WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 9 |
Федеральное агентство морского и речного транспорта Морской государственный университет имени адмирала Г.И. Невельского С. А. Горчакова, В. А. Килин, В. В. Тарасов ОБРАБОТКА РЕЗАНИЕМ Рекомендовано методическим советом Морского государственного университета в качестве учебного пособия для студентов технических специальностей для проведения практических работ Владивосток 2006 УДК 621. 91(075.8) Горчакова С.А., Килин В.А., Тарасов В.В. Обработка резанием: учеб.

пособие. – Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2006. – 88 с.

Учебное пособие написано в соответствии с государственными образовательными стандартами. Изложены технологические процессы изготовления деталей механической обработкой на металлорежущих станках. Приведена методика выбора и расчета элементов режима резания. Рассмотрены инструментальные и абразивные материалы, схемы металлорежущих станков и приспособления к ним, геометрия металлообрабатывающих инструментов, виды обработки деталей резанием на токарных, сверлильных, фрезерных и шлифовальных станках.

Предназначено для студентов технических специальностей.

Ил. 25, табл. 15, библиогр. 9 назв.

Рецензенты:

А.А. Попович, д-р техн. наук, профессор, директор института механики, автоматики и передовых технологий Дальневосточного государственного технического университета;

Г.С. Филиппов, д-р транспорта, профессор, директор института пищевой и холодильной промышленности Дальневосточного государственного технического рыбного университета © Горчакова С.А., Килин В.А., Тарасов В.В., 2006 © Морской государственный университет им. адм. Г.И. Невельского, 2006 ВВЕДЕНИЕ Учебное пособие написано в соответствии с учебной программой курса «Технология конструкционных материалов» и предназначено для студентов немашиностроительных специальностей технических вузов.

Изучение курса «Технология конструкционных материалов» совместно с другими общетехническими дисциплинами направлено на обеспечение общеинженерной подготовки. Одновременно оно способствует более глубокому усвоению профилирующих дисциплин, формирующих профессиональные знания будущих специалистов.

В основу настоящего пособия положен модульный курс, составленный в соответствии с требованиями государственного стандарта, включающий следующие этапы: изучение теоретического материала, его осмысление и закрепление, приобретение и развитие практических умений. Для развития поставленной задачи изложены современные рациональные и распространенные в промышленности технологические методы формообразования заготовок и размерной обработки резанием.

Учебное пособие предназначено для выполнения лабораторных и практических работ по основным разделам курса. Оно позволит студентам составить представление о разработке технологических процессов механической обработки деталей на металлорежущих станках.

Количество практических работ и продолжительность их выполнения предусматривается календарным учебным планом.

Электронная версия учебного пособия доступна в сети Интернет по адресу http://tm.msun.ru/div/kaf/tm/index.php.

1. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ЦЕЛЬ РАБОТЫ Изучить классификацию, маркировку, основные свойства и область применения инструментальных материалов.

1.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ По характеру работы инструменты можно разделить на измерительные, режущие и штамповые.

Режущая часть инструментов при работе подвергается истиранию, тепловым воздействиям и силовым нагрузкам. Поэтому инструментальный материал должен обладать высокой твердостью, теплостойкостью, износостойкостью, достаточной прочностью и ударной вязкостью.

Твердость инструмента должна значительно превышать твердость материала заготовки. Свойство материала сохранять необходимую твердость при высокой температуре называется теплостойкостью (красностойкостью). Под воздействием высокой температуры при резании твердость инструмента снижается и может оказаться недостаточной для осуществления резания. От теплостойкости зависит допустимая скорость резания. Ударная вязкость необходима для инструментов ударного действия.

К инструментальным материалам относятся стали, твердые сплавы, минералокерамика и сверхтвердые материалы (табл. 1.1).

