Из каких сталей изготавливают режущий инструмент: Материалы для изготовления режущих инструментов — Режущий инструмент

alexxlab | 27.03.1973 | 0 | Разное

Содержание

Материалы для изготовления металлорежущего инструмента: инструментальные стали

Чтобы режущий инструмент можно было использовать для резания металла, необходимо приложение соответствующей силы при условии, что при достаточной прочности инструмента его твердость будет выше твердости обрабатываемого материала.

При резании режущая часть металлорежущего инструмента, которая соприкасается с обрабатываемым материалом, подвергается большим давлениям, нагреву и трению, что влечет за собой износ режущего инструмента, а иногда и его разрушение. В связи с этим, к материалам, применяемым для изготовления режущего инструмента, предъявляются такие требования:

  • достаточная прочность и твердость;
  • износостойкость при высокой температуре нагрева и в течение длительного промежутка времени.

Прочность и твердость инструмента определяется твердостью HRC (HRA) материалов, пределом прочности при сжатии σс, пределом прочности при изгибе σи, и ударной вязкостью αн. Износостойкость определяется достаточной твердостью материалов в нагретом до высоких температур состоянии – теплостойкостью (красностойкостью).

Материалы, применяемые для изготовления режущего инструмента:

  • стали: углеродистые, легированные, быстрорежущие, конструкционные;
  • твердые сплавы;
  • алмазы;
  • минералокерамические материалы;
  • эльбор;
  • абразивные материалы.

Инструментальные углеродистые стали

Содержание углерода в сталях составляет 0,6-1,4%, от его величины во многом зависят свойства материала. Химический состав и марки инструментальных углеродистых сталей приведены в ГОСТ 1435-74 (заменен ГОСТ 1435-90, затем ГОСТ 1435-99).

После соответствующей термической обработки углеродистые стали могут иметь твердость HRC 58-64. Однако такой инструмент при резании выдерживает нагрев до 200-250° С. При большей температуре нагрева резко снижается твердость инструмента (кривая 8 на рисунке), и он быстро разрушается.

Инструментальные легированные стали

Режущую способность инструментальной углеродистой стали можно повысить путем добавления легирующих элементов (присадок), чаще всего:

  • хрома,
  • молибдена,
  • вольфрама,
  • ванадия и др.

Стали с такими присадками называют легированными.

После термической обработки эти стали способны в процессе резания выдерживать нагрев до температуры 250-300°С. Инструмент из легированных сталей способен работать при скоростях, превышающих примерно в 1,2-1,4 раза скорости резания при работе с инструментом из инструментальных углеродистых сталей.

Химический состав инструментальных легированных сталей, их марки и группы определяет ГОСТ 5950-73 (заменен ГОСТ 5950-2000). Для изготовления режущего инструмента чаще всего применяются легированные стали таких марок: хромовольфрамовая ХВ5, хромокремнистая 9ХС, хромовольфрамомарганцовистая ХВГ.

Изменение твердости инструментальных и обрабатываемых материалов в зависимости от температуры представлено на рисунке.

Обозначения: 1 - ЦМ-332; 2 - ВК2; 3 - Т30К4; 4 - Т15К6; 5 - ВК8; 6 - Т5К10; 7 – P18; 8 - У10; 9 - Р9; 10 - 10ХНМА; 11 - 18ХГТ.

Инструментальные быстрорежущие и конструкционные стали

Инструмент, изготовленный из стали с содержанием 6-19% вольфрама и 3-4,6% хрома, способен в процессе резания выдерживать нагрев до температуры 600°С (кривые 7 и 9), не теряя своих режущих свойств. Поэтому такую сталь называют быстрорежущей.

После термической обработки инструмент из инструментальных быстрорежущих сталей приобретает твердость НRС 62-63 и может использовать при скоростях резания, в 2-3 раза превышающих скорости, допускаемые при работе с инструментом из инструментальной углеродистой стали.

Наиболее эффективными способами повышения теплостойкости, твердости и износостойкости быстрорежущих сталей:

  1. Увеличение содержания ванадия.
  2. Дополнительное легирование кобальтом.

Химический состав быстрорежущих сталей по ГОСТ 19265-73

Марка стали

Углерод

Хром

Вольфрам

Ванадий

Кобальт

Молибден

Р18

0,7-0,8

3,8-4,4

17,0-18,5

1,0-1,4

 

Не более 1,0

Р12

0,8-0,9

3,1-3,6

12-13

1,5-1,9

-

Не более 1,0

Р9

0,85-0,95

3,0-4,4

8,5-10,0

2,0-2,6

-

Не более 1,0

Р6МЗ

0,85-0,95

3,0-3,6

5,5-6,5

2,0-2,5

-

3,0-3,6

Р6М5

0,8-0,88

3,8-4,4

5,5-6,5

1,7-2,1

-

5,0-5,5

Р18Ф2

0,85-0,95

3,8-4,4

17,0-18,0

1,8-2,4

-

Не более 1,0

Р14Ф4

1,2-1,3

4,0-4,6

13,0-14,5

3,4-4,2

-

Не более 1,0

Р18К5Ф2

0,85-0,95

3,8-4,4

17,0-18,5

1,8-2,4

5,0-6,0

Не более 1,0

Р10К5Ф5

1,45-1,55

4,0-4,6

10,0-11,5

4,3-5,1

5,0-6,0

Не более 1,0

Р9К5

0,9-1,0

3,8-4,4

9,0-10,5

2,0-2,6

5,0-6,0

Не более 1,0

Р9К10

0,9-1,0

3,8-4,4

9,0-10,5

2,0-2,6

9,0-10,5

Не более 1,0

Р6М5К5

0,8-0,88

3,8-4,4

6,0-7,0

1,7-2,2

4,8-5,3

4,8-5,3

Р9М6К8

1,0-1,1

3,0-3,6

8,5-9,6

2,1- 2,5

7,5- 8,5

3,8-4,3

Обозначения:

  • Р – сталь относится к группе быстрорежущих;
  • цифра после Р – среднее содержание вольфрама в процентах;
  • цифра после К – среднее содержание кобальта;
  • цифра после Ф – среднее содержание ванадия;
  • цифра после М – среднее содержание молибдена.

Содержание марганца, никеля и кремния в быстрорежущих сталях не превышает 0,5% каждого, серы – не более 0,03%, фосфора – не более 0,035%.

Допускается содержание молибдена до 1% в сталях всех марок; при этом содержание вольфрама должно быть в пределах, указанных в таблице выше. Сталь с содержанием молибдена более 1% дополнительно обозначается буквой М.

Сталь Р18 – наиболее старая быстрорежущая сталь, с которой обычно сравниваются все остальные. Сталь Р9 принадлежит к разряду низковольфрамовых. Количество вольфрама в ней в 2 раза ниже, чем в стали Р18, количество ванадия при этом повышено, благодаря чему она равноценна стали Р18 по режущим свойствам при обработке конструкционных углеродистых сталей. Однако заготовки из стали Р9 плохо поддаются шлифованию и отделке, поэтому ее не рекомендуется использовать при изготовлении инструментов, для которых шлифование является трудоемким процессом (протяжки, шеверы и др.).

Стали Р6М5 (молибденовая) и Р12 (вольфрамовая) по режущим свойствам близки к стали P18. При этом они экономичнее стали Р18 и технологичнее стали Р9. Они обладают повышенной пластичностью в нагретом состоянии, поэтому особенно эффективны при изготовлении инструмента методом пластической деформации, в частности, сверл.

Ванадиевая сталь

Р18Ф2 за счет большего содержания ванадия обладает повышенной износостойкостью по сравнению с Р18.

Стали Р9, Р18, Р12, Р6М5, Р6МЗ и Р18Ф2 относятся к сталям нормальной производительности. Остальные стали, указанные в таблице, относятся к материалам повышенной производительности. Кобальтовые стали Р9К5, Р9К10, Р18К5Ф2 и Р10К5Ф5 имеют более высокую твердость, износостойкость и красностойкость по сравнению со сталью Р18 (в 2- 3 раза). Они применяются преимущественно для изготовления сверл, резцов, фрез и других инструментов, работающих с повышенными скоростями резания.

Максимальную эффективность ванадиевые и кобальтовые быстрорежущие стали демонстрируют при обработке деталей из легированных сталей твердостью НВ 300-350, а также при обработке деталей из жаропрочных сталей и сплавов. Кроме стандартных марок быстрорежущей стали для изготовления инструмента используются и другие марки, нового поколения.

Один из распространенных методов получения быстрорежущей стали – порошковая металлургия (металлокерамическая сталь или пульверсталь). Такой метод позволяет значительно сократить карбидную неоднородность (до 1-го балла по ГОСТ 19265-73) и повысить режущие свойства инструмента в сравнении с инструментом из проката, изготовленным обычным металлургическим способом.

В целях экономии при изготовлении резцов державку делают из конструкционной стали, а пластинки – из быстрорежущей. Нет необходимость изготовлять инструмент целиком из дорогостоящего материала, так как резание осуществляется только режущей частью. Форма и размер пластинок определяются ГОСТ 2379-77.

Сверла, метчики, развертки и другие сложные инструменты делают сварными: хвостовик – из конструкционной стали, рабочую часть – из быстрорежущей. Углеродистые и легированные конструкционные стали используют для изготовления хвостовиков, державок, корпусов и деталей крепления сборного и составного режущего инструмента.

Источник материала: Аршинов В. А., Алексеев Г А. Резание металлов и режущий инструмент. Изд. 3-е, перераб. и доп. Учебник для машиностроительных техникумов. - М,, «Машиностроение», - 1976

Изготовление металлорежущего инструмента

Производство металлорежущего инструмента

С помощью режущего инструмента происходит токарная и фрезерная обработка сталей, пластмасс. В процессе резания из целой заготовки получается уже готовая деталь с требуемыми размерами и шероховатостью. Чтобы обеспечить высокое качество и скорость изготавливаемых изделий, необходим соответствующий инструмент. Он должен отличаться повышенной износостойкостью рабочей кромки, не иметь дефектов при изготовлении, соответствовать типу обрабатываемого материала. Современные режущие инструменты изготавливают из инструментальной, быстрорежущей или твердосплавной стали.

Виды режущего инструмента

Процесс резания металла заключается в снятии слоя металла с заготовки, который происходит, если превышен предел прочности обрабатываемого материала при давлении на него режущей кромки. Инструмент может быть неподвижно закреплен на станке, а деталь вращаться вокруг своей оси. Также возможно движение режущего инструмента вокруг неподвижно закрепленной детали.

Используются для токарной и долбежной обработки материала. Различаются формой, назначением, материалом режущей части и способом ее крепления. В настоящее время производятся резцы из таких сплавов:

  • быстрорежущие стали марок Р18, Р6М5 на основе карбида вольфрама,
  • твердосплавные марок ВК8, Т15К6, Т30К4 и другие с добавлением карбида титана и кобальта,
  • твердосплавные трех- и двухкарбидные спрессованные и запеченные в форме сменных пластин.

Резцы из быстрореза изготавливаются целиком вместе с державкой, тогда как твердосплавные пластинки припаиваются к державке из инструментальной стали или имеют разъемное механическое крепление. Резцы из углеродистых сталей марок У8, У10 и подобных практически не используются из-за их низкой стойкости при работе с металлом. По своему назначению резцы бывают: проходными, упорными, расточными, отрезными, резьбовыми, канавочными, фасонными.

Основной инструмент для обрабатывания плоских поверхностей, пазов, уступов, разрезания заготовок. Характеризуется большим количеством режущих кромок (от 6 до 30) и имеет привод от шпинделя станка. Нагрузка на одну рабочую часть во время фрезерования ниже, чем при токарной обработке, поэтому фрезы могут изготавливаться из инструментальной стали, быстрорежущей марки КНТ или со сменными твердосплавными пластинками для тяжелых условий работы.

Разновидности фрез:

  • дисковые,
  • торцовые,
  • концевые,
  • цилиндрические,
  • угловые,
  • фасонные.

Предназначены для сверления черновых отверстий в детали диаметром до 80 мм. Различают цилиндрические, перовые, полые сверла и специальный инструмент для сверления чугуна, глубоких отверстий. Режущая часть сверла выполнена из инструментальной стали У10, У12А или быстрореза Р18, Р6М5. Хвостовик и шейка чаще всего изготавливают из стали марки 40Х.

Большой популярность пользуются ступенчатые сверла и центровочные короткие сверла с углом заточки 60. С их помощью удобно выполнять разметку центров на заготовке.

Зенкеры и развертки

Их назначение – это чистовая и получистовая обработка отверстия с нужным допуском. Большое количество ленточек (4-16) и малый слой снимаемого металла за один проход позволяет добиться высокого качества обработки. Материалом для изготовления режущей части служит инструментальная или быстрорежущая сталь. Зенкеры выпускаются с твердосплавной рабочей частью в виде сменных или напаянных частей. Такой инструмент отличает высокая чистота обработки и большие скорости резания.

Используются в массовом производстве деталей со сложной геометрией отверстия. Различают внутренние и внешние протяжки. Инструмент относится к разряду неперетачиваемых, поэтому при отклонении в размерах обрабатываемой детали протяжка заменяется новой.

Штампы, пресс-формы, оснастка и прочий инструмент

Материалом для них служит инструментальная сталь или легированная термообработанная марок 30ХГСА, 40Х, 95Г и других. Вспомогательный инструмент должен обладать прочностью и износостойкостью во время работы. Использование твердых сплавов на основе вольфрама в большинстве случаев нецелесообразно.

Технологии изготовления режущего инструмента

Перед тем как приступать к изготовлению резцов или фрез, необходимо правильно подобрать заготовку. Инструментальные стали выпускаются в виде прутков круглого или прямоугольного сечения различной толщины. Твердосплавные вольфрамовые материалы изготавливаются методом спекания при высокой температуре и давлении. При этом производство режущих элементов происходит с минимальными припусками, чтобы сократить последующую обработку на шлифовальных станках.

Особенности производства металлорежущего инструмента различного назначения:

Токарные резцы. Из инструментальной и быстрорежущей стали изготавливаются методом горячей ковки или штампованием в размер. При этом уже готовая заготовка подвергается неоднократному закаливанию с последующим отпуском. Термообработка придает сплаву однородность, твердость и стойкость к истиранию. Такой инструмент лучше противостоит вибрациям и меньше крошится. Стандартные размеры державок резцовых державок – 16х25, 20х20, 16х16 и другие.

Твердосплавная пластинка припаивается к головке резца или крепится механическим способом. Окончательная доводка и заточка режущей кромки происходит непосредственно перед установкой резца на станок. Формы пластинок, тип стружколома и способ крепления должны соответствовать ГОСТ.

Фрезы и другой стержневой инструмент вращения. Изготавливается путем сваривания режущей части из быстрорежущей или твердосплавной безвольфрамовой стали с хвостовой частью из легированной стали. Возможно производство инструмента из цельных биметаллических заготовок.

Основные способы формообразования заготовок режущего инструмента в промышленности:

  • механическая обработка на токарном и фрезерном станке с нарезанием зубьев, ленточек, оформления рабочей части и затыловывания фрез,
  • пластическая деформация холодным или горячим прессованием,
  • шлифовка заготовки до получения требуемых значений режущей кромки (для твердых материалов, которые плохо обрабатываются резанием).

Фрезы, сверла и метчики после этого проходят термообработку (закалка, отпуск), которая существенно увеличивает твердость и стойкость инструмента. Также применяется азотирование, цианирование и покрытие режущей поверхности пленкой из карбида вольфрама или титана.

Материалы и оборудование при изготовлении режущего инструмента

Используется только качественный металлопрокат из инструментальной и конструкционной стали. Важно низкое содержание в применяемой стали посторонних примесей – фосфора, серы, кремния, влияющих на качество будущего инструмента. Заготовки должны иметь точные внешние размеры, что снижает последующую мехобработку.

Станочный парк для изготовления металлорежущего инструмента включает токарные и фрезерные станки, кузнечно-прессовое оборудование, зубонарезные и станки с ЧПУ. Это позволяет с высокой точностью выпускать любое нестандартное оборудование. Обязателен участок термообработки с кислотными и солевыми печами, ваннами для закалки и отпуска стали. Затачивают и доводят готовый инструмент на шлифовальных станках.

Область применения режущего инструмента

Главный потребитель качественного инструмента – это российские машиностроительные предприятия тяжелого и среднего машиностроения, ОПК, нефтегазового сектора. Использование современного твердосплавного инструмента позволяет сократить время на обработку детали, повысить точность и качество готового изделия, снизить его себестоимость. Режущий инструмент востребован также в ремонтных и обслуживающих организациях, автосервисах.

Ценообразование

Стоимость зависит не только от состава сплава в резце или фрезе, но и сложности изготовления. Технология изготовления и размеры могут быть как стандартными, так и потребовать разработки новой КД и внедрения технологии в производство. Цена в этом случае будет выше. Также на себестоимость влияет серийность изготовления, размер партии заказываемого инструмента, различные покрытия режущей кромки. Чтобы избежать лишних затрат металлорежущий инструмент необходимо подбирать под конкретные условия механической обработки на производстве.


Применение твердых сплавов для изготовления режущего инструмента

Твердые металлокерамические сплавы широко используются для производства специальных инструментов, предназначенных для механической обработки деталей из металлов и композитов методом резания. Главная функция такого инструмента заключается в отделении слоя материала (припуска) от обрабатываемой детали или заготовки с образованием стружки или опилок. Высокой твердостью, прочностью и износостойкостью сплавов определяется эффективность и точность инструмента, его функциональность, производительность, стойкость (время непрерывной работы), а также надежность производственного процесса в целом.

Металлорежущие инструменты

Металлорежущий инструмент классифицируется по конструктивным признакам и производственно-технологическим особенностям. По конструкции условно различают режущий инструмент двух типов: монолитный и со сменными режущими элементами. Монолитный инструмент целиком изготавливается из твердого сплава, быстрорежущей стали (HSS – high-speed steel), или в комбинированном варианте: с твердосплавными вставками в тело из инструментальной стали. Конструкция инструмента со сменными элементами характеризуется наличием двух механически соединяемых частей: тела и концевой режущей пластины из твердосплавного материала.

По производственно-технологическим особенностям металлорежущий инструмент различается количеством рабочих режущих поверхностей (кромок, граней), для изготовления которых, наряду с другими материалами, широко применяются твердые сплавы разных марок. Самым распространенным и наиболее известным металлорежущим инструментом с одной режущей кромкой на твердосплавной напайке или пластине является классический токарный резец. К инструментам с двумя и более режущими гранями относят все типы фрез, сверел и т.п.

Популярные марки твердых сплавов и инструментальные материалы

В число материалов для изготовления рабочих (режущих) частей металлорежущего инструмента входят:

  • металлокерамика – твердосплавные вольфрамо-кобальтовые сплавы (марки ВК6, ВК8, ВК10 и др.), вольфрамо-титановые сплавы (марки Т5К10, T15K6, Т14К8 и др.), титано-тантало-вольфрамовые сплавы (марки ТТ7К12, ТТ20К9 и др.),
  • минералокерамика (изготавливается на базе корунда – кристаллического минерала из оксида алюминия AL2O3 (распространенные марки: Р18, Р6М5, Р18К5Ф2))
  • быстрорежущая сталь ГОСТ 19265–73 (отличается большим содержанием вольфрама (до 18%) и присутствием в составе целого ряда дополнительных компонентов, таких как хром (до 4,5%), молибден, кобальт, ванадий, углерод и т.д.),
  • углеродистая инструментальная сталь ГОСТ 1435–74 (содержит 0,65 – 1,3% углерода, марки стали обозначаются буквой «У», например У7, У8, У9 и т.п.),
  • легированная инструментальная сталь ГОСТ 5950–73 (содержит столько же углерода, как и углеродистая сталь, но в ее состав дополнительно вводятся легирующие добавки хрома, ванадия, вольфрама (распространенные марки: 9ХС, ХВГ, ХВ5))
  • кубический нитрид бора (или боразон – от названий базовых компонентов химического состава: бор (44%) и азот (56%)),
  • алмаз поликристаллический (сверхтвердый композит из частиц природных или синтетических алмазов со связкой из тугоплавких металлов).

Какие режущие инструменты производятся из твердых сплавов

Из твердых сплавов изготавливают режущий инструмент разной конструкции и функциональности, предназначенный для механической обработки металла и композитных материалов.

В их числе:

  • токарные резцы (для резки, наружного и внутреннего точения, нарезания резьбы и т.д.),
  • фрезы (торцевые, кукурузные, концевые, фасонные, грибковые, профильные и т.п.),
  • сверла (центровочные, спиральные, ружейные, микросверла с диаметром менее 3 миллиметров и т.п.),
  • пилы (ленточные, дисковые и т.д.),
  • инструмент резьбонарезной (метчики, плашки, резьбонакатные ролики, резьбофрезы и др.),
  • инструмент для обработки отверстий (зенкеры, зенковки, развертки и т.п.).

Рисунок 1. Сверла из твердых сплавов.

Рисунок 2. Сменные фрезы из твердых сплавов.

Краткое сравнение твердых сплавов с другими инструментальными материалами

В сравнении с другими инструментальными материалами твердые сплавы выигрывают по целому ряду характеристик. Если теплостойкость сплавов марок ВК6 и ВК8 находится в диапазоне 800-1000 °С, обеспечивая инструменту высокую скорость резания, то например, у быстрорежущей стали с умеренной теплостойкостью этот параметр не превышает 630 °С, с повышенной – 650 °С, а с высокой теплостойкостью – 730 °С.

По теплопроводности твердые сплавы (84 Вт/м·°С) уступают только алмазам (142 Вт/м·°С), и значительно превосходят по этому параметру углеродистую сталь (38 Вт/м·°С) и быстрорежущую сталь (25 Вт/м·°С), а как известно, чем выше теплопроводность, тем лучше охлаждается режущая кромка инструмента, тем он эффективнее работает и дольше служит.

По твердости сплавы марок ВК6 и ВК8 сопоставимы с минералокерамикой (у обоих материалов около 2000 кгс/мм), но превосходят максимальные значения этого параметра у быстрорежущих сталей (1400 кгс/мм), углеродистых сталей (800 кгс/мм), уступая только сверхтвердым материалам и алмазам, но зато не оставляют им шансов по пределу прочности на изгиб.

Процесс производства режущего инструмента из твердых сплавов

Режущие инструменты из твердых сплавов изготавливаются методом порошковой металлургии. Суть этого метода заключается в формовании, прессовании и спекании металлических порошков или композиций из металлических порошков с неметаллическими. При производстве металлокерамических пластин для режущего инструмента используется порошковая смесь из микрочастиц карбидов твердых керамик и связующего металла.

В случае с производством режущего инструмента из однокарбидных сплавов вольфрамовой группы в состав смеси входит «рабочий» материал – карбид вольфрама, и так называемая «связка», в качестве которой, как правило, используют кобальт. Смесь сначала дозировано засыпают в пресс-формы (матрицы), затем спрессовывают под большим давлением (до 1000 Па) в плотный прочный «брикет» с геометрией и рельефом готового инструмента. Затем полуфабрикат отправляют в высокотемпературную печь, где спрессованная металлокерамическая смесь спекается в монолитное готовое изделие.

Какие свойства придают твердые сплавы режущему инструменту

Совсем недавно наибольшее применение при производстве режущего инструмента имели инструментальные стали, но сегодня на лидирующие позиции постепенно выходит твердосплавный сплав кобальта (Co) и карбида вольфрама (WC) марок ВК6 и ВК8. Эти марки имеют в своем составе оптимальное количество кобальта: 6% и 8% соответственно. Это делает режущий инструмент не слишком хрупким, как например, из сплава марок ВК3 и ВК4, и достаточно твердым. Благодаря этой особенности, режущий инструмент из сплава марок ВК6 и ВК8 можно использовать как для черновой, так и для чистовой обработки металлов.

Крупнозернистые сплавы вольфрамовой группы (в отличие от мелко- и сверх-мелкозернистых сплавов) отличаются хорошей износостойкостью, позволяющей обрабатывать одним инструментом большее число деталей на одну режущую кромку, а также повышенной производительностью. Долгий срок службы твердосплавного режущего инструмента позволяет сократить его расход, что вкупе с невысокой ценой конечных изделий делает инструмент экономически выгодным. Вышесказанным объясняется широкая область применения твердосплавного режущего инструмента в современной металлообработке.

Благодаря своим уникальным свойствам твердые сплавы являются практически незаменимыми при производстве режущего инструмента. Инструменты, изготовленные из материалов-аналогов, не дают настолько хороших показателей, как инструменты, изготовленные из твердых сплавов. Одним из основных недостатков таких сплавов является их высокая стоимость, но этот факт не влияет на популярность применения данных материалов в указанной области.


Доставка по всей России

САНКТ – ПЕТЕРБУРГ


8 (812) 448 – 46 – 61
8 (812) 448 – 42 – 73 Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

. Н О В И Н К А .

НАБОРЫ РЕЗЦОВ ИЗ 12-ти ШТУК

ДЛЯ МАЛОГАБАРИТНЫХ СТАНКОВ

ИЗГОТОВЛЕНИЕ металлорежущего инструмента

Мы рады приветствовать Вас на нашем сайте!

Компания «ПЕТРОИНСТРУМЕНТ» занимается производством режущего инструмента с 2006 года.

Мы имеем колоссальный опыт, что позволяет нам выпускать продукцию высокого качества, а так же постоянно увеличивать её ассортимент. Наша компания изготавливает инструмент для различных типов и моделей станков в соответствии с ГОСТами, а так же по чертежам заказчика:

Токарные резцы с напайными пластинами из твёрдых сплавов и быстрорежущей стали, а также монолитные.

Долбёжные резцы

Строгальные резцы

Зубострогальные резцы

Нестандартные резцы по чертежам

Резцы для малогабаритных станков

Сменные ножи для фрез

Свёрла перовые и сменные пластины к ним

Инструмент для координатно-расточных станков

Бруски, заготовки и пластины из быстрорежущей стали

Звёздочки для приводных цепей

Зиговочные ролики

Компания “ПЕТРОИНСТРУМЕНТ” – активный участник тендерных торгов!

Нашими партнёрами и постоянными заказчиками являются такие компании, как:
АО РСК “МиГ“, ПАО “КАМАЗ“, ПАО “Силовые машины“, АО “Кировский завод“, ГУП “Петербургский метрополитен” , УБТ “Уралвагонзавод” и многие другие.

Всегда В НАЛИЧИИ на складе ДОЛБЁЖНЫЕ РЕЗЦЫ основных размеров.
Предоставляем услуги по электроэрозионной резке металла, напайке и заточке резцов, а так же их восстановление и ремонт.

Собственное производство позволяет нам устанавливать конкурентоспособные цены на выпускаемую продукцию. Постоянным клиентам предоставляются скидки!

Мы не стремимся совершить одну – две выгодные для нас сделки, не учитывающие интересы наших партнеров. Наше желание долгосрочное и взаимовыгодное сотрудничество!

Самовывоз груза осуществляется по рабочим дням с 9:00 до 17:00 по адресу Красное Село, Кингисеппское шоссе 55 (Напротив авто-центра “Питер-Лада”). Адрес

Цены, указанные на сайте, не являются публичной офертой!

Обращаем ваше внимание на то, что данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437 (п.2) Гражданского кодекса РФ:


Металлорежущие инструменты производства компаний Hanita, Vargus

Инструментальные компании HANITA и VARGUS образованы около 50 лет назад. Полувековой период развития и совершенствования компаний позволил им создать конструкции режущих инструментов общего и специального назначения, занявших общепризнанные международные позиции и применяемых в известнейших производствах мира.

Номенклатура режущих инструментов компаний включает:

  1. Цельные твердосплавные и быстрорежущие фрезы, сверла, развертки, метчики, борфрезы, заготовки из твердого сплава для изготовления режущих инструментов.
  2. Резьбонарезные резцы для обработки любых резьб и материалов, резьбовые фрезы новых конструкций для планетарного фрезерования резьб, инструменты для растачивания отверстий, обработки галтелей, проточек и канавок.
  3. Ручной слесарный инструмент разнообразных конструктивных исполнений для снятия заусенцев и фасок, ручной обработки пазов, плоскостей, уступов, кромок отверстий с использованием самоустанавливающихся режущих элементов – плавающих ножей.

Самостоятельным направлением деятельности компаний является ориентированная разработка и производство токарных, фрезерных, сверлильных, резьбообразующих и других инструментов для обработки специальных композиционных материалов, жаростойких, жаропрочных и высокопрочных сталей, жаропрочных и титановых сплавов, используемых в современной высокоуровневой технике.

Высокий технологический уровень производства, стабильность высокого качества и надежность металлорежущего инструмента компании HANITA определили его большую востребованность такими зарубежными предприятиями, как БОИНГ, МАКДОНЭЛ-ДУГЛАС, ФОРД (США), БОМБАРДЬЕ (Канада), ОПЕЛЬ (Германия) и отечественными предприятиями КАМАЗ (г. Набережные Челны), ФГУП ММПП САЛЮТ, ОАО КОРПОРАЦИЯ ФАЗОТРОН–НИИР, ОАО БОРЕЦ (г. Москва), ОАО ГИДРОМАШ (г. Нижний Новгород), НППП ЭЛАРА (г. Чебоксары), ФГУП ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РЯЗАНСКИЙ ПРИБОРНЫЙ ЗАВОД и многими другими.

Компания HANITA обладает высокой гибкостью производства, осуществляет техническую поддержку потребителя, обеспечивает его в полном объеме необходимой информацией технического и рекламного характера.

При производстве инструмента компания HANITA использует такие прогрессивные станки как WALTER, ROLLOMATIC, ANCA, HOFFMAN и др., отвечающие жестким технологическим требованиям к оборудованию. Инструментальные материалы удовлетворяют высоким требованиям современного потребителя и проходят жесткий входной контроль и проверку на каждом этапе изготовления. Большое внимание уделяется разработке и внедрению новых видов твердых сплавов с износостойкими покрытиями, геометрическим параметрам инструмента, а также вопросам качества, надежности и долговечности режущего инструмента.

Специалисты компании HANITA постоянно ведут в испытательной лаборатории исследования новых инструментов, проводят сравнительный анализ с инструментами-аналогами предыдущих поколений, а также с продукцией других инструментальных компаний. Это позволяет быть в фарватере общемировых достижений и направлений развития инструментального производства, обоснованно определять тенденции дальнейшего развития компании.

Так, например, номенклатура выпускаемых концевых фрез включает более 2000 типоразмеров инструмента диаметром от 0,3 мм до 50 мм. Такое разнообразие фрез позволяет потребителю выбрать инструмент, обеспечивающий наиболее эффективную обработку изделия. Характерной особенностью этих концевых фрез является наличие торцевой поперечной режущей кромки, что позволяет осуществлять осевое врезание, существенно расширяющее технологические возможности инструмента.

Компания HANITA значительное внимание уделяет разработке и внедрению новых технологий. В настоящее время существует ряд инновационных решений, объединяющих по функциональному назначению инструменты, специально спроектированные для решения различных сложных технологических задач.

Одна из таких групп инструментов – фрезы для высокоскоростной обработки. Традиционно под высокоскоростной обработкой подразумевается фрезерование на больших скоростях резания при небольшом снимаемом припуске. Однако потребителю важна, в первую очередь, не обработка на высоких скоростях, а обработка с максимальной производительностью. Это явилось причиной создания компанией HANITA инструментов, обеспечивающих обработку с максимальной эффективностью, которая подразумевает работу не только на высоких скоростях, но и высоких подачах при оптимальном размере снимаемого припуска, т.е. – металлоемкую, высокопроизводительную обработку различных материалов и, в первую очередь, закаленных.

Областями применения такого инструмента являются аэрокосмическая и автомобильная отрасли, а также предприятия, где производится обработка штампов и пресс-форм, из которых исключают операции электроэрозионной обработки.

Еще одним из примеров инновационных разработок компании HANITA является гамма монолитных твердосплавных концевых фрез нового поколения для высокоскоростной черновой/чистовой обработок одним и тем же инструментом нержавеющих сталей, жаропрочных и титановых сплавов (фрезы VariMill) и обработки закаленных сталей твердостью до 68 HRC (фрезы Vision 21). В инструментах применены новые запатентованные конструктивные решения: нетрадиционная геометрия, параболическая форма сердцевины, неравномерное расположение зубьев, высокий угол подъема винтовой поверхности зубьев и др.

Компания VARGUS специализируется на выпуске инструмента для изготовления резьб общего и специального назначения. Инструменты включают широкую гамму резцов и фрез различного конструктивного исполнения, учитывающего назначение инструмента, особенности и опыт многолетнего использования.

Резьбонарезной инструмент имеет сборную конструкцию, оснащен резьбовыми пластинами из твердых сплавов различных марок, ориентированных на широкий спектр обрабатываемых материалов. Инструменты обеспечивают возможность высококачественной и высокопроизводительной обработки практически всех видов наружных и внутренних, цилиндрических и конических резьб симметричного и ассиметричного профиля: метрических, дюймовых, трапецеидальных, упорных, упорно-трапецеидальных, упорно-метрических, трубных цилиндрических и конических и многих других, в том числе специальных и вновь разработанных.

Резьбонарезные резцы и резьбовые фрезы компании VARGUS изготавливаются со сменными многогранными пластинами. Применение таких пластин существенно повышает эффективность процесса резьбообработки благодаря многократному использованию корпусов, многократному использованию пластин, хорошему стружколоманию фасонной передней поверхностью пластин, высокой прочности лезвия из-за отсутствия внутренних напряжений, возникающих при пайке пластин у напайных резцов, высокой надежности и долговечности инструмента, вследствие высокой твердости опорной поверхности под режущей пластиной, конструктивно не применимой в напайных резцах.

Фрезерование фрезами компании VARGUS эффективно для наружной резьбы диаметром от 1 мм и для внутренней резьбы диаметром от 2 мм. Гамма резьбонарезных фрез компании VARGUS содержит 12 типов сборных инструментов с количеством режущих пластин (гребенок) от 1 до 8 и 4 типа цельных малоразмерных инструментов, что обеспечивает обработку практически всех стандартных резьб. Предусмотрены каналы для подвода СОЖ непосредственно в зону резания.

Резьбонарезные фрезы компании VARGUS весьма эффективны в следующих случаях нарезания резьбы:

  • деталь невозможно закрепить на токарном станке для нарезания резьбы резцом,
  • на деталях отсутствует ось симметрии,
  • у деталей имеется дисбаланс при их вращении,
  • на деталях отсутствует, особенно в отверстиях, канавка для выхода инструмента,
  • детали имеют очень большой диаметр нарезаемой резьбы.

Резьбонарезные фрезы обеспечивают возможность обработки полного профиля резьбы за один проход, сокращение машинного времени, благодаря высоким скоростям резания и подачам, сокращение вспомогательного времени, связанного с периодом удаления благоприятной (легкоудаляемой) короткой стружки.

Существуют и другие достоинства, которые выражаются в следующем:

  • один и тот же инструмент пригоден для правых и левых резьб,
  • один и тот же корпус инструмента в большинстве случаев пригоден для наружных и внутренних резьб,
  • один и тот же корпус инструмента пригоден для резьб различного профиля и шага при замене режущей пластины.

Для работы резьбонарезными фрезами компании VARGUS достаточно трехкоординатного фрезерного станка с винтовой интерполяцией.

Перечисленные достоинства резьбонарезных фрез, возможность их применения в указанных особых и специфических условиях обработки, возможность использования для деталей нетрадиционных форм, размеров и массы делают этот инструмент не только во многих случаях преимущественным, но, и нередко, безальтернативным.

Минимальный диаметр внутренней резьбы, нарезаемой резьбовыми резцами компании VARGUS равен 3,2 мм, резьбонарезными фрезами, как указывалось выше – 2 мм.

Компания VARGUS также производит инструмент для растачивания отверстий и обработки галтелей, проточек и канавок для выхода инструмента.

Для токарной и резьботокарной обработки малогабаритных и миниатюрных деталей на станках SWISS-TYPE, где рабочие пространства для размещения инструмента ограничены, компания VARGUS освоила выпуск резцов, которые оснащены оригинальными механизмами крепления сменных режущих пластин, обеспечивающими быструю замену или поворот пластины. Удобный механизм крепления пластины доступен и приводится в действие с обеих боковых поверхностей корпуса резца, а разомкнутая форма отверстия в режущей пластине позволяет извлекать пластину при неполном вывинчивании винта механизма ее крепления.

Компанией VARGUS разработан и успешно внедрен на предприятиях принципиально новый ручной инструмент SHAVIV, который используется во многих промышленно развитых странах. Инструмент имеет разнообразные конструктивные исполнения, предназначен для снятия заусенцев и фасок, обработки пазов, плоскостей, уступов, кромок отверстий с использованием самоустанавливающихся плавающих ножей. Инструмент выполняется в виде стандартных комплектов, содержащих основные по применяемости лезвия, адаптер для их закрепления и регулировки вылета, а также держатель. Рекомендуемая область использования инструмента – слесарные операции, где применяется ручное удаление заусенцев, т.е. штамповые, литейные, механообрабатывающие и сборочные цехи.

Широкое повсеместное распространение режущих инструментов компаний HANITA, VARGUS, их стабильное многолетнее промышленное использование на ведущих предприятиях мира обусловлено высокими показателями качества, надежности, долговечности и относительно небольшой стоимостью инструментов.

Исчерпывающая номенклатура инструментов позволяет с учетом конкретных условий производства осуществить рациональный выбор конструктивных и геометрических параметров требуемого образца инструмента, обеспечив наивысшую результативность его применения. Преимущества инструментов компаний HANITA, VARGUS, установившиеся в результате их применения, следующие:

  1. Экономия денежных средств вследствие действительно выгодного сочетания цены и ресурса режущих инструментов.
  2. Международный уровень обеспечения и контроля качества изготовления режущих инструментов, экологической и промышленной безопасности в соответствии с требованиями международных стандартов ISO 9001: 2000, ISO 14001 и OHSAS 18001.
  3. Высокая рентабельность применения, большая работоспособность, широкие технологические возможности и универсальность инструментов.
  4. Сжатые сроки поставки и специальные цены режущих инструментов постоянным заказчикам.

Российское представительство компаний HANITA, VARGUS оказывает содействие в подборе рациональных конструкций режущего инструмента, режимов резания, обеспечивает разработку технологии изготовления и её полное инструментальное обеспечение применительно к любым деталям и обрабатываемым материалам.


Изготовление металлорежущего инструмента

Используя в домашних условиях металлорежущий инструмент, мы редко вспоминаем о том, что возможность резать металл у человека появилась сравнительно недавно. Никто еще каких-нибудь лет сто назад и мечтать не мог о том, чтобы резку металла осуществлять в домашних условиях. Еще в начале прошлого века резка металла, даже в промышленных масштабах, представляла собою весьма дорогой технологический процесс.

До ХХ века металлорежущий инстумент изготавливали исключительно из углеродистой стали. И лишь в начале 20-го века была изобретена инструментальная высоколегированная сталь, а немного позже стала доступна технология, с помощью которой стало возможным напыление на поверхность металлорежущего инструмента устойчивых к износу металлов – титана, вольфрама, молибдена.

Активно развивалось машиностроение, которое требовало новых, экономичных технологий, и изыскания, направленные на продление сроков службы и повышение износостойкости металлорежущего инструмента, велись во многих странах.

В 30-х годах ХХ века с развитием технологии изготовления металлорежущего инструмента с использованием спрессованных в пыль компонентов все реже начала использоваться сталь. Из твердосплавных пластин металлорежущие инструменты изготавливают и по сей день, несмотря на то, что в середине 20 века технология резки металлов стала интенсивно развиваться, и стали известны новые возможности.

В середине 20-го века для изготовления металлорежущих инструментов стали в промышленных масштабах привлекать алмазное напыление. Ученые и технологи всего мира непрерывно стремятся оптимизировать технологию резки металла, сделать металлорежущие инструменты более прочными и износостойкими.

Новейшим изобретением в данной области стала методика производства металлорежущего инструмента с использованием нанноструктурированного покрытия, благодаря чему появилась возможность дарить миру металлорежущие инструменты с высокой скоростью резки и очень длительным сроком эксплуатации.

Во многих странах постоянно проводятся исследования, ориентированные на повышение скорости и легкости резки металла, на увеличение крепости и долговечности металлорежущего инструмента. Кто знает, вероятно пройдет немножко времени, и мы сможем купить в магазине ножницы по металлу, которыми резать металл станет так же легко и быстро, как бумагу.

Виды металлорежущего инструмента.

Металлорежущий инструмент — орудие производства для изменения формы и размеров обрабатываемой металлической заготовки путём удаления части материала в виде стружки с целью получения готовой детали или полуфабриката. Различают станочный и ручной металлорежущий инструмент.

Основные части металлорежущего инструмента: рабочая, которая может иметь режущую и калибрующую части, и крепёжная. Режущей называется часть металлорежущего инструмента, непосредственно внедряющаяся в материал заготовки и срезающая часть его. Она состоит из ряда конструктивных элементов: одного или нескольких лезвий, канавок для отвода стружки, стружколомателей, стружкозавивателей, элементов, являющихся базовыми при изготовлении, контроле и переточках инструмента, каналов для подвода смазочно-охлаждающей жидкости. Назначение калибрующей части — восполнение режущей части при переточках, окончательное оформление обработанной поверхности и направление металлорежущего инструмента при работе. Крепёжная часть служит для закрепления металлорежущего инструмента на станке в строго определенном положении или для удержания его в руках и должна противодействовать возникающим в процессе резания усилиям. Крепёжная часть может выполняться в виде державок, хвостовиков (вставные металлорежущие инструменты) или иметь отверстие для крепления на оправках (насадные металлорежущие инструменты).

В зависимости от технологического назначения станочный металлорежущий инструмент делится на следующие подгруппы: резцы, фрезы, протяжки, зуборезный, резьбонарезной, для обработки отверстий, абразивный и алмазный инструмент. Резцы, применяемые на токарных, токарно-револьверных, карусельных, расточных, строгальных, долбёжных и др. станках (за исключением резьбовых и зуборезных резцов), служат для обточки, расточки отверстий, обработки плоских и фасонных поверхностей, прорезания канавок. Фрезы — многолезвийный вращающийся металлорежущий инструмент — используют на фрезерных станках для обработки плоских и фасонных поверхностей, а также для разрезки заготовок. Протяжки — многолезвийный инструмент для обработки гладких и фасонных внутренних и наружных поверхностей. Для образования и обработки отверстий используют свёрла, зенкеры, зенковки, развёртки, цековки, расточные пластины, комбинированный инструмент, который применяют на сверлильных, токарных, револьверных, расточных, координатно-расточных и др. станках. Зуборезный инструмент предназначен для нарезания и обработки зубьев зубчатых колёс, зубчатых реек, червяков. Резьбонарезной инструмент служит для получения и обработки наружных и внутренних резьб. Номенклатуру резьбонарезного инструмента составляют также резьбовые резцы и фрезы, метчики, плашки и др. К абразивному инструменту относятся шлифовальные круги, бруски, хонинговальные головки, наждачные полотна и др., применяемые для шлифования, полирования, доводки деталей, а также для заточки инструмента. Алмазный инструмент составляют круги, резцы фрезы с алмазными пластинами и др.

К ручным инструментам относятся зубила, напильники, надфили, ножовки, шаберы и др., используемые без применения металлорежущего оборудования. Широко распространены ручные машины с электрическим, гидравлическим и пневматическим приводом, рабочим органом которых являются ручные инструменты. Самые популярные из них – дрели, перфораторы, углошлифовальные машины и т.д.

Форма и углы заточки режущей части металлорежущего инструмента, от которых зависят его стойкость, производительность, экономичность, качество обработки, выбираются с учётом свойств обрабатываемого материала, смазывающе-охлаждающей жидкости, жёсткости системы станок — приспособление — инструмент — деталь и т. д. Режущая способность металлорежущего инструмента определяется свойствами материала, из которого изготовлена его режущая часть. Наиболее существенным показателем является красностойкость материала. Применяют следующие основные группы материалов: инструментальные стали (углеродистые, быстрорежущие, легированные), твёрдые сплавы, минералокерамические сверхтвёрдые материалы. Инструмент из углеродистых сталей (красностойкость 200—250°C) используют для обработки обычных материалов при небольших скоростях резания. Быстрорежущие стали, легированные вольфрамом, позволяют увеличить скорость резания в 2—4 раза. Для обработки заготовок из жаропрочных сплавов и сталей повышенной прочности применяют инструмент из стали с увеличенным содержанием ванадия, кобальта, молибдена и пониженным содержанием вольфрама. Красностойкость этих сталей достигает 600—620 °С, но одновременно возрастает их хрупкость. Твёрдые сплавы — наиболее прогрессивные и распространённые материалы для металлорежущего инструмента, вытесняющие инструментальные стали (кроме случаев прерывистого точения и фасонного фрезерования с большой глубиной), обладают красностойкостью 750—900 °C и высокой износостойкостью. Твёрдые сплавы для металлорежущего инструмента выпускаются в виде пластинок различной формы и размеров. Изготовляют также монолитные твердосплавные металлорежущие инструменты небольших размеров. Ещё более высокими красностойкостью (1100—1200 °С) и износостойкостью обладают металлорежущие инструменты с режущей частью, армированной минералокерамическими пластинками, изготовленными на основе окиси алюминия с добавлением молибдена и хрома. Однако применение минералокерамики ограничивается её низкой пластичностью и большой хрупкостью. Перспективным является применение сверхтвёрдых материалов — естественных и синтетических алмазов, кубического нитрида бора и др. (для шлифования и затачивания металлорежущего инструмента).

