Слайд 1
Основы теории резания,
режущий инструмент
2014 г. Авдеева Т.М.
Слайд 2Инструментальные материалы
Требования:
1.Твёрдость- способность сопротивляться внедрению более твёрдого тела.
2.Прочность- способность сопротивляться разрушению.
3.Теплостойкость-
способность сохранять режущие свойства при нагреве.
4.Теплопроводность- способность отводить тепло от нагретого участка к ненагретому. Кобальт и молибден увеличивают теплопроводность, а ванадий и вольфрам снижают.
Слайд 3Инструментальные материалы
Требования:
5.Износостойкость- сопротивление изменению формы и размеров инструмента под действием силы
трения.
6.Шлифуемость.
7.Паяемость- способность образовывать прочное соединение при отсутствии трещин.
Слайд 4Инструментальные материалы
А. Быстрорежущая сталь: Р6М5, Р6М5К5, Р9, Р18. Служит для изготовления
высокопроизводительного режущего инструмента. Теплостойкость 600- 650ºС.
Б. Твёрдые сплавы (металлокерамика): смесь порошков карбидов тугоплавких металлов в связке из кобальта. Теплостойкость до 1000ºС, высокая твёрдость. Способны обрабатывать закалённые стали с твёрдостью до 45 HRC.
Слайд 5Инструментальные материалы
Однокарбидные сплавы: ВК3, ВК3М, ВК6, ВК8. Применяют при обработке твёрдых
и хрупких материалов: чугуна, стекла, бронзы, фарфора.
Двухкарбидные сплавы: Т5К10, Т15К6, Т30К4. Обрабатывают вязкие материалы: латунь, сталь.
Трёхкарбидные сплавы: ТТ17К12, ТТ10К8. Служат для обработки жаропрочных труднообрабатываемых титановых сплавов.
Слайд 6Инструментальные материалы
Д. Керамика: окись алюминия, теплостойкость до 1200°С, высокая износостойкость, низкая
стоимость, низкий предел прочности при изгибе, малая ударная вязкость. Применяют для чистовых работ при постоянных нагрузках и отсутствии вибраций.
Слайд 7Инструментальные материалы
Е. Алмазы: высокая твёрдость (в 6 раз больше, чем у
твёрдого сплава), износостойкость, теплопроводность, повышенная хрупкость, теплостойкость до 1000ºС. Применяется для тонкого точения деталей из цветных сплавов и неметаллов.
Слайд 8Инструментальные материалы
Поликристаллический алмаз (PCD).
Применяется для пластин с задними углами для производительной
обработки цветных металлов. Различают пластины двух типов:
- Пластины с одной вершиной
- Твердый сплав с алмазным покрытием
Слайд 9Явления, сопровождающие процесс резания
Усадка стружки: уменьшение длины стружки с увеличением
сечения.
В нагретом состоянии стружка пластична и принимает форму передней поверхности инструмента.
А. Стружкообразование
Слайд 14Явления, сопровождающие процесс резания
А. Стружкообразование
Чистовая обработка
Черновая обработка
Чистовая обработка Черновая обработка
Слайд 15Явления, сопровождающие процесс резания
А. Стружкообразование
Слайд 16Явления, сопровождающие процесс резания
Б. Тепловыделение: нагрев в зоне резания до 1200°С.
Слайд 17Явления, сопровождающие процесс резания
Б. Тепловыделение
Слайд 18Явления, сопровождающие процесс резания
В. Изнашивание: режущий инструмент при работе подвержен абразивному,
коррозионному, адгезионному, диффузионному износу.
Слайд 19Явления, сопровождающие процесс резания
1.Абразивное изнашивание – царапание стружки о
переднюю поверхность и поверхности резания о заднюю поверхность. Усиливается под действием частиц карбидов, нароста, окисных плёнок обрабатываемого материала.
2.Диффузионное изнашивание – растворение (диффундирование) компонентов инструментального материала в материале заготовки. Наиболее быстро переносится углерод, медленнее – вольфрам, кобальт и титан. Снижается за счет применения химически инертных инструментальных материалов по отношению к материалу заготовки.
Слайд 20Явления, сопровождающие процесс резания
3.Адгезионное изнашивание – перенос инструментального материала на
деталь и стружку в результате адгезии (схватывания). Для этого необходимо: наличие химически чистых поверхностей, их сближения до параметра кристаллической решетки и совместного пластического деформирования. Схватывание – это бездиффузионный процесс. Адгезионный износ можно уменьшить за счет образования на контактных поверхностях защитных пленок (за счет СОЖ).
Слайд 21Явления, сопровождающие процесс резания
4.Окислительное изнашивание – коррозия твердых сплавов
при нагреве в среде кислорода.
При температуре свыше 800 градусов кислород воздуха вступает в химическую реакцию с кобальтовой фазой твердых сплавов.
