Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Материалы фрез

Материалы фрез

Возможности достижения высокой производительности фрезерной обработки при интенсификации режимов резания в большой степени определяются качеством инструментальных материалов.

Быстрорежущие стали

При фрезеровании давно применяют быстрорежущие вольфрамовые и вольфрамомолибденовые стали нормальной стойкости марок Р9, Р12 и Р18. Разработка новых марок быстрорежущих сталей ведется по пути уменьшения содержания вольфрама и создания многокомпонентных композиций, содержащих значительный процент углерода. Высокая стойкость сталей с пониженным содержанием вольфрама достигается легированием их молибденом, кобальтом, а в некоторых марках также ванадием при значительном содержании углерода.

Твердые сплавы

Наряду с широко известными твердыми сплавами ВК6, ВК8, T5K10, Т15К6 разработаны и успешно внедряются сплавы с добавками карбида тантала, неперетачиваемые твердосплавные многогранные пластинки, осваивается изготовление твердосплавных пластинок с износостойким покрытием.

Углеродистая сталь

Углеродистую инструментальную сталь (например, марки У12А) при фрезеровании применяют редко, так как такими фрезами можно работать только на низких скоростях резания. Из углеродистой стали изготовляют только мелкие фрезы, в том числе зуборезные мелкомодульные.

Легированные стали

Легированные инструментальные стали (9ХС, ХГ, ХВГ и др.) используют в основном для изготовления фасонных фрез, работающих на малых скоростях резания при небольшой глубине резания и подаче.

Области применения быстрорежущей стали

Быстрорежущие стали имеют следующие основные области применения.

P18 и Р9 — давно известные и широко распространенные марки быстрорежущих сталей. Обладая довольно высокой красностойкостью (600-650° С) и твердостью (до HRC 64), они пригодны для всех видов лезвийных инструментов. Сталь Р9 примерно вдвое дешевле стали Р18 вследствие меньшего содержания вольфрама, но обладает меньшей прочностью. Стали Р18Ф2, Р14Ф4, Р9Ф5, Р10Ф5К5 имеют повышенное содержание ванадия или кобальта (или обоих легирующих элементов), что благоприятно сказывается на их красностойкости и износостойкости. Эти стали можно применять при обработке материалов повышенной твердости и прочности, в том числе жаропрочных. С повышением содержания кобальта более 5% возрастает теплостойкость, но вместе с тем и хрупкость стали, поэтому такие стали нецелесообразно использовать при фрезеровании со значительной ударной нагрузкой на инструмент. Высокованадиевые стали отличаются особо высокой износостойкостью, но ограниченной прочностью. Их целесообразно применять при чистовой обработке высокоуглеродистых и высокохромистых сталей.

Стали Р6МЗ, Р9М, Р6М5, Р18Ф2К8М характерны повышенным содержанием молибдена, способствующего значительному увеличению теплостойкости, износостойкости; эти стали отличаются также повышенной прочностью и находят применение для фрезерования жаропрочных и высокопрочных сплавов и сталей.

Стали Р9К5, Р9КЮ с невысоким содержанием вольфрама, легированные кобальтом, целесообразно использовать при обработке конструкционных сталей средней прочности при значительных скоростях резания (50-70 м/мин). Эти стали также применяют при фрезеровании жаропрочных сплавов. В этом случае по сравнению со сталью Р18 обеспечивается повышение стойкости фрез в 2-2,5 раза.

Читайте так же:
Рейсмус из рубанка своими руками видео

Рациональность применения

На основании обобщения результатов исследований и опыта отечественной промышленности можно сделать следующие выводы о наиболее рациональном применении инструментальных сталей.

MACHINE-TOOLS

Материалы, применяемые для изготовления фрез, должны обладать следующими свойствами: высокой твердостью, превышающей твердость обрабатываемого материала, высокой износостойкостью и теплостойкостью, высокой механической прочностью.
Для изготовления режущих инструментов и, в частности, фрез применяют углеродистые легированные инструментальные стали, быстрорежущие инструментальные стали, твердые сплавы, минералокерамику, эльборы, синтетические и естественные алмазы.
Для изготовления режущего инструмента применяют инструментальные углеродистые стали следующих марок: У7, У8, УО, У10, У11, У12, У13 (буква У указывает на то, что сталь углеродистая, а цифры показывают среднее содержание углерода в десятых долях процента). Инструментальные стали повышенного качества, имеющие минимальное количество вредных примесей, отмечают буквой А: У10А, У8А и т. д.
Углеродистая инструментальная сталь обладает низкими режущими свойствами. Режущие инструменты, изготовленные из такой стали, позволяют вести обработку при температуре в зоне резания до 200 — 250°С и при скоростях резания в пределах 10 — 15м/мин.
Легированная инструментальная сталь по химическому составу отличается от углеродистой инструментальной стали лишь наличием одного или нескольких легирующих элементов: хрома, вольфрама, молибдена, ванадия.
Чаще всего для изготовления прорезных, фасонных и концевых фрез малых диаметров применяют следующие марки стали: ХГ, ХВ5, ОХС и ХВГ.
Легированная инструментальная сталь обладает более высокими режущими свойствами, чем углеродистая инструментальная сталь (температура в зоне резания 300 — 350°С, скорости резания 20 — 25 м/мин).
Быстрорежущая инструментальная сталь в отличие от углеродистой и легированной инструментальной стали обладает большим сопротивлением износу и большей теплостойкостью. Она обладает красностойкостью, т. е. не теряет своих свойств при температуре красного каления (550 — 600°С).
Быстрорежущие стали делятся на стали нормальной производительности (Р18, Р12, РО, Р18М, РОМ, Р6М5, Р18Ф2) и стали повышенной производительности (Р18Ф2К5, РОФ2К5, РОФ2К5, РОФ2К10, РОФ5, Р14Ф4, Р6МЗ, Р10Ф5К5 и др ), легированные кобальтом (К), ванадием (Ф) и молибденом (М).
Из быстрорежущих сталей нормальной производительности лучшей является сталь Р18, которая легко обрабатывается шлифованием и малочувствительна к прижогам.
Стали повышенной производительности обладают более высокими красно- стойкостью и режущими свойствами. Быстрорежущая сталь нормальной производительности может работать при скоростях резания до 60 м/мин и выше, а повышенной производительности до 100 м/мин и выше.
Термическая обработка быстрорежущей стали. Закалка применяется для повышения твердости и сопровождается уменьшением вязкости.
Оптимальная температура при закалке быстрорежущей стали Р18 для тонких изделий (5 — 8 мм) — 1260°, для изделий толщиной более 10 — 15 мм — 1280°. Быстрорежущая сталь медленно прогревается, высокий нагрев приводит к обезуглероживанию и образованию трещин, поэтому изделия из быстрорежущей стали медленно нагревают при закалке до температуры 820 — 850°. Окончательный нагрев лучше всего производить в соляных ваннах, так как это позволяет избежать обезуглероживания стали. Выдержка при температуре закалки измеряется долями минуты. Быстрорежущая сталь после закалки обязательно должна быть подвергнута многократному отпуску. Оптимальная температура отпуска для стали Р18 — 580°, а для стали P9 — 560°.
Быстрорежущие стали повышенной производительности требуют тщательного соблюдения режимов термообработки. Отступление от рекомендуемых режимов (особенно при обработке кобальтовых сталей) может привести к понижению твердости и сильному обезуглероживанию).
Твердые сплавы допускают работу со скоростями резания, превышающими в 5 — 10 раз скорости обработки быстрорежущими инструментальными сталями, и не теряют режущих свойств при температуре до 850°С и выше.
Металлокерамические твердые сплавы состоят из карбидов вольфрама, титана или тантала и кобальта, связывающего эти вещества. Различают вольфрамо-кобальтовые металлокерамические сплавы (ВК2, ВКЗ, ВК6, ВК4В, ВК6В, ВК6М, ВК8, ВК10, ВК10М, ВК15М и др.) и титано-вольфрамо-кобальтовые (Т5К10, Т14К8, Т15К6, ТЗОК4, Т60К6 и др.). Цифры после буквы К указывают процентное содержание в сплаве кобальта, после буквы Т — карбидов титана; остальное составляют карбиды вольфрама. Например, сплав Т14К8 состоит из 14% карбида титана, 8% кобальта и 78% карбида вольфрама.
В настоящее время выпускают трех-карбидные твердые сплавы марок Т5К12В, ТТ7К12, ТТ7К5, ТТ10К8Б и др., состоящие из карбидов вольфрама, титана, тантала, кобальта. Эти сплавы характеризуются высокой прочностью. Твердый сплав марки ТТ7К12 допускает работу с 1,5 — 2 раза большими.
подачами на зуб, чем сплав Т5К10. Твердые сплавы выпускаются в виде пластинок стандартных форм и размеров
Вольфрамо-кобальтовые сплавы применяют для обработки хрупких материалов: чугуна, бронзы, закаленной стали, пластмасс, фарфора и т. п. Твердые сплавы титано-вольфрамовой группы предназначены главным образом для обработки сталей. При выборке марок твердого сплава можно руководствоваться данными табл. 24.

