Металлорежущие инструменты 1 Инструментальные материалы

• Металлорежущие инструменты • 1. Инструментальные материалы и области их применения. • 2. Лезвийные инструменты. • 3. Абразивные материалы и инструменты.

• 1. Инструментальные материалы и области их применения. • 1) углеродистые инструментальные стали У 7, У 8, У 9, У 7 Г, У 8 А. При нагреве плохо сохраняют твердость и износостойкость. • 2) легированные инструментальные стали 11 Х, ХВ 5, 9 ХС. Хромокремнистые стали для сверл, разверток, фрез и метчиков. • 3) быстрорежущие стали. Это хромовольфрамовые стали с содержанием вольфрама выше 8% и хрома 3… 5%: Р 18, Р 14 Ф 4, • 18, 14 – содержание вольфрама в %, • Ф 4 – содержание ванадия в %.

• 4) металлокерамические твердые сплавы: • - вольфрамовые ВК 2, ВК 20, ВК 30. Основа этих сплавов – зерна карбида вольфрама, рекомендуется для обработки хрупких материалов, • - титановольфрамовые сплавы. Основа сплава – зерна карбида вольфрама и карбида титана, сцементированные кобальтом. Применяется при обработке стали при высоких скоростях резания. Высокотитановые сплавы Т 30 К 4 используются для чистовой отделочной обработки, т. к. с увеличением титана увеличивается хрупкость. Малотитановые сплавы Т 5 К 10 используются для черновой обработки. Среднетитановые сплавы Т 15 К 6 для всех операций обработки. • - титанотанталовольфрамовые сплавы. Основа – зерна карбида титана, тантала и вольфрама. ТТ 7 К 12 – используется для тяжелого чернового точения стальных поковок и отливок по корке с раковинами, имеет высокий предел прочности при изгибе, • - керамические материалы. Корундовый материал ЦМ-332, при изготовлении используют электроплавленную окись алюминия Al 2 O 3, при этом материал сохраняет механические свойства при температуре 1200ºС.

• Боразон содержит приблизительно 40% бора и 50%азота, сохраняет свою твердость до температуры 1930ºС, при этой температуре алмаз сгорает, т. е. по красностойкости превосходит алмаз, а по твердости почти равен алмазу. • Красностойкость характеризует допустимую скорость резания для материала, используемого для изготовления инструмента. Красностойкость инструментальных сталей в ºС: • углеродистая У 12 – 280ºС, • легированная 9 ХС – 325ºС, • быстрорежущая Р 9 – 620ºС, • Р 18 К 10 – 670ºС, • Р 18 К 20 – 700ºС. • Теплостойкость металлокерамических сплавов 800… 900ºС.

• 2. Лезвийные инструменты. • 1. Резцы срезают слой металла главной режущей кромкой, имеющей прямую или фасонную форму. По характеру установки различают радиальные и тангенциальные резцы. Рисунок 1 – Основные типы резцов

• Радиальный резец установлен перпендикулярно оси обрабатываемой детали. При этом усилие Pz создает изгибающий момент. • В тангенциальном резце усилие Pz направлено вдоль оси резца. Резец при этом не подвергается изгибу. • По направлению подачи разделяют правые и левые резцы. Правые – при наложении правой руки главная режущая кромка будет находиться под большим пальцем. Левые – то же самое при наложении левой руки. • По форме головки и ее расположению относительно стержня: прямые, отогнутые, изогнутые, с оттянутой головкой.

• По виду выполняемой работы: • - проходные используются для обтачивания деталей вдоль оси ее вращения и в плоскости перпендикулярной ей, • - подрезные используются для подрезания уступов, • - отрезные для отрезки и нарезания узких канавок, • - расточные для растачивания отверстий, • - фасонные для снятия фасок, • - фасонные для сложной фасонной формы деталей.

• 2. Сверла. • Перовое сверло: режущие кромки расположены симметрично друг к другу и по отношению к оси сверла, просты, дешевы, но в основном используются для ручной работы, так как не допускают высоких скоростей резания. Рисунок 2 – Перовое сверло.

• Сверла для глубокого сверления отверстий диаметром до 80 мм, используют односторонние (однокромочные) и двухсторонние (многокромочные) сверла. Рисунок 3 – Одностороннее пушечное сверло.

• Для сверления центровых отверстий используются центровочные сверла. Рисунок 4 – Центровочное сверло для сверления центровых отверстий

• Спиральное сверло γ – передний угол, α – задний угол. γ зависит от угла наклона винтовых канавок, диаметра и расположения точки А. Чем ближе точка А к центру, тем меньше угол γ. На периферии γ=18… 30º, α на периферии 18… 14º и увеличивается к центру до 20… 26º. Рисунок 5 –Спиральное сверло

• Оптимальное значение угла 2φ зависит от обрабатываемого материала: для стали и чугуна – 118º, для латуни – 130º, для алюминия – 140º. Для повышения производительности применяют двойную заточку сверла: образуют уменьшенный угол 2φ0 на длине В. При этом основная часть затачивается с нормальным углом 2φ. Длина кромки В=(0, 18… 0, 22)D. • D – диаметр сверла. • Угол наклона винтовых канавок зависит от твердости обрабатываемого материала, шага винтовой канавки и диаметра сверла. Для материалов средней твердости угол наклона 24… 30º, для мягких 45º.