Твердость продукта окисления в 40…60 раз меньше, чем у исходного твердого сплава. Затем силами трения карбиды титана и вольфрама вырываются, происходит износ.
Однокарбидные твердые сплавы (ВК8)окисляются сильнее, чем 2-х (Т15К6) и 3-х карбидные (ТТ7К12).
Слайд 23Явления, сопровождающие процесс резания
Г. Наростообразование: налипание на передней поверхности инструмента материала
заготовки. Срывается 200- 300 раз в секунду, что приводит к возникновению вибраций, повышению шероховатости, снижению стойкости инструмента. Пути уменьшения: увеличение переднего угла, увеличение скорости резания (свыше 70 м/мин не образуется), применение СОЖ.
Слайд 24Явления, сопровождающие процесс резания
Д. Наклёп: упрочнение поверхностного слоя материала заготовки под
действием давления режущего инструмента. Для снятия наклёпа применяют отжиг.
Слайд 25Стойкость инструмента
Стойкость- период времени работы режущего инструмента, в течение
которого он выполняет заданные ему функции (время от начала работы до отказа или от заточки до переточки).
Слайд 34Способы крепления пластин
Надёжность крепления пластины и державки определяет стабильность процесса резания.
Глубина резания
Максимальная глубина резания зависит от ряда факторов. Мощность станка, стабильность, материал заготовки, размер и форма пластины, радиус носка, стружколом, сплав и угол установки. Начните с выбора размера режущей пластины, переходя затем к рекомендациям по выбору стружколома. Это определит выбор максимальной глубины резания.
Глубина резания всегда должна быть больше радиуса закругления вершины.
Слайд 44Режимы резания
Увеличение глубины резания позволяет снизить число проходов
Слайд 45Режимы резания
Увеличение подачи сокращает время прохода
Слайд 46Режимы резания
Скорость резания определяет стойкость инструмента
Слайд 48Эффекты воздействия СОЖ
1.Смазочный эффект- снижение трения, износа, силы резания, шероховатости.
2.Диспергирующий эффект-
при вводе в зону резания поверхностно активных веществ происходит охрупчивание твёрдого тела, облегчается процесс резания, улучшается стружколомание.
3.Охлаждающий эффект- снижается температура в зоне резания, увеличивается стойкость инструмента и точность обработки.
4.Моющий эффект- улучшается эвакуация из зоны резания продуктов износа инструмента, стружки, карбидов, выбитых из структуры материала инструмента.
Слайд 49Требования к СОЖ
1.Безвредность.
2.Постоянство свойств и хим. состава.
3.Негорючесть.
4.Эффективное охлаждение зоны
резания.
5.Снижение трения в зоне резания.
6.Защита от коррозии обработанных деталей и узлов станка.
Слайд 51Растачивание
Цельный инструмент
По возможности меньший вылет.
Max рекомендуемый вылет для стальных оправок составляет
4xD (l).
Max рекомендуемый вылет оправок с твердосплавным хвостовиком составляет 6xD (l).
Предварительно настроенная
антивибрационная оправка
l4 = зона демпфирования.
Не зажимать в этой зоне, на корпусе
имеется соответствующая маркировка.
Max рекомендуемый вылет
антивибрационных оправок с демпфером составляет 7xD для короткого исполнения и
10xD для длинного исполнения.
Слайд 54Резьбонарезание
Пластины с полным профилем
Слайд 55Резьбонарезание
Пластины с полным профилем
Пластины этого типа применяются наиболее часто.
Они полностью формируют профиль резьбы от внутреннего до наружного диаметра, при этом:
– обеспечивается точная высота резьбы и радиусы при вершине и впадине профиля, что гарантирует требуемую прочность резьбы;
- не требуется точная предварительная обработка диаметра под резьбу, а после операции резьбонарезания нет необходимости в снятии заусенцев;
- припуск на диаметр под резьбу должен быть 0.03-0.07 мм. Пластина обрабатывает вершину профиля резьбы;
- для каждого конкретного шага и профиля требуется отдельная пластина. При обработке материалов, склонных к поверхностному упрочнению резанием, таких как нержавеющие стали, не следует выбирать слишком малые глубины врезания:
– пластины с полным профилем обычно имеют больший радиус при вершине, чем пластины с неполным профилем, поэтому при работе с ними требуется несколько проходов.
Слайд 56Резьбонарезание
Пластины с неполным профилем
Слайд 57Резьбонарезание
Пластины с неполным профилем
Пластины такого типа не обрабатывают вершину
профиля резьбы, и поэтому необходимо точно обрабатывать диаметр цилиндра или отверстия для наружной или внутренней резьбы, соответственно:
- одна пластина может быть использована для некоторого диапазона шагов при условии, что угол подъема резьб одинаковый;
– уменьшение количества пластин на складе;
- универсальное применение пластины с радиусом при вершине, ориентированным на наименьший шаг резьбы, ведет к уменьшению стойкости инструмента, так как каждому профилю резьбы должен соответствовать свой радиус пластины.
Слайд 58Резьбонарезание
Многозубые пластины
Слайд 59Резьбонарезание
Многозубые пластины
Пластины работают аналогично пластинам с полным профилем, но
имеют два или более зубьев:
– уменьшение числа проходов ведет к увеличению стойкости инструмента, повышению производительности обработки и сокращению расходов;
- производительность повышается в 2 раза, если пластина имеет 2 зуба и в 3 раза, если – три зуба;
– необходимо больше места для выхода пластины из зоны резания, поскольку больше длина рабочей части;
- должна быть обеспечена высокая жесткость системы станок-приспособление-инструмент-деталь, так как многозубые пластины создают большие усилия резания;
– доступно только для наиболее распространенных профилей и шагов резьб;
- следует обратить особое внимание на соблюдение рекомендаций по глубине врезания.
Слайд 64Инновационные системы
Развертка Reamer 830 обеспечивает низкую шероховатость поверхности и высокую размерную
точность сквозных отверстий при больших величинах подачи.
Развёртывание
Слайд 65Инновационные системы
Система CoroTurn® TR.
Новая конструкция представляет собой перпендикулярные Т-образные
направляющие, с помощью которых пластина очень надежно и точно закрепляется в гнезде. Такой тип закрепления пластины обеспечивает отсутствие ее смещения во время резания, даже при значительных и разнонаправленных усилиях резания.
Слайд 66Инновационные системы
Сверло
CoroDrill 880
Слайд 67Инновационные системы
CoroDrill 880
Это сверло способно обработать отверстие в два раза быстрее с вдвое меньшими затратами, по сравнению со сверлами предыдущего поколения.
Появился новый твердый сплав GC4034 для сверления стали. Он специально создан для производительной работы на сверлах небольших диаметров.
- Сочетание прочности и износостойкости.
- Рекомендуется для обработки сталей со средними и большими подачами
- Производительное решение для диапазона сверления 14-19.99 мм.
Для работы в нестабильных условиях или при прерывистом резании используйте новую геометрию режущих пластин - GT. Она обладает высокой прочностью, обеспечивающей максимальную надежность работы. Пластины с новой геометрией изготавливаются из сплавов GC4024 и GC4044.
- Первый выбор при работе в нестабильных условиях обработки, а также при прерывистом резании.
- Очень прочная, усиленная режущая кромка.
- Широкий диапазон подач: от низких до высоких.
- Хорошее стружкообразование при обработке большинства материалов.
Слайд 68Инновационные системы
Система Coromant Capto
Основные требования по закреплению инструмента в многоцелевых станках:
-
высокая жесткость
- высокая точность
- надежная и эффективная
автоматическая смена
- гибкость инструментального магазина
- широкий ассортимент стандартного инструмента
- возможность использования
специального инструмента.
Модульная быстросменная
инструментальная система Coromant Capto является единственным решением, наиболее полно отвечающим всем этим требованиям. Инструментальная система для многоцелевого станка должна быть
одинаково пригодна для вращающегося и для стационарного инструмента.
Слайд 69Coromant Capto® для фрезерования
Coromant Capto:
Уникальная система, разработанная для токарной и
осевой обработки
Высокая точность и стабильность инструмента, непосредственно интегрированного в шпиндель Capto
Широкий ассортимент стандартной продукции
Фрезы, оправки, державки
Модульная система
Инновационные системы
Слайд 70Инновационные системы
CoroThread™ 266
Новая концепция для резьбонарезания
Самая надежная система на рынке
Слайд 71Инновационные системы
Технологические возможности фрезы CoroMill 490
Слайд 72Инновационные системы
Фрезы CoroМill 590
Сверхвысокие скорости обеспечиваются пластинам из
поликристаллического алмаза
PCD. Оснащение фрезы пластинами Wiper обеспечивает высокое качество поверхности при больших подачах.
Высокоточная регулировка пластин в корпусе.
Слайд 73Осевая настройка пластин
Coromant Capto или HSK
Стальной корпус
- Твердосплавные или PCD пластины
- Пластины CBN
- Пластины Wiper для обработки с высокими подачами
CD10/ CB50/ H10
Рифленая опорная поверхность пластины для большей надежности
Запатентовано
F
Корпус из алюминиевого сплава
0,1
CoroMill® Century
новое поколение торцевых фрез для чистовой обработки
Инновационные системы
Слайд 74Группы обрабатываемых материалов по ИСО
Слайд 83Причины поломки пластин
Состояние опорной пластины
Слайд 84Используемая литература
«Высокопроизводительная обработка металлов резанием» М.: Издательство «Полиграфия», 2003.- 301с.
Технический справочник
от Sandvik Coromant «Руководство по металлообработке», 2005.- 583с.
С.А. Рубинштейн «Основы учения о резании металлов и режущий инструмент» М.: издательство «Машиностроение», 1968.- 392с.