Виды твердосплавного металлообрабатывающего инструмента

Металлорежущий инструмент Виды и характеристики

Даже самую примитивнейшую работу затруднительно выполнить без применения инструмента. А для того чтобы иметь дело с металлом, необходим специальный инструмент — металлорежущий. О его назначении, видах и производстве будет идти речь в данной статье.

  • Металлорежущий инструмент. Для чего нужен и требования к нему
  • Виды
    • Инструмент для обработки металла вручную
    • ЗУБР 28119-Н110
  • Металлорежущие станки и инструменты
    • Резцы
    • Операции, выполняемые с использованием резцов
    • Фрезы
    • Протяжки
    • Инструменты, предназначенные для выполнения и обработки отверстий
    • Инструмент зуборезный
    • Инструмент абразивный
    • Алмазный инструмент
  • Что влияет на качество металлорежущего инструмента
    • Материал для режущего элемента
  • Производители металлорежущего инструмента
    • Отечественные
    • Зарубежные

Металлорежущий инструмент. Для чего нужен и требования к нему

Металлорежущий инструмент необходим при обработке металлов методом резания. Слои материала по порядку отделяются и переходят в отходы — стружку. Таким образом, в конце будем иметь полуфабрикат или изделие, каким оно было задумано. Металлорежущий инструмент должен отвечать основным запросам:

  • эксплуатироваться с надлежащей отдачей;
  • выполнять работу с гарантией заданных допусков.

Ко всему, он обязан:

  • не терять рабочего состояния после не одноразовых переточек. Время в минутах на протяжении которого он будет эксплуатироваться от одной переточки до другой, определяет стойкость инструмента;
  • безопасно закрепляться в самый короткий промежуток времени.
    Металлорежущий инструмент, виды его условно причисляют к:
  • ручному;
  • станочному.

Инструмент для обработки металла вручную

Группа металлорежущего инструмента, которым можно работать, не пристраивая его на оборудование, классифицируется, как ручной. Так пользуются:

  • зубилом;
  • ручной ножовкой;
  • шаберами;
  • напильниками;
  • надфилями;
  • метчиками;
  • плашками (лерками).

Многие обзавелись дрелями, перфораторами, углошлифовальными машинами, питающимися от электричества, работающими от гидро и пневмоприводов, а активная их часть — тот самый инструмент, который принято называть ручным. В продаже есть комплекты инструмента, что очень удобно. Ну вот, например, взять хотя бы:

ЗУБР 28119-Н110

    Производителем выступает российская компания «Зубр». Имея в хозяйстве такой набор, станет возможным:
  • выполнение метрической резьбы в отверстиях, как с нормальным, так и мелким шагом;
  • нарезание трубной резьбы, как в отверстиях тупиковых, так и сквозных;
  • получить внешнюю резьбу, на стальных изделиях, и из металлов, относящихся к цветным.
  • Состав и особенности комплекта ЗУБР 28119-Н110 из 110 предметов:

    • плашки (лерки), метчики. Материал — сталь 9ХС легированная инструментальная;
    • к каждому метчику прилагается подходящее сверло;
    • для сверл, имеющих вышлифованный профиль и крестообразную подточку, материалом служит быстрорежущая сталь; комплект оснащен метчикодержателями, имеющими винтовой механизм, фиксирующий хвостовики. Заложена возможность регулировать его;
    • вы без труда нарежете резьбу в местах с ограниченным доступом из-за наличия торцового метчикодержателя с особым патроном.

    Металлорежущие станки и инструменты

    Под определение металлорежущие, попадают следующие станки:

    • сверлильные;
    • токарные;
    • револьверные;
    • расточные;
    • координатно-расточные;
    • фрезерные;
    • строгальные.

    Металлорежущий инструмент, который используют как станочный, имеет такие зоны:

  • Зажимную. Это та часть, которую закрепляют в патроне станка в строго требуемом положении;
  • Режущую или калибрующую, имеющую непосредственный контакт с деталью. Сюда входят следующие элементы:
    • лезвия;
    • канавки для выхода стружки;
    • стружкозавиватели;
    • каналы, по которым поступает смазка или жидкость для охлаждения;
    • базовые элементы и т.д.

    Форма у этих частей разная, но все же, для всех изделий конструктивное исполнение части режущей не имеет много вариаций. Все они включают:

    • переднюю поверхность;
    • разное число задних поверхностей.

    То, какое название дано режущему инструменту, определяется ориентацией рабочих поверхностей касаемо детали при работе с ней. Смотря на то, какую задачу выполняет станочный инструмент, его относят к:

    • зубонарезному;
    • делающему или обрабатывающему отверстия, а к такой операции относится и сверление, и зенкерование, и развертывание;
    • абразивному;
    • алмазному;
    • резьбонарезному.

    Резцы

    Резцы являются исполнительным средством для станков:

    • токарного;
    • строгального;
    • долбежного;
    • расточного;
    • токарно-револьверного;
    • карусельного.

    Операции, выполняемые с использованием резцов

    При помощи резцов:

    • оформляют и растачивают отверстия;
    • обрабатывают поверхности усложненные и абсолютно ровные;
    • прорезают канавки.

    Фрезы

    Фрезы размещают на фрезерных станках. Они имеют много остро заточенных лезвий и вращаясь, выполняют:

    • операции с самыми разными плоскостями;
    • резку заготовок.

    Отталкиваясь от геометрии и положения режущих лезвий по отношению к инструменту, который совершает вращательное движение, фрезы бывают:

    • цилиндрическими. Они есть активным рабочим органом для горизонтально-фрезерных станков;
    • торцовыми. Оснащают ими вертикально фрезерные станки;
    • концевыми. Ими обрабатывают пазы большой глубины;
    • дисковыми, без которых не возможна фрезеровка канавок, пазов;
    • угловыми. При их помощи делают пазы угловые и плоскости наклонные;
    • фасонными, которыми обрабатывают всевозможные фасонные поверхности.

    Протяжки

    Инструмент имеет множество режущих кромок, приспособлен для эксплуатации на протяжном станке. Его посредством обрабатываются:

    • отверстия, проходящие насквозь;
    • наружные поверхности.

