Tehnologiya_konstruktsionnyh_materialov

Режущий клин 3 очерчен следами двух поверхностей: АБС – передняя поверхность (поверхность, контактирующая с зоной стружкообразования, и

поверхность, по которой стекает стружка); СДЕ – задняя поверхность (по-

верхность, обращенная к обработанной поверхности заготовки). Очевидно,

что угол γ (называемый передним углом) определит: величину усилия, необ-

ходимого на внедрение режущего клина в материал заготовки и прочностные свойства режущего клина. По мере прохождения режущего инструмента, об-

работанная поверхность, вследствие воздействий упругих и пластических деформаций, упруго восстанавливается на величину h, и структура поверхно-

стных слоев отличается от структуры сердцевины. Твердость поверхностного слоя будет выше твердости сердцевины, «наклёпанный слой» или «наклеп».

Величина упругого восстановления обработанной поверхности, твердости поверхностного слоя, глубины расположения наклепанного слоя и эпюры напряжений зависят от физико-механических свойств обрабатываемого ме-

талла, геометрии режущего инструмента, условий обработки, режимов реза-

ния. Поэтому режущий клин должен быть заточен под углом α (задний угол),

что уменьшит пластическое деформирование (и возможное разрушение) об-

работанной поверхности. Срезанный сегмент стружки претерпевает допол-

нительную деформацию вследствие трения о переднюю поверхность, и зави-

вается в спираль. Структура металла в зоне СБЖЗ отличается от структуры нижележащих слоев основного металла. В этой зоне кристаллы деформиро-

ваны и разрушены. Они измельчены и вытянуты цепочкой примерно в одном направлении. (На рисунке недеформированные слои условно показаны в виде окружностей, по мере деформации окружности сплющиваются). Характер деформаций срезаемого слоя зависит от физико-механических свойств обра-

батываемого металла, геометрии режущего инструмента, условий обработки,

режимов резания.

При обработке заготовок резанием образуется стружка: сливная, ска-

лывания и надлома. Сливная стружка образуется при обработке пластичных материалов. Она представляет собой сплошную зазубренную ленту с гладкой

191

прирезцовой стороной. Эта стружка опасна для оператора (травмирование оператора). Стружка скалывания образуется при обработке материалов сред-

ней твердости. Она представляет отдельные сегменты ленты с гладкой при-

резцовой стороной и ярко выраженными зазубринами на внешней стороне.

Эта стружка так же может травмировать оператора, но ее легче убирать от станка. При резании хрупких материалов образуется стружка надлома. Она представляет собой отдельные сегменты неправильной формы. Стружка удобна для транспортирования, но может травмировать лицо, глаза и руки оператора.

Рассмотрим геометрические параметры режущего инструмента. Режу-

щий инструмент (рис. 6.3) состоит из рабочей части (головки) 4 и тела Рис. 6.3. Элементы и части прямого токарного про-

ходного резца;

1, 7 – вспомогательная и главная задние поверхно-

сти; 2, 7 - вспомогательная и главная режущие кромки; 3 - передняя поверхность; 4 - головка резца;

5 - тело резца; 8 - вершина резца. (стержня) 5. Тело резца служит для его установки и закрепления в резцедер-

жателе. Рабочая часть резца образуется при его заточке и содержит следую-

щие элементы: переднюю, поверхность 4 (поверхность по которой сходит стружка); главную заднюю поверхность 7 (она направлена по движению по-

дачи); вспомогательную заднюю поверхность 1 (направлена против движе-

ния подачи). Пересечение передней и главной задней поверхностей дает главную режущую кромку 6. пересечение передней и вспомогательной зад-

ней поверхностей дает вспомогательную режущую кромку 2. Режущие кром-

ки пересекаются в вершине резца 8. Расположение поверхностей и кромок резца определяется его заточкой (геометрия инструмента).

Для определения углов, под которыми располагаются элементы инст-

румента, вводят координатные плоскости (рис. 6.4). Основная плоскость (Рv)

параллельна возможным направлениям движения подачи для данного спосо-

192

Под силой резания понимают силу сопротивления перемещению ре-

жущего инструмента относительно обрабатываемой заготовки. Работа, за-

трачиваемая на деформирование и разрушение поверхностных слоев заго-

товки, расходится на упругое и пластическое деформирование металла, на его разрушение и на трение задней поверхности об обработанную поверх-

ность и стружки о переднюю поверхность режущего инструмента. Результа-

том сопротивления металла заготовки процессу резания является возникно-

вение реактивных сил, воздействующих на режущий инструмент (сил упру-

гого и пластического деформирования и сил трения по задней и передней по-

верхностям). Векторная сумма всех этих сил даст единичную силу резания Рi

по сечению резца. Просуммировав единичные силы, получим равнодейст-

вующую силу резания: Р = ∑Рi =∑Руп+∑Рп+∑Т. Однако, вследствие перемен-

ности условий резания (неоднородность структуры металла заготовки; допуски на размеры обрабатываемой поверхности; и

т.д.), равнодействующая сила резания пере-

менна по величине и направлению.

Для расчетов используют, не силу «Р»,

а ее проекции на заданные координатные оси

(рис. 6.5). Ось ox проводят в направлении,

противоположном Рис. 6.5. Разложение силы резания на со-

ставляющие:

DР – движение резания; DS – движение пода-

чи; Р – сила резания; Рz, Px, Py – главная, осевая и радиальная оставляющие силы резания.