• 3. зенкеры. • Используются для обработки отлитых, штампованных и ранее просверленных отверстий. Могут быть промежуточным инструментом между сверлом и разверткой. • Подготавливает более точно отверстие под развертку, чем сверло. Похож на спиральное сверло, но имеет 3 или 4 режущих кромки, а также отсутствует поперечная кромка. • Это обеспечивает лучшее направление в отверстии и более точную работу. Рисунок 6 – Зенкер с направляющей частью

Направленная часть (цапфа) служит для точного направления зенкера в обрабатываемое отверстие. Направляющая часть может быть сверлом (спиральным или центровочным). Рисунок 7 – Зенкер конический Конический зенкер – для зенкерования конусных отверстий под головки винтов и для получения центровых отверстий в заготовках.

• 4. развертки: ручные и машинные. • Типы развертывания: • 1. цилиндрические цельные: обрабатываемый диаметр 3… 36 мм с направляющей передней частью, • 2. цилиндрические разжимные: при выворачивании регулировочного винта развертка разжимается, • 3. цилиндрические раздвижные – увеличение диаметра достигается сдвигом кожей по коническим прорезям, • 4. котельные – имеют длину заборной части до 0, 5 всей длины. Этим облегчается вход и подача даже когда листы перекошены друг к другу. Используется в котельном и мостовом деле.

• 5. протяжки: для обработки сквозных отверстий и наружных поверхностей. • По конструкции режущих элементов протяжки делят на: режущие, уплотняющие и шабрящие. • Для режущих протяжек основной элемент, характеризующий протяжку – подъем, т. е. разность размеров последующего и предыдущего зубьев. а – толщина стружки (подъем), минимальная а=0, 02 мм. Рисунок 8 – Схема работы зубьев протяжки

• При меньшей толщине зуб не режет, а выдавливает материал, увеличивая нагрузку на следующий зуб, который будет снимать двойную толщину стружки. • Уплотняющие и шабрящие для получения особо чистых и точных отверстий. • Шабрящие работают по принципу шабера, устраняя все неровности. • Уплотняющие не снимают стружку, а только заглаживают и уплотняют материал. 6. Инструмент для образования резьбы. Метчики: ручные в виде комплекта из двух или трех метчиков, полный профиль резьбы имеет только чистовой метчик. Различают сборные и специальные метчики. Сборные могут быть нерегулируемыми и регулируемыми (регулируется диаметр резьбы). Пример специального метчика – метчик без канавок на калибрующей части. За счет этого нарезается более точная резьба, стружка отводится внутрь пустотелого метчика.

• 3. Абразивные материалы используются в виде зерен, которые соединяются в одно целое при помощи связки. • Кварц – чистый кремнезем Si. O 2, используется для брусков и точил. • Гранат – алюмосиликат извести Fe 2 Al 2(Si. O 4)3, используется для шлифшкурок и полировальных порошков. • Наждак – содержит 30… 70% глинозема (или окись алюминия) Al 2 O 3, 20… 30% окиси железа Fe. O, 4… 7% кремниевой кислоты (Si. O 2). • Электрокорунд получают путем плавки из бокситов, т. е. из глины, содержащей окись алюминия до 20%, кремниевую кислоту и окись железа. • Карбид кремния (карборунд) получают сплавлением в электропечах кварцевого песка с угольным порошком, используется для шлифования хрупких и твердых материалов.

• Карбид бора – искусственный абразивный материал, полученный из борной кислоты и нефтяного кокса, обрабатывают самые твердые сплавы и режут драгоценные камни. • Алмаз технический – получают с использованием расплавленного металлического катализатора тантала при сверх давлении 1600… 1800 кг/мм 2 и высоких температурах 1200… 2500ºС. • Зернистость абразивного материала – величина шлифовального зерна, обозначенная номером в зависимость от размера сита, через которое просеивают зерна.

• • Абразивные инструменты: 1) круги, 2) бруски, 3) шлифшкурки. Круги делятся на три типа: 1) цельные, 2) головки, 3) круги со вставными сегментами. • • • Обозначение кругов: ПП – прямой профиль, 2 П, 3 П – плоский конического профиля, ПВК, ПВД – плоский с выточкой, ПР – плоские рифленые, ПН – наращенные, Д – круги-диски, К – круги-кольца, ЧЦ, ЧК – круги-чашки, 1 Т, 2 Т… - круги-тарелки.

• Круги специального применения: • С – для шлифования калибровочных скоб, • И – для заточки иголок, • КС – для заточки ножей косилок.