Читайте так же:
Самодельный шлифовальный станок по дереву видео

В настоящее время фрезы все чаще оснащают пластинками твердого сплава. Выпускаются также цельные твердосплавные фрезы.
Минералокерамические сплавы приготовляют на основе окиси алюминия (А120а) = корунда путем тонкого размола, прессования и спекания. Выпускают их, как и твердые сплавы, в виде пластинок стандартных форм и размеров.
Минералокерамические пластинки марок ЦМ-332 (микролит), ЦВ-13 и ЦВ-18 (термокорунд) обладают большей теплостойкостью и износостойкостью, чем некоторые твердые сплавы. Однако они имеют пониженную по сравнению с твердыми сплавами прочность и повышенную хрупкость. Минеральная керамика находит применение при чистовом и тонком фрезеровании торцовыми фрезами (головками).

Материал для изготовления концевых фрез

Материалы, из которых изготавливаются концевые фрезы, должен соответствовать следующим требованиям:

  • быть тверже обрабатываемого материала;
  • обладать высокой механической стойкостью;
  • противостоять быстрому износу;
  • быть устойчивым к воздействию высоких температур.

Еще совсем недавно концевые фрезы делались из разных видов стали: углеродистых легированных, инструментальных, быстрорежущих. Но современные технологии не стоят на месте. Сегодня список материалов для производства концевых фрез значительно расширился. В него вошли: твердые сплавы, минерало–керамика, естественные и искусственные алмазы, а также другие сверхтвердые материалы.

Безымянный

Но, несмотря на появление новых материалов, на рынке режущих инструментов значительный сегмент составляют проверенные временем инструментальные стали. Они не теряют свою актуальность и потому, что сейчас наметилась тенденция к изготовлению составных или модульных фрез, состоящих из корпуса и быстросменяемых пластин. На изготовления корпуса идут достаточно прочные инструментальные стали. А вот уже пластины делают из современных сверхпрочных материалов. Процесс изготовления концевых фрез достаточно сложен. Здесь очень важна конструктивная прочность, то есть общая прочность модульной фрезы, обеспечивающая не только длительную, но и, самое главное, надежную работу при ее эксплуатации. Здесь важная роль принадлежит конструкционным, технологическим, металлургическим и эксплуатационным факторам.