направлению движения подачи. Ось oz проводят в направлении главного движения. Ось oy проводят в направлении перпендикулярном обработанной поверхности. Полученные проекции называют: Pz – главная составляющая силы резания; Px – осевая составляющая силы резания; Py – радиальная со-

194

м/мин) - марки: Р6М5К5М; Р6М5К5ОМ; 10Р6М5К5Ф3ОМ. Для порошковых сталей: окончание «М» - мелкая структура; окончание «ОМ» - особо мелкая структура. С 1980 г. в промышленности применяются, быстрорежущие стали,

с интерметаллидным упрочнением, марок В11М7К23; В4М12К23 и др. Эти стали, применяются, в основном, для точения, фрезерования и строгания труднообрабатываемых материалов.

Металлокерамические твердые сплавы состоят из тонко измельченных карбидов тугоплавких металлов (вольфрам, титан, тантал), соединенных ме-

таллической связкой. Благодаря наличию карбидов тугоплавких металлов сплавы имеют высокую температуростойкость, твердость и износостойкость.

Поэтому допускается скорость резания 100…150 м/мин. Существует четыре вида твердых сплавов: вольфрамовые; вольфрамо-титановые; вольфрамо-

титано-танталовые и безвольфрамовые. В группу вольфрамовых твердых сплавов входят: ВК3; ВК3М; ВК4; ВК6 ОМ; ВК6М; ВК8; ВК10 0М; ВК10М;

ВК15 (В - карбид вольфрама, К - кобальт, число после «К» - процентное со-

держание кобальта, остальное - карбиды вольфрама, М – мелкозернистый,

ОМ - особомелкозернистый). По сравнению с другими вольфрамосодержа-

щими твердыми сплавами они характеризуются наибольшими: пределом прочности на изгиб и вязкостью; но наименьшими: температуростойкостью и твердостью. Поэтому, вольфрамовые твердые сплавы рекомендуются для об-

работки чугуна, цветных сплавов и труднообрабатываемых материалов с не-

большими скоростями резания. В группу вольфрамо-титановых твердых сплавов входят: Т30К4; Т15К6; Т14К8; Т5К10; Т5К12 (Т – карбид титана,

число после «Т» - процентное содержание карбида титана, К – кобальт, число после «К» - процентное содержание кобальта, остальное - карбиды вольфра-

ма). Эти сплавы характеризуются наибольшими: твердостью, температуро-

стойкостью и износостойкостью; но менее прочны, чем сплавы группы «ВК».

Поэтому они рекомендуются для обработки сталей. В группу вольфрамо-

титано-танталовых твердых сплавов входят: ТТ7К12; ТТ8К6; ТТ30К4;

ТТ20К9 (ТТ – карбиды титана и тантала, число после «ТТ» суммарное про-

199

центное содержание карбидов титана и тантала, К – кобальт, число после «К»

- процентное содержание кобальта, остальное - карбиды вольфрама.). Эти сплавы, по своим показателям, занимают промежуточное место между спла-

вами групп «ВК» и «ТК». Поэтому, они очень эффективны при черновой об-

работке сталей и чугунов, при строгании и фрезеровании. В группу без-

вольфрамовых твердых сплавов входят: КНТ-16 и ТН-20 (Т-карбид титана,

Н-никель, КН - карбонитрид титана, число – суммарное процентное содер-

жание никеля и молибдена, остальное – карбид титана или карбонитрид ти-

тана). Эти сплавы рекомендуются для получистового и чистового точения и фрезерования чугуна, углеродистых сталей и цветных сплавов.

Минералокерамика – инструментальный материал на основе окиси алюминия, обладающий более высокими, чем у твердых сплавов, твердостью и температуростойкостью, но меньшей ударной вязкостью. Поэтому, их ис-

пользуют только для чистовой обточки и расточки деталей из высокопроч-

ных чугунов, закаленных сталей и для резания неметаллических материалов со скоростями до 200 м/мин. Различают: оксидную (белую), оксидно-

карбидную, оксидно-нитридную керамику и керметы. Оксидная керамика полностью состоит из окиси алюминия (марки: ВО13; ВШ-75). Её рекомен-

дуют для чистового и получистового точения нетермообработанных сталей,

серых и ковких чугунов твердостью менее 400НВ. Оксидно-карбидная кера-

мика, кроме окиси алюминия, имеет в своем составе легирующие добавки карбидов хрома, титана, вольфрама и молибдена (В3; ВОК60; ВОК63). Её ре-

комендуют для чистового и получистового точения и фрезерования закален-

ных сталей, отбеленных и серых чугунов, нержавеющих сталей. Оксидно-

нитридная керамика состоит из нитридов кремния и тугоплавких материалов,

включая и окись алюминия (силинит-Р, ОНТ-20). Эта керамика позволяет за-

менить вольфрамосодержащие твердые сплавы при получистовом и чисто-

вом точении различных материалов. При точении закаленных сталей качест-

во обработки соизмеримо со шлифованием. Керметы состоят из окиси алю-

миния, химически связанной металлами (железо, никель, титан, цирконий,

200