Технологические параметры металлорежущего инструмента зависят от глубины резания, подачи, скорости резания. Критерием износа режущей части металлорежущего инструмента принято считать ширину изношенной площадки на задней поверхности инструмента с учётом вида инструмента требуемой точности обработки и класса чистоты. Стойкость металлорежущего инструмента определяется продолжительностью (в мин) непосредственного резания между переточками. Главное требование к металлорежущему инструменту — высокая производительность при заданных классах чистоты и точности обработки — обеспечивается выполнением условий в отношении допусков на изготовление, отклонений геометрических параметров, твёрдости режущей части, внешнего вида и т. д. Конструкция металлорежущего инструмента должна предусматривать возможность многократных переточек, надёжное и быстрое крепление. При проектировании металлорежущего оборудования учитываются специальные элементы для крепления металлорежущего инструмента: резцедержатели, конусные отверстия, оправки и т. п.

При создании новых конструкций металлорежущего инструмента стремятся усовершенствовать их геометрические параметры и конструктивные элементы, а также использовать материалы с повышенными режущими свойствами и новые материалы. Решение этих проблем позволяет повысить стойкость металлорежущего инструмента (в т. ч. размерную), улучшить дробление стружки, в частности для автоматических линий и станков с программным управлением. Важное значение имеют исследования физических закономерностей изнашивания инструмента, его геометрических параметров, изыскание новых смазочно-охлаждающих жидкостей. С вопросами производства металлорежущего инструмента тесно связано создание новых конструкций станков, внедрение современных электрохимических и электрофизических методов для обработки твердосплавного инструмента.


Материалы, применяемые для изготовления режущих инструментов

Материалы режущих инструментов должны обладать высокой твердостью и прочностью, износостойкостью, теплостойкостью. К таким материалам относятся инструментальные стали, твердые сплавы, минералокерамика, абразивно-алмазные материалы, являющиеся работоспособными в условиях высоких температур, усилий и интенсивного трения.

Углеродистые инструментальные стали имеют низкую теплостойкость (красностойкость 200 – 250° С). Поэтому из них изготовляют главным образов развертки, метчики, ножовочные полотна, зубила и другой инструмент, используемый с низкой скоростью резания. Рабочую часть инструмента из углеродистых инструментальных сталей закаливают до твердости HRC 60 – 62.

Легированные инструментальные стали после термообработки имеют твердость HRC 62 – 64 и красностойкость 300 – 400° С, что позволяет применять их для изготовления инструментов, работающих при скоростях больших, чем инструмент из углеродистой стали. Наиболее применимыми являются стали хромистые (Х12М, 9Х), хромокремнистые (6ХС, 9ХС), хромованадиевые (8ХФ), хромовольфрамомарганцовистые (ХВГ, 9ХВГ). Высокая вязкость инструмента позволяет использовать его при обработке хрупких материалов с ударными на-грузками. Ряд сталей (ХВГ, 9ХВГ) при термообработке мало деформируются, поэтому из них изготовляют сложные и длинные инструменты, например развертки, протяжки, длинные сверла и др.

Инструмент из быстрорежущей стали обладает более высокими режущими свойствами (красностойкость до 600 – 650° С, твердость HRC 62 – 65), что – позволяет увеличить скорости резания до 100 м/мин.

Быстрорежущие стали могут иметь нормальную и повышенную стойкость. Инструмент из стали нормальной стойкости (Р18, Р9) применяют для обработки стали с пределом прочности 90 – 100 кгс/мм 2 и чугуна с. твердостью НВ 270 – 280. Из стали Р9 изготовляют инструменты простой формы – резцы, фрезы, зенкеры, а из стали Р18 – более сложные инструменты для зубо-резьбона – резных работ. Сталь Р18Ф2 обладает более высокими режущими свойствами, чем стали Р9 и Р18, и применяется для изготовления режущего инструмента при обработке стали повышенной прочности.

Стали повышенной стойкости (кобальтовые стали Р9К5, Р9КЮ, Р18К5Ф2, Р10К5Ф5) обладают большей, чем Р18, твердостью, красностойкостью и износостойкостью, поэтому их применяют для обработки главным образом жаропрочных сплавов и нержавеющих и легированных сталей твердостью НВ 300 – 350, титановых сплавов и других труднообрабатываемых материалов в условиях прерывистого резания с вибрациями. Режущие свойства и износостойкость инструмента из быстрорежущей стали могут быть повышены хромированием, сульфидированием, цианированием и т. д.

Из каких металлов изготавливаются металлорежущие инструменты?

Чтобы обеспечить нормальное функционирование металлорежущего инструмента, его лезвие должно выполняться из металла, который характеризуется отменной твердостью, прочностью, стойкостью к износу, а также прочими физическими и механическими свойствами. Материалы, обладающие всеми этими характеристиками, способны справится с процессом резания. Именно поэтому они называются инструментальными металлами.

 

Физические и механические характеристики инструментальных металлов

 

Любой материал, применяемый в процессе изготовления режущей пластины инструмента, который используется при резании, должен обладать хорошими показателями:

  • твердости;
  • прочности;
  • температуростойкости;
  • коэффициентом трения скольжения.

Для внедрения в поверхность заготовки инструмента его режущая кромка выполняется из материала, обладающего повышенной твердостью. Этот параметр бывает природным или полученным в результате специальной обработки. К примеру, инструментальные стали подвергаются механической и термической обработке, за счет чего их твердость и прочностные характеристики значительно возрастают.

В процессе механообработки на металлорежущий инструмент воздействуют определенные силы, причем, они достигают таких значений, что в зоне резания образуются большие напряжения. Как правило, эти напряжения разрушают инструмент изнутри. Следовательно, для создания металлорежущего инструмента нужно выбирать материалы, отличающиеся высокими показателями прочности.

Инструментальные стали — металлы, которые обладают лучшими показателями прочности. Лезвия, выполненные из этих материалов, способны работать в условиях больших напряжений.

Операция резания металлов сопровождается усиленным выделением тепловой энергии, то есть лезвие инструмента при выполнении работ сильно нагревается. Если температура нагрева не достигает критической отметки, то свойства инструментального материала остаются без изменений. В противном случае у материала изменяется структура и твердость, причем, не в лучшую сторону.

Критическая температура имеет еще одно название — температура красностойкости. Это название связано со способностью металлов изменять свой цвет на красный, когда температура достигает 600 °С и выше. Под красностойкостью понимается способность материала сохранять свою твердость и износостойкость при воздействии высоких температур. Это та же температуростойкость, измеряемая в достаточно широком диапазоне от 220 до 1800 °С.

Увеличить эксплуатационные характеристики металлорежущего инструмента можно несколькими способами: повышением температуростойкости инструмента либо улучшением условий теплоотвода. Уменьшить температуру на рабочих поверхностях инструмента удастся за счет отвода теплоты от режущей кромки вглубь тела. Теплопроводность любого инструментального металла обуславливается температурой его нагрева и химсоставом. К примеру, разные легирующие элементы способствуют как снижению, так и повышению теплопроводности сталей.

Коэффициент трения скольжения заготовки по инструменту объясняется химическими, физическими, механическими свойствами взаимодействующих между собой материалов, скоростью скольжения и контактными напряжениями. Данный параметр оказывает непосредственное воздействие на стойкость металла, из которого выполнена режущая кромка, к износу.

 

Наиболее распространенные инструментальные стали

 

Стали, используемые в производстве металлорежущих инструментов, могут быть трех видов:

  • углеродистыми;
  • легированными;
  • быстрорежущими.

Углеродистые стали — оптимальный вариант для производства инструмента, используемого в процессе механообработке, для которой характерны малые скорости резания. Их отличительными особенностями являются повышенные показатели твердости и низкие значения температуростойкости. Стали У9, У10А чаще всего применяются при изготовлении пил, а У11, У12 — метчиков и прочих металлорежущих инструментов.

Среди легированных сталей различают хромистые, хромокремнистые, вольфрамовые, хромовольфрамомарганцевые и т.д. — все зависит от их легирующих элементов. Стали Х — прекрасный материал для производства инструментов для нарезания резьбы, а 9ХС — для выполнения и обработки отверстий. Их температуростойкость достигает 400 °С, следовательно, инструменты из легированных сталей могут участвовать в процессах средне- и высокоскоростного резания.

Из быстрорежущих сталей изготавливаются, как правило, зенкера, сверла, метчики. Среди их основных компонентов — вольфрам, ванадий, хром. Режущие свойства этих сталей определяют, к какому виду они относятся: нормальной (сохраняют твердость при t не более 620 °С) или повышенной производительности (сохраняют твердость при t 620-640 °С).

 

 

Перейти к списку статей >>

Инструментальные материалы для изготовления лезвийных инструментов Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

НАУЧНОЕ ИЗДАНИЕ МЕТУ ИМ. Н. Э. БАУМАНА

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Эл № ФС77 - 48211. Государственная регистрация №0421200025. КБМ 1994-0408

электронный научно-технический журнал

Инструментальные материалы для изготовления лезвийных инструментов

# 05, май 2013

Б01: 10.7463/0513.0569432

Зубков Н. Н.

УДК 621.9.02

Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана [email protected]

Введение

Технический уровень режущего инструмента определяет производительность и себестоимость обработки, точность получаемых размеров, качество поверхностного слоя и надежность операции. Одним из основных факторов, определяющим технический уровень режущего инструмента, является инструментальный материал, из которого он изготовлен. Классификация современных инструментальных материалов представлена на рис. 1.

Рис. 1. Инструментальные материалы для лезвийного инструмента

Основными требованиями для инструментальных материалов являются твердость, прочность, теплостойкость, технологичность и экономичность. Прочностные свойства инструментальных материалов характеризуются пределом прочности на изгиб и на сжатие, ударной вязкостью и коэффициентом трещиностойкости. Теплостойкость характеризуется температурой, при которой происходит существенное снижение стойкости инструмента. Комплексной характеристикой инструментального материала является его износостойкость, которая определяет способность сохранения режущих свойств инструмента, с заданной производительностью, при обеспечении точности обработки и качества получаемой поверхности. Износостойкость определяется, в первую очередь, твердостью инструментального материала, его прочностью и теплостойкостью. На износостойкость инструментального материала значительно влияет также стойкость к термическим ударам, теплопроводность, окислительная стойкость, а также адгезионные, диффузионные, химические свойства и коэффициент трения по отношению к обрабатываемому материалу. Под технологичностью понимается комплекс свойств, характеризующих поведение инструментальных материалов при изготовлении из него режущего инструмента. Например, материалы, обладающие плохой шлифуемостью, неудобны при изготовлении и переточке сложнопрофильных инструментов, а слишком узкий интервал закалочных температур материала при термообработке может привести к браку и т.д. [1]. Для инструментальных материалов характерно противоречие: более твердые и теплостойкие материалы обладают меньшей прочностью и стойкостью к термическим ударам, что снижает их применимость для черновой обработки и прерывистого резания. Рис. 2 представляет соотношение твердости и изгибной прочности инструментальных материалов.

Изгибная прочность

Рис.2. Соотношение твердости и прочности для инструментальных материалов.

1 - инструментальные углеродистые, легированные и быстрорежущие стали, 2 - порошковые быстрорежущие стали, 3 - инструментальные быстрорежущие стали с покрытием, 4 -ультрамелкозернистые твердые сплавы, 5 - однокарбидные твердые сплавы (группа ВК), 6 - трехкарбидные твердые сплавы (группа ТТК), 7 - двухкарбидные твердые сплавы (группа ТК), 8 - керметы (безвольфрамовые твердые сплавы), 9 - твердые сплавы и керметы с покрытием, 10 - нитридная керамика,

11 - оксидная керамика, армированная нитевидными кристаллами SiзN4, 12 - смешанная керамика, 13 -оксидная керамика, 14 - сверхтвердые материалы на основе нитрида бора, 15 - схверхтвердые материалы

на основе алмаза

Углеродистые и легированные инструментальные стали

Из нетеплостойких инструментальных наибольшее применение для режущего лезвийного инструмента находят углеродистые стали марок У10А, У11А, У12А (ГОСТ 1435-99) с теплостойкостью до 220^ и легированные инструментальные стали марок 9ХС, 9Г2Ф, ХВ5, ХВГ, ХВСГ, ХГ (ГОСТ 5950-2000) с теплостойкостью до 250Х (для высокохромистых сталей типа Х6ВФ, Х12М - до 510°С). Из углеродистых и легированных сталей изготавливают режущие инструменты, работающие при невысоких скоростях резания (до 15м/мин): метчики, плашки, малоразмерные сверла, развертки, напильники, ножовочные полотна и др. Легированные инструментальные стали, по сравнению с углеродистыми инструментальными, отличаются несколько большей теплостойкостью, твердостью, большей прокаливаемостью и меньшими короблениями при закалке. Основные области использования легированных инструментальных сталей приведены в ГОСТ 5950-2000. В целом, практическое применение легированных и особенно углеродистых инструментальных сталей ограничено низкой теплостойкостью.

Наблюдается устойчивая тенденция снижения их доли в общем объеме используемых инструментальных материалов.

Быстрорежущие стали

Быстрорежущие стали это высоколегированные стали с высоким содержанием углерода, вольфрама, хрома, молибдена, кобальта, ванадия. Высокая твердость, прочность, тепло- и износостойкость обусловлена двойным упрочнением: мартенситным при закалке и дисперсионным твердением при относительно высоком отпуске (500...620 °С), вызывающим выделение упрочняющих фаз [1].

В марках быстрорежущей стали буквы и цифры означают: Р - быстрорежущая; цифра, следующая за буквой обозначает среднюю массовую долю вольфрама; М -молибден, Ф - ванадий, К - кобальт, А - азот; цифры, следующие за буквами, означают соответственно массовую долю указанного элемента. МП - материал порошковый. Во всех быстрорежущих сталях обязательно присутствуют такие легирующие элементы, как углерод, хром, молибден и ванадий, однако в обозначении никогда не обозначается содержание хрома (составляет 3,1...4,4%), обычно не обозначается содержание углерода (0,73...1,12%), не обозначается содержание молибдена (до массовой доли 1% вкдючительно) и ванадия при его содержании менее 3% (за исключением экономнолегированных быстрорежущих сталей). Для азота обозначается его присутствие, но не указывается его массовая доля, которая для сталей, легированных азотом составляет 0,05...0,10%.

Легирующие элементы, образуя карбиды, влияют на свойства быстрорежущей стали следующим образом: углерод - источник образования карбидов. Карбиды вольфрама обеспечивают повышенную твердость, теплостойкость и износостойкость, снижают прочность, существенно увеличивают цену стали. Хром - обеспечивает повышенную закаливаемость, прокаливаемость, однородную мартенситную структуру, улучшает обрабатываемость резанием стали до закалки. Молибден заменяет вольфрам, снижает карбидную неоднородность, повышает теплопроводность, прочность, вязкость, повышает склонность к окислению и чувствительность к обезуглероживанию (требуются соляные ванны при нагреве под закалку). Ванадий повышает теплостойкость, твердость, износостойкость, снижает вязкость и существенно ухудшает шлифуемость. Кобальт -повышает твердость, теплостойкость, теплопроводность и износостойкость, снижает прочность, вязкость, пластичность, улучшает шлифуемость, повышает чувствительность к обезуглероживанию. Повышенное содержание ванадия и кобальта увеличивает цену сталей.

По ГОСТ 19265-73 выпускаются прутки и полосы из следующих марок быстрорежущих сталей нормальной производительности (теплостойкости): Р18, Р6М5, повышенной производительности: Р6М5Ф3, Р12ФЗ, Р18К5Ф2, Р9К5, Р6М5К5, Р9М4К8, Р2АМ9К5. Также существуют быстрорежущие стали высокой производительности.

Основной маркой стали нормальной производительности является универсальная сталь Р6М5, которая пригодна для изготовления практически любых инструментов, предназначенных для резания углеродистых и низколегированных конструкционных сталей и сплавов. Из сталей нормальной производительности широкое распространение получила также экономно-легированная сталь 11Р3АМ3Ф2, содержащая пониженное количество дефицитного вольфрама.

Стали повышенной производительности имеют более высокую теплостойкость (до

620...670°С) и твердость (до 64...67 HRC) за счет более высокого содержания углерода, ванадия (например, стали Р12Ф4, Р6М5ФЗ, Р6М5Ф4, Р12М6Ф5) или кобальта (например Р18К10, Р18Ф2К5, Р6М5К5, Р6М5К8). Ванадиевые стали, наряду с повышенной теплостойкостью и высокой износостойкостью, обладают плохой шлифуемостью ввиду высокой твердости карбидов ванадия. Низкая шлифуемость сталей этой группы выражается в повышении износа абразивных кругов и увеличении толщины поверхностного слоя инструмента, повреждаемого при излишне жестком режиме шлифования. Частично проблема низкой шлифуемости ванадиевых сталей решается использованием эльборовых шлифовальных кругов. Кобальтовые стали имеют относительно низкую изгибную прочность и высокую склонность к обезуглероживанию, что требует их нагрева под закалку в соляных ваннах. Низкая технологичность и высокая стоимость сталей повышенной производительности сужают область их рационального использования: чистовые и получистовые операции при повышенных скоростях резания, обработка материалов, обладающих достаточно высокой прочностью и твердостью, обработка жаропрочных и коррозионностойких сталей и сплавов, а также в случае повышенных требований по надёжности инструмента. Основной маркой быстрорежущих сталей повышенной производительности является сталь Р6М5Ф3.

По требованию потребителя изготовляют стали марок Р6М5 и Р6М5Ф3 с легированием азотом. В этом случае обозначения марок - Р6АМ5 и Р6АМ5ФЗ. Легирование азотом повышает режущие свойства инструмента на 20...30 % за счет повышения твердости на 1...2 единицы HRC.

Стали высокой теплостойкости (дисперсионно-твердеющие с интерметаллидным упрочнением) характеризуются пониженным содержанием углерода, но весьма большим количеством легирующих элементов. Например, стали В11М7К23, В14М7К25,

3В20К20Х4Ф имеют твердость 69...70 HRC и теплостойкость 700...720°С. Наиболее рациональная область их использования - резание трудноообрабатываемых сталей, жаропрочных и титановых сплавов. Значительными недостатками этих сталей являются их низкая прочность при изгибе (не выше 2400 МПа) и низкая обрабатываемость резанием в состоянии поставки ввиду их высокой твердости (38...40HRC).

По ГОСТ 28393-89 выпускаются прутки и полосы из быстрорежущей стали, полученные методами порошковой металлургии из следующих марок Р6М5Ф3-МП, Р7М2Ф6-МП, Р12МФ5-МП, Р6М5К5-МП, Р9М4К8-МП, Р12М3К5Ф2-МП. Методы порошковой металлургии исключают образование карбидных неоднородностей, а также позволяют вводить в состав стали до 7% ванадия а также углерода с «пересыщением» до 1,7%. Порошковые стали обладают лучшей шлифуемостью (по сравнению с не порошковой сталью того же состава), менее деформируются при закалке, обладают большей прочностью и режущей способностью, показывают более стабильные эксплуатационные свойства, позволяют формировать меньший радиус округления режущей кромки, но более дорогие.

Технология порошковой металлургии также используется для получения

карбидостали, которая по своим свойствам может быть классифицирована как

промежуточная между быстрорежущей сталью и твердыми сплавами.

Карбидосталь отличается от обычной быстрорежущей стали высоким содержанием карбидной фазы, в основном карбидов титана. В отожженном состоянии твердость карбидостали составляет 40...44HRC, а после закалки и отпуска 68...70HRC (85...87 HRA). Карбидостали выпускаются на основе двух сталей Р6М5-КТ20 и Р6М5К5-КТ20 с массовой долей TiC 20% в виде заготовок различного сечения. В ряде случаев карбидосталь является полноценным заменителем твердых сплавов.

Из зарубежных марок быстрорежущей стали по DIN EN ISO 4957 наибольшую применяемость имеют HS6-5-2, HS6-5-3, HS6-5-2-5, HS10-4-3-10, HS2-9-2 и HS2-9-1-8. Обозначение и массовая доля легирующего элемента после букв HS (High Speed steel) идет в следующей последовательности: W-Mo-V-Co. Области применения

быстрорежущих сталей указаны в табл. 1.

Твердые сплавы

Под твердыми сплавами понимают композиционный материал, полученный методами порошковой металлургии на основе высокотвердых и тугоплавких карбидов вольфрама, титана, тантала, ниобия соединенных металлической связкой (кобальт, никель, молибден и др.). Твердые сплавы производят в виде сменных мгногогранных пластин

(СМП), которыми оснащаются режущие инструменты. На большую часть СМП наносят износостойкие покрытия. Выпускаются также цельные твердосплавные инструменты, в основном небольших размеров - концевые фрезы, сверла и др. Инструменты, изготовленные из твердых сплавов, обладают высокой твердостью (86...94НЯЛ) и теплостойкостью (до 800...1000°С), обеспечивая высокую износостойкость на скоростях резания, значительно превосходящих допустимые для быстрорежущих сталей. Вместе с тем твердые сплавы имеют меньшую, чем у сталей изгибную прочность и ударную вязкость. У сборного инструмента корпуса и элементы крепления (державки резцов, хвостовики сверл, зенкеров, разверток, метчиков, корпуса сборных фрез, расточные оправки) изготовляются из конструкционных сталей марок: 45, 50, 60, 40Х, 45Х, У7, У8, 9ХС и др. Наибольшее распространение получила сталь 45.

В ГОСТ 3882-74 регламентируется 18 марок однокарбидных, четыре марки двухкарбидных и пять марок трехкарбидных твердых сплавов, которые отличаются по своему составу, физико-механическим свойствам и назначению. Области применения основных марок твердого сплава, по ГОСТ 3882-74 приведены в табл. 2.

Быстрорежущие инструментальные стали, зарубежные аналоги и области применения

Марка стали по ГОСТ 19265-73 Аналог по DIN EN ISO 4957 Область применения

Р18 HS18-0-1 Для всех видов режущего инструмента для обработки конструкционных сталей с пределом прочности до 1000 МПа. Обладает высокой технологичностью.

Р6М5 HS6-5-2 Базовая сталь нормальной производительности (теплостойкости).Для всех видов режущих инструментов для черновой и чистовой обработки. По сравнению с Р18 имеет более высокую прочность, но узкий интервал закалочных температур, склонность к обезуглероживанию, пониженную шлифуемость. Предпочтительна для изготовления резьбонарезного инструмента, а также инструмента, работающего с ударными нагрузками.

Р6АМ5 HS6-5-2 По сравнению с Р6М5 имеет повышенную твердость и износостойкость.

11Р3АМ3Ф2 Для инструмента простой формы при обработке углеродистых и малолегированных сталей с пределом прочности до 800 МПа.

