ТЕМА 1. Современные инструментальные материалы

Содержание разделов и тем учебной дисциплины

РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ

Введение.

Вопросы:

- роль режущих инструментов в машиностроении. Режущий инструмент как основное звено в процессах формообразования деталей резанием;

- типы режущих инструментов и их выбор в зависимости от параметров технологического процесса;

-основные направления в области совершенствования режущих инструментов.

ТЕМА 1. Современные инструментальные материалы

Вопросы:

- основные требования, предъявляемые к инструментальным материалам;

- классификация современных инструментальных материалов, области применения.

- выбор инструментального материала в зависимости от вида инструмента и заданного технологического процесса.

Литература: [3, с. 30 − 56]

К основным требования, предъявляемым к инструментальным материалам, относятся: высокая твердость, механическая прочность, теплостойкость, износостойкость, обрабатываемость и низкая стоимость. Необходимо знать физический смысл этих требований, критерии их измерения и величины для различных групп инструментальных материалов.

Твердость режущего инструмента (РИ) колеблется в пределах от 62...64 единиц и измеряется, в основном, по шкале HRC твердомером. При твердости HRC < 62 существенно возрастает изнашиваемость лезвий режущего инструмента, а при HRC > 64 лезвия выкрашиваются из-за излишней хрупкости.

Конструкционные материалы с твердостью выше 35...40 HRC обрабатывают твердыми сплавами, минералокерамикой или эльбором (кубический нитрит бора), а в особых случаях алмазами (синтетическими или натуральными).

Прочность. Для того чтобы не произошло разрушение, инструмент должен быть достаточно прочным. Наибольшей прочностью обладают термообработанные, быстрорежущие стали, менее прочные - низколегированные и углеродистые стали.

Твердые сплавы, минералокерамика, эльбор и алмаз имеют высокие прочностные показатели при сжатии, но при растяжении они в 4-5 раз меньше. Поэтому при проектировании режущего инструмента необходимо, чтобы лезвие имело напряжения сжатия, а не изгиба.

Теплостойкость. Под теплостойкостью понимают способность инструментального материала сохранять при нагреве свою структуру и свойства, необходимые для резания.

Теплостойкость характеризуется температурой, при которой материал сохраняет определенную установленную ранее твердость HRC 61. Для разных марок инструментальных материалов, в зависимости от структурного и фазового состава, эта температура колеблется от 200...1000 .

Теплопроводность- это способность отводить тепло. Присутствие кобальта (Co) в быстрорежущих сталях и твердых сплавах существенно увеличивает теплопроводность. Для быстрорежущих сталей (БРС) таким же свойством обладает молибден (Mo), а ванадий (V) и вольфрам (W) снижают теплопроводность.

Износостойкость- способность инструментального материала сопротивляться разрушению истиранием.Износ - сложный недостаточно изученный процесс, зависящий от множества факторов. Важнейшие из них: нормальное давление; скорость взаимного скольжения инструментального материала (ИМ) и обрабатываемого материала (ОМ); температура в зоне резания.

Износостойкость количественно выражается работой силы трения затраченной на превращение единицы массы инструментального материала в продукт износа , где:

A- работа силы трения;

- масса диспергированного материала;

L- путь скольжения;

c, m- коэффициенты, зависящие от свойств материала.

Обрабатываемость материала резанием- способность материала подвергаться обработке резанием (как правило, на металлорежущих станках).

Обрабатываемость материала резанием - совокупность свойств определяемая:

- химическим составом материала;

- структурным состоянием;

- механическими свойствами (упругость, пластичность);

- склонностью к образованию стружки;

- энергетическими затратами на резание;

- тепловыми процессами;

- теплопроводностью материала;

- истираемостью материала.

В настоящее время существует современная классификация обрабатываемых материалов ISO (Международная организация по стандартизации) по группам применяемости Р, М, К, N, S и H, объединяющая более 300 марок сталей и сплавов, как черных, так и цветных.

Таким образом, физико-механические и теплофизические свойства инструментального материала сильно влияют на работоспособность режущего инструмента.

Литература: [2, с. 22 − 37]