Файл: Табаков, П. М. Работа на координатно-расточных станках.pdf

Глава III

ОСНОВНЫЕ понятия

О РЕЗАНИИ МЕТАЛЛОВ

1. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Для изготовления инструментов применяют большое количество сталей различных марок, металлокерамиче­ ские твердые сплавы, минералокерамические пластинки, алмазы и другие материалы.

При изготовлении режущих инструментов к материа­ лам предъявляются следующие требования: а) высокая прочность, так как в процессе резания инструменты ис­ пытывают большие усилия; б) высокая твердость, по­ тому что процесс резания можно осуществить только в том случае, если твердость материала инструмента значительно больше твердости обрабатываемого мате­ риала; в) высокая теплостойкость, так как в процессе резания выделяется большое количество тепла, часть ко­ торого идет на нагрев режущих кромок инструмента, и инструмент, нагреваясь, теряет первоначальную твер­ дость и быстро выходит из строя.

Инструментальные материалы неодинаково устойчи­ вы против действия тепла: одни теряют свои режущие свойства при нагреве до температуры 200—250° С, а дру­ гие способны резать при температуре до 1000°С и более.

Основной группой материалов для режущих инстру­ ментов являются инструментальные стали. К ним отно­ сятся углеродистые, легированные и быстрорежущие ста­ ли. Кроме того, применяются и конструкционные стали.

Углеродистые инструментальные стали имеют высо­ кую твердость после термической обработки (HRC 62), прочность, износоустойчивость и низкую твердость в отожженном состоянии (НВ 187—217), что обеспечи­ вает им хорошую обрабатываемость.

120

К недостаткам углеродистых сталей надо отнести склонность к образованию трещин и значительной де­ формации при термической обработке и низкую тепло­ стойкость (200—250° С).

Химический состав инструментальных углеродистых сталей определяется ГОСТом 1435-54.

Стали углеродистые инструментальные обознача­ ются буквой У и цифрами, показывающими среднее со­ держание углерода в десятых долях процента (У7, У8). При обозначении высококачественной стали в конце ставят букву А (У8А).

Из сталей марок У10А, У11, УПА, У12 и У12А изго­ товляют сверла малого диаметра, метчики, развертки, плашки, фрезы малого диаметра, измерительные ин­ струменты и т. п.

Инструментальные легированные стали (ГОСТ 5950-71) благодаря наличию легирующих элементов — хрома (X), вольфрама (В), ванадия (Ф), кремния (С),

стыми более высокой вязкостью в закаленном состоя­ нии, более глубокой прокаливаемостью, меньшей склон­ ностью к деформациям и трещинам при закалке.

Из сталей марок ХГ, ХГС, ХВГ, ХВСГ изготовляют калибры, лекала, измерительные инструменты, повы­ шенное коробление которых при закалке недопустимо. Из сталей марок Х05, 9ХС, В1, ХВ5 выполняют резцы, фрезы, шаберы, метчики, плашки.

Наибольшее распространение получили стали марок ХВГ и 9ХС. Сталь ХВГ хорошо прокаливается и мало деформируется. Сталь 9ХС наряду с хорошей прокали­ ваемостью отличается и большой устойчивостью при нагреве, сохраняя высокую твердость и износоустойчи­ вость при температуре до 250° С. Благодаря равномер­ ному распределению карбидов сталь 9ХС применяют при изготовлении инструментов с тонкой режущей кромкой.

Инструментальные быстрорежущие стали (ГОСТ 9373-60) приобретают после термообработки высокую твердость, прочность и износостойкость и сохраняют свои высокие режущие свойства при температуре до 550—650°С, т. е. обладают высокой теплостойкостью.

Марки быстрорежущих сталей обозначаются соче­ танием букв и цифр. В обозначение всегда входит буква Р, означающая, что это сталь быстрорежущая.

121

Цифра после Р означает среднее содержание вольфра­ ма (в процентах). Ванадий обозначается буквой Ф и цифрой за ней, кобальт — буквой К и цифрой.

Наиболее распространены следующие марки сталей: Р12, Р18 — применяются для изготовления сверл, ди­ сковых и концевых фрез, метчиков, плашек, разверток,

работке труднообрабатываемых сплавов.

К быстрорежущим сталям нормальной теплостойко­ сти относятся стали марок Р18, Р12, РбМЗ; повышен­ ной теплостойкости — Р18Ф2, Р14Ф4, Р9Ф5. Стали для тяжелых режимов работы — Р18К5Ф2, Р9К5, Р9К40.

Конструкционные стали при изготовлении режущих

меняются для изготовления державок, хвостовиков и корпусов составного инструмента, режущая часть ко­ торых выполняется в этом случае из быстрорежущей стали или твердого сплава.

Металлокерамические твердые сплавы, применяемые для изготовления инструмента, подразделяются на

3 группы (ГОСТ 3882-67):

1)вольфрамовые, состоящие из карбидов вольфрама (75—78%) и металлического кобальта (2—25%). Обо­ значаются они буквами ВК и цифрой, показывающей содержание кобальта (в процентах);

2)тнтановольфрамовые, состоящие из карбидов вольфрама (66—85%), титана (5—30%) и металличе­ ского кобальта (4—12%). Обозначаются они буквами ТК и цифрами, показывающими содержание титана (после буквы Т) и кобальта (после буквы К);

3)титанотанталовольфрамовые, состоящие из кар­ бидов вольфрама (81—82%), титана (3—4%), тантала (3—7%) и металлического кобальта (8—12%). Обозна­ чаются они буквами ТТК и цифрами, показывающими содержание титана и тантала (после букв ТТ) и ко­ бальта (после буквы К).

