Требования к твердому сплаву – высокая износостойкость
НОРМАЛЬНЫЕ – Умеренные скорости резания. Контурное точение. поковки и отливки. Достаточно жесткая система СПИД.
Требования к твердому сплаву – хорошая прочность в сочетании с достаточно высокой износостойкостью.
ТЯЖЕЛЫЕ – Невысокие скорости. Прерывистое резание. Толстая корка на литье или поковках. Нежесткая система СПИД.
Требования к твердому сплаву – высокая прочность.
Кроме подгрупп применения необходимо знать тип обработки (чистовая, получистовая, легкая и черновая), который позволяет ориентироваться в величинах глубины резания (t, мм) и подачи (S0, мм/об). Тип обработки приведен в табл. 2.9.
Таблица 2.9 Тип обработки
| Параметры режима резания | Тип обработки | |||
| Чистовая | Получистовая | Легкая черновая | Черновая | |
| Глубина t, мм | 0,25-2,0 | 0,5-3,0 | 2,0-6,0 | 5,0-10,0 |
| Подача S0, мм/об | 0,05-0,15 | 0,1-0,3 | 0,2-0,5 | 0,4-1,8 |
Область применения твердых сплавов можно представить сводной таблицей 2.10.
Таблица 2.10 Определение области применения твердого сплава
| Условия обработки | ISO | Тип обработки | |||
| Чистовая | Получистовая | Легкая черновая | Черновая | ||
| Хорошие | Р | Р01-Р10 | Р10-Р25 | Р25-Р30 | Р30-Р35 |
| М | М10-М15 | М15-М20 | М20-М25 | М25-М30 | |
| К | К01-К05 | К05-К10 | К10-К15 | К15-К20 | |
| Нормаль ные | Р | Р10-Р25 | Р25-Р30 | Р30-Р40 | Р40-Р50 |
| М | М15-М20 | М20-М25 | М25-М30 | М30-М35 | |
| К | К05-К10 | К10-К15 | К15-К20 | К20-К25 | |
| Тяжелые | Р | Р30-Р35 | Р35-Р40 | Р40-Р45 | Р45-Р50 |
| М | М20-М25 | М25-М30 | М30-М35 | М35-М40 | |
| К | К10-К15 | К15-К20 | К20-К25 | К25-К30 |
Из табл. 2.10 видно, что область использования марки твердого сплава будет зависеть от обрабатываемого материала, условий и типа обработки. Области рационального применения твердых сплавов отечественного производства приведены в табл. 2.11.
Таблица 2.11 Области применения твердых сплавов
| Марка сплава ГОСТ 3882-74 (ТУ 48-19-307-87) | Область применения | |
| Основная группа | Подгруппа | |
| Т30К4 Т15К6, МС111 Т14К8, МС121 ТТ20К9, ТТ21К9, МС137 Т5К10, ТТ10К8-Б, МС131 Т5К12, ТТ7К12, МС146 ТТ7К12 | Р | Р01 Р10 Р20 Р25 Р30 Р40 Р50 |
| ВК60М, МС313 ВК6М, ТТ8К6, МС211 ТТ10К8-Б, МС221, МС321 ВК10-М, ВК10-ОМ, ВК8 ВК10-ОМ, ТТ7К12, ВК15-ОМ ВК15-ХОМ, МС241, МС146 | М | М05 М10 М20 М30 М40 |
| ВК3, ВК3-М, МС301 ВК6-ОМ, ВК6-М, МС306 ТТ8К6, ВК6-М МС312, МС313 ВК4, ВК6, Т8К7, МС318, МС321 ВК4, ВК8 ВК8, ВК15, МС347 | К | К01 К05 К10 К20 К30 К40 |
Примечание. Износостойкость сплавов возрастает снизу вверх, прочность – наоборот.
Твердые сплавы серии МС выпускаются на Московском комбинате твердых сплавов (МКТО) по технологии фирмы «Sandik Coromant».
Используя рекомендации табл. 2.11 можно быстро и эффективно подобрать марку твердого сплава для резания любого обрабатываемого материала в конкретных условиях.
Режущая керамика
Промышленность выпускает четыре группы режущей керамики: оксидную (белая керамика) на основе Al2O3, оксикарбидную (черная керамика) на основе композиции Al2O3-TiC, оксиднонитридную (кортинит) на основе Al2O3-TiN и нитридную керамику на основе Si3N4.
Основной особенность режущей керамики является отсутствие связующей фазы, что значительно снижает степень ее разупрочнения при нагреве в процессе изнашивания, повышает пластическую прочность, что и предопределяет возможность применения высоких скоростей резания, намного превосходящих скорости резания инструментом из твердого сплава. Если предельный уровень скоростей резания для твердосплавного инструмента при точении сталей с тонкими срезами и малыми критериями затупления составляет 500-600 м/мин, то для инструмента, оснащенного режущей керамикой, этот уровень увеличивается до 900-1000 м/мин.
Составы основных типов режущей керамики и некоторые физико-механические свойства представлены в табл. 2.12.
Таблица 2.12 Состав, свойства и области применения керамики
| Марки керамики | Состав | sи,, Гпа | r, г/см3 | HRA, не менее | Область приме- нения | |
| О к с и д н а я | ЦМ332 | Al2O3 – 99% MgO – 1% | 0,3-0,35 | 3,85-3,90 | К01-К05 | |
| ВО-13 | Al2O3 – 99% | 0,45-0,5 | 3,92-3,95 | Р01-Р10, К01-К05 | ||
| ВШ-75 | Al2O3 | 0,25-0,3 | 3,98 | 91-92 | К01-К05 | |
| О к с и к а р б и д - н а я | В-3 | Al2O3 – 60% TiC – 40% | 0,6 | 4,2 | Р01-Р10 | |
| ВОК-63 | Al2O3 – 60% TiC – 40% | 0,65-0,7 | 4,2-4,6 | Р01-Р05 К01-К05 | ||
| ВОК-71 | Al2O3 – 60% TiC – 40% | 0,7-0,75 | 4,5-4,6 | Р01-Р05 К01-К05 | ||
| О к с и н и т - р и д н а я | ОНТ-20 (корти нит) | Al2O3 > 60% TiN – 30% | 0,64 | 4,3 | 90-92 | К01-К05 |
| н и т р и д - н а я | РК-30 (сили нит-Р) | Si3N4, Y2O3, TiC | 0,7-0,8 | 3,2-3,4 | К10-К20 |
Недостаток оксидной керамики – ее относительно высокая чувствительность к резким температурным колебаниям (тепловым ударам). Поэтому охлаждение при резании керамикой не применяют.
Указанное является главной причиной микро- или макровыкрашиваний режущей керамики и контактных площадок инструмента уже на стадиях приработочного или начального этапа установившегося изнашивания, приводящего к отказам из-за хрупкого разрушения инструмента. Отмеченный механизм изнашивания керамического режущего инструмента является превалирующим.
В последние годы появились новые марки оксидной керамики в состав которых введены окись циркония (ZrO2) и армирование ее «нитевидными» кристаллами карбида кремния (SiC). Армированная керамика имеет высокую твердость (HRCА-92) и повышенную прочность (sизг до 1000 МПа).
Параллельно с совершенствованием керамических материалов на основе оксида алюминия созданы новые марки режущей керамики на основе нитрида кремния (силинит-Р). Такой керамический материал имеет высокую прочность на изгиб (sизг=800 МПа), низкий коэффициент термического расширения, что выгодно отличает его от оксидных керамических материалов. Это позволяет с успехом использовать нитридокремниевый инструмент при черновом точении, получистовом фрезеровании чугуна, а также чистовом точении сложнолегированных и термообработанных (до HRC 60) сталей и сплавов.
Режущую керамику выпускают в виде неперетачиваемых сменных пластин. Пластины изготавливают с отрицательными фасками по периметру с двух сторон. размер фаски f=0,2…0,8мм, угол ее наклона отрицательный от 10 до 30°. Фаска необходима для упрочнения режущей кромки.
Допустимый износ керамических пластин намного меньше износа твердосплавных пластин. Максимальный износ по задней поверхности не должен превышать 0,3…0,5мм, а при чистовых операциях 0,25…0,30мм.
При назначении режимов резания для керамики имеются рекомендации:
1. Предпочтительна квадратная форма пластины с максимально возможным углом заострения b и наибольшим радиусом при вершине пластины rb.
2. Ширину фаски f выбирают в зависимости от твердости обрабатываемого материала, чем тверже обрабатываемый материал, тем ширина фаски больше.
3. Скорость резания нужно назначать максимально допустимой исходя из жесткости системы СПИД и характеристик оборудования.
4. Заготовки, обрабатываемые пластинами из режущей керамики, должны иметь на входе и выходе резца фаски, ширина которых превышает припуски на обработку, а также канавки в местах перехода от цилиндрической поверхности к торцевой.
В настоящее время керамической инструмент рекомендуют для чистовой обработки серых, ковких, высокопрочных и отбеленных чугунов, низко- и высоколегированных сталей, в том числе улучшенных, термообработанных (HRC до 55-60), цветных сплавов, конструкционных полимерных материалов (К01-К05, Р01-Р05). В указанных условиях инструмент оснащенный пластинами из режущей керамики, заметно превосходит по работоспособности твердосплавный инструмент.
Применение керамического инструмента при обработке с повышенными значениями сечений среза (txS), при прерывистом резании резко снижает его эффективность вследствие высокой вероятности внезапного отказа из-за хрупкого разрушения режущей части инструмента. Во многом это объясняет сравнительно низкий объем используемого в промышленности Украины керамического инструмента (до 0,5% от общего объема режущего инструмента), для развитых стран Запада этот объем составляет от 2 до 5%.