Свойства инструментальных материалов и допустимые скорости резания в зависимости от их теплостойкости приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.Инструментальные материалы Стали Твердые сплавы Минерало- Сверхтвердые керамика Материалы Углеродистые WC–Co Al2O3 Алмаз Легированные WC–TiC–Co SiC Кубический нитрид бора Быстрорежущие WC–TiC–TaC–Co Штамповые TiC–Ni 1.2. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СТАЛИ Углеродистые инструментальные стали Углеродистые инструментальные стали (ГОСТ 1435–90) содержат 0,65–1,35% C. Они маркируются буквой «У» и одной-двумя цифрами:

У7–У13, У7А–У13А. Буква У означает, что сталь углеродистая, число показывает содержание углерода в десятых долях процента, буква А означает, что сталь высококачественная, т. е. с пониженным содержанием вредных примесей, серы и фосфора.

Пример расшифровки стали марки У10А: сталь углеродистая, инструментальная, высококачественная, содержит 1,0% углерода.

Углеродистые инструментальные стали обладают высокой твердостью, прочностью, хорошо шлифуются при изготовлении инструмента, дешевы и недефицитны. Теплостойкость этих сталей составляет 150–250 °С.

Окончательная термическая обработка включает закалку и отпуск.

Структура закаленной стали состоит из мартенсита с мелкими карбидами.



Инструменты из этих сталей могут работать лишь при небольших скоростях резания до 15–18 м/мин. Область применения данных сталей приведена в табл. 1.3.

Легированные инструментальные стали Легированные инструментальные стали (ГОСТ 5950–73) обычно содержат 0,9–1,4% С. Суммарное содержание легирующих элементов (Cr, W, Mn, Si, V и др.) не превышает 5%. Все стали этой группы производят высококачественными.

Высокая твердость и износостойкость определяются содержанием углерода. Легирование используется главным образом для повышения прокаливаемости, а также для сохранения мелкого зерна, прочности и вязкости.

Стали данной группы маркируются цифрами и буквами. В начале марки цифра показывает среднее содержание углерода в десятых долях процента. Отсутствие цифры означает, что содержание углерода составляет около 1%. Буквы за цифрами – соответствующий легирующий элемент, цифра за буквой – среднее содержание этого элемента в целых процентах. Отсутствие цифры означает, что данного элемента содержится 1%.

При маркировке используют следующие буквенные обозначения легирующих элементов: В – вольфрам, Г – марганец, К – кобальт, М – молибден, Н – никель, С – кремний, Т – титан, Ф – ванадий, Х – хром.

Пример расшифровки стали марки ХВГ: сталь инструментальная, легированная, высококачественная, содержит 1% углерода, 1% хрома, 1% вольфрама, 1% марганца. Окончательная термическая обработка – закалка и отпуск. Структура закаленной стали – легированный мартенсит, карбиды и остаточный аустенит. Теплостойкость этих сталей не превышает 250–350 °С.

Низколегированные стали Х, В2Ф, 13Х и др. применяют для слесарных инструментов (плашек, разверток, метчиков, шаберов, зубил и др.).

Среднелегированные стали ХВСГ, 9ХС, ХВГ и др. служат для изготовления разверток, фасонных резцов, сверл малого диаметра, концевых фрез, протяжек, метчиков и других инструментов, работающих при скоростях резания до 25 м/мин (табл. 1.4).

Быстрорежущие стали Инструменты из быстрорежущих сталей имеют высокую теплостойкость (550–650 °С), что позволяет им работать со скоростями резания в 3–4 раза большими (до 100 м/мин), чем инструментом, изготовленным из углеродистых и легированных сталей.

Быстрорежущие стали (ГОСТ 19265–73) содержат 0,7–1,5% C, до 18% W и др. элементы. В обозначении марок стоит буква Р (от англ.

слова «Rapid»), что в переводе означает «быстрый»: цифры за этой буквой показывают среднее содержание вольфрама. Вольфрам является основным легирующим элементом, так как обеспечивает высокую теплостойкость. Добавление ванадия повышает износостойкость инструмента до 650 °С (табл. 1.5).

Пример расшифровки стали Р18: сталь быстрорежущая, высококачественная, содержит 18% вольфрама.

В последние годы нашли применение безвольфрамовые стали М6Ф1, М6Ф3, М5Ф1С, М5Ф1С4 и др.

Штамповые стали Штамповые стали применяют для изготовления инструмента, работающего при обработке металлов давлением (штампы, пуансоны, матрицы, валики и т. д.). Эти стали подразделяются на стали для штампов холодного деформирования и стали для штампов горячего деформирования.

К сталям для штампов холодного деформирования относятся такие, как У10, У12, Х, 9ХС, Х12М, Х12Ф, 4ХС4, 5ХГМ и др.

Стали для штампов горячего деформирования: 5ХНМ, 5ХНТ, 3Х2В8, 4Х5В2ФС, 6ХВ2С и др.

1.3. ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ Твердые сплавы представляют собой сплавы карбидов тугоплавких металлов с кобальтом, являющимся своеобразной связкой. Твердые сплавы обладают высокой твердостью, износостойкостью и теплостойкостью до 1000 °С. При этом они обладают меньшей ударной вязкостью и теплопроводностью по сравнению с быстрорежущими сталями. Твердые сплавы выпускают в виде пластинок различных форм и размеров, получаемых методом порошковой металлургии.

Промышленностью выпускаются три группы вольфрамовых твердых сплавов (ГОСТ 3882–74): ВК – вольфрамовые, ТК – титановольфрамовые и ТТК – титанотанталовольфрамовые. Кроме того, существует еще группа безвольфрамовых твердых сплавов на основе карбидов или других соединений титана с добавками молибдена, никеля и других тугоплавких металлов.

Однокарбидные сплавы производят на базе карбида вольфрама и называют вольфрамовыми (группа ВК). В марках ВК2,..., ВК30 буква К означает кобальт Co, цифра показывает его содержание в процентах, остальное – карбид вольфрама WC.

Пример расшифровки сплава ВК20: 20% Co + 80% WC.

Сплавы этой группы наиболее прочные. С увеличением содержания кобальта повышается сопротивление сплава ударным нагрузкам, но уменьшается его износостойкость. Применяются однокарбидные сплавы для обработки чугуна, цветных металлов и их сплавов и неметаллических материалов точением, фрезерованием и т. п. Предельная теплостойкость этих материалов определяется началом интенсивного окисления карбидов, т. е. температурой 950–1000 °С.

Двухкарбидные твердые сплавы содержат карбиды вольфрама, и титана и называются титановольфрамовыми (группа ТВК или ТК). В марках Т5К10, Т14К8, Т15К6, Т30К4 цифры после буквы Т показывают процентное содержание карбида титана TiC, буква К – Co, цифра после буквы К – содержание кобальта, остальное – WC.

Пример расшифровки сплава Т5К10: 5% TiC + 10% Co + 85% WC.

Сплавы этой группы более износостойки и менее прочны, чем сплавы группы ВК. Применяются при обработке углеродистых и легированных конструкционных сталей точением, фрезерованием и т. п.





Предельная теплостойкость этих материалов определяется началом интенсивного окисления карбидов, т. е. температурой 1100–1150 °С.

Трехкарбидные твердые сплавы по сравнению со сплавами группы ТК включают карбиды тантала и называются титанотанталовольфрамовыми (группа ТТК). В марках ТТ7К12, ТТ8К6, ТТ20К9 цифра перед буквой К показывает суммарное содержание карбидов титана и тантала, после буквы К – содержание Co, остальное – WC.

Пример расшифровки сплава ТТ8К6: 8% (TiC + TaC) + 6% Co + + 86% WC.

Сплавы этой группы имеют высокую прочность и применяются при обработке жаропрочных сталей и сплавов, титановых сплавов.

Особомелкозернистая структура (ОМ) способствует повышению износостойкости материала без существенного снижения его прочности. Сплавы ВК6-ОМ, ВК10-ОМ, ВК15-ОМ имеют основную массу зерен размером менее 1 мкм. ГОСТ 3882–74 предусматривает применение мелкозернистых (М) и крупнозернистых (В) вольфрамокобальтовых сплавов ВК3-М, ВК6-В и др.

В соответствии с Международной Организацией Стандартов (ИСО) твердые сплавы разделены на три группы К, М и Р (табл. 1.7).

Безвольфрамовые твердые сплавы ТМ1, ТМ3, ТН-30, КТН-16 и др.

производят на основе карбидов или других соединений титана с добавками молибдена, никеля и других тугоплавких соединений.

