книги из ГПНТБ / Джаджиев, В. К. Прогрессивные инструментальные материалы

'4 ’t

,Д і J'b. к. джаДжиев, а. м. каиров,

Л. Н. ПУЩИН

ПРОГРЕССИВНЫЕ

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ

МАТЕРИАЛЫ

; ;->W;

Ül

' - г..

or

‘V-. ■; -, ■■■ ■

ОРДЖОНИКИДЗЕ* 1976

ВВЕДЕНИЕ

Прогресс науки и техники в эпоху современной на­ учно-технической революции дает колоссальные воз­ можности для создания новых высокопроизводительных металлообрабатывающих инструментов.

Создание и использование прогрессивных инстру­ ментальных материалов самым теснейшим образом свя­ зано с вопросами комплексной механизации и автомати­ зации производственных процессов, которые невозможно себе представить без применения высокопроизводитель­ ных металлообрабатывающих инструментов. С другой стороны, трудно представить создание высокопроизводи­ тельных инструментов без новых инструментальных ма­ териалов, обладающих высокой прочностью, твердостью и износостойкостью. Особенно это относится к инстру­ ментальным материалам, предназначенным для изготов­ ления металлорежущего и давящего инструментов.

мышленности, на них сегодня приходится большая по­ ловина трудоемкости машиностроительного производ­ ства. Ученые її инженеры ищут новые и новые техниче­ ские решения, позволяющие повысить эффективность металлообработки, интенсифицировать рабочий процесс, сделать его более производительным и экономичным.

Современные успехи машино- и приборостроения теснейшим образом'связаны с успехами инструменталь­ ного производства. На большинстве заводов главный цех — механический. Здесь же производится обработка деталей при помощи всевозможных инструментов. Ин­ струментальное производство любого машиностроитель-

3

ного завода непрерывно должно опережать в своей работе основное производство.

В общем балансе себестоимости промышленной про­ дукции значительная доля приходится на расход ин­ струмента. Так, например, одна треть себестоимости зубчатых колес ложится именно на инструмент. Годовые затраты на инструмент для зуборезных станков равны или превышают стоимость самого станка.

Совершенствование инструмента оказывает подлин­ но революционизирующее воздействие па развитие станкостроения и технологии машиностроения вообще. Поэтому совершенные знания инструментального про­ изводства становятся важным моментом в повышении производительности общественного труда, выпуске про­ дукции заданного качества, в установленном производ­ ственной программой количестве, при минимальных за­ тратах живого и овеществленного труда.

Итак, именно инструменты определяют производи­ тельность и точность процесса механической обработки.

В результате их совершенствования интенсивность металлообрабатывающих процессов за последние пол­ века в нашей стране возросла в 20—30 раз. Этому в значительной степени способствовал прогресс в инстру­ ментальных материалах.

Твердые сплавы как наиболее производительные инструментальные материалы из всех существующих нашли широкое применение во всех отраслях народного хозяйства.

С появлением в машиностроении новых труднообра­ батываемых материалов и сплавов, обработка которых невозможна без применения твердых сплавов, значение последних возросло в еще большей степени.

В связи с этим перед твердосплавной промышлен­ ностью была поставлена задача , по улучшению сущест­ вующих и по созданию новых высокопроизводительных сплавов.

4

В результате осуществления ряда организационнотехнических мероприятий за последние годы износо­ стойкость твердых сплавов в среднем по твердосплавной промышленности повысилась на 30—40%, а нестабиль­ ность сплавов по режущим свойствам в зависимости от марок сплава уменьшилась в 2,2 раза, чем в 1965 году.

Сравнение испытания отечественных и зарубежных твердых сплавов на 1300 позициях в условиях ВАЗа по­ казало, что большинство отечественных марок по режу­ щим свойствам не уступает лучшим зарубежным образ­ цам, предназначенным для тех же целей. В настоящее время в производстве ВАЗа применяются отечественные твердые сплавы, обеспечивающие требуемую стойкость и производительность.

Наша промышленность в настоящее время выпускает твердые сплавы в достаточно широком ассортименте как по маркам, так и по формо-размерам. Этот ассортимент обеспечивает возможность оснащения любого вида инструмента.

Из всего объема производства твердых сплавов ма­ шиностроительная промышленность для обработки ме­ таллов резанием потребляет 68%, горнодобывающая — 20%; в бесстружковой обработке металлов применяется

твердосплавного инструмента специализированная ин­ струментальная промышленность получает только 20% твердых сплавов от общего объема Используемых в ма­ шиностроении. В то же время предприятия других мини­ стерств и ведомств на эти цели используют 80% твер­ дых сплавов.

Высокая производительность при обработке различ­ ных материалов как давлением, так и резанием и ми­ нимальный расход инструмента достигается применени­ ем твердосплавного инструмента, особенно при массовом выпуске деталей.

5

Успешная эксплуатация металлорежущих инструмен­ тов, а также вопросы конструирования и изготовления их во многом зависят от правильного выбора марки твердых сплавов.

Металлокерамические твердые сплавы, выпускаемые в Советском Союзе, подразделяются на три основные группы: вольфрамовую (ВК), титановольфрамовую (ТК) и титанотанталовольфрамовую (ТТК).

При выборе оптимальной марки сплава следует учи­ тывать:

1)физико-механические и эксплуатационные свойст­ ва твердых сплавов;

2)свойства обрабатываемого материала;

3)вид и условия обработки;

4)характер требований, предъявляемых к точности обрабатываемых поверхностей;

5)состояние станка и его кинематические и динами­

ческие данные.

