- •Учебное пособие
- •1. Основные принципы работы
- •1.1. Режущие инструменты - основное звено в процессах формообразования
- •1.2. Основные конструктивные элементы
- •1.3. Типы режущего инструмента. Принципы формирования баз данных на режущие инструменты
- •1.4. Инструментальные материалы
- •1.4.1. Общие сведения
- •1.4.2. Углеродистые инструментальные стали
- •1.4.3. Легированные стали
- •1.4.4. Быстрорежущие стали
- •1.4.5. Твердые сплавы
- •1.4.6. Материалы керамические инструментальные
- •1.4.7. Сверхтвердые инструментальные материалы
- •1.4.8. Абразивные материалы
- •2. Режущий инструмент для обработки
- •2.1. Основные положения
- •2.2. Элементы резцов
- •2.4. Типы токарных резцов
- •2.5. Выбор оптимальных значений геометрических элементов режущей части резцов
- •2.6. Фасонные резцы
- •2.6.1. Способы определения профиля фасонных резцов
- •2.6.2. Пример расчета профиля круглого фасонного резца
- •3. Режущие Инструменты для работы
- •3.1. Основные положения
- •3.2. Режущий инструмент для сверления
- •3.3. Режущий инструмент для зенкерования
- •3.4. Инструменты для расточки отверстий
- •3.5. Комбинированные инструменты
- •4. Режущий инструмент для работы на фрезерных станках
- •4.1. Основные положения
- •4.2. Типы фрез
- •4.3. Геометрические параметры фрез
- •4.4. Равномерность фрезерования
- •4.5. Встречное и попутное фрезерование
- •5. РЕжУщИе инструменты для формирования резьбовых поверхностей
- •5.1. Основные положения
- •5.2. Нарезание резьбы резцами
- •5.3. Нарезание резьбы гребенками
- •5.4. Фрезерование резьбы
- •5.5. Нарезание резьбы плашками
- •5.6. Нарезание резьбы метчиками
- •5.7. Нарезание резьбы в коррозионно-стойких
- •5.8. Нарезание резьбы головками
- •5.9. Шлифование резьбы
- •6. Абразивные инструменты
- •6.1. Основные положения
- •6.2. Инструменты из электрокорунда и карбида кремния
- •6.2.1. Типы инструментов
- •6.2.2. Выбор зернистости абразивного инструмента
- •6.2.3. Выбор связок абразивного инструмента
- •6.3. Алмазные инструменты и инструменты из кубического нитрида бора
- •7. Режущий инструмент при протягивании
- •8. Инструменты для автоматизированного производства
- •9. Режущий инструмент для формирования зубчатых поверхностей
- •9.1 Инструмент для обработки зубчатых поверхностей методом копирования
- •9.2. Инструменты для обработки зубчатых поверхностей методом обката
- •3 94026 Воронеж, Московский просп., 14
1.4.6. Материалы керамические инструментальные
Применение их как инструментального материала в определенной степени решает проблему экономии дефицитного вольфрама. Керамические материалы изготовляют двух видов: оксидные (ЦМ 332) и оксидно-карбидные (ВОК-60, В-3). В состав последних марок входят карбиды титана, вольфрама, молибдена. Основное преимущество этого инструментального материала - высокая температуростойкость (1000-1200 °С), недостаток - низкая прочность. Так, ЦМ 332 имеет предел прочности при изгибе до 350 МПа, а ВОК-60 - до 750 МПа.
Керамические материалы могут быть рекомендованы для чистовой и получистовой обработки заготовок из закаленных сталей и чугунов. Их выпускают в виде пластин трехгранной, квадратной, ромбической и круглой формы, которые закрепляют на рабочей части инструмента механическим способом.
1.4.7. Сверхтвердые инструментальные материалы
К этой группе относятся алмазы и материалы на основе нитрида бора. Алмаз обладает самой высокой твердостью из известных в природе металлов и минералов. Он превосходит по твердости твердый сплав в 5 раз и более, а быстрорежущую сталь в 14 раз. Модуль упругости алмаза в 2 раза больше модуля упругости твердого сплава, а коэффициент линейного расширения ниже в 4 раза. Коэффициент теплопроводности алмаза в 2 раза и более выше, чем у твердого сплава. Однако алмаз имеет повышенную хрупкость и низкий предел прочности при изгибе (в 3,5-5 раз меньше, чем у твердого сплава).