    По форме протяжки могут быть:

    • цилиндрическими;
    • граненными;
    • шпоночными;
    • шлицевыми;
    • фасонными внешними;
    • плоскими наружными.

    Инструменты, предназначенные для выполнения и обработки отверстий

    Инструментам образующий и обрабатывающий отверстия представлен:

    • развертками;
    • сверлами;
    • цековками;
    • зенкерами;
    • расточными пластинами;
    • зенковками;
    • комбинированным инструментом.

    Инструмент зуборезный

    Зуборезным инструментом нарезают и обрабатывают:

    • зубчатые колеса;
    • червяки;
    • зубчатые рейки.

    В эту группу входят:

    • лерки (плашки);
    • метчики;
    • резцы резьбовые;
    • фрезы.

    Инструмент абразивный

    Абразивным инструментом выполняется:

    Перечень состоит из:

    • головок хонинговальных;
    • кругов для шлифования;
    • наждачных полотен;
    • брусков.

    Алмазный инструмент

    Режущая часть — алмазная. Алмаз не обязательно природный, бывает и синтетический. Вид представлен:

    • хонами;
    • брусками;
    • шлифовальными кругами;
    • резцами;
    • фрезами, имеющими алмазные пластины;
    • фильерами и т.д.

    Что влияет на качество металлорежущего инструмента

    Способность хорошо выполнять поставленную задачу, обусловлена многими факторами, а именно:

    • как исполнена заточка режущей части, под каким углом, какая у нее конфигурация;
    • тем, какими свойствами наделен материал, из которого изготовлена рабочая часть;
    • глубиной, скоростью реза, подачи.

    Материал для режущего элемента

    Основной показатель при выборе материала — красностойкость. Чем она значительней, тем тверже материал. При производстве металлорежущего инструмента, точнее — активной его части, применяют:

  • Сталь инструментальную, к которой принадлежит как углеродистая, так и легированная, и быстрорежущая. Инструментом работают, когда отделке подлежат детали из простых материалов, при этом не ожидайте большой скорости резания, ее добиться не удастся. Красностойкость самая низкая — от 200 до 250 градусов С.
  • Твердые сплавы с высокой износостойкостью. Обычно их легируют вольфрамом. Если сравнить с инструментальной сталью, то скорость резания, которой способен достигать инструмент из сплава большой твердости, до 4-х раз больше. Красностойкость в рамках 600-620 градусов С. Если обрабатывается высокопрочная или жаропрочная стали, то возникает потребность в применении металлорежущего инструмента с преобладанием в его составе молибдена, ванадия, кобальта, а вот процентное содержание вольфрама снижено. При этом, с увеличением твердости, возрастает и хрупкость. Его нельзя применять, выполняя неравномерное точение и фасонное фрезерование на большую глубину.
  • Режущую часть армируют минералокерамическими сверхтвердыми пластинами. Основой материала является окись алюминия, куда добавляется молибден и хром. Красностойкость здесь очень высокая — 750-900 градусов С. Однако, не смотря на колоссальную твердость, характеристики пластичности этого материала низкие, он очень хрупкий, чего не скажешь о алмазах и кубическом нитриде бора.

    Производители металлорежущего инструмента

    Производством металлорежущего инструмента, присутствующего на нашем рынке, занимаются как наши, так и зарубежные фирмы.

    Отечественные

    Среди предприятий России, лидирующих в этой отрасли, можно назвать ЗАО «НИР» — закрытое акционерное общество «Новые инструментальные решения», выпускающее монолитный инструмент, исключительно из твердых сплавов. К его выгодам можно отнести:

    • наличие специального нанопокрытия;
    • большую износостойкость;
    • возможность быстрой смены инструмента;
    • снижение затрат на переточку.

    Еще один старейший отечественный производитель: Московский инструментальный завод (МИЗ). Выпускает зуборезной, резьбонарезной и резьбообразующий инструмент. Обеспечивается высокая точность. Качество ориентировано на мировые стандарты. Используя этот инструмент:

    • нарезают резьбу разных типов;
    • обрабатывают на токарных станках трубы и муфты;
    • получают нестандартную резьбу.

    На рынке появились новые предложения этого производителя:

    • червячные фрезы, обладающие несколько увеличенной активной частью при уменьшенном размере наружного диаметра, что увеличило их стойкость;
    • инструмент с непростым многослойным покрытием.

    Зарубежные

    Отличный режущий инструмент в немалом ассортименте презентует фирма из Израиля ISCAR. Продажу металлорежущего инструмента фирмы ISCAR в России осуществляет ООО «Интехсервис». Приобретают инструмент для:

    • фрезерования;
    • точения;
    • сверления;
    • также поставляется металлорежущее оборудование.

    Хороший инструмент поставляет компания ARNO (Германия). Им обрабатывают:

    • титан;
    • сплавы алюминиевые;
    • нержавеющую сталь:
    • чугун;
    • сталь закаленную, имеющую твердость 70 HRС.

    Как ведет себя инструмент фирмы Арно в работе, посмотрите сами на этом видео:

    Хорошая репутация и у металлоорежущего инструмента, выпускаемого Японской корпорацией SUMITOMO. Они изготовлены из:

    • сверлильно-фрезерная обработка;
    • токарная обработка.

    Всегда есть спрос на металлорежущий инструмент, выполняющий фрезерование пазов и обработку канавок продольного точения, Немецкой компании Paul Horn GmbH — самого солидного производителя инструмента в Европе. Номенклатура состоит из:

    • инструмента SUPER-MINI расточного ручного с минимальным диаметром 0,2 мм;
    • инструмента расточного MINI, где сменная пластина имеет фронтальное крепление;
    • инструмента фрезерного, позволяющего применять метод круговой интерполяции при обработке канавок. Диаметр, как минимум — 0,96 см;
    • обрабатывающего внутренние канавки. Наименьший диаметр — 0,3 см;
    • нарезающего резьбу внутри отверстий. Диаметр — минимум 0,3 см;
    • обрабатывающий канавки торцовые диаметром минимум 0,5 см;
    • инструмента CBN и PCD, где основой является кубический нитрат бора и поликристалические алмазы соответственно.

    Режущий инструмент по металлу

    Для резки материалов могут применяться самые различные инструменты. Их классификация проводится по достаточно большому количеству признаков, которые позволяют провести выбор наиболее подходящего варианта исполнения изделия. Режущий инструмент при этом изготавливается из самого различного материала.

