4.6. Современные режущие инструменты и методы выбора режимов резания.

Синтетические- сверхтвердые материалы обладают высокой твердостью, износостойкостью, низким коэф-м трения. Их подразделяют на материалы с основой в виде кубического нитрида бора и материалы на основе алмазов. Синтетический алмаз получают из графита при высоких давлениях и темпер-х , полученные кристаллы дробят в порошок, кот-ы используют для получения алмазнообразивногоинстр-та (кругов, брусков и т.д). Алмаз обладает высокой степенью жесткости, высокой теплопроводностью и теплоемкостью, малым коэф-ом теплового расширения.Он применяется для обра-ки твердых сплавов. Алмаз-ые резцы применяют в качестве чистового и отделочного инструмента при обраб-е цветных металлов, сплавов и неметал-их матерьялов. Алмазы используют для правки шлиф-ых и алмазных кругов высокая хрупкость.

Более перспективным являются материалы на основе кубического нитрида бора (КНБ), которые по твердости приближаются к алмазу,. Но имеют более высокую теплостойкость. КНБ –это хим-ое соединение из бора и азота. Получаются при мен-их давлениях и темп-хтакие материалы на основе КНБ как :эльбор, гексанит, композит. Их применяют для получистовой, чистовой, отделлочной обр-ки закаленных сталей, твердых сплавов, чугунов. Порошки исп-ют для изготов-я абраз-о инструм-та. В последнее время к синтетическим сверхтерд-м матерьялам относятся матер-ы, содержащие композиции Si-Al-O-N в основе которых – нитрид кремния Si₃N₄.

Внедрение инстр-ов из сверхтвердых матерьяловпозволяет исключать микротрещены, улутшать качество пов-ти,повысит производительность в 1,5-4 разаза счет увеличения скорости резания. Инструмент-е стали: -Углеродистые: У7-У8- инструм-т, работающий при ударных нагрузках. У10-У13-при статистических нагрузках (напильники); -Легированные: выдерживают нагрев до 250-500С (хромокремнистая 9ХС,хромовольфрамовая ХВ5); -Быстрорежущие: содержат 6-19 вольфрама и 3-4,6 хрома, выдерживают нагрев до 600С. Р9-использ-ся приобр-ке кострукционных углеродистых сталей, но она плохо поддается шлиф-ю. Р112 и Р6М5-использ-ся для изготовления сверл, метчиков. Р9К5-Р9К10- использ-ся для изготов-я инсрум-ов, раб-их на повышенных скоростях резания; -Конструкционные- исп-ся для изгот-я державок, хвостовиков деталей крепления составного и сборного реж-го ин-та.; Твердосплавные марки

-Вольфрамовые (ВК2, ВК3М, ВК6 ит.д)-более вязкие и мене хрупкие,поэтому применяют для обраб-ки чугуна, при наличии ударных нагрузок,для обр-ки цветных металлов и сплавов; -Титановольфрамовые Т5К10,. Т15К6, Т30К4)-твердые износостойкие, но менее вязкие,меньше коэф-овтрения, использ-ся при обр-ке незакаленных сталей.

1.Инструментальные углеродистые и легированные стали. Из углеродистых сталей изготовляют метчики, плашки, развёртки н др. режущий инструмент, работающий с малыми скоростями резания. Легированные инструментальные стали обладают повышснной вязкостью в закалённом состоянии, более глубокой прокаливаемостью, меньшей склонностью к деформациям и трениям. При закалке широко применяют 9ХС, X, 11Х, ХВГ(режущий инструмент, резьбовые калибры, (пуансоны, матрицы и т, д.)

2. Быстрорежущие стали. Их режущие свойства определяются объемом основных карбндообразующих элементов - Вольфрама, Молибдена, Ванадия - и легирующих элементов - Кобальта, Азота. Хорошо сохраняют твёрдость при многократном нагреве и особенно эффективны при обработке сталей с пределом прочности σ_В=900-1000МПа и чугунов с твёрдостью НВ 270-280. Применяется для чистовых и получистовых инструментов (фасонные резцы, развёртки, протяжки, фрезы) при обработке нелегированных и легированных конструкционных ст. 3.Твёрдые (металлокирамнческие) сплавы. Получают методом Порошковой металлургии. Содержат смесь зёрен карбидов, нитридов, карбонитридов, тугоплавких металлов в связывающих материалах. Стандартные марки твёрдых сплавов выполнены на основе карбидов Вольфрама WC, Титана TiC, Тантала ТаС, Кобальта Со в составе твёрдых сплавов является цементирующей связкой.

