Повышение режущих свойств инструментальных материалов
Во многих случаях качество режущего инструмента оценивается интегральным показателем – периодом стойкости. Период стойкости инструмента определяется составом инструментального материала, технологией изготовления инструмента, способом его заточки, геометрическими параметрами, свойствами пары «режущий – обрабатываемый материал», факторами режима резания, применяемой СОЖ и др.
Существующая технология получения инструментальных материалов в ряде случаев еще недостаточно совершенна, поэтому стойкость инструмента, изготовленного из разных партий (и даже из одной партии) инструментального материала может значительно отличаться друг от друга. Это надо учитывать при изготовлении инструмента.
Стойкость инструмента выбирается по справочнику, исходя из рассчитанной скорости резания. Если необходима определенная стойкость, то ее выбирают по справочнику, но скорость резания уже будет отличаться от рассчитанной. Значения стойкости обычно находятся в пределах 30…180 мин. Меньшие значения для резцов, большие для дорогостоящего инструмента (фрез, протяжек и др.). За рубежом резание производят на более высоких скоростях, поэтому стойкость инструмента снижается. Так, для точения часто выбирают стойкость равную всего 20 минутам. Хотя при этом происходит интенсивный износ инструмента, но производительность выше и инструмент окупается.
В связи с тем, что стойкость инструмента даже в одной партии заметно отличается, при обработке в автоматизированном производстве и на станках с ЧПУ производят принудительную замену инструмента через определенный промежуток времени (меньший, чем оптимальная стойкость инструмента).
|
|
|
Стойкость инструментальных материалов во многих случаях оказывается недостаточной, поэтому ведется поиск новых и упрочнение существующих режущих материалов.
В настоящее время разработано значительное число методов упрочнения режущих инструментов. По характеру воздействия на инструмент эти методы условно можно разделить на четыре большие группы [5]:
1. Механические: алмазная заточка, дробеструйная обработка поверхности, обкатка и тренировка инструмента.
Перечисленные методы обеспечивают повышение стойкости инструмента до 2 раз.
2. Термические и металлургические: высокотемпературная закалка твердых сплавов, обработка холодом, введение специальных присадок, улучшающих режущие свойства инструмента.
Износостойкость повышается в 1,2…2 раза.
3. Физико-химические: азотирование и плакирование рабочих поверхностей инструмента, плазменное азотирование и борирование, электроискровое легирование, воздействие концентрированными пучками высоких энергий (электронные пучки и лазерное излучение), ионная имплантация.
|
|
|
Повышение стойкости в 2…5 раз.
4. Метод нанесения износостойких покрытий.
Стойкость инструмента повышается в 1,7…4 раза, а в области высоких скоростей резания в 10…15 раз.
Многослойные покрытия имеют преимущества перед однослойными.
Для обработки нержавеющих сталей, жаропрочных и жаростойких сталей и сплавов применяют покрытия типа: TiC-TiCN-TiN,
(Ti-Cr)N, (Ti-Cr)C, (Ti-Mo)N, для обработки титановых сплавов – NbC, (Nb-Zr)N, (Mo-Cr)N.
Нанесение многослойных покрытий толщиной не более 10…15 мкм приводит к значительному повышению стойкости и производительности труда. В то же время нарушение сплошности покрытия вследствие износа приводит к быстрому выходу инструмента из строя. Кроме того, в условиях работы с переменным припуском из-за хрупкости режущей кромки возможно ее выкрашивание.
Применение двухслойных спеков позволяет также повысить производительность обработки резанием. Перспективным является двухслойный спек, состоящий из подложки вольфрамосодержащего твердого сплава и рабочего слоя из сверхтвердого материала (например, Томала-10) толщиной 0,5…1 мм.
|
|
|
Стойкость резцов из Томала-10 при обработке серого чугуна на порядок выше, чем при использовании твердого сплава ВК8.
А стойкость резцов из Томала-10 с имплантацией дисульфида молибдена на порядок выше, чем стойкость этого инструмента без имплантации [41].
Назначение режимов резания
Режимом резания называют совокупность глубины резания,подачи,скорости резания и периода стойкости инструмента. Рациональным режимом резания называют такой, который при выполнении всех требований, предъявляемых к качеству обрабатываемой заготовки, обеспечивает при минимальной себестоимости максимально возможную для данной себестоимости производительность [4]. При назначении режима резания для конкретной операции прежде всего возникает вопрос: что целесообразнее увеличивать – глубину резания за счет уменьшения подачи, или наоборот: работать с большим сечением срезаемого слоя и меньшей скоростью резания или увеличивать скорость за счет уменьшения глубины резания и подачи.
Режим резания является функцией многих факторов процесса резания. В то же время режимом резания определяются многие технологические параметры. Для облегчения выбора режима резания определяется назначение данной операции – это черновая обработка, получистовая, чистовая или отделочная.
|
|
|
При назначении режимов для твердосплавного инструмента руководствуются общим правилом: чем более точная обработка будет производиться, тем меньше будет величина подачи и глубина резания и больше скорость резания (рис. 3.18).
 |
Немаловажное значение имеет жесткость системы СПИД станка, для которого рассчитываются или выбираются режимы резания. Вначале обычно назначается глубина резания. Ее значение в первую очередь определяется жесткостью системы СПИД. Для токарного станка типа 16К20 максимальное значение глубины резания при обработке стали 45 составляет 4…6 мм. При точной расточке на координатно-расточных станках глубина резания может быть 0,1…0,02 мм. Глубина резания для фрезерного станка определяется типом фрезы. Наибольшие значения глубины резания t назначают для концевых фрез, обычно из условия:
t = (0,1…1) · dфр. Но по технологическим параметрам возможно и t = (2...3) · dфр. Меньшие значения глубины резания при фрезеровании дают более качественную обработку. Максимальная глубина резания для торцовых фрез определяется конструкцией фрезы и мощностью приводов главного движения и подачи. Для станков средней мощности t = 3…6 мм.
Подача S для чистовой и отделочной обработки назначается чаще всего исходя из заданной шероховатости. При черновой обработке величина подачи, с одной стороны, ограничивается мощностью привода подач, с другой – качеством обработанной поверхности. Для токарного станка типа 16К20 подача для черновой обработки составляет 0,3…0,6 мм. Для более жестких станков величина подачи может быть еще выше 0,8…1,2 мм. Для чистовой и отделочной обработки на станках повышенной точности величина подачи равна 0,05…0,01 мм. Для фрезерных станков подача назначается в мм/зуб, а для станков с ЧПУ в мм/мин. Численное значение подачи при фрезеровании определяется жесткостью системы СПИД (особенно это актуально для концевых фрез) и требуемой величиной шероховатости.
Значение скорости резания при точении, растачивании резцами из твердого сплава рассчитывается по формуле:
где обобщенный скоростной коэффициент
КV = КoКмКиКφКδКс.
Поправочные скоростные коэффициенты учитывают:
Кo – обрабатываемость материала при определенном значении твердости или предела прочности на растяжении;
Км – твердость или прочность обрабатываемого материала;
Ки – марку твердого материала;
Кφ – величину главного угла в плане резца;
Кδ – степень изношенности задней поверхности резца;
Кс – состояние поверхности заготовки детали перед обработкой.
Значения постоянной Сv и показателей степени m, хv, yv определяются по таблицам в справочниках, для точения и растачивания
они представлены в табл. 3.21.
Таблица 3.21
Значения постоянных и показателей степени в формуле скорости резания при точении и растачивании твердосплавными резцами [4].
| Материал обраба-тываемой заготовки | Вид обработки (S < 0,75 мм/об) | Сv | m | хv | yv |
| Углеродистая конструкционная сталь | Точение | 349 | 0,2 | 0,15 | 0,35 |
| Растачивание | 314 | 0,2 | 0,15 | 0,35 | |
|
Чугун | Точение | 262 | 0,2 | 0,2 | 0,4 |
| Растачивание | 236 | 0,2 | 0,15 | 0,35 |
Составляющие коэффициента КV также определяются по справочнику.
Скорость резания при фрезеровании осевыми цилиндрическими, дисковыми, концевыми фрезами из инструментальных сталей рассчитывается по видоизмененной предыдущей формуле:
где обобщенный скоростной коэффициент
КV = КoКмКиКω.
Все коэффициенты, постоянные и показатели степени определяются по справочнику.
Для облегчения подсчета скорости резания во многих справочниках [50, 36] дается табличное значение скорости, которое затем уточняется с помощью коэффициентов.
В САПРТП-2 (г. Томск) расчет режимов резания для токарной обработки производится при формировании каждого перехода.
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 556; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!