Требования

1. Обеспечение работоспособного состояния – состояния при котором возможна обработка резанием:

• Определяется материалом режущей части, мех. свойствами инструментального материала;

• Геометрическими параметрами режущей части.

2. Обеспечение требуемой точности и качества обработки:

• конструкцией инструмента, его геометрическими параметрами, формой и шероховатостью режущих кромок.

• Зависит от схемы резания, последовательности и условий обработки.

3. Обеспечение максимальной возможной производительности:

• определяется режимом резания (это совокупность значений скорости, подачи или скорости подачи, и глубины резания);

• материалом режущей части, её геометрическими параметрами, конструкцией инструмента (суммарной длинной режущих кромок, одновременно участвующих в работе);

• зависит от способов формирования и отвода стружки, тепла и др.

4. Технологическое изготовление инструмента с учётом максимально возможного числа заточек и подналадок.

5. Минимально возможная стоимость инструмента и затрат на эксплуатацию.

Экономическая эффективность зависит от периода стойкости и удельных или приведённых затрат на единицу продукции.

К инструменту, предназначенному для работы в условиях гибких производительных систем, предъявляются дополнительные требования.

Факторы

1. Отсутствие человека

2. Высокая стоимость станкоминуты

Дополнительные требования

1. Надёжность инструмента;

2. Возможность и быстрота настройки на требуемый размер;

3. Быстрота замены в процессе эксплуатации;

4. Надёжность и точность базирования при установке;

5. Стабильный отвод стружки из зоны резания;

6. Унифицированность;

7. Универсальность инструмента.

Расчёт режущих инструментов

1. Выбор из имеющегося стандартного инструмента.

2. Проектирование специального инструмента.

1. Проверочные расчёты (по констр выбир парам обраб)

2. Проектировочные расчёты (наоборот)

Виды расчёта

1. Расчёт конструктивных размеров инструмента. Ход расчёта зависит от конструкции и назначения инструмента.

2. Назначение или определение геометрических параметров и соотношений между инструментом, статическими и кинематическими геометрическими параметрами (углы);

3. Профилирование режущих кромок, фасонного или обкатного инструмента. Наличие передних и задних углов вызывает необходимую коррекцию расчётов профиля инструмента.

4. Силовые расчёты – это расчёты на прочность и жёсткость режущего инструмента и вспомогательного инструмента, размеры которого определяются размерами режущего инструмента;

5. Точностные расчёты конструктивных параметров полу универсальных и специальных инструментов, размеров режущей части, положения режущей части относительно установленной поверхности инструмента.

Метод конечных эл-тов.

4. Инструм-ые матер-лы и требования к ним.

Инструментальные материалы

Требования к инструментальным материалам

В общем случае к инстр матер-м пред-ся треб-я:

1. Эксплуатационные требования – св-во, обесп-е режущую спос-ть инстр, т.е. возможность осуществлять обработку резанием;

2. Технологические требования – хорошая обраб-ть, спос-ть к ПД и необходимые свойства термической обработки;

3. Экономические – возможна низкая стоимость и минимальные затраты на изготовление инструмента.

К показ-м эксплуат-й группы относ: тв-ть, прочн-ть, теплос-ть, теплопров-ть, сродство с обраб-м материалом, износостойкость.

Твёрдость – что бы реж. Инстр-т мог срезать слой обраб-го матер и превратить его в стружку твёрдого инстр-го матер-ла, его св-ва должны значит превышать св-ва обраб-го матер. Как прав, тв-ть инстр-го материала > HRC60. Твёрдость инструментального материала может быть естественной, т.е. свойственной этому материалу при его образовании; и может быть получена специальной обработкой. Так например, в результате термической обработки твёрдость инструментальной стали существенно повышается. Возможность получения той или иной твёрдости определяется химическим составом. Во многом твёрдость зависит также от получаемой макро- и микроструктуры материала. Практически, любой инструментальный материал можно представить как сочетание твердых и связующих фаз.

Прочность. В процессе резания в пределах площадки контакта напряжения достигают больших значений (сотни МПа). Они обусловлены возникающими силами резания (десятки кН). К тому же, в случае прерывистого резания нагружение носит знакопеременный характер. Потому износостойкий материал должен сочетать высокую твёрдость с хорошей сопротивляемостью на сжатие и изгиб. Обладать высоким пределом выносливости и ударной вязкости.

Теплостойкость и теплопроводность. Основное время в процессе работы инструментальный материал находиться в контакте с обрабатываемым. В результате процесса деформирования срезаемого слоя, трения стружки, трения с обрабатываемой поверхностью выделяется тепло. В процессе эксплуатации инструмент испытывает воздействие весьма высокой температуры (около 100). При нагреве материал теряет свою твердость, т.е. размягчается.

Нагрев ниже некоторого критического значенияΘْкр приводит к сравнительно незначительным изменениям свойств. Причём при прекращении нагрева исходная твердость восстанавливается. При нагреве выше Θْкр в инст рументальном матер. происходят необрати мые структурные изменения, связанные со снижением твёрдости.

Теплостойкость характеризуется темпе ратурой, при которой в течении оп ределённого промежутка времени сохраняется первоначальная твердость инструментального материала. Теплостойкость оказывает основное влияние на работу инструмента.

Увеличение работоспособности режущего инструмента можно достичь не только за счёт повышения износостойкости, но и благодаря увеличению отвода тепла из зоны резания. Кроме того, высокая теплопроводность инструментального материала снижает вероятность появления брака при заточке инструмента.