Пример расшифровки сплава ТН-30: 30% Ni + 70% TiC.

Каждая марка твердого сплава может эффективно применяться лишь в конкретных условиях. Наша промышленность производит твердые сплавы для всех условий обработки (табл. 1.6). В ряде случаев режущие пластины сплавов покрывают тонким (5–10 мкм) слоем износостойкого материала (карбида, нитрида, карбонитрида титана и др.), что повышает стойкость пластин в 2–3 раза и позволяет вести обработку со скоростями резания до 800–1000 м/мин.

1.4. МИНЕРАЛОКЕРАМИКА Минералокерамика создана на основе окиси алюминия (99%) с добавлением легирующих элементов. К ней относятся марки ЦМ-332, ВШ-75, ВО-13 и др.

Материал ЦМ-332 широко применяется для чистовых и финишных операций при обработке стальных и чугунных заготовок. Улучшение свойств минералокерамики достигается уменьшением размеров зерен структуры и добавлением карбидов тугоплавких материалов (вольфрама, титана), связующих элементов (никеля и др.).

Всесоюзным научно-исследовательским институтом твердых сплавов создана минералокерамика оксидно-карбидного типа марки В-3. Ее прочность при изгибе в 2,5 раза выше, чем у ЦМ-332 при той же твердости, теплостойкость около 1200 °С, что позволяет вести обработку при скорости резания до 1500 м/мин. Также освоен выпуск минералокерамики марок ВОК-60, ВОК-63 и др. (табл. 1.8).

1.5. СВЕРХТВЕРДЫЕ МАТЕРИАЛЫ Алмазы Резцы из природных алмазов массой 0,21–0,85 карата закрепляют механическим способом или напайкой в переходных державках диаметром до 10 мм и длиной до 50 мм. Их применяют для чистового точения деталей из цветных металлов и сплавов, пластмасс и др. неметаллических материалов.

Синтетические алмазы применяют для обработки твердых сплавов, высококремнистых материалов, стеклопластиков и других пластмасс.

Синтетические алмаза типа карбонадо и баллас (марки АСПК и АСБ) по своим свойствам соответствуют природным алмазам тех же сортов.

Обработку ведут со скоростями резания 200–300 м/мин.

Алмаз теплостоек до 800 °С (при большем нагреве он графитизируется). Область применения алмазных инструментов ограничивается высокой адгезией к железу, что является причиной его низкой износостойкости при точении сталей и чугунов.

Нитрид бора Поликристаллы кубического нитрида бора (КНБ), известные под названием эльбор-Р, композит, исмит, боразон, кубонит и гексанит-Р, применяют для изготовления режущей части резцов. Выпускается в виде пластин круглой формы диаметром до 30 мм и длиной до 8 мм.

Обладая химической инертностью к углероду и железу, КНБ успешно используется при обработке сталей и чугунов. КНБ по твердости приближается к алмазу и примерно вдвое превосходит его по теплостойкости (1600 °С).

При финишной обработке таким инструментом заготовок из чугуна и закаленных сталей высокой твердости достигается шероховатость поверхности, соответствующая шлифованию.

1.6. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА 1. Название работы.

2. Цель работы.

3. Классификация инструментальных материалов.

4. Расшифровка заданных марок инструментальных материалов (п. 1.7.), их краткая характеристика и область применения.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Классификация инструментальных материалов.

2. Требования, предъявляемые к инструментальным материалам.

3. Что понимается под теплостойкостью инструментальных материалов и чем она характеризуется 4. Углеродистые инструментальные стали, их маркировка и применение.

5. Теплостойкость углеродистых инструментальных сталей и допустимые скорости резания 6. Легированные инструментальные стали, их маркировка и применение.

7. Быстрорежущие стали, их маркировка и применение.

8. Штамповые стали.

9. Твердые сплавы, их классификация, маркировка и применение.

10. Теплостойкость твердых сплавов и допустимые скорости резания при обработке данными материалами.

11. Область применения минералокерамики.

12. Для обработки каких материалов применяются природные и синтетические алмазы, а также кубический нитрид бора 13. Преимущества кубического нитрида бора.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 9 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.