Читайте так же:
Ножницы для резки полипропиленовых труб инструкция

Большим шагом вперед в достижении высоких скоростей резания стало использование быстрорежущих инструментальных сталей. Концевые фрезы, изготовленные из этого материала, могли работать на скоростях, превышающих скорость фрез, сделанных из углеродистой инструментальной стали, в 3-5 раз. Этому способствовала большая износостойкость быстрорежущей стали. Это свойство придают ей карбидообразующие и легирующие химические элементы, которые обозначаются следующим образом:

Концевыми фрезами из быстрорежущей стали различных марок можно обрабатывать заготовки из самых различных материалов, в том числе и особо прочных: коррозионно-стойких сталей, жаропрочных сплавов и других труднообрабатываемых материалов.

Безымянный

Массивные твердосплавные концевые фрезы изготавливаются из металлокерамического прутка. С помощью алмазного шлифовального круга в заготовке вышлифовываются стружечные канавки. Затем формируются режущие кромки. Фрезы для финишной обработки имеют прямую спиральную режущую кромку. А вот концевые фрезы для предварительной обработки имеют, так называемую, распределенную кромку. Радиусные углубления на задней поверхности фрезы, придают режущей кромке зубчатую форму. Это снижает трение задней поверхности инструмента и, как следствие, температуру в зоне обработки. У фрез для обработки глубоких пазов на рабочей части имеется удлинитель, диаметр которого меньше диаметра рабочей части. Это обеспечивает свободный выход стружки из зоны резания. Фрезы с режущими элементами из синтетического алмаза используются в обрабатывающих центрах с ЧПУ при производстве больших партий однотипных серийных изделий.

X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2018

Целью данной работы является анализ материала, используемого для изготовления фрез и проведение экспертизных исследований трехсторонней дисковой фрезы.

В зависимости от обрабатываемого материала( дерево, углеродистая или легированная сталь, медные, алюминиевые сплавы, графит), материал режущей кромки может быть изготовлен из углеродистых и легированных инструментальных сталей, быстрорежущих сталей, твердых сплавов, минералокерамики, синтетических и естественных алмазов.

Читайте так же:
Регулировка напряжения и тока своими руками

Рассмотрим каждый из предложенных вариантов более подробно.

Инструментальные углеродистые стали .

Марки У8, У9, У10, У11, У12, У13 или повышенного качества У8А, У9А, У10А, У11А, У12А, У13А. Достоинства- дешевизна, доступность, неплохие технологические свойства. Однако, углеродистая инструментальная сталь обладает низкими режущими свойствами, малой прокаливаемостью. Режущий инструмент, изготовленный из указанных, марок позволяет вести обработку материала при температуре в зоне резания до 200ºС и при скоростях резания 10-15 м/мин.

Инструментальная легированная сталь.

Марки ХГ, 9ХС, ХВГ, ХВ5. Инструмент, изготовленный из указанных марок сталей, сохраняет свою первоначальную твердость до 300-350ºС при скорости резания 20-25 м/мин.

В настоящее время, наибольшее применение для изготовления всех видов режущего инструмента(в том числе фрез) применяют быстрорежущие стали Р6М5, Р6М3 и сталь с пониженным содержанием дефицитного и дорогого вольфрама 11АР3М3Ф2, Р18КФ2, Р6М5К5, Р9М4К8(три последние марки применяются в условиях повышенного разогрева режущих кромок). Указанная группа сталей обладает теплостойкостью до 550-600ºС.

Твердые сплавы допускают работу со скоростью резания, превышающими в 5-10 раз скорости обработки быстрорежущими инструментальными сталями и не теряют режущих свойств до 800ºС и выше.

Металлокерамические сплавы состоят из карбидов вольфрама, титана или тантала и кобальта, связывающие эти вещества. Различают вольфрамо-кобальтовые металлические сплавы(ВК2, ВК3, ВК3М, ВК5Н и др.) и титано-вольфрамо-кобальтовые(Т5К10, Т14К8, Т15К6 и др.)

