Резцы для токарных работ

Пластины без отверстия закрепляют по методу С, а пластины с отверстием – тянущим прихватом. Профиль  режущей части может быть многозубым (до пяти) на одной режущей грани; диапазон шагов нарезаемых резьб  находится в пределах от 2,54 до 6,35 мм. Число рабочих ходов в зависимости от шага  от 2 до 12.

Рассмотрим подсистему резцов широкого назначения для обработки на тяжелых  и крупных токарных, токарно-карусельных  и вальцетокарных станках, в том  числе на станках с ЧПУ. Такие  резцы могут быть использованы и для другого  тяжелого  металлорежущего оборудования. В подсистему входят сборные резцы для чернового, получистового и чистового точения заготовок из стали, чугуна и других материалов любой твердости с глубиной резания при обдирке до 50 мм и подачей до 10 мм/об. Резцами выполняют обтачивание, подрезку, растачивание больших диаметров, прорезку и отрезку, обработку переходных поверхностей.

Подсистема состоит из нескольких групп:

ТТО – для тяжелых токарных станков  с наибольшим диаметром устанавливаемой заготовки 1250-4000 мм и для карусельных станков с наибольшим диаметром устанавливаемой заготовки 3200-12000 мм, имеющих обычные резцедержатели;

ТТП – для тяжелых токарных станков  с пластинчатым резцедержателями станков  с ЧПУ;

КТО – для крупных токарных станков с наибольшим диаметром устанавливаемой заготовки 800-1000 мм, имеющих стандартные токарные резцедержатели, и карусельных станков с наибольшим диаметром устанавливаемой заготовки 1600-2800 мм.

В группе ТТО предусмотрено два  типа резца до его опорной поверхности. На основном корпусе К1 закрепляют набор быстросменных блоков Б1 (правых и левых проходных, проходных упорных, подрезных и др.). Эти блоки предназначены для обработки с большими глубинами резания (t= 12…40 мм), в том числе при черновой обработке и при прерывистом резании. Вспомогательный корпус К2 предусмотрен для крепления резцов группы КТО (t=10…20 мм), а также стандартных (t£8 мм).

В группе ТТП имеются три типа Г-образных  корпусов инструмента  различной ширины для пластинчатых резцедержателей, которые обеспечивают минимальный вылет головки резца и высокую жесткость суппорта с резцедержателем. На корпусе К4 крепят блоки Б1 для больших глубин резания, на корпусе К5 – резцы группы КТО для средних глубин резания и на корпусе К6 – блоки Б» для малых глубин резания.

Различные сочленения корпусов, блоков, резцов и пластин позволяют получить только для части подсистемы более 200 видов инструментов для различных  переходов с различными главными углами в плане и длинами  l лезвий.

В  разработанной подсистеме для особо тяжелых условий резания применяют пластины с уступом П1 (ТУ 48-19-373-83). Пластины отличаются некоторым увеличением толщины при соответствующем уменьшении ширины, что приводит к дальнейшему повышению прочности инструмента.

Использование резцов, имеющих пластины с уступом, при рациональном их креплении и базировании обеспечивает увеличение подачи на 20-40% по сравнению с подачей при обработке резцами с напайной пластиной (что на 10-15% выше по сравнению с лучшими сборными резцами зарубежных фирм).

Для получистовой обработки с меньшими глубинами резания применяют  утолщенную многогранную пластину П3 с  отверстием. Новая конструкция узла крепления обеспечивает надежный прижим этой пластины к опорной и упорной  поверхностям.

Инструментальные материалы.

Режущие инструменты изготовляют  целиком или частично из инструментальных сталей и твердых сплавов.

Инструментальные стали разделяют  на углеродистые, легированные и быстрорежущие. Углеродистые инструментальные стали применяют для изготовления инструмента, работающего при малых скоростях резания. Из углеродистой стали марок У9 и У10А изготовляют ножи, ножницы, пилы, из У11, У11Ф, У12 – слесарные метчики, напильники и др. Буква У в марке стали обозначает, что сталь углеродистая, цифра после буквы указывает на содержание в стали углерода в десятых долях процента, а буква А – на то, что сталь углеродистая высококачественная, так как содержит серы и фосфора не более 0,03% каждого.