Сродство с обрабатываемым материалом. В процессе резания под действием высокой удельной температуры и давления оксидные и другие плёнки на трущихся поверхностях режущей кромки разрушаются. Происходит непосредственный контакт обрабатываемого и инструментального материала. В определённой мере этот процесс может быть охарактеризован коэффициентом трения, который оказывает влияние на износостойкость.

Износостойкость. Под износостойкостью понимается возможность инструментального материала сопротивляться при резании удалению его частиц с контактных поверхностей. Износостойкость является комплексным эксплуат показ-м, она зависит от тв-ти, прочн и тепл-ти, а также от усл-й рез-я. Износост-ть опред-ся отнош-ем работы сил терния к массе продукта износа:

Также исп-ся понятие интенсивности изнаш-ния, кот выражает скорость нарастания массы продуктов на пути контакта:

5. Выбор и группы применения твердых инструментальных материалов

Твердые инструментальные матер:

1) Р (синий) сталь

2) М (желтый) нержавейка

3) К (красный) чугун

4) N (зеленый) цветные и неметаллы

5) S (коричневый) жаропрочн, титан

6) Н (серый) матер с высокой тверд-ю

Группа Р:

- низколегир мягкая сталь σ_В≤450 МПа

- автоматные σ_В=400-700

- констр сталь σ_В=450-550

- низколегир сталь, более 0,5%С. Литейные, ферритные и мартенситные нержав стали. т/о σ_В=550-700

- высоколегир. Инстр, литейные, мартенситные, нержав, т/о стали σ_В=700-900

- высоколегир. Инстр, литейные, мартенситные, нержав, т/о стали σ_В=900-1200

- высокопрочные мартенситные нержав т/о. σ_В>1200

Группа М

- аустенитные, аустен-ферритные.

Умеренная обраб и пониженная, труднообраб и особотруднообраб

Группа К:

- чугун ср твед-ти (серый)

- низколегир, ковкий, высокопрочный чугун умер обраб-ти

- легир, ковкий, высокопрочн пониж обраб-ти

- высоколегир, ковкий высокопрочн высокой обраб-ти

Группа N

- легкообраб, алюминистые сплавы безкремнистые или низкокремнитсые

-легкообраб: латуни, цинковые, магниевые сплавы

- труднообраб. Алюминиевые сплавы, кремнийсодерж с медью и никелем.

Группа S: - жаропрочные сплавы на основе железа, никеля и кобальта. С твердостью до 30 HRC

- жаропрочные сплавы на основе железа, никеля и кобальта. С твердостью более 30 HRC

- титановые сплавы

Группа Н:

- закал сталь более 45 HRC

- отбел легир чугун более 400НВ

Каждая группа примен-я разбивается на подгруппы в зависимости от эксплуатац св-в. Обознач числ индексом 01-50. Осн-е с шагом 10 и промеж с шагом 05. Матер с невысок тв-ю и износостойк-ю относ к подгруппе 01, с наивысш прочн и ударной взякостью – к подгр 50. Выбор подгруппы зависит от режима и усл-й обраб.

В зависимости от режима резания:

1) чистовая обраб 01-10

2) получистовая 10-20

3) черновая 20-30

4) обдирка 30-50

Кроме режима резания подгр опред усл-ми обраб: хорошие, норм и плохие.

При переходе от норм усл-й к хорошим индекс подгр примен уменьшается на 05-10, а при перех к плохим увелич на 05-10.

Соответствие групп примен-я и стандартных инстр матер-в:

Р01		Т30К4, ТН20, ВО13, В3, ВОК60
Р10		Т15К6, ТН20, КНТ16
Р20		Т14К8, КНТ16
Р25		ТТ20К9
Р30		Т5К10, ТТ10К8Б
Р40-Р50		ТТ7К12
М05	ВК60М
М10	ВК6М, ТТ8К6
М20	ТТ10К8Б
М30	ВК10ХОМ, ТТ10К8Б
М40	ВК8, ТТ7К12
К01	ВК3М, ВК3, ВО13, ВОК60, В3
К05	ВК60М
К10	ВК6М, ТТ8К6, ТН20
К15	Т8К7
К20	ВК6КНТ16
К30, К40	ВК8

Обл-ть примен-я станд тв матер

ВК3М	К01, Н01	Точение непр-е, разв-е, резьбонар-е
ВК3	К01, N01	Точение, отрезание, резьбонар
ВК6ОМ	К05, М05, S05, H05	Универс
ВК6М	M10, K10, S10, H10	Универс
ВК6	K20, N20	Универс
ВК8	M35, K35, N30, S25, H25	Любая кроме резьбонар
ВК10ХОМ	M30, K30, N30, S30	Монолитный инстр
Т30К4	P01	Точение непр-е, разв-е, резьбонар-е
Т15К6	P10	Универс
Т8К7	K15, H15	Фрез-й
Т14К8	P20	Универс
Т5К10	P30
ТТ8К6	M30, K10, N10, S10, H10	Универс, точение, фрез-е, сверл-е
ТТ10К8Б	P30, M30, N30, S30, H30	Универс
ТТ20К9	P25	Фрез-е
ТТ7К12	P45, M35	Все, кроме резьбонар
ТН20	P01, K10, N01	Точение, фрез-е чугуна
КНТ16	P10, K20, M10	Точение, фрез-е
ВО13	P01, K01	точение
В3	P01, K01, N05, H05	Точение
ВОК60	P01, K01, H05	Точение и фрез-е