НАПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

Повышение качества РИ неразрывно связано с современными направлениями развития технологии производства инструмента (рис. 5.4). Так, внедрение технологии склеивания РИ исключает тре- щинообразование и снижает себестоимость изготовления инстру-

Схема основных направлений развития технологий изготовления режущего инструмента (РИ)

Рис. 5.4. Схема основных направлений развития технологий изготовления режущего инструмента (РИ)

мента на 15...20%. При переводе паяных и сварных конструкций на клееную в ряде случаев увеличивается стойкость РИ в 1,3... 1,5 раза по сравнению с напайным и сварным за счет сохранения исходных режущих свойств инструментальных материалов.

Повышение качества РИ при затачивании может быть обеспечено при использовании кругов из синтетических алмазов и эльбора. Электроалмазное затачивание твердосплавного инструмента обеспечивает повышение качества обработанной поверхности и стойкость РИ с одновременным повышением производительности. При шлифовании и затачивании быстрорежущего инструмента кругами из синтетических алмазов обеспечивается шероховатость поверхности ниже R — 0,32 мкм с отсутствием прижогов.

При изготовлении РИ из быстрорежущей стали получили применение различные способы химико-термической обработки, позволяющие значительно улучшить ряд показателей качества инструмента (твердость, износостойкость, коррозионную стойкость и др.).

Наиболее распространенными являются следующие виды химико-термической обработки РИ:

  • азотирование, нитрирование — диффузионное насыщение поверхностного слоя толщиной 0,2...0,8 мм в среде аммиака или в расплаве солей на основе карбамида при температуре
  • 500...650 °С. В результате повышаются твердость, износостойкость, коррозионная стойкость и сопротивление усталости;
  • борирование — насыщение поверхности изделий из стали бором для повышения твердости (до 1400 HV), теплостойкости, износостойкости и коррозионной стойкости;
  • алитирование — насыщение поверхностного слоя алюминием на глубину 0,02...1,2 мм для повышения теплостойкости (красностойкости);
  • сульфидирование — поверхностное насыщение серой стальных изделий для повышения износостойкости и предупреждение за- диров;
  • фосфарирование — химический процесс образования на поверхности стальных изделий тонкого слоя фосфора, предохраняющего от коррозии.

Повышение стойкости РИ может быть получено за счет упрочнения режущих кромок путем создания фасок на передней грани и радиусов округления главной режущей кромки. Особенно эффективно это для инструмента, оснащенного пластинками на твердых сплавах, минералокерамики, сверхтвердых материалов (табл. 5.2).

Таблица 5.2

п/п

Способ

уплотнения

Эскиз

Область применения, размеры упрочняющих элементов

1

Скругление

Прецизионные и легкие чистовые операции:

а= (0...0,05) х 20?; г = 0,02. ..0,06 мм

2

Фаска

Получистовые, чистовые операции:

/ха = 0,1x20?

3

Фаска и скругление

V

Черновые операции: /х а= 0,02 х 20?; г = 0,05. ..0,10 мм Чистовые операции с высокой скоростью: /х а =( 0,3 х 0,5) х 30?; г = 0,005...0,010мм

4

Двойная фаска и скругление

___L.

Тяжелые черновые операции:

/х а х (3= 0,15x20? х 25°; г = 0,10...0,15 мм Фрезерование: /хах$=0,15x30? х 30?; г = 0,05. ..0,10 мм

^3#

Способ 2 может заменить способ 3. Способ 4 заменяет способ 3 при больших фасках и углах.

Радиус скругления модет быть получен виброгалтовкой на специальных установках и определяется временем галтовки и видом рабочей среды. Фаски получают обработкой на специальных плоскошлифовальных станках или заточных с алмазными кругами или гибкими доводочными кругами с алмазной пастой.

Способ 2 может заменить способ 3. Способ 4 заменяет способ 3 при больших фасках и углах (табл. 5.2).

В последнее время значительно расширилась область применения упрочнения режущих элементов инструмента поверхностным пластическим деформированием (ППД). Способы ППД упрочняют поверхностный слой, снижают шероховатость, улучшают микрорель- ефную структуру.

Для быстрорежущего закаленного РИ упрочнение производится с помощью алмазного выглаживания, обкатки шариком, ультразвука. Например, алмазное выглаживание зубьев протяжек повышает в

2.. .3 раза их стойкость по сравнению с шлифованными и на 20...40% по сравнению с полированными.