Общепринято, что при обработке стали преимущест­ венно применяют титановольфрамовые сплавы, -при об­ работке чугуна — вольфрамовые, а в особо тяжелых случаях обработки стали, при прерывистом резании с большими циклическими нагрузками,— титанотанталоѣольфрамовые. Однако такое распределение не всегда правильно, так как титановольфрамовые сплавы обла­ дают преимуществом перед вольфрамовыми только при высоких скоростях резания, когда в области режущей кромки развивается высокая температура. Поэтому для получения наивыгоднейших сочетаний производительно­ сти и качества обработки необходимо рассматривать вопрос выбора марки твердого сплава в комплексе с обрабатываемостью металлов резанием. Выбор той или

ѳ

иной марки твердого сплава зависит от его режущих свойств, под которыми принято понимать твердость, прочность и темплостойкость, и от степени обрабатывае­ мости металлов резанием.

Для оценки обрабатываемости материалов использу­ ются такие качественные и количественные показатели процесса резания, как:

1)характер образования стружки и ее деформация (усадка);

2)сопротивление резанию (мощность, силы ре­

зания) ;

Перечисленные показатели затрагивают две стороны: физическую и технологическую, которые переплетаются между собой. Так, чисто физические показатели—струж- кообразование и температура резания — лежат в осно­ ве таких технологических показателей, как силы резания и мощность, износ и стойкость инструментов, качество обработанной поверхности.

Ниже приводятся рекомендуемые марки твердых сплавов для обработки резанием различных машино­ строительных материалов. Например, применение спла­ вов ВК6, ВК8, ВК10 целесообразно лишь в особо труд­ ных условиях резания чугуна. В остальных случаях ре­

хорошо сопротивляется ударам, вибрациям и выкраши­ ванию. Эксплуатационная стойкость в 1,5——2,5 раза вы­ ше, чем у сплава ВК6, и в 2—3 раза выше, чем у сила- » ва ВК8. Применение сплава ВК4 взамен ВК6, ВК8 и ВКЮ дает высокий экономический эффект.

Применение мелкозернистого сплава ВК6М дает по-

7

ложительный результат при обработке твердых (отбе­ ленных и закаленных) чугунов.

Твердые сплавы ВК2, В КЗ и ВКЗМ рекомендуется применять только при чистовом и получпстовом точе­ нии, при непрерывном резании и высоких скоростях об­ работки чугуна, цветных металлов, закаленных сталей.

Опыт эксплуатации твердосплавного режущего ин­ струмента на многих промышленных предприятиях по­ зволяет предложить определенные рекомендации по выбору марок твердо’го сплава для режущих инстру­ ментов при обработке стали.

Твердые сплавы группы ВК рационально применять при обработке сталей с относительно малыми скоро­ стями резания (К=30—GO м/мин). При точении стальных деталей малого размера, когда не могут быть достигну­ ты высокие скорости резания и снимается стружка ма­ лого сечения, рекомендуется применять мелкозернистый сплав ВК6М. Использование в этих случаях среднезер­ нистых сплавов ВК6 и ВК8 не дает удовлетворитель­ ных результатов вследствие их пониженной износостой­ кости.

Для более тяжелых условий обработки, при преры­ вистом резании труднообрабатываемых сталей и спла­ вов, при незначительных скоростях резания целесообраз­ но применять мелкозернистые сплавы ВКЮМ и ВК15М.

При обработке специальных сталей аустенитного класса типа 1Х18Н9Т и других труднообрабатываемых жаропрочных сталей и сплавов прочность режущей кромки и износостойкость по задней поверхности более важны, чем сопротивляемость износу по передней по­ верхности. Поэтому для обработки этих материалов следует применять вольфрамовые сплавы ВК8, ВК4, ВК6М, ВК6ОМ и при прерывистом резании — ВКЮОМ.

При чистовой обработке труднообрабатываемых ма­ териалов рекомендуется применять особомелкозернистый сплав ВК6ОМ, стойкость которого по сравнению со спла­

8

вом BK6M и ВКЗМ выше в 1,5—3 раза. Одновременно с повышением стойкости этот сплав дает повышение чистоты обрабатываемой поверхности.

При обработке труднообрабатываемых материалов с большими глубинами резания, неравномерном сечении стружки и прерывистом резании рекомендуется приме­ нять особомелкозернистые сплавы ВКЮОМ и ВК15 ОМ.

При черновой и получистовой обработке некоторых специальных труднообрабатываемых материалов, вклю­ чая жаропрочные стали и сплавы, в тех случаях, когда от режущего инструмента требуется повышенная крас­ ностойкость, рекомендуется применять твердый сплав марки ТТ10К8Б.

Для .обработки конструкционных, инструментальных и высокоуглеродистых сталей со скоростями резания свыше 60 м/мин рекомендуется применять титановоль­ фрамовые (Т30К4, Т15К6, Т14К8, Т5К10) твердые спла­ вы. Применение этой группы твердых сплавов особенно эффективно при скоростном резании.

При высоких скоростях резания, незначительных глу­ бинах резания и подачах наиболее эффективны сплавы Т30К4 и Т15К6. Для чернового резания при неравно­ мерном сечении ,среза и прерывистом резании рекомен­ дуется применять сплавы Т14К8 и Т5К10.

Значительные трудности встречаются при обработке стальных поковок и отливок по корке с раковинами при наличии песка, шлака и различных неметаллических включений. В таких случаях рекомендуется применять твердые сплавы Т5К12В и TT7KJ2, причем следует пом­ нить, что сплав ТТ7К12 предпочтительнее для инстру­ мента, к которому предъявляются требования высокой красностойкости.

Таким образом, в настоящее время для изготовления всевозможных металлорежущих инструментов наряду с традиционными инструментальными материалами, таки­ ми, как легированные, быстрорежущие стали и твердые

9