Алмазы имеют высокую химическую и коррозийную стойкость. Температуростойкость природных алмазов 700-750 °С, синтетических – 600-700 °С. В диапазоне этих температур алмаз химически активен в контакте с черными металлами, что ухудшает его режущие свойства и не позволяет эффективно использовать алмазы при обработке деталей из этих металлов. Алмазы выпускают не только в виде поликристаллов, но и в виде порошков различной зернистости (для кругов, шкурок, паст).
Для оснащения инструментов применяют технические природные и синтетические алмазы. Синтетические поликристаллические алмазы АСБ, АСПК, АРС3 имеют физико-механические свойства, близкие к природным. Их размеры колеблются по диаметру от 3,5 до 10 мм, по массе от 0,08 до 0,9 г (0,4 до 4,5 карат).
Алмазы применяют для обработки твердых неметаллических материалов (стекла, твердой керамики, камней, в том числе драгоценных и полудрагоценных), а также цветных металлов и их сплавов.
При обработке черных металлов (при определенных условиях) значительный эффект обнаруживается при использовании в качестве инструментального материала сверхтвердых материалов на основе нитрида бора. Эти материалы по твердости близки к алмазу, а по красностойкости превышают его в 1,5-1,7 раза (1300-1400°). По сравнению с твердыми сплавами они, как и алмаз, обладают повышенными хрупкостью, чувствительностью к вибрациям и уменьшенным пределом прочности на изгиб. Сверхтвердые материалы на основе нитрида бора могут быть получены путем синтеза из гексагонального нитрида бора (композит 01, композит 02), синтеза вюрцитоподобной модификации нитрида бора (композит 09, композит 10), спекания из порошков кубического нитрида бора с легирующими добавками (композит 05, композит 05И).
Наибольшую твердость имеет композит 01, а наибольшую прочность композит 10 ( σи до 700 МПа).
В табл. 1.4 приведены марки сверхтвердых материалов на основе нитрида бора и их назначение.
Таблица 1.4
Сверхтвердые синтетические материалы
на основе нитрида бора
Материал |
Размеры поликристаллов цилиндрической формы, мм |
Назначение |
Композит 01 (эльбор-Р) Композит 02 Исмит-1 |
Ø 4 – 4,5 Н = 4...5 |
Чистовая обработка заготовок из закаленных сталей с 60-70 НRСэ и отбеленных чугунов, без ударов |
Композит 05, 05И |
Ø 7 - 10 Н = 4...7 |
Получистовая и чистовая обработка незакаленных и закаленных заготовок из сталей с 31-57 НRС и чугуна |
Композит 10 (гексанит-Р) Композит 09 (ПТНБ) Исмит-2 |
Ø 5 - 6 Н = 4,5...5,5 |
Получистовая и чистовая обработка с ударами заготовок из незакаленных и закаленных сталей с 41-62 НRС и чугунов |
Сверхтвердые материалы на основе нитрида бора выпускают цилиндрической формы, а также в виде пластин трехгранной, квадратной, ромбической форм. Пластины могут быть цельными и двухслойными, которые состоят из подложки (безвольфрамовый твердый сплав) и композита. Двухслойные пластины обладают большей прочностью и позволяют более рационально использовать композит.
Пластины из сверхтвердых материалов широко применяют для оснащения резцов и торцовых фрез, а также для оснащения расточных пластин, разверток, зенкеров, инструментов для правки кругов и некоторых других инструментов.
В связи с невысоким пределом прочности на изгиб сверхтвердых материалов, инструменты, оснащенные ими, работают при небольших сечениях среза при относительно высоких скоростях резания. Режущие элементы из сверхтвердых материалов крепят на корпусах инструментов или на зубьях пайкой или механическим способом.