Одним из способов поверхностного деформирования твердосплавных пластин является виброабразивная и дробеструйная обработка. Виброабразивная обработка повышает стойкость пластин при фрезеровании в 1,2...2 раза, при точении — в 1,5 раза. Дробеструйное упрочнение особенно эффективно для повышения качества хрупких РИ.

Одна из главных задач, стоящих в настоящее время перед промышленностью, — повышение стойкости твердосплавного и быстрорежущего инструмента (в том числе безвольфрамового) в 3...4 раза за счет нанесения износостойких покрытий. В качестве материала для покрытий твердосплавных пластин используют карбиды, нитриды, бориды и салициды тугоплавких металлов.

Разработаны физические (метод КИБ — конденсация вещества в процессе ионной бомбардировки) и химические (метод нанесения покрытий из парогазовой фазы и термодиффузионный метод) методы нанесения покрытия на твердосплавные пластины.

Пластины с покрытиями толщиной 5... 15 мкм характеризуются высокой стойкостью при резании. Стойкость таких пластинок в

2.. .3 раза выше, чем стойкость пластины без покрытий, испытанных в одинаковых условиях. А при равной стойкости достигается повышение производительности более чем на 25%. Стойкость пластины с износостойким покрытием выше стойкости не только материала основы, но и более износостойких сплавов соседних групп применения. Это позволяет значительно расширить область их внедрения. Например, пластины из Т5К10с износостойким покрытием из карбида титана могут успешно применяться в диапазоне групп Р10...Р30, а пластины из В Кб с тем же покрытием — в диапазонах групп К10... К20 и Ml 0... М20.

Твердосплавные пластины с покрытиями из карбида титана пригодны для точения, чистового и получистового фрезерования (с умеренными подачами) серых чугунов и конструкционных сталей.

Покрытие уменьшает диффузию железа в твердый сплав, а вольфрама и кобальта — в сталь, снижает силы резания (на 15...20%), температуру в режущем клине резца (на 20...25%) и адгезионное взаимодействие контактирующих материалов.

В табл. 5.3 приведены результаты сравнительных испытаний пластин с покрытием из карбида титана при обработке труднообрабатываемых материалов различных групп обрабатываемости, которые показывают, что чем труднее обрабатывается материал резанием, тем меньше проявляется эффект покрытия. Снижение эффекта покрытия также наблюдается при тяжелых условиях работы и в условиях прерывистого резания.

Таблица 5.3

Обрабатываемый

материал

Группа обрабатываемости

V,

м/мин

Стойкость пластины, мин

Коэффици- ент стойкости

исходной

с покрытием

12Х18НЮТ

11

120

15,8

75,3

4,6

15Х18Н12СЧТЮ

111

60

18,9

20,0

1.1

ХН77ТЮР

V

30

11,0

11,3

1,0

ХН621МВКЮ

V

15

6,0

6,0

1,0

Примечание: s = 0,2 мм/мин, t = 1,0 мм.

Разработана технология и освоен выпуск пластин с трехслойным покрытием, состоящим из карбида, карбонитрида и нитрида титана, которые наносят как на твердосплавную основу, содержащую карбид тантала, так и на бестанталовую основу.

В целях экономии дефицитного тантала выпускаются пластины с многослойными покрытиями, нанесенными на стандартные сплавы типа ВК6, ВК8, Т5К10 и др. Стойкость этих пластин близка к стойкости СМП с однослойным покрытием и танталсодержащей основой, однако их применение экономически более эффективно.

В табл. 5.4 приведены марки СМП с покрытиями, выпускаемые промышленностью, а на рис. 5.5 — зависимость стойкости СМП с покрытиями от скорости резания при обработке стали 50 (сплошная линия) и серого чугуна (штриховая линия): s = 0,2 мм/об; t — 1 мм.

Таблица 5.4

Группа применения

Марка СМП

Сплав-основа

Состав покрытия

РЮ...Р30

ВП1255

Т17К9

TiC-TiCN-TiN

Р20...Р40

ВП1325

Т5К10

TiC-TiCN-TiN

К10...К20

ВК6-ДТ

В Кб

TiC

ВП3115

TiC-TiCN-TiN

К20...К30

ВП3325

ВК8

TiC-TiCN-TiN

Рис. 5.5. Зависимость стойкости (Т) СМП с износостойкими покрытиями (1,2, 3,4) от скорости резания (V) 1-ВП1325, 2-ВП1255, 3-ВП3115, 4-ВКБДТ

Твердосплавные пластины с покрытием имеют более высокую стоимость, однако за счет повышения качественных показателей применение их дает значительный экономический эффект.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >