Характеристика процесса и условий обработки 3 страница

Твердые сплавы подгрупп 01–10 (марокТ30К4, РТ10, ТК10 и ВК3м) обладают относительно невысокой прочностью при цикли-ческой тепловой и механической нагрузках в процессе обработ-ки, т.е. подвержены хрупкому разрушению при обработке на сред-них и больших подачах, существенном колебании силы резания и температуры в зоне резания. В связи с чем область применения твердых сплавов этих подгрупп – получистовая и чистовая обра-ботка поверхностей заготовок твердостью до 40 – 50 HRC на вы-соких и средних скоростях резания, малой глубине срезаемого припуска и подаче, при отсутствии ударных нагрузок и с обиль-ным поливом СОЖ или ее полным отсутствием (иначе возника-ют циклические температурные нагрузки).

Следует заметить, что лезвийную обработку поверхностей заго-готовок с НRС >40 целесообразно производить режущим инстру-ментом с пластинами на основе плотных модификаций нитрида бора (DNB), обеспечивающих 3^х –5^и кратное преимущество в ско-рости резания по сравнению с твердосплавным инструментом.

Твердые сплавы подгрупп 15–25 обладают удовлетворитель-ной прочностью при циклической тепловой и механической нагрузках при высоких и средних скоростях резания в широком диапазоне глубины резания и подачи. Сплавы этих подгрупп предпочтительно использовать при чистовой, получистовой и черновой обработке заготовок твердостью до 30 – 40 HRC по предварительно обработанным поверхностям или по нетвердой корке (обработка точных отливок, штамповок, проката, загото-вок из металлических порошковых материалов и др.).

Благодаря довольно высокой прочности при цикловой тепло-вой и механической нагрузках твердые сплавы подгрупп 30–50 целесообразно применять от получистовой до черновой обра-ботки заготовок твердостью до 260 HВ в тяжелых условиях при

умеренных и малых скоростях резания (обработка отливок, штам-                               

 повок, поковок, наварных, наплавленных поверхностей и др.).

При черновом, получистовом и чистовом строгании и долб-лении возвратно-поступательные движения резцов на каждом проходе роисходит с переменной и незначительной скоростью и весьма большими циклическими механическими нагрузками (силы резания изменяняются от максимума при врезании до ну-ля при выходе резца из заготовки). В этом случае выбираются твердые сплавы подгрупп 30-40 соответствующих областей при-менения, что обеспечивает высокую механическую прочность и длительность эксплуатации режущих кромок резцов.  

Процесс многопроходного резьбонарезания характеризуется последовательным чередованием челночных проходов (5–20 ра-бочих и 1–3 выхаживающих– в зависимости от шага и точнос-ти резьбы) резцом с постоянной подачей (шагом) и разной глу-биной врезания на проходах (сечением стружки). В связи с этим при выборе марки твердого сплава резьбовой пластины следует учитывать, главным образом, материал заготовки, твердость по- верхности и шаг резьбы. С увеличением шага резьбы и снижени-ем твердости поверхности следует выбирать марки сплавов, об-

 ладающие более высокой стойкостью при действии циклических

 тепловых и механических нагрузок (т.е. сплавы, с лучшим сопро-

 тивлением действию переменных температур в зоне резания и

 сил резания). С ростом твердости поверхности и уменьшением шага резьбы предпочтительно использовать более износостойкие марки твердых сплавов.

Твердосплавные сменные многогранные пластины изготавли-ваются как с износостойкими покрытиями (ИП), так и без пок-рытий. На режущие пластины для напайного инструмента ИП не наносятся (в связи с многократностью переточки инструмен-та наносить покрытия на пластину нецелесообразно). Пок-рытия наносятся на готовые СМП с целью повышения износо-стойкости режущей кромки пластины в 1,3-1,5 раза (за счет более высокой микротвердости наносимого покрытия и, в ряде случаев, меньшего коэффициента трения сцепления покрытия пластины с обрабатываемой поверхностью и срезаемой струж-кой по сравнению с пластиной без ИП).

В качестве ИП используются TiC, TiCN, TiN и Al₂O₃, которые наносятся на рабочие поверхности пластины последовательно в 2 или 3 слоя с общей толщиной 7-12 мкм (рис.1.2.1, в, г, д).Верх- ним слоем ИП пластин чаще всего служит TiN (пластины ярко лимонно-желтого цвета), реже–Al₂O₃ (пластины темного цвета). Некоторые производители твердосплавных СМП наносят одно- слойное ИП - TiN (толщиной 3 - 4мкм), что малоэффективно.  