Минералокерамические сплавы приготовляют на основе окисла алюминия (корунда) за счет тонкого размола, прессования и спекания. Минералокерамические пластинки ЦМ-332(микролит), ЦВ13 и ЦВ18(термокорунд) обладают большой теплостойкостью и износостойкостью, чем твердые сплавы. Однако, для них характерна пониженная прочность (по сравнению с твердыми сплавами) и повышенная хрупкость.

Синтетические алмазы (типа «карбонадо» и «балласов») выпускают в виде порошков и кристаллов. Из них изготавливают алмазно-абразивные инструменты. Круги из синтетических алмазов успешно применяются при заточке и доводке твердосплавных режущих инструментов ( в том числе и фрез).

По геометрии (по исполнению) фрезы классифицируются на цилиндрические, торцевые, червячные, концевые, конические и др.

Читайте так же:
Переработка автошин в резиновую крошку

Объект исследования — трехсторонняя дисковая фреза ⌀50мм. Основное назначение- фрезерование лазов и канавок. Фреза данного вида имеет зубья, расположенные не только на цилиндрической поверхности, но и на обоих торцах. Главные режущие кромки расположены на цилиндре. Боковые режущие кромки, расположенные на торцах, принимают незначительное участие в резании и являются вспомогательными.

Проведение экспертизы.

Первый этап проведения экспертизных исследований- органолиптический метод. Основные требования по указанному типу фрез изложены в ГОСТ 28527-90[1]. Нами установлено, что фреза изготовлена в соответствии с требованиями настоящего стандарта: сталь Р6М5. Лабораторные испытания проводились экспресс-методом(по пробе на искру) на базе кафедры «МиТЭ» Самарского Государственного Технического Университета. В искровом пучке при обточке фрезы на шлифовальном круге ярко выделяются красные искры, что свидетельствует о наличии вольфрама.

На рабочей поверхности фрезы не обнаружено обезуглероженного слоя и мест с пониженной твердостью.

На поверхности фрезы не выявлено трещин, следов коррозии, на режущей кромке не обнаружено забоин, поджогов.

У режущих кромок зубьев фрезы завалы не обнаружены.

Замеры параметров шероховатости с помощью профилометра SY210, проведенные на:

Передней и задней поверхности режущей части составляют: 3,0; мкм(что укладывается в требования ГОСТа- не более мкм)

Поверхности спинки зуба мкм (по требованиям ГОСТа- не более 10)

Очередная задача, решаемая для реализации поставленной цели- установление режима термической обработки и соответствие твердости экспериментальной требованиям ГОСТа.

Известно, что для сборных фрез, где рабочая часть изготовлена из быстрорежущей стали, а хвостовая из углеродистой, термическая обработка проводится раздельно.

Для трехсоставной дисковой фрезы, выбранной нами, рабочая часть расположена по всей и высоте, следовательно, ее термообрабатывали целиком с целью получения высокой твердости. Цикл термообработки быстрорежущих сталей(в данном случае Р6М5)- закалка с достаточно высоких температур Т=1220ºС и последующий трехкратный отпуск, проводимый с целью избавления от мягкого .

По требованиям ГОСТа 28527-90 твердость рабочей части фрезы должна быть 63…66. Замеры, проведенные нами на твердомере ИТР-60/150-М, показали следующие значения твердости по Роквеллу: HRC65; HRC66; HRC64; HRC65. Это еще раз указывает на отсутствие обезуглероженного слоя и мест с пониженной твердостью на рабочей поверхности дисковой фрезы.

Таким образом, в работе дан анализ основных материалов, применяемых при производстве фрез. Выявлено, что наиболее рациональным является использование быстрорежущей стали Р6М5. Экспертизные исследования трехсторонней дисковой фрезы ⌀50мм показали полное соответствие требованиям ГОСТ. Что и доказывает высокую производительность данных фрез.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector