Выбор инструментального материала
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Сибирский государственный аэрокосмический университет
имени академика М. Ф. Решетнева
(СибГАУ)
Факультет машиноведения и мехатроники
Кафедра ТМС
| ПРОЦЕССЫ И ОПЕРАЦИИ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ |
| наименование дисциплины |
| Практическое занятие № 10 |
| ВЫБОР ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО МАТЕРИАЛА |
| тема |
Красноярск 2015
Практическое занятие № 1
ВЫБОР ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО МАТЕРИАЛА
Цель работы — научиться выбирать по справочным данным материал режущей пластины резца для разных условий обработки и обосновывать выбор материала.
Теоретическая часть
Большинство конструкций металлорежущего инструмента изготовляют составными — рабочая часть из инструментального материала, крепежная из обычных конструкционных сталей (сталь 45, 50, 40Х и т. п.; в случае тяжело нагруженных корпусов — сталь У10 или 9ХС). Исключение составляют мелкоразмерные или слесарные инструменты, изготовляемые целиком из инструментального материала, а также инструменты, изготовляемые из углеродистых инструментальных сталей (ГОСТ 1435—74) и легированных инструментальных сталей (ГОСТ 5950—73).
Рабочую часть инструментов в виде пластин или стержней из быстрорежущей стали (ГОСТ 19265—73) соединяют с крепежной частью с помощью сварки. Эксплуатационные и технологические свойства и рекомендуемые области применения наиболее распространенных быстрорежущих сталей приведены в табл. 1.
Таблица 1
Выбор марок быстрорежущей стали для различных режущих инструментов
| Марка стали | Прочность, износостойкость | Шлифуемость | Изготовляемый инструмент |
| Р18 | Удовлетворительная прочность, повышенная износостойкость при малых и средних скоростях резания, широкий интервал закалочных температур | Удовлетвори-тельная | Режущий инструмент всех видов, в том числе для обработки обычных конструкционных материалов в условиях динамических нагрузок |
| Р9 | Удовлетворительная прочность, повышенная износостойкость при средних и повышенных скоростях резания, более узкий интервал оптимальных закалочных температур, повышенная пластичность при температурах горячей деформации | Пониженная по сравнению со сталью Р18 | Простой формы с малым объемом шлифованных поверхностей (резцы, сверла, зенкеры и др.), для обработки обычных конструкционных материалов |
| Р6М5 | Повышенная прочность, более узкий, чем у стали Р18, интервал оптимальных закалочных температур, повышенная склонность к обезуглероживанию и выгоранию молибдена | Удовлетворительная | То же, что и стали Р18 |
Окончание таблицы
| Марка стали | Прочность, износостойкость | Шлифуемость | Изготовляемый инструмент |
| Р14Ф4, Р9Ф5 | Повышенная износостойкость при низких и средних скоростях резания | Низкая; рекомендуется применение эльборовых шлифовальных кругов | Для снятия стружки небольшого сечения; для обработки материалов, обладающих абразивными свойствами в условиях нормального разогрева режущей кромки |
| Р18К5Ф2, Р9М4К8, Р6М5К5 | Повышенные вторичная твердость и износостойкость | Пониженная, но лучше, чем шлифуемость стали Р14Ф4; рекомендуется применение эльборовых шлифовальных кругов | Для обработки высокопрочных, коррозионно-стойких и жаропрочных сталей и сплавов в условиях повышенного нагрева режущей кромки |
| Р10К5Ф5 | Повышенная вторичная твердость, высокая износостойкость | Низкая; рекомендуется применение эльборовых шлифовальных кругов | Простой формы с малым объемом шлифованных поверхностей (резцы, сверла, зенкеры, и др.), для обработки высоко-прочных, коррозионно-стойких и жаропрочных сталей и сплавов, материалов, обладающих абразивными свойствами в условиях повышенного разогрева режущей кромки |
| Р9К5 | Повышенная вторичная твердость | Пониженная, близкая к стали Р9 | Для обработки сталей и сплавов повышенной твердости и вязкости; пригодна для работы с ударом |
| Р9К10 | Повышенная вторичная твердость (пониженная ударная вязкость) | С малым объемом шлифованных поверхностей, для обработки коррозионно-стойких, жаропрочных, а также повышенной твердости и вязкости сталей и сплавов |
Твердые сплавы в виде пластин соединяют с крепежной частью с помощью пайки или специальных высокотемпературных клеев. Многогранные твердосплавные пластины закрепляют прихватами, винтами, клиньями и т. д.