Стандартом ИСО выделены 3 группы применяемости твердосплавного режущего инструмента: Р- для обработки материалов, дающих сливную стружку; К- для мат., дающих стружку надлома, М- для обработки материалов универсальными твёрдыми сплавами.

Твёрдые сплавы обычно изготовляются в виде пластин путём спекания при t= 150Q*C в электропечах. Основное преимущество инструмента, оснащенного пластиной из твёрдого сплава — его режущие I свойства не уменьшаются при t нагрева до 800- I 900°С. Поэтому' такие инструменты применяют для обработки твёрдых металлов, включая закалённые стали, и неметаллических труднообрабатываемых материалов. (-)- их хрупкость.

Трёхкарбидныс сплавы, содержащие карбиды Вольфрама, Титана и Тантала отличаются повышенной юносостойкостью, прочностью и вязкостью. Их применяют при обработке труднообрабатываемых сталей аустенитного класса Для обработки жаропрочных сплавов на никелевой основе и титановых сплавов применяют пластины из твердого сплава группы ВК. не содержащих в своей основе титана. 4. Минералокирамичсские материалы.

Обладают высокой твёрдостью, теплостойкостью, износостойкостью и неокислясмостью Однако минералокирамика уступает металлокирамическим сплавам по теплопроводности и пределу прочности на изгиб. Свойства: Хорошо сопротивляется истиранию и износу, обеспечивает высокую размерную стойкость режущего инструмента. Минерало-кирамичкский инструмент имеет незначительную склонность к схватыванию с обрабатываемым материалом, что особенно ценно при обработке жаропрочных сплавов. Недостаток минералокирамики-повышенная хрупкость. Поэтому наибольшее распространение он получил, при чистовом н получистовом точении чугуна, цветных металлов на основе меди, конструкционных легированных (в т. ч. закалённых сталей, жаропрочных никелевых сплавов).

5. Синтетические сверхтвёрдые материалы ( СТМ ). : СТМ обладают высокой твёрдостью, износостойкостью, низким коэффициентом трения и высокими режущими свойствами. А материалы. созданные на основе Кубического Нитрида Бора (КНБ) - инертностью к железу В настоящее время промышленность выпускает 2 группы СТМ на основе: нитрида бора-композиты; углерода- поликристаллические алмазы АСПК(карбанадо), АСБ(баллас), СКМ и др. Эти 2 группы имеют не вязанные друг с другом области применения-омпозиты практически инертны к чёрным металлам, а алмазы проявляют по отношению к !им значительную активность, особенно при высоких 1 и давлениях в зоне резания. Инструмент из композита применяют в основном ця обработки чугунов и сталей (в т.ч.акалённых), а инструмент из синтетических алмазов - для обработки цветных металлов и плавов, и металлических материалов.

Каждая фирма-производитель режущего инструмента использует свои ноу-хау для создания новых современных инструментов, обладающих особыми свойствами. Приведем примеры инструментальных материалов, которые использует Sandvik для пластин для точения для различных обрабатываемых материалов:

Буквенное обозначение инструментальных материалов:

Твердые сплавы: HW Твердые сплавы без покрытия,содержащие в основном карбиды вольфрама (WC).

HT Безвольфрамовые твердые сплавы без покрытия (керметы), содержащие в основном карбиды (TIC) или нитриды (TIN) титана или и те, и другие вместе.

HC Вышеперечисленные твердые сплавы, но с покрытием.

Минералокерамика:

CA Окисная керамика, состоящая из окиси алюминия (Al2O3).

CM Смешанная керамика на основе окиси алюминия (Al2O3), но содержащая также другие элементы.

CN Нитридная керамика, содержащая в основном нитриды кремния (Si3N4).

CC Вышеперечисленные керамические материалы, но с покрытием.

Алмаз:

DP Поликристаллический алмаз1)

Нитриды бора:

BN Поликристаллический нитрид

Бора (сверхтвёрдый режущий материал).

Для обработки низколегированной стали:

CT5015 (HT) – P10 (P01-P20)

Непокрытый кермет с исключительной стойкостью к образованию нароста и устойчивостью к пластической деформации. Новая связка обеспечивает повышенную прочность. Для чистовой и получистовой обработки углеродистых и легированных сталей, когда качество обработанной поверхности и / или низкие силы резания имеют решающее значение. fnx x ap < 0.35 мм2.

GC1525 (HC) – P15 (P05-P25)

Кермет с покрытием РVD. Очень высокая износостойкость и прочность режущей кромки. Для чистовой и получистовой обработки низкоуглеродистых или малолегированных сталей. Используется, когда требуется обеспечить высокое качество обработанной поверхности при средних и высоких скоростях резания. fn x ap < 0.35 мм2.