа выполняемой работы.

Виды токарных резцов и их назначение зависят от конструктивных особенностей:

• Прямые. Державка и головка располагаются в одной оси.
• Изогнутые. Когда державка имеет изогнутый вид.
• Отогнутые. Головка имеет отклонение от оси.
• оттянутые. Головка по ширине меньше державки.

Согласно требованиям ГОСТ инструмент разделяется на категории. В положениях этого документа указывается:

• Инструмент представляет собой цельную конструкцию, изготовленную из легированной стали. Реже применяется инструментальная сталь.
• На головку наплавляется твердосплавная пластина. Такая разновидность получила широкое распространение.
• Пластина из твердого сплава делается съемной. Крепление ведется с помощью прижимов и винтов. Применяется такая конструкция реже.

Существуют токарные резцы, виды и назначение которых зависят от направления подающего движения. Такой токарный инструмент разделяется:

• Инструмент левого типа. Их подача происходит слева направо.
• Правый тип. Здесь подача идет, наоборот, справа налево.

В зависимости от выполняемых работ резцы могут выполнять чистовую, черновую, получистовую и тонкую работу.

Разновидности резцов по металлу

Изготовление любого токарного инструмента, вне зависимости от вида выполняемых работ, проводится из твердосплавных марок стали. Их маркировка: ВК8, Т5К10, Т15К6.

Классификация токарных резцов по металлу:

• Проходные прямые. Как правило, ведется обработка внешней стороны цилиндрической детали. Ими удобно снимать фаски.
• Проходные отогнутые. Ведется обработка торцов заготовки. Ими тоже можно снимать фаски.
• Проходные упорные отогнутые. Имеют широкое применение. С их помощью можно снимать с внешней стороны большой слой металла за один проход.
• Подрезные отогнутые. Можно обрабатывать поверхность, которая расположена перпендикулярно оси вращения.
• Отрезные. Таким инструментом ведется подрезка деталей и формирование в ней углублений. Изготавливаются на поверхности канавки.
• Для нарезания наружной резьбы. Копьевидная форма режущей части позволяет нарезать на наружной поверхности метрическую резьбу. В случае изменения заточки, вид резьбы можно изготавливать другой.
• Для внутренней резьбы. Изготовление резьбы проводится в отверстиях только большого диаметра.
• Расточные для глухих отверстий. Рабочая форма имеет изгиб. Точить можно глухие отверстия, предварительно полученные сверлением.

Особенности долбежного изделия

Долбежный резец решает задачи, которые невыполнимы никаким другим инструментом. С его помощью изготавливаются канавки, фасонные отверстия, создаются зубья, формируются пазы, обрабатываются сложные поверхности.

Устанавливаются они на специальном долбежном станке и бывают трех видов:

• проходные;
• прорезные;
• для шпоночных пазов.

Поскольку работают они своей нижней частью, совершая возвратно-поступательные движения, их форма выглядит изогнутой.

Как правило, изготавливается инструмент из быстрорежущей стали. Некоторые резцы имеют напаянные пластины, что увеличивает их долговечность.

Правила заточки режущей части

Чтобы правильно провести заточку резцов для токарного станка по металлу нужно учитывать материал, из которого он изготовлен. Важно правильно вывести передний угол заточки. Чем он больше, тем меньше сила резанья. Однако затачивать инструмент нужно в меру, потому что при чрезмерном увеличении угла идет его выкрашивание.

Чтобы заточить инструмент своими руками используется абразивный круг, который устанавливается на станок. При этом рабочая часть резца располагается на одном уровне с осью абразива. После окончания работы идет проверка специальным шаблоном. Он представляет собой трафарет с отверстиями, которые соответствуют необходимым углам затачивания. Изготавливается он своими руками из листового материала стали 45. Затем, после изготовления измерительных отверстий проводится его закалка.

Для доводки простых резцов используются медные оселки и специальные присадочные элементы. Если доводятся твердосплавные пластины, то применяется паста борный карбид, которая смачивается керосином или автомобильным маслом.

Виды работ, проводимые на токарном станке, очень разнообразные. Для каждого случая имеется свой вид резца. Для того чтобы инструмент служил долго, нужно за ним следить и вовремя делать правильную заточку.

На режущих кромках резца в процессе резания возникают высокие давление и температура (600-800° С и выше). Трение стружки о переднюю поверхность резца и задней поверхности резца о поверхность резания вызывает износ его рабочих поверхностей. Вследствие износа форма режущей части изменяется, и через некоторый промежуток времени резец становится негодным для дальнейшей работы; такой резец должен быть снят со станка и переточен.

Чтобы резец возможно дольше работал без переточки, он должен хорошо сопротивляться износу при высокой температуре и быть тверже обрабатываемого материала. Кроме того, резец должен быть достаточно прочным, чтобы без разрушения выдерживать высокие давления, возникающие при резании. Поэтому к материалу для изготовления резцов предъявляют следующие основные требования: твердость при высокой температуре, износостойкость и прочность.

В настоящее время имеется много инструментальных материалов, удовлетворяющих этим требованиям: инструментальные углеродистые, легированные и быстрорежущие стали, твердые сплавы, керамические материалы и алмазы.

Углеродистая сталь — самая дешевая из инструментальных сталей. Для изготовления режущего инструмента применяют сталь с содержанием углерода от 0,9 до 1,4%. После закалки и отпуска режущий инструмент из этой стали приобретает высокую твердость HRC 59-62. Однако, если в процессе резания температура режущей кромки достигает 200-250° С, твердость стали резко падает. По этой причине углеродистая инструментальная сталь для изготовления режущих инструментов в настоящее время имеет ограниченное применение: из нее изготовляют режущие инструменты, работающие со сравнительно низкой скоростью резания (10-15 м/мин), когда температура в зоне резания меньше 200-250° С. К таким инструментам относятся: развертки, метчики, шаберы и др.

Быстрорежущие стали -содержат большое количество (до 25%) специальных легирующих элементов — вольфрама, хрома, кобальта, молибдена, ванадия, которые повышают режущие свойства стали. Основное достоинство резцов из быстрорежущей стали — способность сохранять твердость (HRC 62-64) и износостойкость при нагреве в процессе резания до 560-600° С. Благодаря этому скорость резания резца из быстрорежущей стали в 2-3 раза больше по сравнению с резцами из углеродистой стали.

Твердые сплавы характеризуются очень высокой твердостью, уступающей только алмазу, и хорошей износостойкостью.

Твердые сплавы изготовляют из порошков вольфрама, титана и тантала, химически соединенных с углеродом. В качестве связующего вещества к ним добавляют кобальт. Порошкообразную смесь прессуют под большим давлением, получая пластинки требуемой формы, которые затем спекают при температуре около 1500° С. Приготовленные таким образом пластинки не требуют никакой дальнейшей термической обработки. При изготовлении резцов пластинку твердого сплава припаивают медью или латунью к стержню из углеродистой стали либо крепят механически.

Так как твердосплавные пластинки сохраняют твердость при нагреве в процессе резания до 800-900° С, то скорость резания резцами, оснащенными такими пластинками, в 3-4 раза больше скорости резания, допускаемой резцами из быстрорежущей стали. Кроме того, такими резцами можно обрабатывать очень твердые стали, в том числе и закаленные, которые раньше резцами не обрабатывались. Основной недостаток твердых сплавов — их хрупкость.

Металлургами и учеными созданы такие материалы для резцов, которые не содержат в себе дорогих легирующих элементов (вольфрама, титана, кобальта, ванадия) и в тоже время характеризуются хорошими режущими свойствами. Это так называемые минералокерамические материалы (термокорунд), выпускаемые в виде пластинок белого цвета, напоминающих мрамор. Эти пластинки изготовляют из глинозема (окиси алюминия), которого очень много в природе и который очень дешев. Керамические пластинки отличаются более высокой твердостью по сравнению с твердыми сплавами и сохраняют эту твердость при нагреве до 1200° С, что дает возможность резать ими металлы с высокими скоростями резания. Однако по сравнению с твердыми сплавами минералокерамика имеет более низкие механические свойства — повышенную хрупкость и плохую сопротивляемость изгибающим нагрузкам. Поэтому резцы с керамическими пластинками целесообразно применять лишь при получистовом и чистовом точении при безударной нагрузке.

Алмаз в отличие от всех существующих инструментальных материалов состоит из одного химического элемента — углерода.

Алмаз — самый твердый из всех инструментальных материалов, характеризуется высокой теплостойкостью (до 900° С) и исключительно высокой износостойкостью.

Благодаря этим качествам алмаз является незаменимым при выполнении таких работ, где требуется высокая точность, чистота обработки, а также при обработке очень твердых материалов. Алмаз применяется для чистового тонкого точения и растачивания цветных металлов, сплавов и неметаллических материалов.

Недостаток алмаза — его хрупкость и высокая стоимость. Алмазный порошок используется также для изготовления шлифовальных и заточных кругов.