Р6М5Ф3* HS6-5-3 Для инструментов с высоконагруженными режущими кромками. Для чистовых и получистовых инструментов. Для обработки на повышенных скоростях.

Р12ФЗ* Для чистовых инструментов при обработке вязкой аустенитной стали и материалов, обладающих абразивными свойствами.

Р18К5Ф2* HS18-1-2-5 Для обработки высокопрочных и жаропрочных сталей и сплавов, материалов с повышенной твердостью.

Р9К5* Для обработки труднообрабатываемых сталей и сплавов, в том числе повышенной твердости.С-Со) марок ВК4, ВК6, ВК6-М, ВК8, ВК10, ВК10-ХОМ сохраняют теплостойкость до 800°С. Массовая доля кобальтовой связки в процентах обозначается цифрой после буквы К. Сплавы ВК обладают высокой ударной вязкостью, пределом прочности при изгибе, теплопропроводностью. С увеличением содержания кобальта прочность этих сплавов (также как и сплавов других групп) повышается, но одновременно снижается износостойкость. Недостатком сплавов этой группы является высокое адгезионное взаимодействие со сталью при температурах выше 6000С, поэтому однокарбидные твердые сплавы не рекомендуются для обработки углеродистых и легированных сталей. Основная область использования - обработка цветных металлов и материалов, дающих дискретные типы стружек (чугуны, неметаллы). Прочность и твердость сплавов, помимо химического состава, зависит также от размера зерна, поэтому однокарбидные твердые сплавы отечественного производства с размером зерен, отличающихся от 1...2 мкм имеют дополнительную литеру "М" - мелкозернистые, "ОМ" -особо мелкозернистый, "ХОМ" - особо мелкозернистый сплав, легированный хромом, "В" - крупнозернистый (высокопрочный).С-Т1С-ТаС-Ср) помимо карбидов вольфрама и карбидов титана содержат дополнительно карбид тантала. Марки этих сплавов - ТТ7К12, ТТ8К6, ТТ10К8Б, ТТ20К9, Т8К7. Здесь первое число означает сумму взаиморастворенных карбидов титана и тантала. Содержание связки обозначается также цифрой после буквы К. Остальное - карбид вольфрама. Последний сплав (Т8К7) относится к трехкарбидным, хотя ввиду малого содержания карбидов тантала (0,5%) его обозначение аналогично обозначению двухкарбидных твердых сплавов. Сплавы этой группы отличаются высокими прочностными характеристиками и рекомендуются при тяжелых условиях

обработки, прерывистого резания, для обработки жаропрочных сталей и сплавов, а также титановых сплавов.

С целью экономии дефицитного вольфрама и кобальта выпускаются безвольфрамовые твердые сплавы (керметы) на основе карбидов и карбонитридов титана с никельмолибденовой связкой (до 30% для КНТ30). Наибольшее распространение получили отечественные марки ТН20 и КНТ16 (ГОСТ 26530-85). Они обладают низким коэффициентом трения, высокими износо- и окалиностойкостью, но имеют пониженную прочность, теплопроводность и ударную вязкость. Керметы, имея значительно меньшую стоимость, в ряде случаев позволяют успешно конкурировать с твердыми сплавами на основе карбида вольфрама при чистовой и получистовой обработке углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с твердостью до 30...42НКС с высокой скоростью резания и относительно небольшими сечениями среза, а также для обработки цветных металлов. Указанные марки не рекомендуются при обработке труднообрабатываемых материалов, твердых чугунов и закаленных сталей. Наибольшей износостойкостью обладает сплав ТН20. При точении стали 45 и стали 40Х при t= 1мм и S= 0,2 мм/об стойкость сплава ТН20 выше стойкости сплава Т15К6, во всем диапазоне скорости резания (от 200 до 600 м/мин) [3]. В целом, сплав ТН20 предназначен для чистового точения и фрезерования углеродистых и низколегированных сталей, в отдельных случаях чугуна при высоких скоростях резания. Сплав КНТ16 рекомендуется для получистового точения и фрезерования сталей при средних скоростях резания. Относительно новые марки керметов ЛЦК20, ТВ4, ЦТУ и НТН30 имеют заметно более высокую прочность и теплостойкость за счет дополнительного легирования как связки, так и введением других карбидов в состав сплава [12]. Новая группа сплавов этого типа имеет повышенную эксплуатационную надёжность и расширенную область применения и может быть использована для чернового точения и фрезерования сталей (сплав ТВ4). Следует отметить пониженную технологичность керметов - трудность шлифования и пайки пластин, что предопределяет их использование практически только в виде СМП. В целом наблюдается мировая тенденция повышения доли использования керметов в номенклатуре твердых сплавов, поскольку 25...30% объема вольфрамсодержащих твердых сплавов может быть заменено на керметы при обеспечении стабильного уровня качественных показателей.

Области применения отечественных марок твердых сплавов

Марка (подгруппа применения по 180 513) Область применения

ВК3 (К01-К05) Чистовое точение с малым сечением среза, окончательное нарезание резьбы, развертывание и т.п. при обработке серого чугуна, цветных металлов и их сплавов и неметаллических материалов (резины, фибры, пластмассы, стекла, стеклопластиков и т.п.). Резка листового стекла.

ВК3-М (К10) Чистовое точение, растачивание, нарезание резьбы, развертывание при обработке твердых, легированных и отбеленных чугунов, цементированных и закаленных сталей, высокоабразивных неметаллических материалов.

ВК6-0М (К20-К30, М10, 830, Н20) Чистовое и получистовое точение, растачивание, развертывание, нарезание резьбы при обработке твердых, легированных и отбеленных чугунов, закаленных сталей и некоторых марок коррозионностойких, высокопрочных и жаропрочных сталей и сплавов, особенно сплавов на основе титана, вольфрама и молибдена.

ВК6-М (К10-К20, М10) Получистовая обработка жаропрочных сталей и сплавов, коррозионностойких сталей аустенитного класса, твердых и закаленных чугунов, твердой бронзы, сплавов легких металлов, абразивных неметаллических материалов. Обработка закаленных и нетермообработанных углеродистых и легированных сталей при тонких сечениях cpeзa на относительно малых скоростях резания.

ВК6 (К20-К30) Черновое и получерновое точение, черновое нарезание резьбы резцами, получистовое фрезерование сплошных поверхностей, рассверливание и растачивание, зенкерование отверстий при обработке серого чугуна, цветных металлов и сплавов.

ВК8 ( К30-К40, 810-820, N30) Черновое точение при неравномерном сечении среза и прерывистом резании, строгание, черновое фрезерование, сверление, черновое зенкерования серого чугуна, цветных металлов и их сплавов и неметаллических материалов. Обработка коррозионностойких. высокопрочных и жаропрочных труднообрабатываемых сталей и сплавов, в том числе сплавов титана.

ВК10-ХОМ (К30-К40, М30, 810-820) Сверление, зенкерование, развертывание, фрезерование и зубофрезерование стали, чугуна, некоторых труднообрабатываемых материалов и неметаллов цельнотвердосплавным мелкоразмерным инструментом.

ВК15 Изготовление режущего инструмента для обработки дерева, опорных пластин, отрезных ножей.

Т30К4 ( Р01) Чистовое точение с малым сечением среза, нарезание резьбы и развертывание отверстий в незакаленных и закаленных углеродистых и легированных сталях.

Т15К6 ( Р10) Получерновое точение при непрерывном резании, чистовое точение при прерывистом резании, нарезание резьбы токарными резцами, получистовое и чистовое фрезерование сплошных поверхностей, рассверливание и растачивание предварительно обработанных отверстий, чистовое зенкерование, развертывание и другие аналогичные виды обработки углеродистых и легированных сталей.

Т5К10 ( Р30-Р40) Черновое точение при неравномерном сечении среза и прерывистом резании, фасонное точение, отрезка токарными резцами, чистовое строгание, черновое фрезерование прерывистых поверхностей и других видов обработки углеродистых и легированных сталей, преимущественно в виде поковок, штамповок и отливок по корке и окалине.

ТТ7К12 ( Р40-Р50, М40) Тяжелое черновое точение стальных поковок, штамповок и отливок по корке с раковинами при наличии песка, шлака и различных неметаллических включений при неравномерном сечении среза и наличии ударов. Все виды строгания, тяжелое черновое фрезерование углеродистых и легированных сталей.

ТТ8К6 ( Н01, М10, 810) Чистовое и получистовое точение, растачивание, фрезерование и сверление серого и ковкого чугуна, а также отбеленного чугуна. Непрерывное точение с небольшими сечениями среза стального литья, высокопрочных коррозионностойких сталей, в том числе закаленных. Обработка сплавов цветных металлов и некоторых марок титановых сплавов при резании с малыми и средними сечениями среза. По стойкости при чистовом и получистовом точении, фрезеровании, сверлении серого и ковкого чугуна в 2 раза превосходит сплав ВК6М.

ТТ10К8-Б (Р20, М20, 810-820) Черновая и получистовая обработка некоторых марок труднообрабатываемых материалов, коррозионностойких сталей аустенитного класса, жаропрочных сталей и сплавов, в том числе титановых.

ТТ20К9 ( Р25-Р30) Фрезерование стали, особенно глубоких пазов и других видов обработки, предъявляющих повышенные требования к сопротивлению сплава тепловым и механическим циклическим нагрузкам.

ТН20 ( Р01-Р10) Чистовое и получистовое точение при непрерывном резании углеродистых низколегированных конструкционных сталей, сплавов на основе меди, низколегированных сплавов никеля, серых чугунов и полиэтилена. Чистовое и получистовое торцевое фрезерование деталей из чугуна.

КНТ16 ( Р10-Р20) Получистовое и получерновое точение при непрерывном резании углеродистых, низколегированных и конструкционных сталей, цветных металлов на основе меди, низколегированных сплавов никеля, в том числе, при неравномерном сечении среза, чистовое и получерновое фрезерование деталей из серого и ковкого чугуна, чистовое фрезерование углеродистых и легированных сталей.

Некоторые отечественные производители, и все зарубежные, подразделяют инструмент, в том числе твердосплавный, не по химическому составу, а по предназначению для обработки того или иного материала. В соответствии со стандартом 180 513 твердые сплавы подразделяются на 6 групп резания - Р, М, К, N S и Н (табл.3). В свою очередь группы резания в зависимости от условий обработки подразделяют на подгруппы применения, обозначаемыми числовым индексом от 01 до 30...50. С увеличением индекса подгруппы условия обработки являются более тяжелыми, начиная от чистового резания и заканчивая черновым с ударами. Чем больше индекс группы применения, тем ниже твердость и износостойкость твердого сплава и допустимая скорость резания, но выше прочность и ударная вязкость, что позволяет им работать в тяжелых условиях, с большими сечениями среза и ударными нагрузками. Малые индексы группы применения предназначены для чистовой высокоскоростной обработки без ударов.---------

Ч твердость

Западные компании предлагают большую номенклатуру твердых сплавов, при этом каждая компания имеет собственную систему обозначения выпускаемых ею марок твердых сплавов. В большинстве случаев используемое обозначение не несет информации ни о химическом составе, ни о свойствах этой марки твердого сплава, однако для каждой марки сплава всегда указывается группа резания и подгруппа применения. Подгруппы применения указываются ориентировочно, так как ряд марок твердых сплавов могут хорошо работать в нескольких подгруппах, и даже в разных группах резания.

Особую группу твердых сплавов зарубежных производителей представляют однокарбидные ультрамелкозернистые твердые сплавы с размером зерен 0,2...0,8 мкм. В отличие от отечественных мелкозернистых твердых сплавов, у импортных, с уменьшением размера зерна повышается не только твердость, но и изгибная прочность сплава. Так, например, мелкозернистый сплав h20F фирмы Sandvik Hard Materials (Швеция) имеет твердость 92,1 HRA при заявленной изгибной прочности 4300 МПа. в то время как ВК6-ОМ имеет прочность на изгиб 1274 МПа и твердость 90,5HRA. Высокие эксплуатационные свойства таких твердых сплавов обусловлены как специальной технологией производства самих зерен карбида вольфрама и технологией изготовления композиции, так и специальными добавками в составе сплава. Мелкозернистые сплавы зарубежных производителей чаще всего предлагаются в виде стержней различного диаметра (в том числе с каналми для подвода СОЖ) для изготовления осевого металлорежущего инструмента, в основном, концевых фрез и сверл. Инструмент из такого мелкозернистого сплава, помимо минимального радиуса округления режущей кромки (до 3 мкм), необходимого для чистовой обработки, находит применение для обработки высопрочных и жаропрочных сталей и сплавов, высокотвердых материалов, в том числе закаленных сталей и чугунов, а также высокоабразивных материалов (силумины, стекло-, угле-, боропластики). В частности, пластины из сплава ТНМ, имеющего средний размер зерна около 0,6 мкм, фирма Krupp Widia рекомендует для обработки высокотвердых сталей (55HRC), а также для обработки высококремнистого алюминиевого сплава. Фирма Sandvik Coromant рекомендует пластины из сплава h20F для фрезерования жаропрочных и титановых сплавов, а фирма Kennametal рекомендует мелкозернистый сплав К313 для резания труднообрабатываемых материалов, применяемых в аэрокосмической промышленности. Следует отметить, что по показателю трещиностойкость, определяющим вероятность хрупкого разрушения, особомелкозернистые твердые сплавы уступают твердым сплавам с более крупным зерном. В настоящее время ведутся разработки нанозернистых твердых сплавов с размерами зерен карбидов менее 0,1 мкм,

которые показывают характеристики по прочности и твердости выше, чем ультрамелкозернистые твердые сплавы.

Режущая керамика

Основной особенностью режущей керамики является отсутствие связки, что в значительной степени снижает ее разупрочнение при нагреве и предопределяет возможность применения скоростей резания существенно превышающих скорости резания инструментом из твердого сплава (до 2,5 раз). В то же время, отсутствие связующей фазы определяет низкую трещиностойкость, прочность и сопротивляемость циклическим тепловым нагрузкам, поэтому основная область использования режущей керамики - чистовая обработка в условиях жесткой технологической системы. Применение керамического инструмента при обработке с повышенными значениями сечения среза, при прерывистом резании, и с применнеием СОЖ существенно снижает эффективность его применения вследствие высокой вероятности внезапного отказа из-за хрупкого разрушения режущей части инструмента. Низкая трещиностойкость керамики является причиной формирования фронта трещин, которые из-за отсутствия пластичной связующей фазы не встречают барьеров, способных затормозить или остановить их развитие. Микро- и макровыкрашивание режущих кромок керамического инструмента является превалирующим, причём не зависит от скорости резания, так как температурный фактор не оказывает заметного влияния на трансформацию механизма изнашивания. Частично проблемы низкой надежности керамического инструмента снимаются применением режужих керамик, армированных нитевидными кристаллами карбида кремния, нитридных керамик, керамик с покрытиями и керамик, спеченных на твердосплавной подложке.

Режущая керамика по DIN ISO513 подразделяется на группы, указанные на рис. 3 [4].

Режущая керамика

На основе Al2O3 Нитридная, на

—'7' —- основе Si3N4 (CN)

Оксидная (CA) Смешанная (CM) Армированная (CR)

— AI2O3 — Al2O3+ZrO2 —Al2O3+Ti(C,N,CN) —AI2O3+Z1O2+ TiC Al2O3+нитевидные кристаллы SiC

—P-SÍ3N4

—P-SÍ3N4+ (TiN; Z1O2; SiC)

—a-SiAlON (01-SÍ3N4+ AI2O3+AIN) I—(a + P)-SiAlON

Рис. 3. Классификация режущей керамики по стандарту DIN ISO 513 [4]

Оксидная керамика (обозначение CA по DIN ISO 513) имеет высокую твердость, низкий предел прочности на изгиб, вязкость и теплопроводность. Применяется для точения серых чугунов и низколегированных нетермоупрочненных сталей.

Смешанная керамика (обозначение CM), помимо Al2O3 имеет добавки TiC, TiN, TiCN, ZrO2 и другие. По сравнению с оксидной керамикой имеет большую прочность, и область ее рационального применения расширяется на точение термоулучшенных сталей, коррозионностойких сталей, специальных легированных чугунов.

Армированная (вискоризованная) керамика (обозначение CR) кроме Al2O3 имеет в качестве армирующего компонента нитевидные высокопрочные кристаллы SiC (30...40%). В результате вязкость, прочность и стойкость к термоудару существенно повышаются. Использование армированной керамики ориентировано в первую очередь на фрезерную обработку, а также для резания труднообрабатываемых материалов, в том числе жаропрочных сплавов, закаленной стали и чугуна.

Нитридная керамика (обозначение CN) более термостойкая, имеет более высокую стойкость к термоударам, прочность и вязкость. Она рекомендуется для точения и фрезерования серого чугуна на высоких скоростях резания, в том числе с СОЖ. Однако она не обладает достаточной химической инертностью, как керамика на основе Al2O3, и при обработке углеродистых сталей имеет низкую стойкость, поэтому без покрытий не рекомендуется для их обработки.

Группа нитридной керамики SiAlON (сиалоны) представляет собой твердые растворы переменного состава, образующиеся на основе Si3N4 при замещении атомов Si на Al, N и

О, для которых характерна высокая химическая инертность и низкий коэффициент термического расширения. В первую очередь сиалоны предназначены для обработки жаропрочных сплавов. Например, марки CC6065 и CC6060 компании Sandvik Coromant предназначены для сплавов на никелевой основе. Марка SX9 компании NTK Cutting Tools, предназначенная для жаропрочных сплавов на кобальтовой основе. Также сиалоны используются при высокоскоростной (800...1200 м/мин) получистовой и чистовой обработке чугунов.

Отечественная промышленность выпускала и выпускает несколько групп режущей керамики, указанных в табл.4, в которой также указаны рекомендуемые области их использования [5].

За рубежом керамические лезвийные инструменты выпускают фирмы Toshiba Tungalloy, Kyocera, NTK Cutting Tools, Kennametal, Sandvik Coromant, Widia, Ssangyong Materials Corporation и др. Анализ тенденций развития керамического режущего инструмента свидетельствует о расширении областей его использования.

Области применения отечественной режущей керамики [5]

Марка Тип Область применения

ЦМ-332, ВО-13, В0-130, ВО-100, ВО-18, ВО-180, ВШ-75 Оксидная Высокоскоростное точение нетермообработанных сталей (качественных конструкционных, улучшенных, конструкционных легированных), с твердостью 160...380 НВ, а также серых чугунов твердостью 143...289 НВ без применения СОЖ.

ВОК-200, В3, ВОК-60, ВОК-63, ВОК-71 Смешанная с ТЮ Для чистовой и получистовой обработки резанием углеродистых и легированных сталей, цементуемых и закаленных с твердостью 30...50 HRC, а также ковких, высокопрочных, отбеленных чугунов.

ОНТ-20 (кортинит) Смешанная с TiN Для обработки закаленных сталей, отбеленных чугунов, медных и никелевых сплавов

ТВИН-400 На основе А1203 армированная нитевидными кристаллами 8Ю Для обработки никелевых сплавов, закаленных высоколегированных и быстрорежущих сталей и чугунов твердостью более 250 НВ, с высокими скоростями и большими подачами при черновом, получистовом и чистовом точении и фрезеровании.

ТВИН-200, Силинит-Р Нитридная Для обработки всех видов чугуна с большими подачами и скоростями, при черновом, получистовом и чистовом точении, фрезеровании, для обработки сплавов на основе никеля и кобальта. Возможно применение СОЖ.

ВОКС-300, ВОК-95С, ВОК-95М Слоистый керамический материал на твердосплавной подложке Для чистовой и получистовой токарной обработки углеродистых, легированных, закаленных сталей и различных чугунов, в том числе прерывистого точения. Для нарезания резьбы и канавок в деталях из закаленной стали.

Сравнение показателей теплостойкости и допустимой скорости резания для инструментальных материалов, не относящихся к сверхтвердым материалам приведены в таблице 5 [3].

Таблица 5

Теплостойкость и допустимая скорость резания для инструментальных материалов [3]

Обрабатываемый материал Теплостойкость инструментального материала, 0С Допустимая скорость при обработке резанием стали 45, м/мин

Углеродистая сталь 200...250 10...15

Легированная сталь 350...400 15...30

Быстрорежущая сталь 550...600 40...60

Твердые сплавы:

Г руппа ВК 900...930 120...200

Г руппы ТК и ТТК 1000...1030 150...250

Керметы 800...830 100...300

С покрытием 1000...1100 200...300

Керамика 1200...1230 400...600

Сверхтвердые инструментальные материалы (СТМ)

Сверхтвердыми принято считать инструментальные материалы, имеющие твердость по Виккерсу при комнатной температуре свыше 35ГПа. К этой группе относятся инструментальные материалы на основе алмаза и материалы на основе кубического нитрида бора (плотного нитрида бора), имеющие период стойкости в

50...200 раз больший по сравнению с твердым сплавом. Основные обрабатываемые материалы инструментом, оснащенным СТМ показаны на рис. 4 [6].

Область использования поликристаллического нитрида бора

Область использования поликристаллических алмазов

Рис. 4. Области использования СТМ

Наиболее эффективное применение алмазного инструмента получают на чистовых и отделочных операциях при обработке деталей из цветных металлов и их сплавов, а также неметаллических и композиционных материалов. Алмаз, как инструментальный материал имеет два существенных недостатка - относительно низкую теплостойкость и диффузионное растворение в железе при высоких температурах, что практически исключает использование алмазного инструмента при обработке сталей и сплавов, способных образовывать карбиды. В то же время, благодаря очень высокой теплопроводности, режущая кромка лезвия интенсивно охлаждается, поэтому алмазный инструмент пригоден для работы с высокими скоростями резания.

Типы существующих в мировой практике СТМ на основе алмазов представлены на

рис. 5.

Инструментальные стали, в том числе быстрорежущие Легированные стали с твердостью больше 45НЯС Чугуны, в том числе закаленные и отбеленные

Жаропрочные стали с низким содержанием железа Серый чугун

Цветные металлы и их сплавы

Твердые сплавы, в том числе спеченные Цветные металлы и их сплавы Керамика и фарфор Стекло- угле- боропластики

Пластмассы и резины с абразивным наполнителем

Рис. 5. Сверхтвердые материалы для лезвийного инструмента на основе алмаза

К сожалению, в РФ осталась достаточно слабая собственная сырьевая база высококачественного синтетического алмазного сырья для производства лезвийного алмазного инструмента, и российским производителем алмазного инструмента приходится закупать у зарубежных фирм высокопрочные синтетические алмазные порошки, основными поставщиками которых являются Element Six (подразделение De Beers), Diamond Innovations (подразделение General Electric), Sumitomo Electric Industries, Toshiba Tungalloy а также многочисленные фирмы КНР и Южной Кореи. Эти же и другие фирмы производят не только алмазное сырье, но и инструмент из СТМ.