Наиболее распространены следующие марки твердых сплавов: ВК.4, ВКб, ВК8, ВКЮ, Т30К4, Т15К6, Т5КЮ,

ТТ7К12, ТТ10К8Б.

122

размера. Формы и размеры твердосплавных пластинок не зависят от марки сплава.

2.ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

ОРЕЗАНИИ МЕТАЛЛОВ

При работе на современных токарных, координатно­ расточных и других металлорежущих станках'для вы­ полнения операций применяют инструмент, режущая часть которого имеет форму клина. Если режущему ин­ струменту сообщить соответствующее движение (вра-

Рис. 57. Процесс резания клиновым инстру­ ментом.

щательное или возвратно-поступательное) и подавать на него заготовку, то клин врежется в металл и его пе­ редняя поверхность под действием усилия Р окажет сильное давление на поверхностный слой металла, ко­ торый под действием этого усилия сожмется (рис. 57). Когда приложенное усилие превысит силы сцепления частиц металла, произойдет отделение стружки от ос­ новной массы металла.

123

На обрабатываемой детали выделяются три основ­

средственно режущей кромкой (она является переход­ ной между обрабатываемой и обработанной).

В процессе резания стружка может быть одного из трех видов (рис. 58). Сливная стружка имеет вид не­ прерывной ленты; она образуется при обработке отно­ сительно вязких материалов (сталь 20, медь, алюминий, винипласт).

Рис. 58. Виды стружки:

а — сливная; б — скалывания; в — надлома.

Стружка скалывания получается при обработке ма­ териалов средней и повышенной твердости. Стружка со стороны режущего инструмента имеет гладкую поверх­ ность, а с противоположной стороны — шероховатую.

Стружка надлома образуется при обработке твер­ дых и хрупких металлов (чугун, бронза). Такая стружка состоит из отдельных небольших деформиро­ ванных элементов, которые слабо или совсем не связа­ ны между собой (сыпучая стружка). На вид стружки влияют механические свойства обрабатываемого мате­ риала, геометрия резца, скорость резания, величина по­ дачи, охлаждение и другие факторы процесса резания.

3. ГЕОМЕТРИЯ И ЗНАЧЕНИЕ УГЛОВ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

Различная геометрия (форма и размеры) режущего инструмента получается путем заточки отдельных по­ верхностей режущей его части под разными углами.

124

стержня, с помощью которого резец закрепляется в рез­ цедержателе и вместе с ним в шпинделе станка.

Головка резца имеет переднюю П и задние 3 поверх­ ности. Передней называется поверхность, по которой

сходит стружка. Задние поверхности обращены к обра­ батываемой детали. Пересечения передней поверхности с задними образуют две режущие кромки. Одна из них выполняет основную работу резания и называется глав­ ной режущей кромкой Р\. Задняя поверхность, приле­ гающая к ней, называется главной задней поверхностью. Вторая режущая кромка Р2 называется вспомогатель­ ной и к ней прилегает вспомогательная задняя поверх­ ность (рис. 59,в).

Для более определенного ориентирования в углах резца установлены две исходные плоскости — плоскость

125

резания и основная плоскость. Плоскость резания ПР касательна к поверхности резания и проходит через главную режущую кромку. Основная плоскость парал­ лельна подаче.

Углы резца определяются в секущих плоскостях: главные углы — в главной секущей плоскости, которая проходит перпендикулярно к проекции главной режу­ щей кромки на основную плоскость; вспомогательные углы — во вспомогательной секущей плоскости, прохо­ дящей перпендикулярно к проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость.

Главный задний угол а (альфа) находится между главной задней поверхностью и плоскостью резания.

Во избежание повышенного трения задней поверхно­ сти об обработанную поверхность детали и для обеспе­ чения необходимой высоты головки резца эту поверх­ ность дополнительно обрабатывают (затылуют) по кри­ вой линии, проекция которой на плоскость представляет собой спираль Архимеда (рис. 59,6).

Передний угол у (гамма) находится между передней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной плоскости резания, проведенной через главную режу­ щую кромку.

Угол заострения резца fi (бета) расположен между передней и главной задней поверхностями.

Угол резания б (дельта) находится между передней поверхностью и плоскостью резания.

Главный угол в плане ф (фи) находится между на­ правлением подачи (осью вращения шпинделя станка) и проекцией главной режущей кромки на основную пло­ скость. Обычно резцы, предназначенные для обработки сквозных отверстий, имеют главный угол в плане, рав­ ный 45°, а резцы, которыми обрабатываются ступенча­ тые отверстия, 90°. Для чистового растачивания с целью увеличения стойкости режущего инструмента главный угол в плане делают равным 65°.

Вспомогательный угол в плане ф1 находится между направлением подачи (осью вращения шпинделя) и проекцией вспомогательной режущей кромки на основ­ ную плоскость. Вспомогательный угол в плане ф[ для затылованных расточных резцов находится в пределах

40—45°.

Угол наклона главной режущей кромки Я (лямбда) образуется главной режущей кромкой и плоскостью, проведенной через вершину резца параллельно основной

126