Основными свойствами этих сталей является высокая твердость (HRC 62-65) и низкая теплостойкость. Под теплостойкостью понимается температура, при которой инструментальный материал сохраняет высокую твердость (HRC 60) при многократном нагреве. Для сталей У10А – У13А теплостойкость равна 220°С, поэтому рекомендуемая скорость резания инструментом из этих сталей должна быть не более 8-10 м/мин.

Легированные инструментальные стали бывают хромистыми (Х),  хромистокремнистыми (ХС) и хромовольфрамомарганцовистыми (ХВГ) и др.

Цифры в марке стали обозначают состав (в процентах) входящих компонентов. Первая цифра слева от буквы определяет содержание углерода в десятых долях процента. Цифры справа от буквы указывают среднее содержание легирующего элемента в процентах. Если содержание легирующего элемента или  углерода близко к 1%, цифра не ставится.

Из стали марки Х изготовляют  метчики, плашки, резцы; из стали 9ХС, ХГС  – сверла, развертки, метчики и  плашки; из стали ХВ4, ХВ5 – сверла, метчики, развертки; из стали ХВГ  – длинные метчики и развертки, плашки, фасонные резцы.

Теплостойкость легированных инструментальных сталей достигает 250-260°С и поэтому допустимые скорости резания для них в 1,2-1,5 раза выше, чем для углеродистых сталей.

Быстрорежущие (высоколегированные) стали применяют для изготовления различных инструментов, но чаще сверл, зенкеров, метчиков.

Быстрорежущие стали обозначают буквами  и цифрами, например Р9, Р6М3 и др. Первая Р (рапид) означает,  что сталь  быстрорежущая. Цифры после нее  указывают среднее содержание вольфрама  в процентах. Остальные буквы  и цифры обозначают то же, что  и в марках легированных сталей.

Эти группы быстрорежущих сталей отличаются по свойствам и областям применения. Стали нормальной производительности, имеющие твердость до HRC65, теплостойкость до 620°С и прочность на изгиб 3000-4000 Мпа, предназначены для обработки углеродистых и низколегированных сталей с пределом прочности до 1000 Мпа, серого чугуна и цветных металлов. К сталям нормальной производительности относят вольфрамовые марок Р18, Р12, Р9, Р9Ф5 и вольфрамо-молибденовые марок Р6М3, Р6М5, сохраняющие твердость не ниже HRC 62 до температуры 620°С.

Быстрорежущие стали повышенной производительности, легированные кобальтом или ванадием, с твердостью до YRC 73-70 при теплостойкости 730-650°С и с прочностью на изгиб 250-280 Мпа предназначены для обработки труднообрабатываемых сталей и сплавов с пределом прочности свыше 1000 Мпа, титановых сплавов и др. Улучшение режущих свойств стали достигается повышением содержания в ней углерода с 0,8 до 1%, а также дополнительным легированием  цирконием, азотом, ванадием, кремнием и другими элементами. К быстрорежущим сталям повышенной производительности относят 10Р6М5К5, Р2М6Ф2К8АЕ, Р18Ф2, Р14Ф4, Р6М5К5, Р9М4ЕВ, Р9К5, Р9К10, Р10К5Ф5, Р18К5Ф2, сохраняющие твердость HRC 64 до температуры 630-640°С.

Твердые сплавы делят на металлокерамические и минералокерамические, их выпускаю в виде пластинок разной формы. Инструменты, оснащенные пластинками из твердых сплавов, позволяют применять более высокие скорости резания, чем инструменты из быстрорежущей стали.

Металлокерамические твердые сплавы разделяют на вольфрамовые, титановольфрамовые, титанотантало-вольфрамовые.

