Отчет по учебной практике

МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИН­СТРУМЕНТА

Режущий    инструмент   работает    в   условиях    повышенных   температур, интенсивного   износа,    значительных   удельных   давлениях.    Материалы   для режущего   инструмента   должны   обладать   высокой   твердостью,   прочностью, износостойкостью   и   теплостойкостью  (красностойкостью),   что   обеспечивает сохранение размеров, и формы рабочей части инструмента в процессе резания. Режущий инструмент изготовляют из инструментальных сталей, твердых сплавов,  керамики, сверхтвердых материалов (СТМ), алмазов. Инструментальные стали подразделяются на углеродистые, легированные, высоколегированные.

Углеродистые стали обладают достаточно высокой твердостью (HRCa 60-64) и прочностью, но теряют эти свойства при нагреве выше 180-200 С. Применяют для изготовления режущего инструмента, работающего при небольших скоростях резания (10-15 м/мин) во избежании перегрева, и для ручного инструмента.

Легированные стали содержат Сг, Mn, Si, W, Mo и другие элементы, обеспе­чивающие сохранение твердости до температур 250...400 "С. Применяют при скоростях резания 15-25 м/мин с нагревом рабочей части инструмента до 400 "С.

Быстрорежущие стали обладают высокой твердостью (HRCs до 66), прочностью и теплостойкостью. Режущие свойства сохраняются до 500...650 °С. Обозначают буквой Р, после которой следует цифра, указывающая среднее содержание (в процентах) вольфрама. Легирование молибденом, ванадием (если его больше 2 %) и кобальтом обозначается в марке буквами М, Ф, К и цифрами, показывающими их количество. Содержание углерода (0,8... 1,25%), хрома (3,3...4,5%) и ванадия (1 ...2%) в марке стали не указывается.

Быстрорежущие стали         предназначены         для              изготовления

высокопроизводительного режущего инструмента и подразделяют на 2 группы: стали нормальной - Р18, Р12, Р9, Р18Ф2, Р6М5 и повышенной производительности - Р18Ф2К5, Р9Ф2К10, Р10Ф5К5.

Твердые сплавы имеют более высокую твердость (HRA 88-92), износостойкость и теплостойкость, так как на 90...95% состоят из карбидов (остальное - кобальтовая связка). Инструмент, оснащенный твердым сплавом выдерживает в зоне резания температуры 900...1100°С и допускает скорость резания 100—350 м/мин, глубину резания до 5...8 мм и подачу 0,1...1,2 мм/об. Наряду с высокой твердостью, твердые сплавы имеют повышенную хрупкость. Их редко используют при работе в условиях ударных нагрузок. Из твердых сплавов изготавливают постоянные или сменные многогранные пластины (СМП), которыми оснащают режущую часть инструмента. Мелкоразмерные инструменты (сверла, метчики и др.) изготавливают из твердого сплава.

В соответствии с международным стандартом ISO в зависимости от области применения твердые сплавы подразделяют на 3 группы: К - для обработки чугуна, цветных металлов, пластиков и других материалов, образующих при резании стружку надлома; Р - для обработки стального литья и других материалов, дающих сливную стружку, М • универсальные для обработки нержавеющих, жаропрочных и др. сталей, легированных чугунов. Выпускают вольфрамосодержащие и безвольфрамовые твердые сплавы. Вольфрамосодержащие твердые сплавы подразделяют на три группы: вольфрамокобальтовые (группа ВК), титановольфрамокобапьтовые (группа ТК), танталотитановольфрамокобальтовые (группа ТТК).

Вольфрамокобальтовые   сплавы   состоят   из   карбидов   вольфрама   и кобальтовой связки. Сплавы обозначают двумя буквами ВК и цифрой, показывающей содержание кобальта в процентах. Сплавы группы ВК предназначены для обработки чугуна, цветных металлов и сплавов, неметаллических материалов.

Титановольфрамокобапьтовые сплавы (группа ТК) состоят из карбидов вольфрама, карбидов титана и кобальтовой связки. Сплавы обозначаются буквами Т (титан) и К (кобальт). Цифры после букв показывают соответственно содержание карбидов титана и кобальта, остальное - карбид вольфрама. Предназначены для обработки сталей в состоянии поставки и после термической обработки

Твердые сплавы группы ТТК содержат карбиды тантала, титана, вольфрама и кобальтовую связку. Обозначают буквами ТТК и цифрами. Цифра, стоящая после букв ТТ показывает суммарное содержание карбидов тантала и титана в процентах, цифра после буквы К - содержание кобальта, остальное карбид вольфрама. Применяют для изготовления инструмента, работающего в условиях ударного нагружения и при обработке поковок и отливок.

Режущие свойства твердых сплавов зависят не только от химического со­става, но и размеров зерен карбидов. Сплавы с мелким зерном (1...1,5 мкм), на­пример, ВК6М (М - мелкое), и крупным зерном (2...5 мкм), например, ВК8В (В-крупное), содержащие достаточное количество связки, применяют для инструмен­та, работающего при пульсирующем нагружении и для обработки труднообраба­тываемых сплавов.