Монокристаллические алмазные лезвийные инструменты, например,

отечественные ОАО "МПО по ВАИ" (ранее Томилинский завод алмазного инструмента) или серии Monodie фирмы Element Six (бывшая De Beers Industrial Diamonds) изготавливают режущий инструмент для обработки радиотехнической керамики, полупроводниковых материалов, высокоточной обработки цветных сплавов. Монокристаллический алмазный инструмент характеризуется рекордными показателями по износостойкости и минимальным радиусом округления режущей кромки, что обеспечивает высокое качество обработанной поверхности. Следует учитывать, что стоимость монокристаллического алмазного лезвийного инструмента в разы превосходит стоимость алмазного инструмента из поликристаллов.

Преимущества инструментальных поликристаллических алмазов (ПКА, за рубежом PCD), в сравнении с монокристаллическими, связаны с произвольной ориентацией кристаллов в рабочем слое режущих пластин, что обеспечивает высокую однородность по

твердости и стойкости к истиранию во всех направлениях при больших показателях прочности.

Из поликристаллических алмазов (обозначение - ПКА в России и PCD за границей), полученных на основе фазового перехода, распространение для лезвийного инструмента получили марки АСПК, которые получают из графита при синтезе в присутствии металлорастворителей. Марки АСПК выпускаются в виде цилиндров диаметром 2, 3 и 4 мм, длиной до 4 мм.

Из всех видов PCD наибольшее распространение имеют алмазные инструменты полученные спеканием порошков алмазов (размер 1...30 мкм) в присутствии кобальтового катализатора. Примером могут служить мелкозернистые CMX850 или универсальная марка CTM302 фирмы Element Six, вставки различной формы ВНИИАЛМАЗ, ОАО "МПО по ВАИ".

Существенные преимущества по прочности пластин и по удобству их крепления пайкой в корпусе инструмента имеют двухслойные пластины с алмазным слоем на твердосплавной подложке, называемые также АТП - алмазно-твердосплавные пластины. Например, за рубежом такие пластины различных типоразмеров под фирменным названием Compax выпускает Diamond Innovations. Компания Element Six выпускает пластины Sindite с толщиной алмазного слоя от 0,3 до 2,5 мм и различной величиной алмазного зерна. Двухслойный СВБН отечественного производства припаивают в вершине твердосплавной пластины стандартных размеров

К классу композиционных относят алмазосодержащие материалы на основе твердых сплавов, а также композиции на основе поликристаллических алмазов и гегсагонального нитрида бора. Из композитов алмаз - твердый сплав, хорошо зарекомендовавших себя в эксплуатации, следует отметить "Славутич" (из природных алмазов) и "Твесал" (из синтетических алмазов).

Поликристаллы алмаза, полученные химическим парофазным осаждением (CVD-diamond), представляют принципиально новый тип СТМ на основе алмазов. По сранению с поликристаллическими алмазами других типов, они характеризуются высокой чистотой, твердостью и теплопроводностью, но меньшей прочностью. Представляют толстые пленки, а по сути - пластины толщиной 0,3...2,0 мм (наиболее типична толщина

0,5 мм), которые после выращивания отслаиваются от подложки, разрезаются лазером и припаиваются к твердосплавным вставкам. При обработке высокоабразивных и твердых материалов имеют стойкость в несколько раз выше других PCD. По данным компании Element Six, выпускающих такие PCD под общим названием CVDite, они рекомендуются для непрерывного точения керамики, твердых сплавов, металломатричных композиций.

Для обработки сталей не используются. В последние годы появились публикации о промышленном выращивании монокристаллических алмазов по технологии CVD. Таким образом, в ближайшем будущем следует ожидать появления на рынке монокристаллических алмазных инструментов этого типа.

По технологии CVD получают не только алмазный лезвийный инструмент, описанный выше, но и алмазные покрытия на твердом сплаве и некоторых керамических инструментальных материалах. Поскольку температура процесса составляет 600...10000С, такие покрытия не могут быть нанесены на стальной инструмент. Толщина покрытий на инструменте, в том числе сложнопрофильном (сверла, фрезы, СМП), составляет 1...40 мкм. Области рационального использования алмазных покрытий аналогичны инструменту CVD-diamond.

Следует отличать алмазные покрытия от алмазоподобных. Алмазоподобные -Diamond-Like Coating (DLC) [15] покрытия аморфного типа состоят из атомов углерода, как с алмазными, так и с графитоподобными связями. Алмазоподобные покрытия, наносимые методами физического осаждения из газовой фазы (PVD) и химического осаждения из газовой фазы активированные плазмой (PACVD) имеют толщину 1...30 мкм (обычно около 5 мкм) и характеризуются высокой твердостью и рекордно низким коэффициентом трения. Поскольку процесс нанесения таких покрытий проводится при температурах не выше 3000С они используются также для повышения стойкости быстрорежущего инструмента. Наибольший эффект от алмазоподобных покрытий достигается при обработке медных, алюминиевых, титановых сплавов, неметаллических материалов и высокоабразивных материалов [13].

СТМ на основе поликристаллического кубического нитрида бора (ПКНБ в России и PCBN за границей), незначительно уступая алмазу по твердости, отличаются высокой теплостойкостью, стойкостью к циклическому воздействию высоких температур и, что особенно важно, более слабым химическим взаимодействием с железом, поэтому наибольшая эффективность применения инструментов на основе BN имеет место при обработке чугунов и сталей, в том числе высокотвердых [8].

За рубежом по ISO 513 подразделение марок PCBN ведется по содержанию в материале кубического нитрида бора: с высоким (70...95%) содержанием BN (индекс "H") и относительно небольшим количеством связки, и с низким (40...70%) содержанием BN (индекс "L") [4]. Для низкосодержащих марок PCBN используется керамическая связка TiCN. Марки с высоким содержанием BN рекомендуются для высокоскоростной обработки чугуна всех типов, в том числе закаленных и отбеленных, а также точения жаропрочных никелевых сплавов. PCBN с низким содержанием BN, обладают большей

прочностью и используются в основном для обработки закаленных сталей, в том числе при прерывистой обработке [4,10]. Фирмой Sumitomo Electric также выпускаются пластины PCBN с керамическим покрытием (тип BNC), имеющие повышенную стойкость при высокоскоростной обработке сталей и обеспечивающие высокое качество обработанной поверхности.

Помимо однородных по структуре, ПКНБ выпускаются в виде двухслойных пластин с твердосплавной основой (аналогично ПКА). Композиционные ПКНБ получают спеканием смеси порошков синтетического алмаза и кубического или вюрцитного нитрида бора. В зарубежных странах материалы на основе вюрцитного нитрида бора широкого применения не имеют [8].

Назначение СТМ на основе кубического нитрида бора [7]:

Композит 01 (Эльбор Р), Композит 02 (Бельбор Р) - тонкое и чистовое точение без удара и торцовое фрезерование закалённых сталей и чугунов любой твёрдости, твёрдых сплавов с содержанием связки более 15%.

Композит 03 (Исмит) - чистовая и получистовая обработка закалённых сталей и чугунов любой твёрдости.

Композит 05, композит 05ИТ, композит КПЗ - предварительное и окончательное точение без удара закалённых сталей до 55HRC и серого чугуна твердостью 160...600HB, глубина резания до 0,2...2 мм, торцовое фрезерование чугуна.

Композит 06 - чистовое точение закалённых сталей до 63HRC.

Композит 10 (Гексанит Р), композит КПЗ - предварительное и окончательное точение с ударом и без удара, торцовое фрезерование сталей и чугунов любой твёрдости, твёрдых сплавов с содержанием связки более 15% , прерывистое точение, обработка наплавленных деталей. Глубина резания 0,05...0,7 мм.

Томал 10, Композит 10Д - черновое, получерновое и чистовое точение и фрезерование чугунов любой твёрдости, точение и растачивание сталей и сплавов на основе меди, резание по литейной корке.

Композит 11 (Киборит) -предварительное и окончательное точение, в том числе с ударом, закалённых сталей и чугунов любой твёрдости, износостойких плазменных наплавок, торцовое фрезерование закалённых сталей и чугунов.

К сожалению, некоторые из вышеуказанных марок отечественных ПКНБ можно приобрести только из старых запасов, поскольку их изготовление прекратилось.

За рубежом лезвийные инструменты на основе PCBN выпускают фирмы Element Six, Diamond Innovations, Sumitomo Electric Industries, Toshiba Tungalloy, Kyocera, NTK

Cutting Tools, CeramTec, Kennametal, SecoTools, Mitsubishi Carbide, Sandvik Coromant, ИСМ (Украина), Widia, Ssangyong Materials Corporation и др.

В целом, основная область эффективного применения лезвийного режущего инструмента из СТМ - автоматизированное производство на базе станков с ЧПУ, многоцелевых станков, автоматических линий, специальных скоростных станков. В связи с повышенной чувствительностью инструментов из СТМ к вибрациям и ударным нагрузкам, к станкам предъявляются повышенные требования в отношении точности, виброустойчивости и жесткости технологической системы. Применение инструмента из СТМ позволяет увеличить производительность обработки в несколько раз по сравнению с твердосплавным инструментом, при этом улучшается качество обработанных поверхностей и исключается необходимость последующей абразивной обработки. Выбор оптимальной скорости резания определяется величиной снимаемого припуска, возможностями оборудования, подачей, наличием ударных нагрузок в процессе резания и многими другими факторами.

Заключение

За последние десятилетия объем различных типов инструментальных материалов для лезвийного инструмента, потребляемых металообрабатывающими производствами технологически развитых стран, сильно изменился. Практически не используются для лезвийного инструмента углеродистые и легированные инструментальные стали. Заметно снизилось потребление быстрорежущих сталей с

65...70% до 35...40%, в то время как, объёмы использования твёрдых сплавов увеличились с 30 до 55%, а режущей керамики и сверхтвёрдых инструментальных материалов с 1% до 10% [2].

Из быстрорежущих сталей наилучшие показатели как по прочности, так и по износостойкости имеют материалы, изготовленные методами порошковой металлургии, которые также позволяют сформировать заготовку, максимально близкую по форме к окончательной форме режущего инструмента.

Существенно увеличивается доля использования относительно недорогих керметов (безвольфрамовых твердых сплавов), которые в ряде случаев не уступают, а иногда и превосходят по эксплуатационным характеристикам традиционные вольфрамсодержащие твердые сплавы. В Японии доля использования керметов доходит до 40% от объема твердосплавного инструмента. Несомненно следует ожидать существенного роста использования керметов и в российской промышленности.

Появился принципиально новый тип ультрамелкозернистых твердых сплавов с уникальной изгибной прочностью, соизмеримой с прочностью быстрорежущих сталей. Выпуск заготовок таких твердых сплавов в виде стержней различного диаметра приводит к тенденции изготовления необходимого концевого инструмента непосредственно на самих предприятиях при использовании многокоординатных шлифовальных станков с ЧПУ.

Из режущих керамик наиболее перспективными являются керамики, упрочненные нитевидными кристаллами нитрида кремния и сиалоны.

Из сверхтвердых материалов следует отметить появление поликристаллических алмазных лезвийных инструментов нового типа, изготавливаемых по технологии химического парофазного осаждения (СУВ-^атопё). В ближайшее время следует ожидать появления на рынке инструмента из монокристаллического алмаза, полученного по аналогичной технологии, что позволит в несколько раз снизить цены на монокристаллический лезвийный инструмент по сравнению с инструментом на основе природных алмазов и алмазами, получаемыми по традиционным технологиям синтеза.

С сожалением приходится констатировать, что отечественная инструментальная промышленность утеряла лидирующее положение в области создания новых инструментальных материалов. Помимо этого, многие марки инструментальных материалов, положительно зарекомендовавшие себя в практическом использовании, в настоящее время выпускаться перестали. Особенно это заметно в области производства режущей керамики и схверхтвердых инструментальных материалов.

В данной статье не рассматривались износостойкие покрытия на лезвийном инструменте, существенно повышающие стойкость инструмента или производительность обработки, однако, создание новых типов покрытий и расширение их использования является однозначной мировой тенденцией улучшения свойств режущего лезвийного инструмента.

Список литературы

1. Григорьев С.Н., Табаков В.П., Волосова М.А. Технологические методы повышения износостойкости контактных площадок режущего инструмента - Старый Оскол: ТНТ, 2011.- 378 с.

2. Верещака А.С. Кушнер В.С. Резание материалов: М.: Высшая. школа, 2009. -535 с.

3. Расчет режимов резания / Безъязычный В.Ф., Аверьянов И.Н., Кордюков А.В. и др.: Учебно-методическое пособие. - М.: Машиностроение, 2010. - 270 с.

4. Klocke F./ Manufacturing Processes 1: Cutting - Berlin: Springer-Verlag, 2011. - 504 p.

5. Инструменты из сверхтвердых материалов / Под ред. Н.В. Новикова. - М: Машиностроение, 2005.-555 с.

6. Smith G./ Cutting Tool Technology: Industrial Handbook - London: Springer-Verlag London Limited, 2008. - 559 p.

7. Маслов А.Р. / Инструментальные системы машиностроительных производств: М.: Машиностроение, 2006.-336 с.

8. Инструмент для высокопроизводительного и экологически чистого резания /

Андреев В.Н., Боровский Г.В., Боровский В.Г., Григорьев С.Н. - М.:

Машиностроение, 2010. - 480 с.

9. Производство и эксплуатация современного режущего инструмента /А.А. Борисов, Г.В. Боровский, В.А. Вычеров и др. - М.: Издательство "ИТО" , 2011.- 104 с.

10. Справочник конструктора-инструментальщика / Под ред. В.А. Гречишникова и С.В. Кирсанова. 2-е изд - М.: Машиностроение, 2006.-542 с.

11. Таратынов О.В., Босинзон М.А., Черпаков Б.И. / Металлорежущие системы машиностроительных производств - М.: МГИУ, 2006. - 488 c.

12. Справочник по конструкционным материалам / Б.Н. Арзамасов, Т.В. Соловьева, С.А. Герасимов и др. : Справочник - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. - 640 с.

13. Davim P. / Machining of Hard Materials - London: Springer-Verlag London Limited, 2011. - 211 p.

14. Davim P. / Surface Integrity in Machining - London: Springer-Verlag London Limited, 2011. - 215 p.

15. Davim P. / Machining: Fundamentals and Recent Advances - London: Springer-Verlag London Limited, 208. - 361 p.

SCIENTIFIC PERIODICAL OF THE BAUMAN MSTU

SCIENCE and EDUCATION

EL № FS77 - 48211. №0421200025. ISSN 1994-0408

electronic scientific and technical journal

Cutting tool materials for edge tool manufacturing

# 05, May 2013

DOI: 10.7463/0513.0569432

Zoubkov N.N.

Bauman Moscow State Technical University, 105005, Moscow, Russian Federation

[email protected]

This article is based on the review of Russian and foreign periodicals about edge tools published in the last seven years. Existent up-to-date cutting tool materials for edge tools are presented in this work. Their physical and mechanical properties and rational application areas were also described. Special attention was paid to new types of oxide, mixed, whisker-reinforced and silicon nitride cutting ceramics and extra-hard cutting tool materials based on the poly crystalline diamond and cubic boron nitride. Comparison of Russian and foreign trade marks producing cutting tool materials was presented. Classification of extra-hard diamond-based cutting tool materials was also given. Analysis of development prospects of cutting tool materials was carried out.

Publications with keywords: cemented carbides, high speed steel, the cutting tool, tool material, diamond, boron nitride, cermets, cutting ceramics, polycrystalline Publications with words: cemented carbides, high speed steel, the cutting tool, tool material, diamond, boron nitride, cermets, cutting ceramics, polycrystalline

References

1. Grigor'ev S.N., Tabakov V.P., Volosova M.A. Tekhnologicheskie metodypovysheniia iznosostoikosti kontaktnykh ploshchadok rezhushchego instrumenta [Technological methods to improve the wear resistance of contact pads of cutting tools]. Staryi Oskol, TNT Publ., 2011. 378 p.

2. Vereshchaka A.S., Kushner V.S. Rezanie materialov [Cutting of materials]. Moscow, Vysshaia. shkola, 2009. 535 p.

3. Bez"iazychnyi V.F., Aver'ianov I.N., Kordiukov A.V., et. al. Raschet rezhimov rezaniia [Calculation of cutting conditions]. Moscow, Mashinostroenie, 2010. 270 p.

4. Klocke F. Manufacturing Processes 1: Cutting. Berlin, Springer-Verlag, 2011. 504 p.

5. Novikov N.V., ed. Instrumenty iz sverkhtverdykh materialov [Tools of superhard materials]. Moscow, Mashinostroenie, 2005. 555 p.

6. Smith G. Cutting Tool Technology: Industrial Handbook. London, Springer-Verlag London Limited, 2008. 559 p.

7. Maslov A.R. Instrumental'nye sistemy mashinostroitel'nykhproizvodstv [Tooling systems of mechanical engineering productions]. Moscow, Mashinostroenie, 2006. 336 p.

8. Andreev V.N., Borovskii G.V., Borovskii V.G., Grigor'ev S.N. Instrument dlia vysokoproizvoditel'nogo i ekologicheski chistogo rezaniia [Tool for high-performance and environmentally clean cutting]. Moscow, Mashinostroenie, 2010. 480 p.

9. Borisov A. A., Borovskii G. V., Vycherov V. A., Grechishnikov V. A., Neginskii E. A. Proizvodstvo i ekspluatatsiia sovremennogo rezhushchego instrumentan [Production and operation of modern cutting tools]. Moscow, "ITO" Publ., 2011. 104 p.

10. Grechishnikov V.A., Kirsanov S.V., eds. Spravochnik konstruktora-instrumental'shchika [Reference book of the designer-toolmaker]. Moscow, Mashinostroenie, 2006. 542 p.

11. Taratynov O.V., Bosinzon M.A., Cherpakov B.I. Metallorezhushchie sistemy mashinostroitel'nykh proizvodstv [Metal-cutting systems of machine building manufactures]. Moscow, MGIU Publ., 2006. 488 p.

12. Arzamasov B. N., Solov'eva T. V., Gerasimov S. A., et al. Spravochnik po konstruktsionnym materialam [Handbook of constructional materials]. Moscow, Bauman MSTU Publ., 2005. 640 p.

13. Davim P. Machining of Hard Materials. London, Springer-Verlag London Limited, 2011. 211 p.

14. Davim P. Surface Integrity in Machining. London, Springer-Verlag London Limited, 2011. 215 p.

15. Davim P. Machining: Fundamentals and Recent Advances. London, Springer-Verlag London Limited, 2008. 361 p.

Быстрорежущие стали (быстрорез): марки, свойства, маркировка

Такой материал, как быстрорежущие стали, отличается уникальными свойствами, что дает возможность использовать его для изготовления инструментов, обладающих повышенной прочностью. Характеристики сталей, относящихся к категории быстрорежущих, позволяют производить из них инструменты самого различного назначения.

Фрезы, метчики, развертки – типичные изделия, производимые из высококачественной быстрорежущей стали

Характеристики быстрорежущих сталей

К категории быстрорежущие стали относят сплавы, химический состав которых дополнен рядом легирующих добавок. Благодаря таким добавкам сталям придаются свойства, позволяющие использовать их для изготовления режущего инструмента, способного эффективно работать на высоких скоростях. Быстрорежущие инструментальные стали от обычных углеродистых сплавов как раз и отличает то, что инструмент, который из них изготовлен, может с успехом применяться для обработки твердых материалов на повышенных скоростях.

Фрезеровка детали на профессиональном гравировальном станке

К наиболее примечательным характеристикам, которыми отличаются быстрорежущие стали различных марок, нужно отнести следующие.

  • Твердость, сохраняемая в горячем состоянии (горячая твердость). Как известно, любой инструмент, используемый для выполнения обработки резанием, в процессе такой обработки интенсивно нагревается. В результате нагрева обычные инструментальные стали подвергаются отпуску, что в итоге приводит к снижению твердости инструмента. Такого не происходит, если для изготовления была использована быстрорежущая сталь, которая способна сохранять свою твердость даже при нагреве инструмента до 6000. Что характерно, стали быстрорежущих марок, которые часто называют быстрорезы, обладают даже меньшей твердостью по сравнению с обычными углеродистыми, если температура резания находится в нормальных пределах: до 2000.
  • Повышенная красностойкость. Данный параметр любого металла характеризует период времени, в течение которого инструмент, изготовленный из него, способен выдерживать высокую температуру, не теряя своих первоначальных характеристик. Быстрорежущие стали в качестве материала для изготовления режущего инструмента не имеют себе равных по данному параметру.
  • Сопротивление разрушению. Режущий инструмент, кроме способности переносить воздействие повышенных температур, должен отличаться и улучшенными механическими характеристиками, что в полной мере демонстрируют стали быстрорежущих марок. Инструмент, изготовленный из таких сталей, обладающий высокой прочностью, может успешно работать на большой глубине резания (сверла) и на высоких скоростях подач (резцы, сверла и др.).

Характеристики и назначение быстрорежущих сталей

Расшифровка обозначения марок сталей

Изначально быстрорежущая сталь как материал для изготовления режущих инструментов была изобретена британскими специалистами. С учетом того, что инструмент из такой стали может использоваться для высокоскоростной обработки металлов, этот материал назвали «rapidsteel» (слово «рапид» здесь как раз и означает высокую скорость). Такое свойство данных сталей и придуманное им в свое время английское название послужили причиной того, что обозначения всех марок данного материала начинаются с буквы «Р».

Правила маркировки сталей, относящихся к категории быстрорежущих, строго регламентированы соответствующим ГОСТ, что значительно упрощает процесс их расшифровки.

Первая цифра, стоящая после буквы Р в обозначении стали, указывает на процентное содержание в ней такого элемента как вольфрам, который во многом и определяет основные свойства данного материала. Кроме вольфрама быстрорежущая сталь содержит в своем составе ванадий, молибден и кобальт, которые в маркировке обозначаются, соответственно буквами Ф, М и К. После каждой из такой буквы в маркировке стоит цифра, указывающая на процентное содержание соответствующего элемента в химическом составе стали.

Пример расшифровки марки быстрорежущей стали

В зависимости от содержания в составе стали тех или иных элементов, а также от их количества, все подобные сплавы делятся на три основных категории. Определить, к какой из категорий относится сталь, достаточно легко, расшифровав ее маркировку.

Итак, стали быстрорежущих марок принято разделять на следующие категории:

  • сплавы, в которых кобальта содержится до 10%, а вольфрама до 22%; к таким сталям относятся сплавы марок Р6М5Ф2К8, Р10М4Ф3К10 и др.;
  • стали с содержанием не более 5% кобальта и до 18% вольфрама; такими сталями являются сплавы марок Р9К5, Р18Ф2К5, Р10Ф5К5 и др.;
  • сплавы, в которых как кобальта, так и вольфрама содержится не более 16%; к таким сплавам относится сталь Р9, Р18, Р12, Р6М5 и др.

Определение разновидности стали по искре

Как уже говорилось выше, характеристики сталей, относящихся к категории быстрорежущих, преимущественно определяются содержанием в них такого элемента как вольфрам. Следует иметь в виду, что если в быстрорежущем сплаве содержится слишком большое количество вольфрама, кобальта и ванадия, то по причине формирования карбидной неоднородности такой стали режущая кромка инструмента, который из нее изготовлен, может выкрашиваться под воздействием механических нагрузок. Таких недостатков лишены инструменты, изготовленные из сталей, содержащих в своем составе молибден. Режущая кромка подобных инструментов не только не выкрашивается, но и отличается тем, что имеет одинаковые показатели твердости по всей своей длине.

Маркой стали для изготовления инструментов, к которым предъявляются повышенные требования по их технологическим характеристикам, является Р18. Обладая мелкозернистой внутренней структурой, такая сталь демонстрирует отличную износостойкость. Преимуществом использования стали данной марки является еще и то, что при выполнении закалки изделий из нее они не перегреваются, чего не скажешь о быстрорежущих сплавах других марок. По причине достаточно высокой стоимости инструментов, изготовленных из стали этой марки, ее часто заменяют на более дешевый сплав Р9.

Технические характеристики стали марки Р18

Достаточно невысокая стоимость стали марки Р9, как и ее разновидности — Р9К5, которая по своим характеристикам во многом схожа с быстрорежущим сплавом Р18, объясняется рядом недостатков данного материала. Наиболее значимым из них является то, что в отожженном состоянии такой металл легко поддается пластической деформации. Между тем сталь марки Р18 также не лишена недостатков. Так, из данной стали не изготавливают высокоточный инструмент, что объясняется тем, что изделия из нее плохо поддаются шлифовке. Хорошие показатели прочности и пластичности, в том числе и в нагретом состоянии, демонстрируют инструменты, изготовленные из стали марки Р12, которая по своим характеристикам также схожа со сталью Р18.

Свойства стали марки Р9К5

Методы производства и обработки

Для производства инструментов, изготавливаемых из быстрорежущих сплавов, используются две основные технологии:

  • классический метод, который предполагает разливку расплавленного металла в слитки, в дальнейшем подвергающиеся проковке;
  • метод порошковой металлургии, при котором расплавленный металл распыляется при помощи струи азота.
Классическая технология, предполагающая проковку изделия из быстрорежущего сплава, которое предварительно было отлито в специальную форму, позволяет наделить такое изделие более высокими качественными характеристиками.

Подобная технология помогает избежать формирования карбидных ликваций в готовом изделии, а также дает возможность подвергнуть его предварительному отжигу и дальнейшей закалке. Кроме того, данная технология изготовления позволяет избежать такого явления, как «нафталиновый излом», которое приводит к значительному повышению хрупкости готового изделия, изготовленного из быстрорежущего сплава.

Закалка готовых инструментов, выполненных из быстрорежущего сплава, осуществляется при температурах, которые способствуют лучшему растворению в них легирующих добавок, но в то же время не приводят к росту зерна их внутренней структуры. После выполнения закалки быстрорежущие сплавы имеют в своей структуре до 30% аустенита, что не самым лучшим образом сказывается на теплопроводности материала и его твердости. Для того чтобы уменьшить количество аустенита в структуре сплава до минимальных значений, используются две технологии:

  • проводят несколько циклов нагрева изделия, выдержки при определенной температуре и охлаждение: многократный отпуск;
  • перед выполнением отпуска, изделие подвергается охлаждению до достаточно низкой температуры: до –800.

Улучшение характеристики изделий

Чтобы инструменты, изготовленные из быстрорежущих сплавов, обладали высокой твердостью, износостойкостью и коррозионной устойчивостью, их поверхность необходимо подвергнуть обработке, к методам выполнения которой относятся следующие.

  • Насыщение поверхностного слоя изделия азотом — азотирование. Проводиться такая обработка может в газовой среде, состоящей из азота (80%) и аммиака (20%), либо полностью в аммиачной среде. Время выполнения подобной технологической операции — 10–40 минут, температура, при которой она осуществляется — 550–6600. Использование газовой среды, содержащей азот и аммиак, позволяет сформировать менее хрупкий поверхностный слой.
  • Насыщение поверхностного слоя изделия углеродом и азотом — цианирование, которое осуществляется в расплаве цианида натрия или других солей с этим же анионом. В зависимости от назначения детали цианирование может быть высоко-, средне- и низкотемпературным. Чем выше температура и время выдержки детали в расплаве, тем больше толщина получаемого слоя.
  • Сульфидирование, которое выполняется в жидких расплавах сульфидов, куда добавляются соединения серы. Проводится такая процедура на протяжении 45–180 минут, при этом температура расплава должна составлять 450–5600.
Инструменты, изготовленные из быстрорежущих сплавов, также подвергают обработке паром, что позволяет улучшить характеристики их поверхностного слоя. Следует иметь в виду, что все вышеперечисленные операции выполняются с инструментом, режущая часть которого уже заточена, отшлифована и подвергнута термической обработке.

Разбираемся в плашках

Как выбрать плашку для своего резьбонарезного инструмента

Плашка – инструмент для нарезания резьбы на трубах, прутках и других цилиндрических заготовках. Применяется для выполнения наружной (внешней) резьбы способом накатки.

Использование плашек в инструменте

Нарезка резьбы плашками производится с помощью плашкодержателя, ручного или электрического клуппа, резьбонарезного станка.

К ручному инструменту относятся плашкодержатели и ручные механические клуппы, где процесс нарезания резьбы происходит путем поворота длинной рукояти инструмента с определенным усилием.

Электрический клупп относится к профессиональному инструменту, где нарезание резьбы осуществляется с помощью мотора на достаточно быстрых скоростях.

Резьбонарезные станки предназначены для нарезки резьбы в промышленных масштабах, на больших диаметрах труб, при помощи автоматизированных элементов при высоких нагрузках и скоростях.

В зависимости от типа используемого оборудования, резьбонарезные плашки изготавливаются из различных сплавов стали, подходящих для ручного либо автоматизированного способа.

Так как плашка является режущим инструментом, подвергающимся высоким нагрузкам, качественный инструмент должен обладать следующими свойствами:

  • твердость
  • износостойкость
  • прочность

Инструментальная сталь для резьбонарезного инструмента

Выполняются плашки из инструментальной стали, которые обладают необходимым набором качеств. Согласно ГОСТ 5950-2000, плашки относятся к группе режущих инструментов, не подвергаемых большим ударным и деформационным нагрузкам. Это отражается на включаемых в состав примесях и присадках.

В сплав добавляется более высокая доля углерода в зависимости от требуемых свойств:

  • содержание углерода – 0,4-0,7 % - сплав высокой вязкости при пониженной твердости
  • содержание углерода – 0,7-1,5 % - износостойкий и твердый сплав

То есть содержание углерода в используемых сталях для изготовления плашек должно содержать более 0,65 % углерода, достигая твердости сплава больше, чем твердость обрабатываемых заготовок.

При маркировке углеродистой инструментальной стали, применяемой для изготовления инструмента для нарезных работ добавляется буква У, например марки У10, У11.

Сейчас на рынке резьбонарезного инструмента представлено много зарубежных изготовителей. И маркировки сталей Alloy и HSS встречаются повсеместно.

Легированная сталь

Alloy – легированная инструментальная сталь. Ее твердость составляет 60-65 HRc и является высокой. Для производства плашек используются такие основные легирующие элементы, как  кремний, ванадий, хром, медь, никель, азот в процентном отношении.

Легированные стали содержат общий процент добавок около 3-4%. Они не обладают высокой теплостойкостью, однако не подвержены сильному короблению. При нагревании подвергаются деформированию, предназначены для режущих элементов с небольшой скоростью нарезки.

Для режущего инструмента наиболее часто используются стали марок 9ХС, ХСВГ, 9Х5С и др.

Быстрорежущая сталь

HSS (High Speed Steel) – быстрорежущие стали. Стали класса HSS являются высоколегированными, закаленными сплавами. Для набора повышенной твердости легируются основными элементами углерод, вольфрам, молибден, кобальт, что позволяет выполнять работы при сильном нагревании и больших скоростях. Добавка в составе сплава кобальта повышает красностойкость сталей, которая обеспечивает их нормальное функционирование с максимальными нагрузками. Быстрорежущие стали обладают высокой твердостью, износостойкостью и устойчивы к деформациям при температурных колебаниях до 500-650 градусов.

Популярные быстрорежущие стали для рассматриваемого инструмента Р6М5, Р6М5К5, Р18 и др., М2, М35, М42.

Какую плашку выбрать

Таким образом, состав стали для ручного инструмента и резьбонарезных станков имеет различия. Используя ручной клупп, скорость нарезки невелика, инструмент и заготовка не подвергаются нагреванию. При использовании резьбонарезного станка, тем более высокой мощности, происходит сильное разогревание режущих элементов и увеличение нагрузки.

Плашки, изготовленные из легированной стали, подойдут при использовании ручного инструмента (Alloy).

При выполнении работ на резьбонарезном станке необходимо применять плашки из марок быстрорежущей стали (HSS). 

Применение режущего инструмента, Глава 1: Материалы режущего инструмента

В современной металлообрабатывающей промышленности в качестве режущего инструмента используются многие типы инструментальных материалов, от высокоуглеродистой стали до керамики и алмазов. Важно знать, что существуют различия между материалами инструмента, в чем эти различия и в правильном применении для каждого типа материала.

Различные производители инструментов присваивают своей продукции множество наименований и номеров. Хотя многие из этих названий и номеров могут показаться похожими, применение этих инструментальных материалов может быть совершенно другим.В большинстве случаев производители инструментов предоставляют инструменты, изготовленные из подходящего материала для каждого конкретного случая применения. В некоторых конкретных областях применения будет оправдана более высокая или более высокая цена материала.

Это не означает, что самый дорогой инструмент всегда лучший инструмент. Пользователи режущих инструментов не могут позволить себе игнорировать постоянные изменения и улучшения, которые происходят в области технологии инструментальных материалов. Когда требуется или ожидается смена инструмента, перед выбором инструмента для работы следует провести сравнение производительности.Оптимальный инструмент не обязательно является наименее дорогим или самым дорогим, и это не всегда тот же инструмент, который использовался для работы в последний раз. Лучший инструмент - это тот, который был тщательно выбран для выполнения работы быстро, эффективно и экономично.

Режущий инструмент должен обладать следующими характеристиками, чтобы изготавливать детали хорошего качества и экономичности:

Твердость - жгут и прочность режущего инструмента должны поддерживаться при повышенных температурах, также называемых горячей твердостью (Рисунок 1.1)

Прочность - прочность режущего инструмента необходима для того, чтобы инструменты не выкрашивались и не ломались, особенно во время прерывистых операций резания.

Износостойкость - износостойкость означает достижение приемлемого срока службы инструмента до его замены.

Материалы, из которых изготовлены режущие инструменты, отличаются твердостью и прочностью. Существует широкий спектр инструментальных материалов, доступных для операций механической обработки, и здесь представляет интерес общая классификация и использование этих материалов.

Инструментальные стали и литейные сплавы

Обычная углеродистая инструментальная сталь - старейший из инструментальных материалов, созданный сотни лет назад. Проще говоря, это высокоуглеродистая сталь, которая содержит около 1,05% углерода. Такое высокое содержание углерода позволяет упрочнять сталь, обеспечивая большую устойчивость к абразивному износу. Обычная высокоуглеродистая сталь хорошо служила своему назначению в течение многих лет. Однако, поскольку он быстро закаляется (размягчается) при относительно низких температурах резания (от 300 до 500 ° F), в настоящее время он редко используется в качестве материала для режущего инструмента, за исключением напильников, пильных полотен, долот и т. Д.Использование простой высокоуглеродистой стали ограничено применениями с низким нагревом.

Быстрорежущая инструментальная сталь. Потребность в инструментальных материалах, которые могли бы выдерживать повышенные скорости резания и температуры, привела к разработке быстрорежущих инструментальных сталей (HSS). Основное различие между HSS и простой высокоуглеродистой сталью заключается в добавлении легирующих элементов для упрочнения и упрочнения стали, а также повышения ее стойкости к нагреванию (горячей твердости).

Некоторыми из наиболее часто используемых легирующих элементов являются марганец, хром, вольфрам, ванадий, молибден, кобальт и ниобий.Хотя каждый из этих элементов будет добавлять определенные конкретные желательные характеристики, в целом можно сказать, что они добавляют HSS способность к глубокой закалке, высокую жаропрочность, устойчивость к абразивному износу и прочность. Эти характеристики обеспечивают относительно более высокие скорости обработки и улучшенные характеристики по сравнению с простой высокоуглеродистой сталью.

Наиболее распространенные быстрорежущие стали, используемые в основном в качестве режущих инструментов, делятся на серии M и T. Серия M представляет собой инструментальные стали молибденового типа, а серия T представляет собой вольфрам.Хотя кажется, что среди этих HSS много подобных, каждый из них служит определенной цели и предлагает значительные преимущества в своем специальном применении.

Важно помнить, что ни один из легирующих элементов для любой из серий HSS отсутствует в изобилии, и стоимость этих элементов стремительно растет. Кроме того, производители США должны полагаться на зарубежные страны в поставках этих очень важных элементов.

Некоторые из HSS теперь доступны в виде порошкового металла (PM).Разница между порошкообразными и обычными металлами заключается в способе их изготовления. Большинство обычных HSS разливают в слиток, а затем в горячем или холодном состоянии обрабатывают до желаемой формы. Порошковый металл именно такой, как указывает его название. В основном те же элементы, которые используются в обычной быстрорежущей стали, получают в виде очень мелкого порошка. Эти порошкообразные элементы тщательно смешиваются друг с другом, прессуются в матрицу под чрезвычайно высоким давлением, а затем спекаются в печи с контролируемым атмосферным давлением.(Метод производства режущих инструментов PM объясняется далее в этой главе.)

Обработка поверхности из быстрорежущей стали. Многие виды обработки поверхности были разработаны в попытке продлить срок службы инструмента, снизить энергопотребление и контролировать другие факторы, влияющие на условия эксплуатации и затраты. Некоторые из этих методов лечения использовались в течение многих лет и доказали свою ценность. Например, черные оксидные покрытия, которые обычно появляются на сверлах и метчиках, представляют ценность как средство, препятствующее образованию отложений на инструменте.Черный оксид - это в основном «грязная» поверхность, которая препятствует накоплению рабочего материала.

Одним из последних достижений в области покрытий для HHS является нитрид титана методом физического осаждения из паровой фазы (PVD). Нитрид титана наносится на поверхность инструмента в печи одного из нескольких различных типов при относительно низкой температуре, что не оказывает значительного влияния на термическую обработку (твердость) инструмента, на который наносится покрытие. Известно, что это покрытие значительно продлевает срок службы режущего инструмента или позволяет использовать инструмент на более высоких рабочих скоростях.Срок службы инструмента может быть увеличен до трех раз, а рабочие скорости могут быть увеличены до 50%.

Сплавы литейные. Легирующие элементы в HSS - в основном кобальт, хром и вольфрам - значительно улучшают режущие свойства, поэтому исследователи-металлурги разработали литые сплавы, семейство материалов без железа.

Типичный состав для этого класса: 45% кобальта, 32% хрома, 21% вольфрама и 2% углерода. Целью было получить режущий инструмент с горячей твердостью, превышающей HSS.

При использовании инструментов из литых сплавов следует учитывать их хрупкость и всегда обеспечивать достаточную опору. Литые сплавы обеспечивают высокую стойкость к истиранию и, таким образом, полезны для резки чешуйчатых материалов или материалов с твердыми включениями.

цементированный карбид вольфрама

Анри Муассан открыл карбид вольфрама в 1893 году во время поиска метода изготовления искусственных алмазов. Загрузив сахар и оксид вольфрама, он расплавил субкарбид вольфрама в дуговой печи.Углекислый сахар уменьшил оксид и науглерожил вольфрам. Муассан зафиксировал, что карбид вольфрама был чрезвычайно твердым, приближаясь к твердости алмаза и превышая твердость сапфира. Он был более чем в 16 раз тяжелее воды. Материал оказался чрезвычайно хрупким, что серьезно ограничивало его промышленное использование.

Коммерческий карбид вольфрама с 6% кобальтовой связкой был впервые произведен и продан в Германии в 1926 году. Производство того же карбида началось в США в 1928 году и в Канаде в 1930 году.

В то время твердые карбиды состояли из основной системы карбида вольфрама с кобальтовой связкой. Эти карбиды показали превосходные характеристики при обработке чугуна, цветных и неметаллических материалов, но разочаровались при использовании для обработки стали.

Большинство последующих разработок твердых карбидов были модификациями исходных патентов, в основном включающими замену части или всего карбида вольфрама другими карбидами, особенно карбидом титана и / или карбидом тантала.Это привело к разработке современных материалов для режущего инструмента с несколькими твердыми сплавами, позволяющих производить высокоскоростную обработку стали.

Новое явление появилось с разработкой цементированных карбидов, снова сделав возможным более высокие скорости. Предыдущие материалы режущего инструмента, продукты расплавленной металлургии, в значительной степени зависели от термической обработки для их свойств, и эти свойства, в свою очередь, могли быть разрушены дальнейшими температурами нагрева, эти продукты расплавленной металлургии не выдержали.

Для цементированных карбидов существуют другие условия. Твердость карбида выше, чем у большинства других инструментальных материалов при комнатной температуре, и он обладает способностью в большей степени сохранять свою твердость при повышенных температурах, так что более высокие скорости могут быть адекватно поддержаны.

Производство карбидных изделий

Термин «карбид вольфрама» описывает обширное семейство твердых карбидных композиций, используемых для металлорежущих инструментов, штампов различных типов и быстроизнашивающихся деталей.Как правило, эти материалы состоят из карбидов вольфрама, титана, тантала или некоторой их комбинации, спеченных или цементированных в матричном связующем, обычно кобальте.

Смешивание. Первой операцией после восстановления порошка металлического вольфрама является измельчение вольфрама и углерода перед операцией науглероживания. Здесь 94 части по весу вольфрама и шесть частей по весу углерода, обычно добавляемые в виде сажи, смешиваются во вращающемся смесителе или шаровой мельнице.Эта операция должна выполняться в тщательно контролируемых условиях, чтобы обеспечить оптимальное диспергирование углерода в вольфраме. Оборудование для смешения карбидов, более известное как шаровая мельница, показано на рисунке 1.2.

Для обеспечения необходимой прочности связующий агент, обычно кобальт, добавляется к вольфраму в виде порошка, и эти два вещества измельчаются вместе в шаровой мельнице в течение нескольких дней для образования очень однородной смеси. Для получения однородного однородного продукта необходимо тщательно контролировать условия, включая время.(См. Рисунок 1.3)

Уплотнение. Наиболее распространенный метод уплотнения сортовых порошков заключается в использовании штампа, придающего форму конечному желаемому продукту. Размер матрицы должен быть больше, чем размер конечного продукта, чтобы учесть размерную усадку, которая имеет место при окончательной операции спекания. Эти матрицы дорогие и обычно изготавливаются с гильзами из карбида вольфрама. Следовательно, требуется достаточное количество конечного продукта (прессовок), чтобы оправдать затраты, связанные с изготовлением конкретной матрицы.Оборудование для прессования карбида, более известное как пресс для таблеток, показано на рисунке 1.4, а различные детали из карбида, прессованные в форме таблеток, показаны на рисунке 1.5.

Если количество невелико, можно прессовать брикет или заготовку большего размера. Эта заготовка затем может быть разрезана (обычно после предварительного спекания) на более мелкие части и сформирована или предварительно сформирована до требуемой конфигурации, и, опять же, необходимо сделать припуск для обеспечения усадки. Обычно давление, используемое в этих операциях холодного прессования, составляет около 30 000 фунтов на квадратный дюйм.На рис. 1.6 показаны различные предварительно отформованные детали из карбида.

Вторым методом прессования является горячее прессование качественных порошков в графитовых фильерах при температуре спекания. После охлаждения деталь приобрела полную твердость. Поскольку графитовые матрицы являются одноразовыми, эта система обычно используется только тогда, когда изготавливаемая деталь слишком велика для холодного прессования и спекания.

Третий метод уплотнения, обычно используемый для больших деталей, - это изостатическое прессование. Порошки помещают в закрытый гибкий контейнер, который затем суспендируют в жидкости в закрытом сосуде под давлением.Давление в жидкости повышается до точки, при которой порошки должным образом уплотняются. Эта система удобна для прессования больших деталей, поскольку давление, действующее на порошки, действует одинаково со всех сторон, в результате чего получается прессованная прессованная форма с однородной плотностью прессования.

Спекание. Кобальтовый брикет нагревают в атмосфере водорода или в вакуумной печи при температурах от 2500 до 2900 ° F, в зависимости от состава. И время, и температура тщательно регулируются в комбинации, чтобы обеспечить оптимальный контроль над свойствами и геометрией.Компактная форма будет иметь усадку примерно на 16% по линейным размерам или на 40% по объему. Точная величина усадки зависит от нескольких факторов, включая размер частиц порошка и состав марки. Контроль размера и формы является наиболее важным и наименее предсказуемым во время цикла охлаждения. Это особенно верно для марок цементированных карбидов с более высоким содержанием кобальта.

Поскольку кобальт имеет меньшую плотность, чем вольфрам, он занимает большую часть объема, чем указано в расчетном содержании кобальта в данной марке.И поскольку содержание кобальта в жидкой фазе обычно составляет гораздо больший процент от массы, требуется особая осторожность для контроля и прогнозирования с точностью величины и направления усадки. На рис. 1.7 показаны детали из карбида, загружаемые в печь для спекания, а более подробная схематическая диаграмма процесса производства цементированного карбида вольфрама показана на рис. 1.8.

Классификация твердосплавных инструментов

Изделия из твердого сплава подразделяются на три основные категории:
степени износа, используется в основном в штампах, направляющих для станков и инструментов, а также в повседневных предметах, таких как направляющие лески на удилищах и катушках. .Используется везде, где требуется хорошая износостойкость.
Impact Grades, также используется для штампов, особенно для штамповки и формовки, а также в таких инструментах, как головки горного сверла.
Марки режущего инструмента, Марки режущего инструмента из твердых сплавов делятся на две группы, в зависимости от их основного применения. Если карбид предназначен для использования в чугуне, который не является пластичным материалом, его классифицируют как карбид чугуна. Если он будет использоваться для резки стали, пластичного материала, его классифицируют как твердый сплав.

Карбиды чугуна должны быть более стойкими к абразивному износу. Карбиды стали требуют большей устойчивости к образованию кратеров и нагреву. Характеристики износа инструмента для разных металлов различны, поэтому требуются разные свойства инструмента. Высокая абразивность чугуна вызывает главным образом износ кромок инструмента. Причиной является длинная стружка, которая течет по инструменту при обычно более высоких скоростях резания.

