I. Загальні вимоги, які пред'являються до матеріалів ІНСТРУМЕНТІВ
2. АБРАЗИВНІ МАТЕРІАЛИ
3 лезового МАТЕРІАЛИ
I. Загальні вимоги, які пред'являються до матеріалів ІНСТРУМЕНТІВ
Процес різання супроводжується великим тиском на ріжучий інструмент, тертям і виділенням тепла. Такі умови роботи висувають ряд вимог, яким повинні задовольняти матеріали, призначені для виготовлення ріжучого інструменту.
Інструментальні матеріали повинні мати високу твердість, що перевищує твердість оброблюваного матеріалу. Висока твердість матеріалу ріжучої частини інструменту може бути забезпечена фізико-механічними властивостями матеріалу (алмази, карбіди кремнію, карбіду вольфраму і ін.) Або його термічною обробкою (гарт і відпустка).
У процесі різання зрізається шар тисне на передню поверхню інструменту, створюючи в межах площі контакту нормальне напруга. При різанні конструкційних матеріалів з встановленими режимами різання нормальні контактні напруги можуть досягати значних величин. Ріжучий інструмент повинен витримувати такі тиску без крихкого руйнування і пластичного деформування. Так як ріжучий інструмент може працювати в умовах змінних значень сил, наприклад через нерівномірно зйому металу заготовки, важливо, щоб інструментальний матеріал поєднував в собі високу твердість з опірністю на стиск і вигин, володів високим межею витривалості і ударною в'язкістю. Таким чином, інструментальний матеріал повинен відрізнятися високою механічною міцністю.
При різанні з боку заготовки на інструмент діє потужний тепловий потік, в результаті чого на передній поверхні інструменту встановлюється висока температура, що досягає 800 ° С і більше. При цьому ріжучі елементи інструменту втрачають свою твердість і зношуються через інтенсивне розігрівання. Тому найважливішою вимогою, що пред'являються до інструментального матеріалу, є його висока теплостійкість - здатність зберігати при нагріванні твердість, необхідну для здійснення процесу різання. Поряд з цим інструментальний матеріал повинен бути малочутливим до циклічних температурних змін. Циклічну зміну теплового навантаження, що буває при роботі інструмента в умовах переривчастого різання, викликає термомеханічну втома інструментального матеріалу і сприяє утворенню втомних тріщин.
Переміщення стружки по передній і задній поверхнях різання інструменту при високих контактних напругах і температурах призводять до зношування робочих поверхонь. Таким чином, висока зносостійкість - найважливіша вимога, що пред'являється до характеристики інструментального матеріалу. Зносостійкість - це здатність інструментального матеріалу чинити опір при різанні видалення його частинок з контактних поверхонь інструменту. Вона залежить від твердості, міцності і теплостійкості інструментального матеріалу.
Інструментальний матеріал повинен мати високу теплопровідність Чим вона вища, тим менше небезпека виникнення шліфувальних опіків і тріщин. Висока теплопровідність покращує умови відводу теплоти із зони різання, підвищує зносостійкість інструменту.
У промисловості використовується велика кількість інструменту, що вимагає відповідного витрати інструментального матеріалу. Інструментальний матеріал повинен бути по можливості дешевим, не містити дефіцитних елементів, що не збільшуватиме вартість інструменту і, відповідно, вартість виготовлення деталей
Всі перераховані вимоги, що їх разом, характеризують фізико-механічні властивості і економічні показники інструментальних матеріалів. Але не всі інструментальні матеріали мають однаково високими фізико-механічними властивостями. Ці властивості змінюються в залежності від хімічного складу, структурного стану, стійкості цього структурного стану при зростаючих температурах, від умов взаємодії інструментального матеріалу з оброблюваним в процесі різання.
Відповідно до хімічним складом і фізико-механічними властивостями інструментальні матеріалу ділять на:
- вуглецеві інструментальні сталі;
- леговані інструментальні сталі;
- високолеговані інструментальні (швидкорізальні) стали і сплави;
2. АБРАЗИВНІ МАТЕРІАЛИ
Абразиви (від латинського abrasio- соскабливание) - зернисті або порошкоподібні речовини. Вони призначені для оснащення робочої частини ріжучих інструментів.
Подрібнений збагачений абразивний матеріал, твердість якого перевищує твердість оброблюваного матеріалу і який здатний в подрібненому стані здійснювати обробку різанням, називають шліфувальним.
Природними абразивами є: корунд, наждак, гранат, кремінь, польовий шпат, пемза і ін.
У промисловості найбільш поширені штучні абразиви: електрокорунд, карборунд і карбід бору.
Абразивний матеріал застосовується головним чином у вигляді абразивного інструменту. Абразивні інструменти виробляють з порошків, одержуваних роздрібненням природних мінералів або виготовлених в спеціальних умовах. Такі порошки відрізняються різної зернистістю, тобто розмірами окремих зерен.
Геометричні характеристики кожного зерна такі, що на ньому утворюються всі елементи різального клина. Особливу увагу звертають на однорідність властивостей зерен. Зерна, виконані з кварцового піску, наждаку, корунду, можуть мати суттєве розсіювання властивостей, чому знижується якість ріжучого інструменту. З порошків виготовляють шліфувальні круги різної форми, бруски, абразивні головки, сегменти, призначені для виробництва спеціальних абразивних інструментів.
Основними достоїнствами абразивних матеріалів є їх високі твердість, зносо- і теплостійкість. Ці матеріали дозволяють обробляти заготовки зі швидкістю різання до 120 м / с, а в окремих випадках і більше. Такі інструменти дають можливість проводити остаточну обробку заготовок, що мають високу твердість, отриману після термічної обробки. Такі заготовки, як правило, не підлягають обробці лезвийні інструментом.
У промисловості є чіткі рекомендації щодо застосування кожного виду абразивів для обробки заготовок з різних матеріалів. Так, інструменти з чорного карбіду кремнію використовують для обробки заготовок з матеріалів з низькою міцністю на розрив, а також з в'язких матеріалів і сплавів; електрокорундовие кола служать для обробки заготовок з матеріалів з високою міцністю на розрив. У ряді випадків використовують порошки в натуральному вигляді, їх називають "вільний абразив". Вони застосовуються для доводочних (притиральних) робіт. Абразивні пасти, що використовують оксид хрому і віденську вапно, гарні для полірувальних робіт. Пасти наносять на пристрої, що рухаються (полировальник), які вчиняють обертальний або зворотно-поступальний рух.
3 лезового МАТЕРІАЛИ
заготівля деталь інструментальний абразивний
Лезовий інструмент (токарні різці, розгортки, свердла, фрези і т.п.) в зоні різання впливають високотемпературне поле (300 ... 800 ° С), високий тиск (більше 500 МПа) і високу стирається вплив стружки. Крім того, на нього впливає агресивна фізико-хімічне середовище (особливо при використанні СОТЖ). Щоб протидіяти цим впливам інструмент повинен виготовлятися зі спеціальних матеріалів, що володіють особливими фізико-механічними і технологічними властивостями: високою твердістю, міцністю, пластичністю, температуростойкостью, високим опором оплюваність з оброблюваної поверхнею. Крім того, інструментальний матеріал повинен мати високу зносостійкість, низьку схильність до утворення тріщин, хорошу зварюваність або здатність до з'єднання пайкою, низьку вартість і високу технологічність.
Ріжучі інструменти виготовляють цілком або частково з інструментальних сталей, твердих сплавів (вольфрамових, вольфрамотітанових, вольфрамотітанотанталових і безвольфрамових), мінералокераміхі, оксидной кераміки, надтвердих матеріалів, алмазів і композитів.
Металокерамічні тверді сплави складаються з тонко подрібнених карбідів тугоплавких металів (вольфрам, титан, тантал), з'єднаних цементуючим металом - кобальтом. Сплави мають високу температуростойкость (завдяки наявності карбідів тугоплавких металів), твердість і зносостійкість, допускають швидкість різання 100 ... 150 м / хв.
Групи вольфрамових твердих сплавів рекомендується використовувати при обробці чавуну, кольорових сплавів і важкооброблюваних матеріалів з невеликими швидкостями різання.
Тітановольфрамовие сплави застосовують для обробки всіх видів сталей.
Вольфрамотітанотанталовие сплави застосовують на чорнових операціях зі зняттям товстих стружок.
Безвольфрамовиє тверді сплави використовують для напівчистового і чистового точіння і фрезерування чавуну, вуглецевих сталей і кольорових сплавів.
Мінералокераміка - інструментальний матеріал на основі оксиду алюмінію AI2О3, що володіє більшими, ніж у твердих сплавів, твердістю і температуростойкостьто, але меншою ударною в'язкістю. Тому інструмент з мінералокераміки використовують тільки для чистової обточування і розточування деталей з високоміцних чавунів, загартованих сталей і для різання неметалічних матеріалів зі швидкостями до 200 м / хв. Розрізняють оксидную (білу), оксидно-карбідну, оксидно-нітрідная кераміку і кермети.
Матеріали надтверді включають в себе синтетичні алмази і матеріали на основі кубічного нітриду бору (композити).
Алмаз як інструментальний матеріал буває двох різновидів: баллас (АБС), який застосовують для обробки деталей зі склопластику зі швидкостями різання 450 м / хв, і карбонадо (АСПК) - для обробки алюмінієвих і мідних сплавів
Композити - синтетичний матеріал, по твердості не поступається алмазу, що перевершує його по температуростойкости і інертний до заліза.