Для черновой обработки грубых отливок, поковок, штампо-вок, наварных, наплавленных и напыленных труднообрабатыва-емыми материалами поверхностей заготовок (заготовок с грубой коркой) применяются СМП с ИП и без ИП. С точки зрения стой-кости режущей кромки СМП с ИП не всегда при этом эффек-тивны - например, при обработке заготовок, полученных литьем в песчаные формы, происходит интенсивное выкрашивание ре-жущих кромок.Кроме этого следует учитывать тот факт, что сто- имость пластин с ИП на 20 – 30 % больше, чем без ИП.

Для токарной обработки заготовок с высокими абразивными свойствами (серые, ковкие, легированные, высокопрочные чугу-ны, заготовки из спеченных порошковых материалов и др.) эф-фективны пластины с ИП, верхним слоем которых является Ал₂О₃ (обычно 2^х слойное покрытие: TiС+Aл₂О₃ –  рис.2, д), для токарной обработки стальных заготовок – твердосплавные плас-тины сИП: TiС+ TiCN+TiN (рис.2, г) и TiC+Aл₂О_3. Фрезерные СМП (для обработки стальных и чугунных заготовок) могут иметь 3^хслойное ИП: ТiC+TiCN+TiN (малой толщины – рис.2, в).

Для чистовой и получистовой обработки на высоких скоро-стях резания и малых сечениях среза вязких и пластичных ма-териалов (медь и некоторые медные, алюминиевые, титановые, некоторые коррозионностойкие и жаропрочные сплавы), обла-дающих высокой адгезией (схватыванием) с передней поверх-ностью режущей пластины (что способствует интенсивному на-ростообразованию и существенному ухудшению точности и шероховатости обработки), предпочтительно использовать твер-дые сплавы марок РТ,ТК, РМ или ВК3М, ВК6, ТТ8К6 без из-носостойкого покрытия со шлифованными задними поверхнос-тями или фасками (ленточками) на передней поверхности. Режу-

щие пластины без ИП имеют серовато-темный цвет (шлифован-

ные - металлический блеск, а нешлифованные - матовый).

Подгруппа (диапазон) применения твердого сплава с ИП мо-жет быть смещена в сторону большей износостойкости » на один интервал по отношению с подгруппой сплава без ИП.

Обозначение марок твердых сплавов каждый производитель производит по своему. Обозначение марок твердых сплавов по ГОСТ 3882 и ТУ производится как по их химическому составу (ВК8, Т15К6 и т.д.), так и по стандарту предприятия. Так, опытный завод ВНИИТС (г.Москва, Россия) ввел собственное обозначение: ВТ –твердые сплавы для токарной обработки, ВМ – для фрезерной; первая цифра – основная область применения (1– область Р, 2– М, 3– К); вторая цифра – основная подгруппа применения (2 – подгруппа 20, 3 – 30 и т.д.), третья цифра – осо-бенность состава твердого сплава; четвертая цифра – состав и особенность ИП покрытия (для токарных пластин 0 – TiC+ TiCN+TiN и 2 – TiC+Aл₂O₃; для фрезерных пластин 6 – TiC + TiCN+TiN (специальное). В основу обозначения марок твердых сплавов ОАО “Cандвик – МКТС” взята их принадлежность к методу обработки ( для токарной обработки – СТ, РТ, ТК и др., для фрезерной обработки – СМ, РМ и др.), наличие износо-стойкого покрытия (буква С) и основная подгруппа примене-ния (цифровой индекс -  15, 25, 35 и др.).

                а.         б            в.             г.                д.

                                     2мкм     TiN 3мкм Al₂O₃ £5мкм

     ¢                                        TiCN  4мкм TiC £6мкм

    ВК8         К30      3мкм  TiC 5мкм

                                                            основа

Рис.1.2.1. Примеры маркировки твердого сплава ( а, б ) и

схемы нанесенных ИП на рабочие поверхности СМП:

в – на фрезерные пластины; г, д- на токарные пластины.

Все СМП маркируются – на опорный торец или боковую поверхность пластины наносится либо марка твердого сплава (что чаще всего) либо основная область и подгруппа применения (например, ВК8 или К30) – рис.2, а, б. Аналогичо

маркируется и упаковка твердосплавных пластин, но добавляет-

ся цветная полоска, дублирующая основную область примене-ния сплава (синяя – область Р, желтая – М, красная – К).

Твердые сплавы, рекомендуемые для нескольких областей применения (например, Р и М) и различных методов обработки (например, точения и фрезерования), могут иметь различные подгруппы и диапазоны применения – табл.1.1.5.

1.1.5.Краткая характеристика применения твердых сплавов

Под- группы по ИСО	Марка сплава  без ИП с ИП	Область применения при обработке резанием
1.Твердые сплавы ОАО “Сандвик – МКТС”
Р05-Р30 К05-К20 Р05-Р45 М10-М35 К05-К25	Для токарной обработки             СТ15           СТ20	Чистовое и получистовое точение и расточка заготовок из конструкцион-ных, автоматных инструментальных и коррозионных сталей низкой и сред-ней вязкости, отливок из серых, ков-ких, легированных и высокопрочных чугунов (с шаровидным графитом).  Обработка закаленных сталей (HRC < 50). Малые и средние подачи и глубины резания. Высокие скорости резания.   Высокая износостойкость.  Универсальность применения.      Нарезание резьб, развертывание, зен-керование, сверление заготовок из конструкционных, автоматных, инст- рументальных, коррозионностойких и жаропрочных сталей, титановых сплавов, чугунов и цветных металлов и сплавов, неметаллов.  Высокие и средние скорости реза-  ния. Высокая прочность и износостой-  кость режущих кромок. Высокая универсальность примене-  ния.

Продолжение табл.1.1.5.

Под- группы по ИСО	Марка сплава   без ИП с ИП	Область применения при обработке резанием
Р10-Р40  М15-М25   Р15-Р40 М20-М30  К05-К25	СТ25            СТ35	От получистового до чернового то-чения, расточки, зенкерования и раз-вертывания поверхностей в заготов- ках из конструкционных, автомат-ных, инструментальных, коррозион-но- и теплостойких сталей, стально-го литья, жаропрочных и титано-вых сплавов.  Универсальность применения по обрабатываемым материалам и ре-жимам резания.  Средние подачи.  Большая глубина резания.   Высокие и средние скорости реза-ния и сечения среза. Высокая износостойкость.      От получистового до чернового то-чения, расточки и сверления заго-товок из конструкционных, авто-матных, инструментальных, корро- зионно- и теплостойких сталей, жа-ропрочных и титановых сплавов, серых, ковких, легированных и мо-дифицированных чугунов.  Универсальность применения.  Средние и большие сечения среза и скорости резания.  Высокая механическая и термо-ударная прочность и износостой-кость режущих кромок.

Продолжение табл.1.1.5.

Под- группы по ИСО	Марка сплава  без ИП с ИП	Область применения при обработке резанием
Р30-Р50 М25-М40 Р01-Р15 М10-М20	CU 45 РТ10	Черновое в тяжелых условиях то-чение, расточка поверхностей, от-резка заготовках из конструкцион-ных, коррозионно- и теплостойких сталей, жаропрочных и титановых сплавов, стальных отливок. Высокая универсальность приме-нения.  Высокая механическая и термо-ударная прочность режущих кромок.  Умеренные и низкие скорости ре-зания. Средние подачи, большие глубины резания.      Чистовое и получистовое точение и расточка поверхностей в заготов-ках из конструкционных, автомат-ных, инструментальных, коррозион-но- и теплостойких сталей, жаро-прочных и титановых сплавов, ста-лей для отливок в хороших и сред-них ловиях резания (при безударной обработке). Обработка закаленных сталей и сплавов (HRC < 55).  Высокие скорости резания.  Малые и умеренные сечения среза..  Небольшие подачи и глубина реза-ния.  Высокая острота режущих кромок.  Исключительно высокая износо-стойкость.

                                                              Продолжение табл.1.1.5.

Под- группы  по ИСО	Марка сплава без ИП с ИП	Область применения   при обработке резанием
К01-К15      К15-К25  М15-М25	ТК10       ТК20	Чистовое и получистовое точение  и расточка заготовок из чугунов, заготовок из металлических порош-ковых материалов, алюминиевых и медных сплавов, неметаллов.  Высокие скорости резания.  Умеренные сечения среза.  Исключительно высокая износо-стойкость режущих кромок.  Малый радиус скругления режущих кромок.  Малая адгезия рабочих поверхнос-тей к срезаемому припуску в широ-ком диапазоне режимов резания.   Получистовое и черновое точение и отрезка заготовок в хороших и средних условиях заготовок из чугу-нов, пластмасс, стеклопластиков, древесно-стружечных материалов, порошковых металлических матери- алов, точение канавок и отрезка за-готовок из коррозионно- и тепло-стойких, жаропрочных и титановых сплавов. Средние скорости резания. Большие сечения среза. Высокая механическая и термо-ударная прочность режущих кромок. Универсальность применения.

                                                                  Продолжение табл.1.1.5.

Под- группы  по ИСО	Марка сплава без ИП с ИП	Область применения    при обработке резанием
Р35-Р45 М30-М40  К10-К25	РТ40      Для фрезерной обработки               СМ20	Черновая токарная обработка (в том числе и в тяжелых условиях) заготовок из конструкционных, ав-томатных, инструментальных, кор-розионно- и теплостойких сталей, жаропрочных и титановых сплавов, стальных отливок. Возможно применение для стро-гания и долбления поверхностей заготовок. Низкие и умеренные скорости резания.  Большие сечения среза.  Высокая механическая и термо-моударная прочность режущих кромок.   Для получистового и чернового фрезерования (в том числе с охлаж-дением) поверхностей заготовок из различных чугунов, цветных метал-лов и сплавов, неметаллов.  Универсальность применения в различных конструкциях фрезер-ного инструмента. Высокая стойкость. Высокая механическая и термо- ударная прочность. Умеренные и низкие скорости реза- ния. Средние сечения среза.

                                                                  Продолжение табл.1.1.5.

Под- группы по ИСО	Марка сплава без ИП с ИП	Область применения     при обработке резанием
Р10- Р45  Р30-Р50 М25-М40  К10-К15	СМ25           CU 45 ТК10	Чистовое, получистовое и черновое фрезерование заготовок из конструк-ционных, инструментальных, корро-зионно- и теплостойких сталей и сп-лавов, сталей для отливок малой и средней вязкости.  Широкий диапазон условий и ре- жимов резания.   Высокая износостойкость и удар-ная прочность   Черновое и получерновое фрезе-рование (в любых условиях ) кон-струкционных, инструментальных, коррозионно- и теплостойких ста-лей, стального, жаропрочного литья, титановых сплавов.  Умеренные и низкие скорости резания.  Большие сечения стружки.  Высокая механическая и тер- моударная прочность.     Чистовое и получистовое фрезеро-рование в хороших и средних усло-виях обработки заготовок из чугу-нов, цветных металлов и сплавов. Высокие скорости резания. Умеренные сечения среза. Высокая износостойкость режу-щих кромок. Средняя механическая и термо- ударная прочность.

                                                                  Продолжение табл.1.1.5.

Под- группы по ИСО	Марка сплава без ИП с ИП	Область применения    при обработке резанием
М15-М25 К10-К30 Р20-Р40   Р30-Р45	ТК20   РМ30   РТ40	Черновое и получистовое фрезеро- вание тепло-, жаропрочных и тита-новых сплавов, чугунов,стеклоплас-тиков, пластмасс, ДСП.  Универсальность применения.  Умеренные скорости резания.  Средние сечения среза.  Высокая механическая прочность и сопротивление пластическим дефор-мациям.  Высокая износостойкость режу-щих кромок.    Черновое и получистовое фрезеро-вание конструкционных, инструмен-тальных, коррозионностойких ста-лей и стального литья средней и низкой вязкости.  Умеренные режимы резания. Высокая прочность и износостой-кость режущих кромок.      Черновое (в любых условиях) фре-зерование конструкционных, инст-рументальных, коррозионностой-ких сталей, стальных отливок низ-кой и средней вязкости.  Умеренные скорости резания.  Большие сечения среза.  Высокая механическая и термо-ударная прочность режущих кромок.

                                                                  Продолжение табл.1.1.5.

Под-  группы  по ИСО	Марка сплава без ИП с ИП		Область применения    при обработке резанием
2.Твердые сплавы по ГОСТ 3882 и техническим условиям
Р01-Р10 Р05-Р20		Для токарной   обработки  Т30К4       (ВТ100)    Т15К6  (ВТ110)   Т15К6+ ТаС  (ВТ112)	Чистовое и получистовое точение, расточка и нарезание резьбы в заго-товках из закаленных (НRС £ 55) и незакаленных конструкционных, ин-струментальных и коррозионно-стойких сталей, стальных отливок средней и низкой вязкости при ма-лых сечениях среза, высокой ско-рости резания в хороших условиях обработки. Высокая износостойкость. Небольшая механическая и термо- ударная прочность режущих кро-мок.      Чистовое и получистовое точение, расточка в хороших и средних ус-ловиях, развертывание, зенкерова-ние, резьбонарезание в заготовках из конструкционных, инструмен-тальных, коррозионностойких ста-лей, сталей для отливок. Возможно чистовое и получистовое фрезеро-вание сталей.  Высокие скорости резания.  Умеренные сечения среза.  Высокая износостойкость.  Средняя механическая и термоударная прочность режущих кромок.