Джордж Шнайдер-младший является автором Cutting Tool Applications, справочника по материалам, принципам и конструкциям станков.Он является почетным профессором инженерных технологий Технологического университета Лоуренса и бывшим председателем Детройтского отделения Общества инженеров-технологов.

Различные типы материалов для режущих инструментов и их свойства


Существует множество способов резки, выполняемых в разных условиях. В таких условиях наряду с общими требованиями к режущему инструменту им необходимы некоторые уникальные свойства. Для достижения этих свойств режущие инструменты изготавливаются из разных материалов.Выбор материала для конкретного применения зависит от обрабатываемого материала, типа обработки, количества и качества продукции.
По используемому материалу инструменты классифицируются на

  1. Углеродистая инструментальная сталь
  2. Инструмент из быстрорежущей стали (HSS)
  3. Твердый сплав
  4. Инструмент для керамики
  5. Инструмент для кубического нитрида бора (CBN)
  6. Инструмент алмазный

Углеродистая инструментальная сталь

Углеродистая инструментальная сталь - один из недорогих металлорежущих инструментов, используемых для низкоскоростной обработки.Этот режущий инструмент из простой углеродистой стали имеет состав 0,6-1,5% углерода и очень небольшое количество (менее 0,5%) Mn, Si. Другие металлы, такие как Cr, V, добавляются для изменения твердости и размера зерна. Высокоуглеродистые стали устойчивы к истиранию и сохраняют остроту режущей кромки. Углеродистые инструментальные стали обладают хорошей обрабатываемостью . Этот материал быстро теряет твердость при температуре около 250 ° C. Поэтому его нельзя использовать при высоких температурах. Он не является предпочтительным в современной механической обработке.

Инструмент из углеродистой стали используется в спиральных сверлах, фрезерных инструментах, токарных и формовочных инструментах, используется для обработки мягких материалов, таких как латунь, алюминий, магний и т. Д.

Температура - 450 ° C
Твердость - до HRC 65

Быстрорежущая сталь (HSS)

Это высокоуглеродистая сталь со значительным количеством легирующих элементов, таких как вольфрам, молибден, хром и т. Д., Для улучшения прокаливаемости, ударной вязкости и износостойкости. Это дает более высокую скорость съема металла. Теряет твердость при умеренной температуре около 650 ° C.Поэтому для увеличения срока службы инструмента следует использовать охлаждающую жидкость. Его можно использовать много раз за счет переточки. Некоторая обработка поверхности сделана на HSS, чтобы улучшить ее свойства.

Чтобы узнать о влиянии легирующего материала на сталь, нажмите здесь

Обработка поверхности, используемая в HSS
Суперфинишная обработка - Уменьшение трения
Азотирование - Повышение износостойкости
Гальваническое покрытие хрома - Уменьшение трения
Окисление - Уменьшение трения

Высокий- Инструменты из быстрорежущей стали используются в сверлах, фрезах , , токарных одноточечных инструментах, протяжках.

Диапазон скоростей резания - 30-50 м / мин
Температура - 650 ° C
Твердость - до HRC 67

Тип T - Тип с преобладанием вольфрама
Тип M - Тип с преобладанием молибдена

Инструмент из твердого сплава и металлокерамика

Твердосплавное сверло
Режущий инструмент из твердого сплава изготавливается методом порошковой металлургии. Он состоит из вольфрама, тантала и карбида титана с кобальтом в качестве связующего (когда связующим является никель или молибден, его называют керметом).Инструменты из цементированного карбида чрезвычайно твердые; они могут выдерживать очень высокоскоростную резку. Твердосплавный инструмент не теряет твердости до 1000 ° C. Инструмент с высоким содержанием кобальта используется для черновой обработки, а инструмент с низким содержанием кобальта - для чистовых операций.

Диапазон скоростей резания - 60-200 м / мин
Температура - 1000 ° C
Твердость - до HRC 90

Керамика

Наиболее распространенными керамическими материалами являются оксид алюминия и нитрид кремния. Порошок керамического материала уплотнен в форме вставки, затем спечен при высокой температуре.Керамические инструменты химически инертны и обладают устойчивостью к коррозии. Обладают высокой прочностью на сжатие. Они стабильны до температуры 1800 ° C. Они в десять раз быстрее, чем HSS. Трение между торцом инструмента и стружкой очень низкое и обладают низкой теплопроводностью, обычно охлаждающая жидкость не требуется. Они обеспечивают отличную отделку поверхности.

Скорость резания 300-600 м / мин
Температура - 1200 ° C
Твердость - до HRC 93

Кубический нитрид бора (CBN)

Это второй по твердости материал после алмаза.Обычно они используются в ручных станках. Они обладают высокой устойчивостью к истиранию и используются в качестве абразива в шлифовальных кругах. Не рекомендуется использовать острые края.

Скорость 600-800 м / мин
Твердость - выше HRC 95

Бриллиант

Это самый твердый из известных материалов, к тому же он стоит дорого. Обладает очень высокой теплопроводностью и температурой плавления. Diamond предлагает отличную стойкость к истиранию, низкий коэффициент трения и низкое тепловое расширение. Он используется для обработки очень твердых материалов, таких как карбиды, нитриды, стекло и т. Д.Алмазные инструменты обеспечивают хорошее качество поверхности и точность размеров. Они не рекомендуются для обработки стали.
Горячая твердость материала режущего инструмента

Типы режущих инструментов - Руководство по покупке Thomas

В обрабатывающей промышленности доступны различные типы режущих инструментов. Этот процесс требует, чтобы свойства режущего инструмента были сделаны из разных материалов. Каждый режущий инструмент выбирается по типу обрабатываемого материала, включая тип обработки, количество и качество продукции.Для выполнения резки используются одноточечные или многоточечные инструменты. Одноточечные инструменты используются при токарной обработке, строгании и других подобных методах для удаления материала с использованием одной режущей кромки.

Инструменты классифицируются по обширной линейке используемых материалов, например:

  • Углеродистая инструментальная сталь - недорогой металлорежущий инструмент, применяемый для низкоскоростных операций механической обработки. Эти углеродистые стали устойчивы к истиранию и могут сохранять острую режущую кромку. Углеродистые стали обладают отличной обрабатываемостью.Однако они теряют твердость при температуре около 250 градусов Цельсия и не подходят для современных операций механической обработки. Инструмент из углеродистой стали используется в фрезерных, токарных, формовочных и спиральных сверлах, а также для обработки мягких материалов, таких как магний, алюминий и латунь.
  • Быстрорежущая сталь (HSS) - высокоуглеродистая сталь со значительным содержанием легирующих элементов, таких как вольфрам, молибден, хром и т. Д. Охлаждающая жидкость используется для увеличения срока службы инструмента из-за потери твердости при температурах до 650 градусов Цельсия.HSS используются в сверлах, фрезах, токарных станках с продольной точкой и протяжках.
  • Твердый сплав - Режущий инструмент из твердого сплава состоит из карбида тантала, вольфрама и титана с кобальтом в качестве связующего. Эти твердосплавные инструменты очень твердые и могут выдерживать температуры значительно выше 1000 градусов Цельсия.
  • Инструменты для керамики - оксид алюминия и нитрид кремния считаются наиболее распространенными керамическими материалами. Они обладают высокой прочностью на сжатие и выдерживают температуру до 1800 градусов Цельсия.Благодаря низкому трению между поверхностью инструмента и стружкой и низкой теплопроводностью, они обычно не требуют охлаждающей жидкости и обеспечивают отличную чистоту поверхности.
  • Инструмент из кубического нитрида бора (CBN) - CBN - второй по твердости материал после алмаза. Они обладают высокой устойчивостью к истиранию и используют абразивные материалы в шлифовальных кругах.
  • Алмазный инструмент. Алмазы - самый твердый материал, не говоря уже о том, что он довольно дорогой. Обладает очень высокой теплопроводностью и температурой плавления. Они обладают низким коэффициентом трения, низким тепловым расширением и высокой устойчивостью к истиранию.Алмазы отлично подходят для точности размеров и обработки поверхности.

Типы режущих инструментов

Типы режущих инструментов, которые мы сосредоточим здесь, - это фрезерные и токарные режущие инструменты, включая концевые фрезы, сверла и метчики.

Концевые фрезы

являются наиболее распространенными режущими инструментами для ЧПУ и ручных фрез и обычно используются для обработки боковых и торцевых сторон заготовки.

  1. Материалы для концевых фрез из быстрорежущей стали предназначены для различных процессов фрезерования большинства материалов.Эти инструменты доступны в различных размерах и могут быть односторонними или двусторонними.
  2. Стандартные твердосплавные концевые фрезы
  3. предназначены для общего фрезерования всех материалов.
  4. Твердосплавные концевые фрезы
  5. Performance разработаны для специальных применений, таких как обработка пластика, стали и алюминия.

Сверла используются при фрезерных и токарных работах для сверления отверстий в заготовке. Сверла доступны в различных размерах и стилях. Центровочные сверла, точечные сверла, сверла для винтовых станков и сверла для продольной резки - вот лишь некоторые из них.

    Центровочные сверла
  1. изготовлены из двухсторонней быстрорежущей стали и идеально подходят для установки подвижного центра (аналогично мертвой точке). Он может резать под углом 60 градусов на конце заготовки.
  2. Сверла для точечного и снятия фаски из твердосплавной стали идеально подходят для зенкования или точечного сверления, сверления и снятия фаски.
  3. Сверла для винтовых станков
  4. могут использоваться для универсального сверления большинства материалов, включая сталь, и доступны в различных размерах, включая дробные, проволочные и буквенные системы.
  5. Сверла
  6. Jobber Length Drills также могут использоваться для универсального сверления большинства материалов, включая сталь.

Метчики, такие как метчики со спиральным острием или метчики со спиральной канавкой, идеально подходят для нарезания резьбы в ранее просверленных отверстиях. Доступны ответвители как для универсальных, так и для высокопроизводительных операций.

  1. Метчики со спиральной канавкой общего назначения идеально подходят для нарезания резьбы на фрезерном станке с ЧПУ.
  2. Метчики со спиральным острием общего назначения
  3. могут использоваться для обработки большинства металлов и идеально подходят для нарезания резьбы и сквозных отверстий в деталях фрезерного станка с ЧПУ.
  4. Высокопроизводительные метчики со спиральной канавкой
  5. идеально подходят для нарезания резьбы деталями из алюминия и нержавеющей стали.
  6. Высокопроизводительные метчики со спиральной канавкой
  7. могут использоваться для нарезания резьбы алюминиевых деталей и деталей из нержавеющей стали.

Сводка

В этой статье представлено понимание типов режущих инструментов. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Источники:
  1. https://www.datron.com/tools/datron-cutting-tools.php
  2. https://www.travers.com/end-mills/c/297630/

Прочие изделия для резки

Прочие "виды" статей

Больше от Machinery, Tools & Supplies

Классы стали, обычно используемые для прецизионной обработки

Сталь

- один из наиболее часто используемых материалов в швейцарской обработке с ЧПУ и токарной обработке с ЧПУ. Основным элементом стали является железо (получаемое из железной руды), которое добывается более чем в 50 странах мира.В настоящее время большая часть мировой железной руды (более 75%) поступает из Австралии, Бразилии, Китая, Индии, России, Южной Африки и Украины (в порядке уменьшения объемов). Австралия производит на 50% больше, чем любая другая страна в мире (хотя когда-то Китай занимал это место).

Комбинация железной руды с множеством других элементов в различных количествах позволяет создавать различные типы стали, из которых получается металл с широким диапазоном физических свойств, удовлетворяющий требованиям в самых разных областях применения.

Добавленные материалы изменят свойства стали (такие как гибкость, прочность, формуемость и закаливаемость). Как правило, легирующие элементы добавляются в меньшем количестве (менее 5%) для повышения прочности или прокаливаемости или в большем количестве (более 5%) для достижения особых свойств, таких как коррозионная стойкость или экстремальная температурная стабильность.

Несмотря на то, что существует более 1000 различных вариантов составов стали, для тех из нас, кто занимается прецизионной обработкой (или для тех, кому нужны обработанные металлические детали), стали можно разделить на 4 основные категории.С точки зрения обработки степень сложности обработки возрастает по мере перехода в следующую категорию. В Pioneer Service большая часть обрабатываемых операций относится к первым трем категориям, а несколько проектов - к последней категории.

  1. Углеродистые стали : эта разновидность стали включает составы с содержанием углерода до 2-3%. В эту категорию входят стали с низким, средним и высоким содержанием углерода. Чем выше процент углерода, тем выше твердость и прочность. Стали этой категории, как правило, легко обрабатываются (хотя их становится труднее обрабатывать по мере увеличения процентного содержания углерода).Стали этой категории часто требуют термической обработки после механической обработки для уменьшения коррозии / атмосферных воздействий. Почти 90% производства стали приходится на категорию углеродистой стали.
      • Примеры марок углеродистых сталей **:
        • Низкий: 1010, 1018
        • Средний: 1030 и 1040
        • Высокий: 1080
  1. Легированные стали : эти стали получают путем добавления различных количеств дополнительных элементов к углеродистой стали.В результате будет получена сталь с дополнительными физическими характеристиками, которые нельзя найти в обычной углеродистой стали. Как правило, необходимо достичь повышенной твердости, коррозионной стойкости и прочности. Но для достижения ряда улучшенных характеристик можно добавить широкий спектр элементов, в том числе:
    1. Марганец, кремний, никель и медь добавлены для повышения прочности.
    2. Хром, ванадий, молибден и вольфрам улучшают внешний вид.
    3. Никель и медь улучшают коррозионную стойкость.
    4. Молибден помогает противостоять охрупчиванию.
    5. Цирконий, церий и кальций повышают ударную вязкость.
    6. Свинец, висмут, селен и теллур повышают обрабатываемость.
      • Примеры легированных сталей включают **:
  1. Нержавеющая сталь : в случае нержавеющих сталей хром является основным элементом, добавляемым в состав (до 10-20%). Он используется в первую очередь для придания внешнего вида (например, «хромированная отделка») и устойчивости к ржавчине.Во-первых, это более дорогой материал, и его труднее обрабатывать.
      • Примеры марок нержавеющей стали **:
  1. Инструментальная сталь : эта группа углеродистой стали и сплавов называется инструментальной сталью, потому что они чаще всего используются для изготовления инструментов для резки и обработки других материалов. Технически существует 6 категорий инструментальных сталей: закаленные в воде, закаленные на воздухе, ударопрочные, высокоскоростные, горячие работы и специальные закупки - каждая со свойствами и характеристиками, которые позволяют резать, прессовать, прессовать и чеканить другие металлы и материалы.Инструментальная сталь обычно классифицируется AISI с буквенным номером (XX). Pioneer Service выполняет очень небольшую обработку инструментальной стали, но когда мы это делаем, это обычно материал для холодной обработки (и обычно закаленные на воздухе средние сплавы, такие как A582, A286, A277). Инструментальные стали чрезвычайно трудно обрабатывать.

** Система нумерации стали, разработанная Американским институтом чугуна и стали (AISI)

AISI создала систему нумерации с использованием 4 цифр для определения состава стали:

  1. Первая цифра
  2. 1XXX Любая сталь, имя которой начинается с 1, является углеродистой сталью.
    • 10XX = простая углеродистая сталь (с содержанием Mn менее 1%)
    • 11xx = Серосернистая углеродистая сталь
    • 12XX = углеродистая сталь с повторным сульфированием и фосфорированием
    • 15XX = Без повторного сульфирования и с высоким содержанием марганца (до 1.65%)
  3. 2XXX = Никелевые стали
  4. 3XXX = хромоникелевые стали
  5. 4XXX = молибденовые стали
  6. 5XXX = хромистые стали
  7. Вторая цифра:
    • Обычно указывает на концентрацию основного элемента (например: 1 = 1% и т. Д.)
  8. Последние две цифры:
    • Обозначает концентрацию углерода (например: 18 = 18% углерода)

Чтобы увидеть некоторые из многих деталей, которые компания Pioneer Services производит из углеродистой, легированной или нержавеющей стали, пожалуйста, ознакомьтесь с нашей Галереей продукции на нашем веб-сайте: PioneerServiceInc.com / gallery /. Здесь вы можете отсортировать по материалам, чтобы увидеть различные формы, характеристики и размеры компонентов, используемых клиентами в самых разных отраслях.

Чтобы обсудить проект стального компонента, который вам нужно изготовить, свяжитесь с сервисной службой Pioneer сегодня!

Что такое быстрорежущая сталь?

На протяжении десятилетий Griggs Steel поставляла качественную быстрорежущую инструментальную сталь многим клиентам для всех их потребностей в обработке и производстве. Наши стандарты как в отношении наших продуктов, так и услуг заставляют нас двигаться вперед, чтобы удовлетворять потребности клиентов и строить с ними прочные отношения.Что такое быстрорежущая сталь? Что отличает его от других в отрасли и что мы можем для вас сделать?

Определение быстрорежущей стали

Быстрорежущая инструментальная сталь представляет собой набор сплавов инструментальной стали, названных в честь их способности резать материалы быстрее, чем традиционные высокоуглеродистые стали, ранее использовавшиеся в режущих инструментах. Это происходит из-за исключительной твердости, стойкости к истиранию и устойчивости к размягчению при высоких температурах благодаря используемым легирующим металлам и термообработке. Мы следуем Американскому обществу испытаний и материалов в его определении быстрорежущей стали, как указано в Спецификации A600-79 - высокоуглеродистой стали, содержащей вольфрам и / или молибден, а также хром, ванадий и иногда кобальт.

Используемая термообработка также является важным компонентом того, что определяет быстрорежущую сталь, поскольку ее мартенситная структура способствует ее высокой твердости. Это достигается аустенизацией почти до температуры плавления стали, затем закалкой в ​​солевой ванне или воздушным охлаждением и несколькими циклами отпуска для преобразования любого оставшегося аустенита в мартенсит.

Хотя термин «быстрорежущая инструментальная сталь» описывает несколько сплавов, эти характеристики являются общими для всех из них:

  • Высокое содержание сплава, в основном вольфрама или молибдена, с меньшими количествами хрома, ванадия и кобальта;
  • Высокое содержание углерода - минимум 0.65% по весу, но обычно содержание углерода от 0,8% до 1,5%;
  • твердость по Роквеллу не менее 64 HRC при комнатной температуре;
  • Процесс термообработки, при котором образуется большое количество сложных металлических карбидов, в основном карбидов вольфрама, молибдена и ванадия, взвешенных в стальной подложке, что обеспечивает твердость и износостойкость.

Общие марки и свойства быстрорежущей стали

Американский институт черной металлургии (AISI) признает более сорока классификаций быстрорежущей стали, и многие производители все еще производят их.Эти различные классификации включают две общие категории: те, которые в основном легированы вольфрамом, и те, которые легированы молибденом.

Каждая оценка обозначается буквами T или M соответственно, а также уникальным номером, отличающим ее от других оценок. Несмотря на это название, все стали M-типа, кроме двух, также содержат некоторое количество вольфрама, а все T-типы, кроме одной, содержат некоторое количество молибдена; оба они образуют карбиды металлов, необходимые для достижения желаемых свойств. Спецификации ASTM существуют для 7 типов T и 17 типов M.

Основные легирующие элементы оказывают сильное влияние на свойства быстрорежущей стали, и различные марки были разработаны в результате обширных экспериментов.

  • Вольфрам и молибден образуют карбиды, определяющие структуру быстрорежущей стали. Как правило, молибденовые стали имеют более высокую вязкость, в то время как вольфрамовые стали обладают более высокой твердостью в горячем состоянии - твердость сохраняется при очень высоких температурах.
  • Ванадий улучшает износостойкость и жаропрочность инструментальных сталей за счет образования стабильных карбидов ванадия.Однако более высокая доля ванадия требует увеличения содержания углерода, чтобы противодействовать потере ударной вязкости. Стали с высоким содержанием ванадия используются для изготовления специальных режущих инструментов, где износостойкость и термостойкость имеют первостепенное значение.
  • Хром добавлен в основном для улучшения закаливаемости и уменьшения повреждений от окисления во время термообработки.
  • Включение кобальта улучшает горячую твердость быстрорежущих сталей, хотя также увеличивается и хрупкость.
  • Следы включений кремния и серы находят применение в некоторых нишах, но обычно не оказывают значительного влияния на свойства стали.
  • Марганец и фосфор должны быть сведены к минимуму, так как эти элементы значительно увеличивают хрупкость стали и могут вызвать растрескивание во время закалки.

Обработка поверхности

Инструменты из быстрорежущей стали часто покрываются блестящей или черной оксидной пленкой для использования с цветными или черными металлами соответственно. Также возможны другие покрытия и обработки. Азотирование приводит к диффузии азота в поверхность стали во время термообработки, в результате чего образуется цементированная поверхность, которая показывает более высокую износостойкость за счет твердости надреза.

Другой распространенной обработкой является нитрид титана (TiN) путем физического осаждения из паровой фазы, что значительно улучшает удержание кромок. Это, в сочетании с более низким коэффициентом трения, означает увеличенный срок службы и улучшенную обработку, хотя инструменты с покрытием TiN отрицательно реагируют с титаном или никелевыми сплавами.

Наши изделия из быстрорежущей стали

Мы производим и отправляем запасы из быстрорежущей стали в виде блочных листов, листов и закаленных круглых прутков различных размеров. В наш регулярный инвентарь входят быстрорежущие стали марок M2, M3, M4, M7 и M42.M2 широко считается отраслевым стандартом для быстрорежущих сталей, хорошо сбалансированных по ударной вязкости, стойкости к истиранию и жаропрочности для общего назначения, заменяя исходный сплав T1 в большинстве случаев применения из-за включения молибдена, улучшающего большинство свойств и более экономичного.

Вместо этого для более специфических применений используются другие марки HSS, обычно для лучшей износостойкости или жаропрочности. M3, M4 и M7 содержат повышенное содержание углерода и ванадия для повышения стойкости к истиранию и шлифуемости, а M42 обладает высоким содержанием кобальта, что придает ему исключительную твердость в горячем состоянии.

Кроме того, мы производим несколько марок, используя запатентованный процесс металлургии твердых частиц, разновидность порошковой металлургии. Это включает в себя заливку расплавленного сплава через распылительное сопло и его распыление с образованием крошечных капель стали, которые быстро охлаждаются до мелкого порошка, хранящегося в запечатанных и обеззараженных капсулах.

Затем порошок подвергается горячему изостатическому прессованию - сочетание высокого давления и температуры, близкой к температуре плавления, - для его уплотнения. Это дает мелкозернистую однородную объемную структуру с равномерным распределением карбидов и небольшим выделением легирующих элементов или его отсутствием.Мы называем полученные сплавы металлическими частицами, обозначенными PM.