Мелкоразмерные твердосплавные инструменты (концевые и дисковые фрезы, сверла, развертки и т. д.) изготовляют в виде припаиваемых к хвостовикам твердосплавных стержней и коронок или целиком из твердого сплава.
Марки твердых сплавов и рекомендуемые области применения твердосплавного инструмента приведены в табл. 2.
Таблица 2
Выбор марок твердого сплава для различных режущих инструментов
| Виды и характер обработки | Марка твердого сплава при обработке | ||||||||
| угле-родис-той и леги-рован-ной стали | труд-нооб-раба-тывае-мых мате-риалов | корро-зион-но-стой-кой стали аусте-нитно-го класса | зака-лен-ной стали | тита-на и спла-вов на его осно-ве | чугуна | цвет-ных метал-лов и их спла-вов | неме-талли-чес-ких мате-риа-лов | ||
| НВ 240 | НВ 400-700 | ||||||||
| Черновое точение по корке и окалине при неравномерном сечении среза и прерывистом резании с ударами | Т5К10 Т5К12 ВК8 ВК8В | Т5К12 ТТ7К12 ВК8 ВК8В | Т5К12 ВК8В ВК8 | - | ВК8 ВК8В | ВК8 ВК8В ВК4 | ВК8 ВК8В | ВК4 ВК6 ВК8 | - |
| Черновое точение по корке при неравномерном сечении среза и непрерывном резании | Т14К8 Т5К10 | ВК4 ВК8 ВК8В | ВК4 ВК8 | ВК4 | ВК4 ВК8 ВК6 | ВК6М ВК4 | ВК4 ВК6 | ||
| Черновое точение по корке при относительно равномерном сечении среза и непрерывном резании | Т15К6 Т14К8 | Т5К10 ВК4 ВК8 | ВК6М ВК4 | ВК8 | ВК4 ВК8 | ВК6М ВК3 | ВК3 ВК3М ВК4 | ВК4 | |
| Получистовое и чистовое точение при прерывистом резании | Т15К6 Т14К8 Т5К10 | ВК4 ВК8 ВК8В | ВК4 ВК8 | Т5К10 ВК4 ВК8 | ВК4 | ВК4 ВК6 ВК8 | ВК6М | ВК3 ВК3М ВК4 | |
| Точное точение при прерывистом резании | Т30К4 Т15К6 | - | ВК6М | Т14К8 Т5К10 ВК4 | ВК4 | ВК3 ВК3М ВК4 | ВК6М ВК3 | ВК3 ВК3М ВК4 | ВК3 ВК3М ВК4 |
| Точное точение при непрерывном резании | Т30К4 | ВК6М ВКЗМ | Т30К4 Т15К6 ВК6М ВК3М | ВК4 ВК6М ВК3М | ВК3 ВК3М | ВК6М ВК3М ВК3 | ВК3 ВК3М | ||
| Отрезка и прорезка канавок | Т15К6 Т14К8 Т5К10 | ВК4 ВК8 ВК8В | ВК6М ВК4 | ВК6М ВК4 ВК3М | ВК4 ВК8 | ВК4 ВК6 ВК8 | ВК6М ВК3 | ВК3 ВК3М ВК4 | ВК3 ВК3М ВК4 |
| Предварительное нарезание резьбы | Т15К6 Т14К8 | Т15К6 Т14К8 ВК4 | ВК6М ВК4 | ВК4 ВК6М ВК3М | ВК3 ВК3М ВК4 | ВК6М ВК3М ВК3 | ВК4 ВК6 ВК6М | ВК3 ВК3М ВК4 | |
Продолжение таблицы
| Виды и характер обработки | Марка твердого сплава при обработке | ||||||||
| угле-родис-той и леги-рован-ной стали | труд-нооб-раба-тывае-мых мате-риалов | корро-зион-но-стой-кой стали аусте-нитно-го класса | зака-лен-ной стали | титана и спла-вов на его осно-ве | чугуна | цвет-ных метал-лов и их спла-вов | неме-талли-чес-ких мате-риа-лов | ||
| НВ 240 | НВ 400-700 | ||||||||
| Окончательное нарезание резьбы | Т30К4 Т15К6 | Т30К4 Т15К6 В14К8 | ВК6М ВК3М | ВК6М ВК4 ВК3М | ВК4 ВК6М ВК3М | ВК3 ВК3М ВК4 | ВК6М ВК3М ВК3 | ВК3 ВК3М | ВК3 ВК3М |
| Строгание и долбление черновое | Т15К12В ВК8В ВК15 | Т5К12 | Т15К12 ВК8 BK15 | - | ВК8 ВК8В | - | ВК8 ВК8В | ВК4 ВК6 ВК8 | |
| Строгание и долбление получистовое и чистовое | Т5К10 T5KI2B ВК8 ВК8В | ТТ7К12 | Т5К12 ВК8В BK15 | - | ВК4 ВК6 ВК8 | ВК4 ВК6 | |||
| Черновое фрезерование | Т15К6 Т14К8 Т5К10 | Т5К10 ВК4 ВК8 | Т5К12 Т5К10 Т14К8 | ВК4 ВК8 | ВК4 ВК6 ВК8 | ВКЗ ВК4 | |||
| Получистовое и чистовое фрезерование | Т30К4 Т15К6 Т14К8 | Т15К6 Т14К8 Т5К10 | Т15К6 Т14К8 | ВК6 ВК4 | ВК6М | ВК3 ВК3М ВК4 | ВК3 ВК3М | ||
| Сверление неглубоких (нормальных) отверстий | Т5К10 Т5К12В ВК8 ВК8В | Т5К12В ТТ7К12 ВК8В ВК8 | Т5К12В ВК8В ВК8 | ВК8 ВК8В | ВК4 ВК6 ВК8 | ВК8 ВК8В | ВК4 ВК6 ВК8 | ВК3 ВК4 | |
| Сверление глубоких отверстий | Т15К6 Т14К8 Т5К10 Т5К12В ВК8 | - | |||||||
| Кольцевое сверление глубоких отверстий | Т15К6 Т14К8 Т5К10 | - | |||||||
| Рассверливание неглубоких (нормальных) предварительно просверленных отверстий | Т14К8 T5KI0 Т15К6 | ВК4 ВК8 | ВК8 | Т14К8 Т5К10 ВК8 | Т14К8 Т5К10 ВК8 | ВК4 ВК8 | ВК3 ВК3М ВК4 | ВК6М ВК3 ВК4 ВК3М | ВК3 ВК3М |
| Рассверливание неглубоких (нормальных) отверстий в литых, кованых или штампованных деталях | Т5К10 Т5К12 ВК8 ВК8В | Т5К12 ТТ7К12 ВК8 ВК8В | Т5К12 ВК8В ВК8 | - | - | ВК4 ВК6 ВК8 | - | - | ВК4 ВК6 ВК8 |
Окончание таблицы
| Виды и характер обработки | Марка твердого сплава при обработке | ||||||||
| угле-родис-той и леги-рован-ной стали | труд-нооб-раба-тывае-мых мате-риалов | корро-зион-но-стой-кой стали аусте-нитно-го класса | зака-лен-ной стали | титана и спла-вов на его осно-ве | чугуна | цвет-ных метал-лов и их спла-вов | неме-талли-чес-ких мате-риа-лов | ||
| НВ 240 | НВ 400-700 | ||||||||
| Рассверливание глубоких предварительно просвер-ленных отверстий | Т15К6 Т14К8 | ВК4 ВК8 | Т14К8 Т5К10 ВК8 | - | ВК3 ВК3М ВК4 | ВК6М ВК4 | ВК3 ВК3М ВК4 | ||
| Рассверливание глубоких отверстий в литых, кованных и штампованных деталях, а также отверстий с неравномерным припуском на обработку и прерывистым резанием | Т5К10 Т5К12 ВК8 ВК8В | Т5К12 ТТ7К12 ВК8 ВК8В | Т5К12 ВК8 ВК4 | - | - | ВК4 ВК8 ВК8М | - | ВК4 ВК8 ВК8М | - |
| Черновое зенкерование | Т15К6 Т14К8 Т5К10 Т5К12 ВК8 | Т5К10 ВК4 ВК8 | ВК6М ВК4 | - | ВК4 ВК8 | ВК4 ВК6 ВК8 | ВК6М | ВК4 ВК6 ВК8 | ВК4 ВК6 |
| Получистовое и чистовое зенкерование | Т30К4 Т15К6 Т14К8 | Т15К6 Т14К8 Т5К10 ВК6М | ВК6М | - | ВК4 ВК8 | ВК3 ВК3М ВК4 | ВК4 | ВК3 ВК3М ВК4 | |
| Предварительное и окончательное развертывание | Т30К4 Т15К6 | Т30К4 Т15К6 ВК6М ВК3М | ВК6М ВК4 | Т30К4 ВК3М ВК6М | ВК4 ВК6М ВК3М | ВК3 ВК3М ВК6М | ВК6М ВК3М | ||
Практическая часть
Пример 1. Выбрать материал режущей пластины токарного проходного резца, предназначенного для черновой обработки отливки из серого чугуна твердостью 220 НВ по корке при неравномерном припуске и прерывистом резании.
Р е ш е н и е.
Для обработки заготовок из чугуна рекомендуется твердый сплав вольфрамовой группы (ВК). Важнейшим требованием к материалу режущей части резца для черновой обработки, т. е. для работы с большими нагрузками на инструмент, является обеспечение прочности. Для черновой обработки по корке при неравномерном припуске и прерывистом резании согласно табл. 2 или в справочнике [1] рекомендуется твердый сплав ВК8 [1, табл. 3, с. 116]. Сплав этой марки содержит 8 % Со и является достаточно прочным.
Пример 2. Выбрать материал режущей пластины резца, предназначенного для предварительного нарезания резьбы на заготовке из стали 40Х.
Р е ш е н и е.
Для обработки заготовок из сталей рекомендуется твердый сплав титановольфрамовой группы (ТК). Для предварительного нарезания резьбы согласно табл. 2 или в справочнике [1] рекомендуются твердые сплавы Т15К6 и Т14К8 [1, табл. 3, с. 117], так как в этом случае осуществляется резание по предварительно обработанной поверхности без ударных нагрузок. Принимаем сплав TI5K6.
Задача 1. Выбрать материал режущей пластины резца для заданных условий обработки. Обосновать выбор материала (табл. 3).
Таблица 3
Данные к задаче 1
| № вари-анта | Материал заготовки | Вид обработки | Характер обработки |
| 1 | Сталь 20Х, σвр = 580 МПа (≈58 кгс/мм2) | Нарезание резьбы | Черновая |
| 2 | Серый чугун, 170 НВ | Растачивание | Черновая без ударных нагрузок |
| 3 | Сталь Ст5, σвр = 600 МПа (≈ 60 кгс/мм2) | Обтачивание | Черновая после автогенной резки |
| 4 | Серый чугун, 200 НВ | Подрезка торца | Чистовая |
| 5 | Ковкий чугун, 150 НВ | Обтачивание | Черновая с ударными нагрузками |
| 6 | Сталь 45, σвр = 700 МПа (≈ 70 кгс/мм2) | Обработка фасонным резцом | Чистовая |
| 7 | Бронза Бр АЖ9-4, 120 НВ | Растачивание | Черновая |
| 8 | Сталь 45ХН, σвр = 750 МПа (≈ 75 кгс/мм2) | Обтачивание | Чистовая с малым сечением среза (тонкая) |
| 9 | Сталь коррозионно-стойкая 40X13, 200 НВ | Прорезка паза | Чистовая |
| 10 | Латунь ЛК80-3,110НВ | Растачивание | Чистовая |
Библиографические ссылки
- Справочник технолога-машиностроителя: в 2-х томах – Т.2 / под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещеряковой. – М.: Машиностроение, 1986. – 496 с.