Минералокерамика - инструментальный материал, изготовленный на осно­ве порошка оксида алюминия (d - АЮ3), содержащего не более 2% примесей.

Твердость и теплостойкость оксидной (корундовой керамики) выше, чем у твердых сплавов. Оксидная керамика (теплостойкость порядка 1200 С) предназначена для режущего инструмента, работающего при высоких скоростях резания (500...700 м/мин). Ее используют для безударной чистовой обработки сталей и чугунов, цветных металлов, пластмассы, дерева, графита и др.

Режущая керамика изготавливается на основе карбида бора (В4С), карбида (SiC) и нитрида (SiaN.») кремния, а также в виде сиалонов (Si3N4 - А120з - AIM). Инструмент из этих материалов сохраняет режущие свойства при температурах до 1400°С.

Сверхтвердые материалы изготавливают на основе кубического (КНБ) и гексагонального (ГНБ) нитрида бора КНБ (зльбор, кубонит, боразон) выпускают в виде зерен различной формы и размеров, которыми оснащаются режущие части резцов фрез и др. инструментов. Используются для чистовой обработки материалов с высокой твердостью.

Алмазы - природный (А) и синтетический (АС) применяются для изготовления абразивных кругов и лезвийного инструмента (резцы, фрезы и др.). Они предназначены для высокопроизводительной чистовой обработки труднообраба­тываемых материалов.

СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ

Калибры - бесшкальные средства измерения для контроля размеров обраба­тываемых деталей. Калибры для проверки валов называются скобами. Калибры для проверки отверстий называют пробками. Калибры подразделяются на круглые и плоские, а по способу измерения - на нормальные и предельные. Нормальные калибры имеют один рабочий размер, а предельные - два рабочих размера. Про­верка размеров отверстий производится пробкой 2, а проверка наружных диамет­ров - кольцом 1 или скобой 3 (рис.2, а). Предельные калибры дают возможность установить, изготовлены ли детали в пределах допуска (рис.2, б). Предельные скобы и пробки с наименьшим предельным размером называются приемными и обозначаются ПР (проходная), а с наибольшим предельным размером называются браковочными и обозначаются НЕ (непроходная). При измерении предельными калибрами проходная сторона скобы должна надеваться на вал, а пробки - входить в отверстие. Вторая сторона скобы или пробки, непроходная, не должна надеваться на вал или входить в отверстие (рис. 2, в).

Рис. 2. Калибры: а - нормальные, б - предельные; в - схема измерения. Кронциркуль и нутромер служат для измерения линейных размеров. На­ружные размеры измеряются  кронциркулем,    внутренние нутромером. Погрешность измерения деталей с помощью кронциркуля и нутромера равна ±0,5 мм.

К штангенинструментам относят штангенциркуль, штангенглубиномер и штангенрейсмас. Основой штангенинструмента является линейка - штанга с на­несенными на ней делениями - основная шкала. По штанге движется рамка с вырезом, на наклонной грани которой нанесена нониусная шкала

Штангенциркуль применяется для измерений как наружных, так и внутренних размеров деталей (рис. 3). Он состоит из штанги 1, двух пар губок - 2-9 и 3-4, изготовленных заодно с рамкой 6, скользящей по штанге. С помощью винта 5 рамка может быть закреплена в требуемом положении на штанге. Нижние губки 2 и 9 служат для измерений наружных размеров, а верхние 3 и 4 - для внутренних измерений. Глубиномер 7 передвигается по пазу штанги 1 и служит для измерения глубины отверстий, пазов и др. Отсчет целых миллиметров производится по шкале штанги, а отсчет долей миллиметра - по шкале нониуса 8, помещенной в вырезе рамки 6 штангенциркуля.
При измерении детали штангенциркулем сначала от­считывают по шкале целое чис­ло миллиметров на штанге, отыскивая его под первым 2 штрихом нониуса, а затем с помощью нониуса определяют десятые доли миллиметра. При этом замечают деление нониуса, штангенциркулем совпадающее с делением на штанге. Порядковое число этого деления показывает десятые доли миллиметра, которые прибавляют к целому числу миллиметров. На рис. 3 изображено положение нониуса, соответствующее размеру 25.6 мм. Нониусы бывают с ценой деления 0.02,0.05,0.1 мм.

Микрометр (рис. 4) предназначен для измерений наружных размеров деталей. Основной несущей деталью микрометра является скоба 7, с одной стороны которой имеется неподвижная

рис. 4

измерительная пятка 2, ас другой - гайка 5, в которую ввинчивается шпиндель 3. Шпиндель наглухо скреплен с барабаном 6.

При вращении 1 барабана вращается и шпиндель, ввинчиваясь или вывинчиваясь из гайки 5, Для постоянства измерительного давления служит трещотка 1, которая соединена с барабаном 6 храповичком, отжимаемым пружиной. Когда шпиндель 3 упрется в поверхность измеряемой детали, храповичок начнет щелкать, свободно вращаясь, и барабан 6 со шпинделем 3 остановятся. Целые деления миллиметров и половины миллиметров отсчитываются по шкале стебля 4, а десятые и сотые доли - на скосе барабана 6. Например, размер по микрометру, показанному на рис. 4, составляет 17.05мм.

Индикаторы применяются для измерения отклонений от заданного размера при проверке биения, эксцентричности и т.д. Они бывают двух типов: транспортирные и универсальные. С помощью универсального угломера измеряют наружные углы от 0 до 180°, а также внутренние углы от 40 до 180°. Величина отсчета по нониусу составляет 2 минуты.

Щупы применяют для определения величины зазора между сопрягаемыми деталями. Комплект щупов состоит из пластинок толщиной от 0.03 до 1 мм и длиной 50, 100 и 200 мм. Комплекты щупов выпускаются в виде наборов, собранных в обойму. При измерении подбирают одну или несколько пластин, суммарная толщина которых равна измеряемому размеру.

Для контроля шага и одновременно угла профиля резьбы пользуются набором шаблонов-резьбомеров. Прикладывая шаблон гребенкой к резьбе, определяют

Рис. 5. Контроль шага резьбы: а - линейкой; б - резьбомером.

Рис. 6. Резьбовой микрометр: 1 -скоба; 2 -пятка; 3 - призматическая вставка; 4 — коническая вставка; 5 - шпиндель; 6 -стебель; 7 -барабан; 8 - шаблон.

На просвет совпадение шага и угла профиля гребенки с шагом и углом профиля контролируемой резьбы (рис, 5). Средний диаметр резьбы измеряют резьбовым микрометром (рис. 6). В шпинделе 5 и пятке 2 сделано отверстие, в которое устанавливают резьбовые вставки (из набора к микрометру): в шпиндель - коническую 4 с углом, равным углу профиля; в пятку - призматическую 3. При контроле коническую вставку 4 вводят в канавку резьбы, а призматическая 3 охватывает противоположную нитку. Для установки микрометра на нуль служит установочный шаблон 8. В массовом производстве точность резьбовых изделий контролируют предельными калибрами: наружную резьбу резьбовыми кольцами, а внутреннюю резьбовыми пробками. Проходной калибр ПР имеет полный профиль резьбы и должен свинчиваться с контролируемым резьбовым изделием на полную длину резьбы; непроходной калибр НЕ имеет всего два - три витка и укороченный профиль. Непроходной калибр должен свинчиваться с резьбой не более чем на 1 -2 нитки.

ГЕОМЕТРИЯ РЕЗЦА ЭЛЕМЕНТЫ РЕЖИМА РЕЗАНИЯ ПРИ ТОЧЕНИИ

Для   токарной   обработки   применяют резцы.  Резец состоит из тела (стержня) и головки (режущей части). Стержень служит для закрепления резца в резцедержателе станка.

На головке резца различают следующие  элементы (рис. 7): переднюю поверхность  1, по которой сходит стружка; задние поверхности (главную (5) и вспомогательную (6), обращенные к обра­батываемой заготовке); режущие кромки (главную (2), образованную пересечением передней и главной задней поверхностей, и вспомогательную (3), образован­ную пересечением передней и вспомогательной задней поверхностей); вершину резца (4) - место сопряжения главной и вспомогательной режущих кромок

Углами в плане (рис. 8) называются углы между режущими кромками резца и направлением подачи: (φ - главный угол в плане, 1 - вспомогательный угол в плане, е — угол при вершине, е=180°- φ - φ1). Углы фиф зависят от заточки и установки резца, а угол е — только от заточки. При малом угле φ в работе участвует большая часть режущей кромки, улучшается отвод тепла, повышается стойкость резца. При большом угле φ работает меньшая часть режущей кромки,

    Рис. 8. Углы резца в плане.            Рис. 9. Основные углы резца.

Когда возникает опасность ее прогиба применяют резцы с большим углом φ, так как при этом отжимающее усилие будет меньше. Для формоизменения заготовок большого диаметра выбирают φ =30-45°, для тонких (нежестких) - φ =60-90°.

Вспомогательный угол φ1 - угол между вспомогательной кромкой и направлением подачи. Если φ1 мал, то из-за некоторого отжима резца вспомогательная кромка врезается в обработанную поверхность и портить ее. Большой угол φ1 неприемлем из-за ослабления вершины резца. Обычно φ 1=10-30°.

Основные углы резца (рис. 9): передний угол у, главный задний угол а, угол заострения γ, угол резания 5. Угол наклона режущей кромки α- угол между режущей кромкой и опорной плоскостью резца.

При   малом   угле α  возможно  трение   главной   задней   поверхности   по поверхности резания. При большом угле α ослабляется режущая кромка. Главный задний угол CF6-12".

От переднего угла δ зависит сход стружки: при малых значениях переднего угла стружка круто загибается, что повышает сопротивление резанию, вызывает вибрации и ухудшение качества поверхности. При увеличении угла δ сход стружки облегчается, но ослабляется режущая кромка резца. Угол у выбирают в зависимости от свойств обрабатываемого материала в пределах 10-30°. Углы а и у образуются при заточке резца, а углы (3 и 5 являются производными от углов а и у).

Элементы режима резания: глубина резания, подача, скорость резания.