Вольфрамовые сплавы группы ВК состоят из карбидов вольфрама и кобальта. Применяют сплавы марок ВК3, ВК3М, ВК4, ВК6, ВК60М, ВК8, ВК10М. Буква В означает карбид вольфрама, К – кобальт, цифра – процентное содержание кобальта (остальное – карбид вольфрама). Буква М, приведенная в конце некоторых марок, означает, что сплав мелкозернистый. Такая структура сплава повышает износостойкость инструмента, но снижает сопротивляемость ударам. Применяются вольфрамовые сплавы для обработки чугуна, цветных металлов и их сплавов и неметаллических материалов (резины, пластмассы, фибры, стекла и др.).

Титановольфрамовые сплавы группы ТК состоят из карбидов вольфрама, титана и кобальта. К этой группе относят сплавы марок Т5К10, Т5К12, Т14К8, Т15К6, Т30К4. Буква Т и цифра ней указывают на процентное содержание карбида титана, буква К и цифра за ней – процентное содержание карбида кобальта, остальное в данном сплаве – карбид вольфрама. Применяются эти сплавы для обработки всех видов сталей.

Титанотанталовольфрамовые сплавы группы ТТК состоят из карбидов вольфрама, титана, тантала и кобальта. К этой группе относят сплавы марок ТТ7К12 и ТТ10КВ-Б, содержащие соответственно 7 и 10% карбидов титана и тантала, 12 и 8% кобальта, остальное – карбид вольфрама. Эти сплавы работают в особо тяжелых условиях обработки, когда применение других инструментальных материалов не эффективно.

Сплавы, имеющие  меньшее процентное содержание кобальта, марок ВК3, ВК4 обладают меньшей вязкостью;  применяют для обработки со снятием тонкой стружки на чистовых операциях. Сплавы, имеющее большее содержание кобальта марокВК8, Т14К8, Т5К10 обладают большей вязкостью, их применяют для обработки со снятием толстой стружки на черновых операциях.

Мелкозернистые  твердые сплавы марок ВК3М, ВК6М, ВК10М  и крупнозернистые сплавы марок  ВК4 и Т5К12 применяют в условиях пульсирующих нагрузок и при обработке  труднообрабатываемых нержавеющих, жаропрочных  и титановых сплавов.

Твердые сплавы обладают высокой теплостойкостью. Вольфрамовые и титановольфрамовые твердые сплавы сохраняют твердость при температуре в зоне обработки 800-950°С, что позволяет работать при высоких скоростях резания (до 500м/мин при обработке сталей и 2700м/мин при обработке алюминия).

Для обработки  деталей из нержавеющих, жаропрочных  и других труднообрабатываемых сталей и сплавов предназначены особо  мелкозернистые вольфрамокобальтовые сплавы группы ОМ: ВК60ОМ – для чистовой обработки, а сплавы ВК10-ОМ и ВК15-ОМ – для получистовой и черновой обработки. Дальнейшее развитие и совершенствование сплавов для обработки труднообрабатываемых материалов вызвало появление сплавов марок ВК10-ХОМ и ВК15-ХОМ, в которых карбид тантала заменен карбидом хрома. Легирование сплавов карбидом хрома увеличивает  их твердость  и прочность при повышенных температурах.

Для повышения  прочности пластинок из твердого сплава применяют плакирование их защитными  пленками. Широко применяют износостойкие  покрытия из карбидов титана нанесенные на поверхность твердосплавных в виде тонкого слоя толщиной 5-10 мм. При этом на поверхности твердосплавных пластин образуется мелкозернистый слой  карбида титана, обладающий высокой твердостью, изностостойкостью и химической устойчивостью при высоких температурах. Стойкость твердосплавных пластин с покрытием в среднем в 1,5-3 раза выше стойкости обычных пластин, скорость резания ими может быть увеличена на 25-80%. В тяжелых условиях резания, когда наблюдаются выкрашивание и сколы у  обычных пластин, эффективность пластин с покрытием снижается.

Промышленностью освоены экономичные безвольфрамовые  твердые сплавы на основе карбида  титана и ниобия, карбонитридов титана на никелемолибденовой связке. Применяют  безвольфрамовые твердые  сплавы марок ТМ1, ТМ3, ТН-20, ТН-30, КНТ-16. Они  обладают высокой окалиностойкостью, превышающей стойкость сплавов на основе карбида титана (Т15К6, Т15К10) более чем в 5-10 раз. При обработке на высоких скоростях резания на поверхности сплава образуется тонкая оксидная пленка, выполняющая роль твердой смазки, что обеспечивает повышение износостойкости и снижение шероховатости обработанной поверхности. Вместе с тем безвольфрамовые твердые сплавы имеют более низкие ударную вязкость и теплопроводимость, а также стойкость к ударным нагрузкам, чем сплавы группы ТК. Это позволяет применять их при чистовой и получистовой обработке конструкционных и низколегированных сталей и цветных металлов.

Из минералокерамических материалов, основной частью которых является  оксид алюминия с добавкой относительно редких элементов: вольфрама, титана, тантала и кобальта распространена оксидная (белая) керамика марок ЦМ-332, ВО13 и ВШ-75. Она отличается высокой теплостойкостью (до 1200°С) и износостойкостью, что позволяет обрабатывать металл на высоких скоростях резания (при чистовом обтачивании чугуна – до 3700 м/мин), которые в 2 раза выше, чем для твердых сплавов. В настоящее время для изготовления режущих инструментов применяют режущую (черную) керамику марок В3, ВОК-60, ВОК-63, ВОК-71.

Режущая керамика (кермет) представляет собой оксидно-карбидное соединение из оксидов алюминия и 30-40% карбидов вольфрама и молибдена или молибдена и хрома и тугоплавких  связок. Введение в состав минералокерамики металлов или карбидов металлов улучшает ее физико-механические свойства, а также снижает хрупкость. Это позволяет увеличить производительность обработки за счет повышения скорости резания. Получистовая и чистовая обработка деталей из серых, ковких чугунов, труднообрабатываемых сталей, некоторых цветных металлов сплавов производится со скоростью резания 435-1000 м/мин без смазочно-охлаждающей жидкости. Режущая керамика отличается высоко теплостойкостью.

Оксидно-нитридная  керамика состоит из нитридов кремния  и тугоплавких материалов с включением оксида алюминия и других компонентов (силинит-Р и кортинит ОНТ-20).

Силинит-Р  по прочности не уступает оксидно-карбидной  минералокерамике, но обладает большей  твердостью (HRA 94-96) и стабильностью свойств при высокой температуре.

Закаленные  и цементированные стали (HRC 40-67), высокопрочные чугуны, твердые сплавы типа ВК25 и ВК15, стеклопластики и другие материалы обрабатывают инструментом, режущая часть которого изготовлена из крупных поликристаллов диаметром 3-6 мм и длиной 4-5 мм на основе кубического нитрида бора (эльбор-Р, кубонит-Р, гексанит-Р). По твердости эльбор-Р приближается к алмазу (86000 Мпа), а его теплостойкость в 2 раза выше теплостойкости алмаза. Эльбор-Р химически инертен к материалам на основе железа. Прочность поликристаллов на сжатие достигает 4000-5000 Мпа, на изгиб 700 Мпа, теплостойкость – 1350-1450°С.

К абразивным материалам относят электрокорунд  нормальный марок 14А, 15А и 16А, электрокорунд  белый марок 23А, 24А и 25А, монокорунд марок 43А, 44А и 45А. Карбид кремния  зеленый марок 63С и 64С и черный марок 53С и 54С, карбид бора, эльбор, синтетический алмаз и др.

Из абразивных материалов изготовляют порошки, которые  предназначены для обработки  резанием в свободном и в связанном  состоянии в виде абразивного  инструмента (Шлифовальных кругов, брусков, шкурок, лент и др.) и паст.

Заточка резцов.