    Классификация режущего инструмента

    Выделяют довольно большое количество различных признаков классификации режущего инструмента, основной можно назвать конструктивные признаки. В зависимости от геометрической формы и основных параметров выделяют следующие варианты:

    1. фрезы;
    2. резцы;
    3. зенкеры;
    4. сверла;
    5. развертки;
    6. цековки;
    7. метчики;
    8. плашки;
    9. шеверы;
    10. ножовочное полотно;
    11. инструмент абразивного типа.

    Все приведенные выше виды режущих инструментов характеризуются своими определенными особенностями. Примером можно назвать ручной режущий инструмент под названием плашка. За счет применения особого крепления можно получить резьбовую поверхность на цилиндрической поверхности.

    Довольно большое распространение получили резцы. Их относят к режущему инструменту, который предназначен для обработки исключительно тел вращения.

    Среди особенностей подобного варианта исполнения отметим следующее:

    1. Есть рабочая часть и державка.
    2. Угол заточки может существенно отличаться в зависимости от предназначения изделия.
    3. При изготовлении применяются самые различные сплавы, которые и определяют область применения изделия.
    Читайте также:  Как настроить регулятор температуры на котле

    Фрезеры встречаются в последнее время довольно часто. Это связано с тем, что подобный режущий инструмент может использоваться для получения корпусных изделий. Особенностью назовем то, что основное вращение передается фрезе, в это время заготовка находится в неподвижном состоянии. Конструктивно фрезы намного сложнее резцов, что определяет более высокую стоимость.

    Основная классификация фрез представлена областью применения. Примером назовем следующие варианты исполнения:

    1. Концевые.
    2. Цилиндрические.
    3. Червячные и другие.

    Встречается просто огромное количество фрез, все они также обладают своими определенными характеристиками.

    Довольно распространены сверла. Подобное изделие осевого типа применяется в случае, когда нужно получить отверстие в сплошном материале.

    На момент резания сверла совершают вращательное движение, по винтовым канавкам стружка удаляется с зоны резания. Отличаются сверла по следующим признакам:

    1. Тип применяемого материала.
    2. Диаметральный размер.
    3. Тип хвостовика.
    4. Угол заточки режущей кромки.

    Инструменты осевого типа весьма распространены. Примером можно назвать зенкеры, применяемые для корректировки размера и формы отверстия. Кроме этого, в эту группу включаются и развертки, которые требуются для удаления высокой шероховатости с поверхности стенок отверстия.

    Инструменты режущие и ударные с острой режущей кромкой также весьма распространены. В эту группу включается долбяк, который может применяться для получения зубьев. Довольно обширными возможностями характеризуются насадки абразивного типа, применяемая для снижения степени шероховатости поверхности.

    Все приведенные выше изделия можно разделить на несколько основных групп:

    1. Изделия для работы с телами вращения. В эту группу входят различные резцы и абразивные круги. Как правило, в подобном случае основное вращение получает заготовка, а инструмент находится в неподвижном состоянии. Устанавливаются эти изделия на токарном оборудовании самого различного типа.
    2. Достаточно большая группа представлена режущими инструментами, предназначенными для получения и обработки уже готового отверстия. Примером можно назвать сверла, протяжки, зенкеры и другие варианты исполнения. Осевой получает вращение, режущая часть представлена витками с различным углом заточки.
    3. Отдельная группа представлена приспособлениями, предназначенными для нарезания резьбовых витков на цилиндрической поверхности. Особая форма режущей части позволяет получать витки с определенным расположением относительно друг друга. Резьбовая поверхность сегодня встречается крайне часто, так как она применяется при создании различных соединительных элементов. В быту нарезка проводится при применении ручных инструментов, в промышленности встречаются станки с особыми режимами работы.
    4. Довольно большое распространение в машиностроительной отрасли получили зубчатые колеса и другие подобные изделия. Для их получения подходят шеверы, долбяки и другие.

    Выделяют также второстепенные признаки классификации. Примером назовем то, каким образом режущая кромка взаимодействует с обрабатываемой поверхностью. По этому признаку выделяют:

    1. Обычные варианты исполнения получили весьма широкое распространение. Как правило, они получаются при применении технологии литья. Основная и рабочая часть конструкции в большинстве случаев представлена идентичным материалом.
    2. Ротационные характеризуются непрерывным обновляющимся круговым лезвием.

    Важным критерием можно назвать тип изготовления. В зависимости от этого выделяют:

    1. Цельные конструкции встречаются крайне часто, что связано с их относительно невысокой стоимостью и надежностью в применении.
    2. Составные обходятся намного дороже, но при этом есть возможность использовать более качественные материалы при создании режущей кромки.
    3. Сборные также характеризуются тем, что состоят из отдельных частей.

    Сборные также можно охарактеризовать тем, что соединение разъемное. Составные зачастую изготавливаются при применении технологии сварки, за счет чего провести отсоединение режущей кромки не получится.

    Классификация режущего инструмента также проводится по способу крепления.

    Выделяют следующие варианты исполнения:

    В продаже можно встретить просто огромное количество различных вариантов исполнения дополнительной оснастки, которая существенно расширяет функциональность оборудования.

    Сферы использования

    Сфера применения режущего инструмента весьма обширна. Большая часть изделий встречается в машиностроении, так как заготовки представлены различными сплавами. Рассматривая сферу применения отметим следующие моменты:

    1. Большая часть изделий может резать по металлу только при условии передачи большого усилия при жестком закреплении заготовки. Именно поэтому они изготавливаются таким образом, чтобы могли устанавливаться в станках и другом подобном оборудовании. Область применения – промышленность с различным показателем производительности труда. Отличительной особенностью подобной группы можно назвать длительный эксплуатационный срок и устойчивость к износу.
    2. Также обработка заготовок может проводится в домашней мастерской. Для подобного случая подходят варианты исполнения, которые применяются при ручной обработке или применении настольного оборудования. Специалисты рекомендуют выбирать для домашней мастерской варианты исполнения из низкой ценовой категории. Это связано с тем, что они отлично подходят для обработки при небольшой подаче и скорости резания. Режущие инструменты для промышленных станков обходятся намного дороже и требуют профессиональной периодической заточки.

    В целом можно сказать, что область применения режущего инструмента весьма обширна. Механическое резание может проводится только при наличии режущей кромки.

    Выбор режущего инструмента

    Только правильно подобранный инструмент может применяться для получения качественного изделия. Среди столь большого выбора подобрать наиболее подходящий вариант исполнения изделия сложно. Режущий инструмент по металлу выбирают с учетом следующих рекомендаций:

    1. Для начала определяется поставленная задача. Как правило, технология производства составляется технологом, который также указывается наиболее подходящий режущий инструмент. К примеру, получить тело вращения можно с требуемым диаметром можно при использовании резца, отверстие сверла. При этом одна деталь может изготавливаться при применении одного вида изделия с различными параметрами.
    2. Следующий шаг заключается в определении того, какое именно оборудование будет применяться для передачи вращения. Примером можно назвать промышленные станки или ручные конструкции. От этого момента зависит то, какая державка подойдет.
    3. На момент составления технологической карты указываются основные параметры резания. С учетом подобного показателя проводится выбор режущего инструмента по типу применяемого материала при изготовлении основной или рабочей части.
    4. Учитывается и производительность применяемого оборудования. Для выпуска большого количества продукции нужно выбирать вариант исполнения с повышенной износостойкостью.

    Производство режущего инструмента предусматривает соблюдение определенных требований, которые устанавливаются в проектной документации. Кроме этого, уделяется внимание популярности бренда, так как от этого зависит качество.

    В заключение отметим, что неправильно подобранное изделие может создать серьезные проблемы.

    Материалы для режущих инструментов

    Материалы для режущих инструментов.

    Твердость материала, из которого изготовлен инструмент, должна превышать твердость обрабатываемого материала. В связи с тем, что на рабочую часть инструмента действуют значительные силы резания, создающие деформации изгиба, инструментальный материал должен обладать прочностью. На твердость и прочность инструментального материала существенное влияние оказывает соотношение легирующих компонентов и углерода, входящих в их состав в виде карбидов. С увеличением количества карбидов и уменьшением их зернистости твердость и износостойкость инструмента повышается, а прочность понижается.

    Теплостойкость инструмента определяется температурой, выше которой снижается твердость и возрастает износ.

    Износостойкость инструмента характеризуется сопротивляемостью инструмента истиранию под действием сил трения, возникающих в процессах резания.

    Теплопроводность инструмента определяется способностью его отводить возникающее в процессах резания тепло от режущих граней инструмента. Чем выше теплопроводность, тем лучше отводится тепло от режущих кромок, благодаря чему повышается стойкость инструмента.

    Адгезионная способность инструментального и обрабатываемого материала характеризуется температурой, при которой происходит налипание обрабатываемого материала на режущие грани инструмента. Она зависит от молекулярных сил, развивающихся при высоких температурах и давлениях в точках контакта режущего инструмента с обрабатываемой поверхностью. Чем выше температура налипания обрабатываемого материала на инструмент, тем качественней должен быть материал, из которого инструмент изготовлен.

    Инструментальные стали.

    Инструментальные стали делят на:

    Углеродистые инструментальные стали.

    Для того, чтобы изготовить режущий инструмент применяют углеродистые стали марки У10А, У11А, У12А и У13А. Буква У означает, что сталь углеродистая инструментальная. Число после буквы указывает, сколько примерно углерода в десятых долях процента содержится в данной стали.

    Если в конце названия марки стали есть буква А, то это говорит о том, что сталь относится к группе высококачественных (У10А; У12А).

    После закалки и отпуска твердость инструмента из этих сталей составляет HRC 60—64. Однако при нагреве до температуры свыше 220—250°С твердость инструмента резко снижается. Поэтому в настоящее время на токарных станках такой инструмент используется только на работах, связанных с невысокими скоростями резания (некоторые типы метчиков, зенкеров и разверток).

    Легированные инструментальные стали.

    Легированные инструментальные стали — это такие, в состав которых с целью повышения физико-механических свойств вводятся специальные примеси (легирующие элементы).

    При введении хрома, молибдена, вольфрама, ванадия, титана и марганца твердость стали повышается, так как они образуют с углеродом простые или сложные соединения (карбиды), которые обладают высокой твердостью (особенно карбиды вольфрама и ванадия). При этом у стали сохраняется достаточная вязкость. Никель, кобальт, алюминий, медь и кремний, растворяясь в железе, упрочняют сталь.

    При соответствующей термообработке инструмент имеет твердость HRC 62—64 и сохраняет ее при нагреве до температуры 250—300°С. Зенкера, развертки, метчики, протяжки изготовляют из сталей марок 9ХС, ХВГ и ХВ5.

    Быстрорежущие инструментальные стали.

    Быстрорежущие инструментальные стали — это легированные стали со значительным содержанием вольфрама, кобальта, ванадия и молибдена. Они сохраняют полученную после термообработки твердость HRС 62 – 64 при нагреве до температуры 600°, а некоторые марки комплексно легированных сталей сохраняют свою твердость даже при нагреве до температуры 700—720°С.

    Эти качества быстрорежущих сталей позволяют увеличивать в процессе обработки скорости резания в два-три раза по сравнению с инструментом, изготовленным из углеродистой и обычной легированной инструментальной стали.

    Все марки быстрорежущей стали обозначаются буквой Р (Р9, Р12, Р18), число, проставленное после буквы Р, показывает среднее процентное содержание вольфрама в этой стали.

    Широкое применение имеют быстрорежущие стали, содержащие 3—5% молибдена (Р6М3, Р6М5). Эти стали по прочности превосходят сталь Р18, хотя имеют несколько меньшую теплостойкость. Их обычно применяют для инструментов, работающих в условиях тяжелых силовых режимов.

    При обработке легированных, жаропрочных и нержавеющих сплавов и сталей эффективно применение быстрорежущих сталей повышенной производительности, в состав которых входит ванадий и кобальт (Р10КФ5, Р18К5Ф2), или комплекснолегированных сталей (марки Р18МЗК25, Р18М7К25 и Р10М5К25). При наличии в стали 10% и более кобальта твердость ее после термообработки составляет 67—68 и сохраняется до температуры нагрева 640 – 720°С.

    Быстрорежущие инструментальные стали применяются для изготовления резцов, сверл, зенкеров, разверток, метчиков, плашек и другого инструмента. .

    Читайте также:  Как выбрать динамометрический ключ?

    Твердые сплавы.

    Твердые сплавы состоят из карбидов тугоплавких металлов, которые равномерно распределены в кобальтовой связке. Их изготовляют методом прессования и спекания. Твердые сплавы имеют высокие показатели плотности и твердости, которая не снижается даже при нагреве до 800— 900°С. По составу твердые сплавы разделяются на три группы:

    • вольфрамовые;
    • титановольфрамовые;
    • титанотантало-вольфрамовые.

    Основными марками твердого сплава вольфрамовой группы, применяемыми для изготовления режущего инструмента являются ВКЗ, ВКЗМ, ВК4, ВК4М, ВК6 ВК6М ВК6В, ВК8, ВК8В, ВК10. В обозначении марки твердого сплава этой группы буква В обозначает группу, буква К и число, следующее за ней — процентное содержание кобальта, являющегося связывающим металлом. Буква М обозначает, что структура сплава мелкозернистая, а буква В — что она крупнозернистая.

    Твердые сплавы титановольфрамовой группы.

    Твердые сплавы титановольфрамовой группы состоят из зерен твердого раствора карбида вольфрама в карбиде титана, избыточных зерен карбида вольфрама и кобальта, являющегося связкой. Основными марками сплава этой группы являются Т5К10, Т5К12, Т14К8, Т15К6. В обозначении сплавов этой группы число после буквы Т показывает процентное содержание карбида титана, а число после буквы К — содержание кобальта в процентах. Остальное в сплаве — карбиды вольфрама.

    Твердые сплавы титанотанталовольфрамовой группы.

    Твердые сплавы титанотанталовольфрамовой группы состоят из зерен карбидов титана, тантала, вольфрама и связки, в качестве которой также использован кобальт. Марками этой группы сплавов являются ТТ7К12, ТТ8К6, ТТ10К8Б и ТТ20К9. В обозначении этой группы сплавов число после букв ТТ показывает содержание карбидов титана и тантала, а число после буквы К — содержание кобальта в процентах.

    В зависимости от содержания карбида вольфрама, карбида титана, карбида тантала и кобальта твердые сплавы имеют различные свойства. Чем больше кобальта, тем сплав более вязок и лучше сопротивляется ударной нагрузке. Поэтому для изготовления инструментов, которыми выполняют обдирочные работы, используют сплавы с большим содержанием кобальта. При обработке стали применяют твердые сплавы, содержащие карбид титана, так как на инструмент из этих сплавов стальная стружка меньше налипает.

    Вольфрамокобальтовые твердые сплавы.

    Согласно ГОСТ 3882 – 74 твердые сплавы группы ВК (вольфрамокобальтовые) рекомендуются для обработки хрупких материалов (чугун, бронза). Сплавы группы ТК (титановольфрамокобальтовые) рекомендуются для обработки вязких материалов (сталь, латунь). Сплавы титанотанталовольфрамовой группы применяются при неблагоприятных условиях работы инструмента с ударными нагрузками, при обработке стальных отливок и поковок.

    Минералокерамические материалы.

    Минералокерамические материалы для режущего инструмента изготавливают в виде пластинок из окиси алюминия Al2O3 (глинозема) методом прессования под большим давлением с последующим спеканием. Они имеют высокую твердость, температуростойкость (до 1200°С), износостойкость и достаточную прочность на сжатие. К недостаткам этих материалов относится большая хрупкость и малая ударная вязкость. Инструменты, оснащенные минералокерамикой, обычно используются при чистовой обработке при точении с постоянной нагрузкой и в случае отсутствия вибрации.

    Синтетические материалы.

    Синтетический алмаз характеризуется высокими твердостью и износостойкостью, химически мало активен. Имеет небольшой коэффициент трения и слабую склонность к налипанию стружек обрабатываемого материала. Недостатки алмаза его хрупкость и сравнительно низкая температуростойкость (750—850°). Алмазные резцы применяют для финишной обработки цветных металлов, сплавов и неметаллических материалов.

    Кубический нитрид бора (КНБ) — синтетический сверхтвердый материал (эльбор, кубанит, гексанит) состоящий из соединений бора и азота. Твердость его несколько ниже твердости алмаза, но температуростойкость значительно выше (1200 – 1300°С). Он химически инертен к материалам, содержащим углерод, поэтому при обработке сталей и чугунов его износостойкость значительно выше износостойкости алмазов. Вставками из КНБ оснащаются токарные резцы для обработки закаленной стали и высокопрочных чугунов.

    Виды и классификация режущего инструмента

    Один из самых востребованных видов обработки металла – резание. Этот вид обработки применяют и при создании авиационно-космической техники, и для детских колясок. Для обтачивания металла применяют режущий инструмент и специальную технологическую оснастку.

    Основные металлорежущие инструменты

    Инструмент для обработки металла классифицируют по конструкции и типу обрабатываемой поверхности. Кроме этого, необходимо помнить о том, что каждый класс разделяют на разновидности.

    По конструкции лезвийный инструмент разделяют на:

    • Резцы, применяемые для обтачивания тел вращения (токарные), строгальные, используемые для обработки плоских заготовок, например, для снятия слоя металла при капитальном ремонте станочного оборудования. В ходе формирования заготовки резец перемещаются вдоль оси ее вращения. Основные характеристики токарных резцов – это размер державки. То есть, той составной части, на которой закрепляется режущая пластина, функционального назначения. Не последнюю роль играет и марка материала из которой изготовлена режущая часть. Об этом чуть ниже.

    Токарные резцы разделяют на проходные, отрезные, резьбовые, канавочные. Кроме этого, производят левые и правые. Одни применяют при нормальной подаче суппорта с закрепленным на нем резце, другие при обратной.

    • Сверла, представляют собой инструмент осевого типа. Они могут быть изготовлены с одной или несколькими лезвийными кромками. Их применяют для формирования отверстий в заготовке. Они образуются при вращении сверла вокруг своей оси и его подачи в тело заготовки. Сверла различают на правые и левые; последние используют в механизированном сверлении деталей. Например, при подготовке отверстий в корпусах автомобильных двигателей. К этому же классу можно отнести развертки, зенкеры, цековки и пр. Они предназначены для обработки отверстий после сверления. Например, с помощью разверток выполняют чистовую обработку полученных отверстий, то есть доводят его до требуемого размера и шероховатости поверхности.
    • Напильники, представляют собой инструмент в форме стержней или пластин, на поверхности которых образовано большое количество режущих зубьев. Предназначаются для ручной работы с металлом. С их помощью удаляют заусенцы, неровности с изделия.
    • Протяжки – это стержни, с нанесенными на поверхность лезвиями. Их применяют для получения фасонных отверстий, например, шпоночных или шлицевых пазов в шкивах или зубчатых колесах. Протяжка представляет собой стержень, диаметр которого постепенно увеличивается по направлению к его хвостовой части.
    • Фрезы – этот лезвийный осевой инструмент, предназначенный для обтачивания заготовок, которые зафиксированы на рабочем столе и перемещаются вместе с ним относительно вращающейся фрезы. Их разделяют на фрезы общего применения, червячные, для получения зубчатых колес, гравировальные, шпоночные и пр. Их используют для получения сложных поверхностей, например, при производстве пресс-форм или штампов, предназначенных для обработки металлов давлением.
    • Для получения наружной и внутренней резьбы применяют два основных типа режущего инструмента – метчики и плашки (лерки). Метчик представляет собой стальной стержень на поверхности которого присутствуют продольные лыски и канавки, образующие режущие кромки. Плашка представляет собой диск, внутри которого сформированы режущие лезвия. С помощью плашек получают внешнюю резьбу. Выпускают два вида метчиков – ручные и машинные. Первые применяют для ручной обработки. Вторые устанавливают в станочное оборудование. Следует отметить, что машинные метчики можно использовать и для ручной обработки отверстий.
    • Для производства зубчатых колес применяют долбяки, зуборезные фрезы, шеверы.
    • Для грубой и финишной обработки металла применяют абразивные и шлифовальные круги. Этот инструмент, представляет собой круг, изготовленный из абразивного материала, например, карбида кремния. Небольшие частицы абразива снимают заданный слой металла. Такие круги используют для зачистки поверхности от следов коррозии и обработки изделий после термической обработки.

    Выше приведена общая классификация режущего инструмента. Между тем весь выпускаемый в стране инструмент должен соответствовать требованиям ГОСТ, имеются нормативы для токарных резцов, для метчиков и плашек.

    Один из основных нормативных документов, который определяет некоторые параметры режущего инструмента – ГОСТ 25751-83. В нем определены термины, применяемые в промышленности, технике, которые являются общими для всех видов лезвийного режущего инструмента, кроме этого, он определяет термины и понятия, относящиеся к металлорежущему инструменту.

    Все представленные инструменты отвечают нормам точности, которые определены в ГОСТ и ТУ. Кроме них, на некоторых производствах применяют инструмент, изготовленный на основании отраслевых стандартов.

    Материалы для изготовления инструмента

    Надо понимать, что инструмент работает в довольно жестких условиях. Тут и высокая сила трения, и повышенные температуры, и другие не самые благоприятные условия.

    Именно поэтому для производства этой продукции используют специальные инструментальные стали и другие материалы.

    При подборе материала для изготовления режущей части инструмента требуется учитывать следующие критерии:

    • конструкцию инструмента;
    • технологию производства режущего инструмента;
    • частоту использования.

    Режущий инструмент изготавливают как цельный, так и сборный. Как пример цельного инструмента можно назвать сверла, метчики, фрезы и некоторые другие.

    Для производства инструмента применяют специальные инструментальные стали. К сталям этого типа предъявляются особые требования. Это вызвано тем, что в процессе резания возникают контактные напряжения, высокое удельное давление. В ходе резания инструмент подвергается нагреву и износу. Стали этого класса отличаются достаточной прочностью, твердостью.

    В частности, для изготовления применяют следующие марки – углеродистые типа У8, У8ГА и некоторые другие. Для изготовления режущего инструмента применяют такие стали как ХВ5, 9ХС, ХВГ, В1 и ХВСГ.

    Существует отдельный класс сталей, которые называют быстрорезами – Р9, Р12 и пр. Их применяют для производства сверл, причем, как по металлу, так и по дереву.

    Для изготовления режущего инструмента, точнее его режущей части, применяют и так называемые твердые сплавы. Они представляют собой сплавы вольфрама, титана, различных карбидов. Их выполняют в виде напаек или сменных неперетачиваемых пластин.

    Эти пластины устанавливают на резцы, фрезы, сверла. Инструменты с напайными пластинами применяют при обработке деталей на станках с ручным управлением, например, на 16К25 или 6Р72. Инструмент со сменными напайками используют при работе на станках, оборудованных ЧПУ.

    Отличие напайного инструмента от инструмента со сменными режущими кромками заключено в том, что по мере износа режущие кромки можно заточить по новой. В инструменте со сменной режущей кромкой режущую пластину проворачивают. При ее поломке ее просто заменяют, а сломанную отправляют в утилизацию.

    Виды твердосплавного металлообрабатывающего инструмента

    В справочнике приведены сведения об основных видах металлообрабатывающего твердосплавного инструмента. Большое внимание уделено инструменту с механическим креплением многогранных неперетачиваемых пластин, прогрессивным конструкциям инструмента, даны рекомендации по их применению. Рассмотрел инструмент из безвольфрамовых сплавов. Описаны современные методы обработки твердых сплавов и методы соединения твердого сплава со сталью.

    Читайте также:  Типовые неисправности и ремонт микроволновок

    Размер: 4,54 Мб
    Формат: djvu
    Скачать книгу с depositfiles.com
    Скачать книгу с divshare.com
    Не работает ссылка? Напишите об этом в комментарии.

    Оглавление:

    Глава 1. КЛАССИФИКАЦИЯ, ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ РЕЗАНИЕМ (В. С. Самойлов, Э. Ф. Эйхманс)
    1.1. Классификация твердых сплавов
    1.2. Свойства и области применения вольфрамокобальтовых твердых сплавов
    1.3. Свойства и области применения титановольфрамокобальтовых твердых сплавов
    1.4. Свойства и области применения титанотанталовольфрамокобальтовых твердых сплавов
    1.5. Свойства и области применения сплавов на основе карбида и карбонитрида титана
    1.6. Твердосплавные пластины с износостойкими покрытиями
    1.7. Выбор твердого сплава для обработки резанием различных металлов и сплавов

    Глава 2. ТВЕРДОСПЛАВНЫЕ ПЛАСТИНЫ И ЗАГОТОВКИ, ВЫПУСКАЕМЫЕ ПРОМЫШЛЕННОСТЬЮ ДЛЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА (В. С. Самойлов, Э. Ф. Эйхманс)
    2.1. Твердосплавные напайные пластины
    2.2. Сменные твердосплавные механически закрепляемые пластины для режущего инструмента
    2.3. Твердосплавные заготовки для монолитного инструмента

    Глава 3. МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЙ ТВЕРДОСПЛАВНЫЙ ИНСТРУМЕНТ (А. Д. Локтев)
    3.1. Твердосплавные резцы
    3.2. Твердосплавные фрезы
    3.3. Инструмент для обработки отверстий

    Глава 4. СПОСОБЫ СОЕДИНЕНИЯ ТВЕРДОГО СПЛАВА СО СТАЛЬЮ (В. С. Самойлов)
    4.1. Пайка припоями с высокой температурой плавления
    4.2. Диффузионная сварка в вакууме
    4.3. Склеивание
    4.4. Контроль качества соединения

    Глава 5. ШЛИФОВАНИЕ И ЗАТОЧКА ТВЕРДОСПЛАВНОГО ИНСТРУМЕНТА (Ю. П. Шкурин)
    5.1. Основные положения
    5.2. Рекомендации по выбору схемы и технологических приемов шлифования
    5.3. Абразивные материалы
    5.4. Шлифовальные круги и рекомендации по их применению
    5.5. Рекомендации по назначению режимов шлифования и заточки твердых сплавов
    5.6. Характеристики и выбор алмазных шлифовальных кругов
    5.7. Рекомендации по выбору алмазных шлифовальных кругов, режимов шлифования и заточки
    5.8. Правка шлифовальных кругов
    5.9. Электроалмазная обработка твердого сплава
    5.10. Выбор характеристики кругов, режимов обработки и электролита
    5.11. Примеры типовых технологических процессов заточки и шлифовании твердосплавного инструмента

    Глава 6. ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННАЯ ОБРАБОТКА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ (В. С. Самойлов)
    6.1. Сущность процесса и виды обработки
    6.2. Обработка на копировально-прошивочных станках
    6.3. Обработка на вырезных станках проволокой

    Глава 7. ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ (В. А. Фальковский)
    7.1. Классификация твердых сплавов для обработки металлов давлением
    7.2. Свойства сплавов
    7.3. Рекомендуемые области применения
    7.4. Технология изготовления твердосплавных заготовок для оснащения инструмента, предназначенного для обработки металлов давлением

    Глава 8. ПРИМЕНЕНИЕ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ (В. С. Самойлов)
    8.1. Твердосплавные заготовки, применяемые для армирования штампов оснащенных твердым сплавом
    8.2. Разделительные штампы
    8.3. Вытяжные штампы, оснащенные твердым сплавом
    8.4. Рациональная эксплуатация штампов, армированных твердым сплавом

    Глава 9. ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ВЫСАДК И МЕТАЛЛОВ (В. А. Фальковский)
    9.1. Условия эксплуатации и факторы, определяющие стойкость инструмента
    9.2. Конструкция инструмента
    9.3. Рациональные условии эксплуатации

    Глава 10. ТВЕРДОСПЛАВНЫЙ ВОЛОЧИЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ (В. С. Самойлов)
    10.1. Твердосплавные заготовки для волочильного инструмента
    10.2. Технология изготовления твердосплавных волок
    10.3. Условия рациональной эксплуатации волочильного инструмента

    Глава 11. СВОЙСТВА И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ РЕЖУЩЕЙ КЕРАМИКИ (В. С. Самойлов)
    11.1. Режущая керамика и ее свойства
    11.2. Применение режущей керамики при токарной обработке
    11.3. Применение режущей керамики при фрезеровании

    Список литературы
    Предметный указатель

    Технология производства твердосплавного инструмента

    Промышленные производства, применяющие процессы механической обработки, предъявляют всё более высокие требования к качеству режущего инструмента.

    На сегодняшний день наибольшее распространение среди режущих материалов получили твердые сплавы, обладающие благодаря своему химическому составу и микроструктуре уникальным комплексом физико-механических свойств.

    Твёрдые сплавы представляют собой композиционный материал, состоящий из твёрдой тугоплавкой основы (карбиды вольфрама, титана, тантала, карбонитрид титана и пр.) и пластичной металлосвязки (кобальт, никель, железо, молибден и пр.).

    Такой состав позволяет материалу сочетать высокую твёрдость с прочностью и ударной вязкостью. Кроме того, твердые сплавы обладают высокой термостойкостью, что также позволяет использовать их в качестве режущего материала для высокоскоростной механической обработки.

    Наиболее часто используемые инструментальной промышленностью твердые сплавы изготавливаются на основе карбида вольфрама (WC) с кобальтовой (Co) связкой и носят название вольфрамкобальтовых сплавов. Они выпускаются как с химическим составом WC-Co, так и легированные различными добавками: ингибиторами роста зерна (напр., Cr3C2, VC), модификаторами металлосвязки (напр., Re) и т.д.

    Такие сплавы широко применяются для изготовления осевого инструмента: концевых фрез, свёрл, развёрток, борфрез и пр.

    В ряде случаев в состав вольфрамкобальтовых твердых сплавов вводят карбиды титана (TiC) и тантала (TaC). Сплавы, содержащие в своей основе карбиды WC-TiC и WC-TiC-TaC называются соответственно титановольфрамовыми и титанотанталовольфрамовыми и широко используются в производстве сменных многогранных пластин. Данные сплавы обладают большей твёрдостью и большей термостойкостью, но, как правило, меньшей прочностью, чем вольфрамкобальтовые твердые сплавы. Современные инструментальные заводы изготавливают большой спектр металлорежущего инструмента.

    По типу конструкции твердосплавный инструмент можно разделить на 3 категории:

    1) монолитный инструмент (например, концевые фрезы, свёрла);
    2) напайной инструмент (например, напайные резцы, борфрезы);
    3) сборный инструмент (например, сборные фрезы, резцы).

    В большинстве случаев технология производства твердосплавного инструмента состоит из 3 частей:

    1) изготовление твердосплавных заготовок;
    2) сборка/пайка;
    3) механическая обработка.

    Производство твердосплавных заготовок.

    Заготовки инструмента, как и прочие изделия из твёрдого сплава, изготавливаются методом порошковой металлургии. Большинство инструментальных заводов начинают цикл производства заготовок с приготовления твердосплавной смеси из порошкообразных компонентов – порошков карбидов и металлов. Для этих целей применяют агрегаты мокрого размола: аттриторы или шаровые вращающиеся мельницы.

    Из порошкообразной смеси с использованием органических пластификаторов готовят твердосплавный пресс-порошок или пресс-массу в случае формования методом экструзии.

    На стадии формования заготовок применяется либо метод холодного прессования порошка в пресс-формах, либо метод экструзии (при изготовлении твердосплавных стержней). Для придания определённой формы заготовки могут подвергаться механической обработке. Перед осуществлением некоторых видов механической обработки заготовки предварительно пластифицируют парафином для придания им необходимых механических свойств.
    Сформованные заготовки подвергаются спеканию – термической обработке в защитной атмосфере при температуре 1350-1550оС для окончательного формирования сплава. В процессе спекания легкоплавкая составляющая (металлосвязка) плавится, смачивает зёрна карбидов и заполняет собой пустоты, способствуя получению сплава с практически беспористой структурой.
    Спекание ведётся либо в среде водорода, либо в вакууме. В современных печах используют в качестве атмосферы спекания вакуум, а на последней стадии процесса заготовки дополнительно подвергают действию высокого давления инертного газа (аргона), что также устраняет остаточную пористость.

    При изготовлении заготовок важным является контроль качества процесса производства и контроль качества продукции. Предварительный анализ сырья включает в себя гранулометрический и химический анализ порошков карбидов и металлов, в том числе, контроль содержания примесей и содержания углерода. Те же характеристики проверяют у готовой твердосплавной смеси.

    При формовании важными контрольными параметрами являются размеры и масса заготовок, распределение плотности и наличие макродефектов (особенно, трещин). После спекания изделий тщательному контролю подвергаются как их размеры, так и микроструктурные параметры сплава. Для анализа микроструктуры используются методы неразрушающего контроля: проверка плотности гидростатическим взвешиванием, твёрдости с помощью твердомера, магнитных характеристик (обычно – коэрцитивной силы и магнитного насыщения сплава). При необходимости проводится металлографический анализ микроструктуры.

    Сборка и пайка заготовок

    В сборном и напайном инструменте твердый сплав используется только в качестве режущего материала, а для изготовления державок используют сталь. При этом стальные державки и твердосплавные режущие части крепятся между собой либо механически, как в случае сборного инструмента, либо пайкой, как в случае напайного.

    На операции сборки и пайки поступают коронки и хвостовики, прошедшие предварительно технический контроль. При проверке хвостовиков кроме геометрических параметров проверяют их твёрдость.

    Закрепление режущих пластин в сборном инструменте производится с применением строго определённых усилий зажима. Перед закреплением режущей части в державке с высокой точностью готовят посадочное гнездо. Для повышения прочности крепления и точности инструмента перед соединением проводят очистку контактных поверхностей.
    Подготовка твердосплавных заготовок к пайке обычно заключается в очистке припаиваемой поверхности от дефектного слоя и загрязнений. Очистку проводят либо пескоструйным методом, либо шлифованием алмазными кругами. Аналогично к пайке готовят и стальные державки.

    Для осуществления процесса пайки заготовки нагревают либо в печах с инертной атмосферой, либо токами высокой частоты, либо электрическим сопротивлением. В качестве припоя при этом используют целый ряд материалов, выбор которых зависит от конфигурации производимого инструмента, свойств твердого сплава и стали, а также от вида паяльной установки. Широкое распространение получили припои на основе меди и серебра.

    При пайке твердого сплава со сталью в твердосплавной заготовке возникают высокие термические напряжения. Это связано с тем, что коэффициент теплового расширения у твердых сплавов значительно меньше, чем у сталей, что при охлаждении в процессе пайки приводит к появлению в твердом сплаве высоких растягивающих напряжений, и, как следствие, создает опасность разрушения заготовок. Поэтому важными являются меры по защите твердосплавной заготовки от появления трещин.
    Паяные соединения подвергаются проверке на прочность. Требуемая величина прочности соединения зависит от конструкции и назначения инструмента.

    Механическая обработка.

    Окончательный вид твердосплавный инструмент приобретает после операций механической обработки, которой может быть подвержены как державки, так и режущие части. Высокие физико-механические свойства твердых сплавов затрудняют их обработку. Поэтому для механической обработки твердых сплавов чаще всего применяют шлифование алмазными кругами.

    В производстве осевого инструмента широко используют шлифовально-заточные станки с ЧПУ. Сменные многогранные пластины шлифуются на плоскошлифовальных станках по опорным и задним поверхностям. В случае изготовления монолитного инструмента в качестве исходного материала используется твёрдый сплав в виде стержней, из которых перед заточкой получают заготовки необходимой длины с помощью отрезных станков. В процессе шлифования используется обильная подача СОЖ, поскольку шлифование твердого сплава всегда сопровождается обильным выделением тепловой энергии.

    По окончании механической обработки твердосплавного инструмента проводят контроль его геометрических параметров и, при необходимости, биения режущих частей относительно державок. Контроль геометрии режущих кромок (углов заточки зубьев, наклона спирали и т.д.) осуществляется либо с помощью инструментальных микроскопов, либо с помощью универсальных измерительных машин.

    Шлифование твердых сплавов является низкопроизводительным процессом, поэтому инструментальные предприятия проводят исследовательские работы для повышения скорости обработки без потери качества готового инструмента.

  • Ссылка на основную публикацию