Файл: Вульф А.М. Резание металлов.pdf

окиси магния MgO в количестве 0,5—1,0% содействует получению плотного и мелкокристаллического материала с образованием шпинели (MgOAl2 03 ), препятствующей росту кристаллов и яв­ ляющейся хорошим цементирующим средством.

Минералокерамический инструмент при больших достоинствах имеет существенный недостаток — малую прочность (сги = 30— н-40 кгс/мм2 ) 1 . Для успешной эксплуатации его необходимо при­ менение новых методов и идей в практике обработки резанием.

Новое заключается в использовании режущих пластин без переточки. Рабочие-станочники должны получать совершенно го-

Рис. 13. Минералокерамические режущие пластины

товые резцы — пластины с необходимыми геометрическими пара­ метрами и простые, надежные державки, обеспечивающие мини­ мальное время для смены пластин. После затупления пластина не перетачивается; она заменяется новой, так как переточка стано­ вится нерентабельной при дешевом и недифицитном инструмен­ тальном материале. Экономичность возрастает при использовании многолезвийных поворотных пластин, предложенных впервые автором [13] в 1952 г. (рис. 13).

В последнее время успешно применяют к е р а м и к о - м е - т а л л и ч е с к и е п о в о р о т н ы е п л а с т и н ы , состоящие из различных компонентов. Наиболее известны композиции из окиси алюминия А 1 2 0 3 и сложных карбидов вольфрама и молибдена [А1 8 0 3 + 20--40% (Мо2 С + WC + TiC)], полученные спеканием,

1 В последнее время удалось повысить прочность минералокерамики, что способствовало расширению ее практического применения при обработке различ­ ных металлов.

52

как и твердые сплавы или мннералокерамика. По своим физикомеханическим свойствам они занимают положение между твердыми сплавами и минералокерамикой: чуть менее твердые (HRA 91—92), менее теплостойкие, но более прочные и потому более устойчивые сравнительно с минералокерамикой, дают более высокую произ­ водительность, чем твердые сплавы, и большую надежность в ра­ боте сравнительно с А 1 2 0 3 . .

В зарубежной практике успешно используют, помимо указан­ ных керметов, и ряд других соединений минералокерамики, ме­ таллов, их карбидов и окислов.

коэффициентом трения, особенно хороши и производительны при

(алмаз превращается в графит). Надо добавить, что алмазные кристаллы обладают большой анизотропией и при надлежащей кристаллографической ориентации можно повысить стойкость инструмента на 200—1000%. В литературе [132] приводится пример того, как алмазный резец весом в 19 карат до полного использования перетачивался 105 раз, прослужив в общей слож­ ности 16 лет.

В 1958 г. впервые в промышленном масштабе было освоено про­ изводство синтетических алмазов. Первоначально их получали из графита при огромных давлении (~200 000 ат) и температуре (~4000° С), соответствующих их природным условиям образова­ ния в недрах земли на большой глубине. С помощью катализато­ ров — жидких металлов (Cr, Mo, Со, Fe, Ni) и др. удалось умень­ шить давление до 50 000—120 000 ат и температуру до 1200— 2000° С. В зависимости от температуры меняется форма кристаллов (кубическая, октаэдрическая и др.), а также их цвет от черного при низких температурах до зеленого, желтого, светлого с повыше­ нием температуры.

Октаэдрические кристаллы с длиной ребра до 550 мкм обра­ зуются в течение нескольких минут; при двойной длине требуется

уменьшается при наличии микроскопических поверхностных и внутренних трещин.

Зерна синтетического алмаза легче расщепляются под нагруз­ кой в сравнении с естественными, образуя более острые кромки,

53

что способствует их успешному применению в качестве абразив­ ного инструмента. Алмаз как режущий инструмент обладает высо­

боразон). Новый материал почти не уступает алмазу по твердости (HV 8000—10 000), но значительно превосходит его по теплостой­ кости 1400—1500° С. Это дает возможность использовать эльбор в качестве абразивного инструмента при обработке различных высокопрочных сталей и сплавов вплоть до жаростойких, обеспе­ чивая экономичность и качество обработки при высокой стоимости инструмента. Эльборовые резцы можно успешно применять при тонком точении и растачивании закаленных сталей, что совершенно недоступно для работы с алмазными резцами.

Поликристалл КНБ , используемый для резцов, представляет собой агрегат сросшихся сложным образом кристаллов КНБ , разделенных незначительным количеством продуктов кристалли­ зации маточного раствора. Размер зерен существенно зависит от давления при выращивании и вязкости растворителя. Наблю­ даемая нестабильность режущих свойств эльбора вероятно свя­ зана с получаемой структурой. Она может быть двух типов —• мелкозернистая и с направленной дендритной кристаллизацией. По прочностным свойствам эльбор несколько уступает синтетиче­ скому алмазу (сти = 25-^30 кгс/мм2 ).

14. МЕТОДЫ КРЕПЛЕНИЯ РЕЖУЩИХ ПЛАСТИН

Производительность режущего инструмента в значительной мере зависит от метода и качества крепления режущих элементов к державкам, а также от материала последних. Материал и размер державки следует выбрать такими, чтобы обеспечить достаточную прочность и жесткость против деформации под действием сил реза­ ния, вызывающих вибрации и даже разрушение режущего инстру­ мента. Поэтому рекомендуется (особенно при тяжелых условиях резания) применять для державок углеродистую инструменталь­ ную сталь марки У8А или качественную легированную сталь марок 45Х, 9ХС, 7X3, Х12.

В последнее время для державок стали рекомендовать спе­ циальные материалы, поглощающие вибрации в процессе реза­ ния, например твердые сплавы или прессованные из железного порошка и обогащенные медью пластины, подвергнутые синтернпроцессу (прессованию с нагревом до 1000° С) и др. Любопытно отметить, что серый чугун средней твердости обладает коэффи-

54

циентом рассеяния энергии колебаний в 10 раз большим, чем среднеуглеродистая незакаленная сталь, и в 20 раз большим, чем закаленная углеродистая.

Рис. 14. Державки для механического крепления режущих пластин: а, б — крепление прихватом; в, г — то же клином; д — то же косой тягой; е — то же качающимся штифтом; ж — то же эксцентриком; з — то же рычажным механизмом; й — то же малогабаритным при­ хватом.

/ — д е р ж а в к а ; 2 — п о д к л а д к а ; 3 — м н о г о г р а н н а я п л а с т и н а ; 4 — с т р у ж -

f Режущие элементы обычно припаивают к стержням различ­ ными припоями (красная медь, никель-марганцовистая латунь, меднЧ)-никелевые сплавы, медно-цинко-никелевые припои и др.). Недостаткомнапайки являются напряжения, возникающие в пла-

'55

Г л а в а I I I

ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ РЕЗЦА

ИПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ

15.ОБЩИЕ ПОНЯТИ Я И О П Р Е Д Е Л Е Н И Я

Виды обработки резанием определяются типом применяемого режущего инструмента и траекторией движений, совершаемых инструментом и обрабатываемой заготовкой. В процессе резания различают следующие виды движений.

1. Главное рабочее движение, осуществляемое с наибольшей скоростью (вращение детали при точении, вращение сверла при сверлении, фрезы при фрезеровании и т. д.).

ю

(

(

) )

I

Рис. 15. Свободное и несвободное резание при точении:

/ .— о б р а б а т ы в а е м а я п о в е р х н о с т ь ; _ J — о б р а б о т а н н а я п о в е р х н о с т ь ;

J — п о в е р х н о с т ь р е з а н и я

2.Вспомогательное рабочее движение — подача (перемещение суппорта станка с резцом при точении, перемещение сверла вдоль оси, перемещение обрабатываемой детали при фрезеровании и т. д.). Оба эти движения определяют траекторию относительного рабо­ чего движения.

3.Условно вспомогательное движение (перемещение инстру­ мента или обрабатываемой 'детали при подготовке к процессу резания).

На рис. 15, а показано свободное резание при точении, когда слой металла срезается одной главной режущей кромкой, а на

57

резания 2, образуемая на обрабатываемой детали непосредственно главной режущей кромкой.

Путь перемещения поверхности резания относительно режущей кромки инструмента в направлении главного рабочего движения называется скоростью резания. Она измеряется в метрах в минуту или метрах в секунду и берется максимальной, если точки режущей кромки работают с различными скоростями. В зависимости от

обычно имеют дело с подачей на один оборот изделия (s в мм/об). Различают несколько видов подач: продольную — вдоль оси изде­

Глубина резания t — расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями. При точении она определяется как полуразность диаметров изделия до и после обработки резцом за один проход (рис. 15, б):

, D — D

t = — м1 м .

где D — диаметр изделия до обработки в мм; Dx — диаметр изделия после обработки в мм.

Толщиной среза а называется расстояние между двумя после­ довательными положениями поверхности резания, а ширина среза Ь определяется как расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеренное по поверхности резания. Если обозначить угол между проекцией режущей кромки резца и направлением подачи через ф (угол в плане), то согласно рис. 15, б

58

Величинами подачи s и глубины резания t или соответственно толщиной а и шириной среза Ъ определяется площадь поперечного сечения снимаемого слоя металла (площадь поперечного сечения среза)

59