Наши частицы металлов включают стандартные марки M4, T15, M48 и A11 (в основном сталь на основе ванадия), а также PM 23, 30 и 60; они также включены в регулярную инвентаризацию. Мелкозернистая и однородная структура этих металлических частиц придает им высокую ударную вязкость и делает их исключительными для холодной обработки.

Области применения быстрорежущей стали

В целом быстрорежущая сталь отличается твердостью и стойкостью к истиранию, при этом различные марки отличаются ударной вязкостью, жаропрочностью или пониженной хрупкостью.В результате эти сплавы находят наибольшее применение в промышленных режущих инструментах - инструментальных битах, фрезах, пильных полотнах, сверлах, метчиках, протяжках и многом другом.

Инструменты, изготовленные из быстрорежущей стали, часто имеют острую кромку дольше, чем другие углеродистые стали, а разнообразие доступных марок и видов обработки поверхности предоставляет возможности для специализированных применений. Эти продукты находят применение везде, от деревообработки до обработки высококачественных сплавов.

Хотя традиционно они не считаются режущими инструментами, пуансоны, штампы и другие компоненты в прогрессивной штамповке также могут быть изготовлены из быстрорежущей стали.Кроме того, свойства быстрорежущих сталей, в частности твердость и износостойкость, желательны для ручных инструментов, таких как долота, напильники, лезвия для ручных рубанков, кухонные и карманные ножи.

Обратитесь к Griggs Steel

Griggs является лидером отрасли в производстве быстрорежущих инструментальных сталей не только по качеству наших сталей, но и по доступности, быстрому реагированию и доставке, опыту в соответствии с ISO-9001 и специализированному обслуживанию клиентов. Каждый заказ включает в себя сертификат качества, и мы готовы подтвердить его, вернув вам деньги, если наша быстрорежущая сталь выйдет из строя из-за дефектов.Свяжитесь с нами сегодня, чтобы запросить расценки и узнать больше о наших возможностях и их преимуществах.

Обработка низко- и среднеуглеродистых сталей, сплавов

Эффективно резайте эти обычные и полезные стали с помощью стружколомов

По заявлению компании, сочетание новых стружколомов Iscar и преимуществ положительной геометрии обеспечивает превосходный контроль стружки при использовании пластин CXMG.

Низкоуглеродистые и среднеуглеродистые стали составляют основу практически каждого цеха в области общего машиностроения и изготовления деталей.

Их определяет процентное содержание углерода в стали; От 0,15 до 0,30 процента для низкоуглеродистой «мягкой» стали и от 0,30 до 0,60 процента для среднеуглеродистой стали. Согласно cnccookbook.com, низкоуглеродистые стали широко используются из-за их хорошей обрабатываемости и свариваемости в сочетании с низкой стоимостью. Доступны большинство марок холоднокатаных или горячекатаных. Низкоуглеродистая сталь используется для деталей, которые могут быть закалены, но прочность сердечника которых не имеет решающего значения. Учитывая приемлемую стоимость материала, производители часто используют его для изготовления крупногабаритных деталей, таких как детали винтовых машин, валы, слегка нагруженные шестерни, а также износостойкие поверхности, штифты и цепи.Другие области применения включают сварные детали, коробки передач, трансмиссии и общие инженерные детали.

Однако низкоуглеродистые стали представляют проблемы при токарной обработке, сверлении и фрезеровании. Это мягкие и липкие материалы, часто образующие длинные проблемные стружки. Неудивительно, что при обработке этих сталей наиболее часто задаваемый вопрос - как сломать стружку. Ответы на этот вопрос можно найти в контроле над стружкой за счет скорости подачи, глубины резания и выбора геометрии пластины.

Среднеуглеродистая сталь обладает сбалансированной пластичностью и прочностью, а также хорошей износостойкостью для обработки крупных деталей, поковок и автомобильных компонентов.Среднеуглеродистые стали прочнее и тверже, чем низкоуглеродистые, но их сложнее формовать, сваривать и резать.

Брак обработки и применения

В ходе обсуждения Дэйв Зунис, директор по разработке сервисов и приложений, Absolute Machine Tools, Лорейн, Огайо; Крейг Адорни, инженер по приложениям, Absolute Machine Tools; и Рич Форд, старший инженер по продажам / MTI компании Kennametal Inc., Питтсбург, обрисовал в общих чертах подходы к выбору правильного режущего инструмента и параметров резания для решения задач обработки низкоуглеродистой стали.Информация о подходящем режущем инструменте, геометрии пластин, скоростях обработки и подаче для конкретного применения находится в интерактивном режиме в Engineering Calculator Kennametal или в его собственной базе данных по режущему инструменту NOVO.

Адорни указал на очевидные проблемы со сверлением отверстий и ломкой стружки. «Когда вы сверляете отверстие, и стружка начинает подниматься на инструмент и державку, этот шарик стружки не может мешать вам, поэтому вам нужно обязательно разбить стружку».

Правильные данные режущего инструмента, геометрия пластины, скорости обработки и подачи доступны в Интернете в инженерном калькуляторе Kennametal или в его собственной базе данных режущего инструмента NOVO

. По словам Зуниса, если стружка не сломается, это определенно повлияет на автоматизацию.«Если сверло или метчик оставляет кучу стружки, они могут помешать, скажем, роботу, схватившему деталь», - сказал он. «Лучшие приложения для измельчения позволят получить чип, похожий на попкорн, например, маленькую шестерку или маленькую девятку, которые вы действительно можете держать в руке. Это будет похоже на крошечные чипсы, вроде летающего попкорна; они не связаны друг с другом и не действуют как длинная нить.

«Но в случае с низкоуглеродистой сталью вы можете получить стружку, которая похожа на орлиное гнездо, которая обвивается вокруг сверла и бросается повсюду», - продолжил он.Он отметил, что, как правило, воздушная струя не может отодвинуть стружку - требуется ее сломать. Это можно сделать, увеличив скорость подачи или изменив геометрию пластины таким образом, чтобы стружка отрывалась маленьким кусочком, «фактически взрывая стружку», - сказал он.

Работа с более высокой подачей кажется привлекательной. «Но клиенты часто боятся запускать новые станки с надлежащей скоростью подачи, потому что они« старой закалки »и привыкли работать на станках слишком медленно, и это обычно приводит к образованию длинной стружки», - сказал Адорни.«Но если вы можете увеличить эту скорость подачи ... у вас есть тенденция сломать стружку. Некоторые машинисты не принимают во внимание новейшие технологии ЧПУ, пластин и инструментов, которые сделаны так, что при достижении определенной скорости подачи, для которой был разработан или разработан инструмент, вы можете сломать или сломать стружку. Но если вы не можете этого сделать и не используете геометрию инструмента, как предполагалось, то вы получите большую и длинную стружку, что вызовет проблемы в устройстве смены инструмента ».

Выпущена новая марка карбида

По словам Sandvik Coromant, Fair Lawn, N.J. Компания выпустила новый твердый сплав GC4415 / GC4425 с покрытием Inveo второго поколения. Новый сплав, доступный как с ISO-образными, так и с патронными пластинами для карманов, подходит для токарной обработки низколегированных и нелегированных сталей в массовом и серийном производстве.

По словам Искара, скрученная конструкция вставки LOGIQ4Turn CXMG в форме ласточкиного хвоста делает ее намного прочнее в кармане, чем завинчивающиеся вставки.

«Новые сплавы являются новыми во всех отношениях», - сказал Кейт Брейк, специалист по токарной обработке Sandvik Coromant.«Мы улучшили покрытие, основу и процесс последующей обработки. Эти улучшения позволили нам создать надежный и эффективный процесс токарной обработки стали, поскольку эти сплавы хорошо себя зарекомендовали как при черновой, так и при чистовой обработке, продемонстрировав увеличение стойкости инструмента на 25%. Новая подложка также позволяет GC4425 хорошо работать при прерывистом резании, когда другие пластины P25 могут испытывать трудности. Все это способствует повышению производительности и увеличению срока службы инструмента для наших клиентов ».

По словам Тормоза, во всех областях обработки важно иметь контролируемую стружку.Это может быть особенно сложно при работе с более мягкими и вязкими материалами, такими как низкоуглеродистая сталь. «Неконтролируемая стружка может привести к преждевременному выходу из строя пластины, браку деталей или, что хуже всего, к травме работника. Sandvik Coromant предлагает стружколом с различной геометрией, и в первую очередь для этого типа приложений приходит на ум «LC». Этот стружколом в сочетании с правильными параметрами резания может дать потрясающие результаты.

«Для клиентов, желающих повысить свою производительность, мы также выпустили новые сплавы в нашем семействе CoroTurn Prime», - продолжил он.«PrimeTurning - это не новая технология, но мы заметили резкое улучшение стойкости инструмента и совместимость с новыми сплавами для токарной обработки, в первую очередь пластинами 4425 CoroTurn Prime« B ». С CoroTurn Prime нередко сокращается цикл черновой обработки на 30 процентов ». Он также сказал, что CoroTurn Prime может создавать радиусы и квадратные уступы без дополнительных инструментов.

Sandvik Coromant задокументировал практические примеры использования пластин GC4425 / GC4415 «во многих применениях при токарной обработке стали из самых разных материалов, и этот сплав был только что выпущен», - сказал Брейк.«Автомобильный и общий машиностроительный секторы могут прекрасно использовать новые марки, но эти марки не ограничиваются только этими областями. Если вы обрабатываете сталь, GC4415 и GC4425 обеспечат улучшения ».

Стружкообразователи, обработка поверхности

Еще одна проблема, связанная с липкостью низкоуглеродистой стали, - это ее склонность к образованию наростов на кромках (BUE) на инструментах. По словам Рэнди Хаджинса, национального менеджера по продукции, в компании Iscar USA, Арлингтон, Техас, для решения этой проблемы используются несколько различных подходов - токарная обработка и нарезание резьбы.Обработка поверхности Sumo Tec от Iscar сглаживает верхнюю часть вставки, позволяя материалу легче скользить по вставке, предотвращая BUE. Кроме того, компания Iscar недавно разработала ряд новых стружколомов для обработки стали, начиная от тяжелого резания и заканчивая чистовым резанием.

Новый твердый сплав Sandvik Coromant GC4415 / GC4425 с покрытием Inveo второго поколения, как утверждается, увеличивает срок службы инструмента до 25 процентов, обрабатывая большее количество деталей на каждую кромку в различных областях применения, от чистовой до черновой в областях применения с непрерывным резанием и небольшими перерывами.

«Важным подспорьем для наших клиентов является номенклатура наших чипообразователей», - сказал Хаджинс. «Это позволяет конечным пользователям легко определить и выбрать правильный чип формирователь. Для примера возьмем устройство формирования микросхем M3P. Первая буква M обозначает среднюю область применения, 3 обозначает стандартную среднюю скорость подачи, а буква P на конце обозначает материал (сталь). Iscar идет вниз до F1P, с F для чистовой обработки, 1 для низкой подачи и, опять же, P для стали ».

Контроль за стружкодроблением имеет решающее значение в отраслях крупносерийного производства, таких как автомобилестроение, где низкоуглеродистая сталь используется для изготовления таких деталей, как валы трансмиссии, рулевые валы и, в общем, валы всех видов.Почему? Автомобильная промышленность зависит от использования большого количества робототехники и не может позволить себе закрывать производство, пока из машин убирают стружку. По словам Хаджинса, это особенно верно в случае длительного непрерывного поворота.

«Мы встречаем множество производственных станков для токарной обработки деталей из низкоуглеродистой стали, включая многошпиндельные, двухшпиндельные и многофункциональные станки, а также токарные автоматы швейцарского типа и с ЧПУ», - сказал он.

В качестве альтернативы обычным пластинам для токарной обработки ISO компания Iscar представила линейку продуктов CXMG Logiq4Turn, которая удваивает режущие кромки пластин с положительным передним углом, предназначенных для обычных токарных операций.«Это экономичное решение для токарной обработки на 80 °, которое предлагает двусторонние пластины с четырьмя положительными режущими кромками, которые легко заменяют пластины с двумя положительными режущими кромками. Форма «ласточкин хвост» вписывается в уникальную конструкцию кармана, обеспечивая лучшее позиционирование и стабильность пластины, что гарантирует более длительный срок службы пластины », - сказал Хаджинс. «Держатели доступны с проходными через инструмент каналами подачи СОЖ или без них».

Для чистового растачивания низкоуглеродистой стали компания BIG Kaiser ввела стружколом, вдавленный в пластину, чтобы плотно свернуть стружку, даже если DOC меньше 0.010 дюймов (0,254 мм). Доступны пластины с геометрией ELM с радиусом при вершине до 0,008 дюйма (0,203 мм).

Кроме того, новые двусторонние пластины CXMG работают аналогично положительным пластинам CCMT и могут заменять стандартные пластины CCMT. В некоторых приложениях, таких как длинные валы, положительная геометрия CXMG снимает большое давление и при этом сохраняет прочность, а благодаря геометрии типа ласточкин хвост также может заменить стандартные отрицательные пластины CNMG.

Проблемы бурения и растачивания

Когда дело доходит до таких процессов, как сверление и растачивание, низкоуглеродистая сталь является сложной задачей из-за ее липкости, согласен Джек Берли, вице-президент по продажам и инжинирингу компании BIG Kaiser Precision Tooling Inc., Хоффман Эстейтс, Иллинойс. «С моей точки зрения, многие компании считают, что низкоуглеродистую сталь легко обрабатывать, основываясь на успехе, достигнутом ими при использовании инструментов для сверления отверстий, как правило, сверл и бурильных инструментов, которые они покупают у нас. [Однако] низкая прочность на растяжение низкоуглеродистой стали требует нескольких вещей в геометрии инструмента для успешного сверления и растачивания. Для глубины сверления вам действительно нужно, чтобы охлаждающая жидкость проходила точно в разрез с достаточным давлением, чтобы сломать стружку », - сказал Берли.

Для глубокого сверления особенно важна охлаждающая жидкость, например, при вертикальном глубоком сверлении, где обязательно удаление стружки. «Под глубоким сверлением я подразумеваю, что диаметр отверстия в четыре раза больше, - сказал Зунис из Absolute Machine Tools. «Обычно нормальным считается три и менее раз, но если вы собираетесь использовать стружку в 4, 5 или 6 диаметров, вам нужно вытащить стружку из отверстия. Во время сверления выгодно использовать СОЖ под высоким давлением, но без достаточной скорости подачи, даже СОЖ не поможет сломать стружку.Скорость подачи, глубина резания и использование подходящей пластины и державки являются основными катализаторами разрушения стружки ».

BIG Kaiser предлагает различные типы сверл, в том числе твердосплавные сверла, перфорационные сверла и сверла со сменными пластинами, по словам Берли. «Однако в случае сверл со сменными пластинами количество подачи, необходимое для разрушения стружки, настолько велико, что может превышать производительность оборудования», - добавил он.

Это также верно для просверливания отверстий в сварных деталях для сельскохозяйственной и строительной техники и рам машин, где обычно используется низкоуглеродистая сталь.«Металл обычно не такой чистый, как в литейном производстве, поэтому приходится иметь дело с большим количеством деталей, обработка которых может быть затруднена», - сказал Берли. «В этих областях возникает двойная проблема, потому что, когда вы смотрите на готовые детали, вы проделываете отверстия в больших тонкостенных деталях, которые не имеют большой структуры позади них. Когда вы начинаете надавливать на сварную конструкцию или раму, она немного поддается и отскакивает, что довольно сложно для сверла или расточного инструмента, особенно при черновой обработке.На протяжении многих лет мы рассматривали различные способы обработки таких деталей и отверстий, включая круговое фрезерование для особенно больших отверстий ».

По словам Берли,

Boring - это немного другая история. По мере того, как отверстия для сварных конструкций становятся больше, вместо использования дрели мастерские выжигают отверстия, и им не нужно сверлить их, и вместо этого используют двойной резак для просверливания отверстия с использованием квадратных пластин и двойных отверстий со сбалансированным резанием. Выгорание отверстий сложно для инструментов и станков, но с правильным инструментом, правильной подачей и скоростью, а также правильной пластиной мастерские могут быть очень эффективными в этом приложении.

«Чистое растачивание создает свои особые проблемы», - сказал он. «Когда вы получаете глубину резания менее 0,020 дюйма [0,508 мм], стружку практически невозможно сломать, и она начнет наматываться на инструмент, как шнур для обуви, вызывая множество проблем с обработкой поверхности и способность инструмента точно просверлить отверстие. Когда вы пытаетесь использовать разные скорости и подачи и наносить СОЖ, вы в конечном итоге получаете более высокие скорости подачи и большую глубину резания - все это в совокупности работает против получения более высокого качества поверхности и более жесткие допуски.”

В прошлом году компания BIG Kaiser представила то, что она называет уникальными стружколомами для чистового растачивания низкоуглеродистой стали. «Эти пластины доступны с нашей геометрией ELM с радиусом при вершине 0,008 дюйма [0,2032 мм], - сказал Берли. - Стружколом вдавлен в пластину, так что мы можем плотно свернуть стружку. Даже с неглубоким DOC, меньше чем 0,010 дюйма [0,254 мм], мы все еще можем довольно хорошо свернуть эту стружку, что упрощает удаление стружки из отверстия ».

Применение инструментальной стали и марки

Что такое инструментальная сталь?

Инструментальная сталь - это разновидность углеродистой легированной стали, которая хорошо подходит для изготовления инструментов, например ручных инструментов или штампов станков.Его твердость, устойчивость к истиранию и способность сохранять форму при повышенных температурах - ключевые свойства этого материала. Инструментальная сталь обычно используется в термически обработанном состоянии, что обеспечивает повышенную твердость.

Некоторые марки обладают дополнительной стойкостью к коррозии за счет дополнительных химических свойств, таких как ванадий. Кроме того, в некоторых марках содержание марганца ограничено, чтобы свести к минимуму возможность растрескивания при закалке в воде. Другие марки предлагают различные методы, кроме воды, для закалки материала, например, масло.

Виды инструментальной стали

Различные марки инструментальной стали включают:

  • Закалка в воде
  • Закалка на воздухе
  • D Тип
  • Закалка в масле
  • Ударопрочные типы
  • Горячая обработка.

Выбор марки инструментальной стали зависит от ряда факторов, таких как:

  • Требуется ли резкая резка?
  • Должен ли инструмент выдерживать ударные нагрузки (топоры, молотки, отмычки и т. Д.)?
  • Устойчивость к истиранию - важный критерий?
  • Какой вид термической обработки требуется?

Инструментальная сталь марки

Отверждение водой (классы W)

Это в основном высокоуглеродистая сталь.Хотя он обычно имеет более низкую стоимость, его нельзя использовать при высоких температурах. Эта сталь может иметь высокую твердость, но она довольно хрупкая по сравнению с другими инструментальными сталями. Все инструментальные стали марки W должны быть закалены в воде, что может привести к усилению коробления и растрескиванию.

Типичные области применения инструментальной стали марки W включают холодную высадку, режущие инструменты и ножи, тиснение, развертки и столовые приборы.

Закалка на воздухе (классы А)

Это очень универсальная инструментальная сталь общего назначения, которая характеризуется низким коэффициентом деформации при термообработке из-за повышенного содержания хрома.Эта инструментальная сталь обладает хорошей обрабатываемостью и сочетанием износостойкости и прочности.

Типичные области применения инструментальной стали A-Grade включают оправки, кулачки, гибку в штампах, вырубку, чеканку, тиснение, холодную штамповку, ламинирование, холодную штамповку, холодную обрезку, калибры, рубильные ножи, ножи для холодной резки, ножи для деревообработки, ножи для токарных станков.

Тип D (классы D)

Это инструментальная сталь с высоким содержанием углерода и высоким содержанием хрома (закалка на воздухе). Он был разработан так, чтобы сочетать в себе свойства сопротивления истиранию и закалки на воздухе.Обычно эти инструментальные стали применяются в штампах для ковки, штамповочных штампах для литья под давлением и штампах для волочения.

Типичные области применения инструментальной стали класса D включают инструменты для полировки, резку напильников, резаки для бумаги, гибку штампов, вырубку, чеканку, штамповочные вставки для холодной высадки, тиснение, холодную экструзию, холодную штамповку, ламинирование, холодную обжимку, резьбонарезание, холодную обрезку, Волочение проволоки, калибры, ножи для бумаги, роторные продольно-резательные станки, ножи для холодной резки, ножи для деревообработки, накатные инструменты и центральные ножи для токарных станков.

Закалка в масле (классы O)

Это инструментальная сталь общего назначения для закалки в масле. Он обладает хорошей стойкостью к истиранию и прочностью для широкого спектра применений.

Типичные области применения инструментальной стали класса O включают оправки, втулки, канавки (нарезание резьбы), цанги, штамповку, холодную штамповку, холодную обрезку, сверлильные втулки, калибры, инструменты для накатки.

Ударопрочные типы (классы S)

Этот тип инструментальной стали был разработан, чтобы противостоять ударам при низких или высоких температурах (E.г. Биты отбойного молотка). Его низкое содержание углерода необходимо для достижения необходимой прочности. Эта группа металлов имеет высокую ударную вязкость, но низкую стойкость к истиранию.

Типичные области применения инструментальной стали S-Grade включают в себя обдирочные инструменты, инструменты для котельных, кузнечное долото, холодная обработка долотом, горячая обработка долотом, кулачки патрона, детали сцепления, цанги, холодный захват, горячий захват, холодная обжимка, горячая обжимка, горячая обжимка. Обрезка, ножи для измельчения, ножницы для холодной и горячей резки.

Горячая обработка (классы H)

Эта группа инструментальных сталей используется для резки материала при высоких температурах.Группа H добавила прочности и твердости для длительного воздействия повышенных температур. Они имеют низкое содержание углерода и умеренно высокое содержание дополнительных сплавов.

Типичные области применения инструментальной стали H-Grade включают в себя кожухи для холодной высадки, штампы и стержни для литья под давлением для цинка и алюминия, горячую штамповку алюминия и магния, горячую штамповку, горячий захват, горячую штамповку, горячую обрезку, фиктивные блоки (горячая экструзия) , и ножи для горячей резки.

Инструментальная сталь

обычно используется для изготовления инструментов из-за ее твердости, устойчивости к истиранию и способности выдерживать высокие давления.Металлические супермаркеты предлагают широкий выбор марок, форм и размеров инструментальной стали. Свяжитесь с ближайшим к вам металлическим супермаркетом или посетите наш интернет-магазин, чтобы узнать о инструментальной стали.

Metal Supermarkets - крупнейший в мире поставщик мелкосерийного металла с более чем 85 обычными магазинами в США, Канаде и Великобритании. Мы эксперты по металлу и обеспечиваем качественное обслуживание клиентов и продукцию с 1985 года.

В Metal Supermarkets мы поставляем широкий ассортимент металлов для различных областей применения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *