Стали нормальной производительности

Стали нормальной производительности (пониженной теплостойкости 615…6200 С). Вольфрамовые: Р9, Р12, Р18. Вольфрамомолибденовые: Р6М5, Р6М3. Безвольфрамовые 9Х6М3Ф3АГСТ, скорость резания для этих сталей 35…40 м/мин.

Стали повышенной производительности

Стали повышенной производительности (дополнительно легированы ко­бальтом и ванадием, их теплостойкость 625 … 6400 С). Вольфрамокобальто­вые: Р9К5, Р9К10. Вольфрамомолибденовые с кобальтом и ванадием: Р6М5К5, Р6М5Ф2К8.

Быстрорежущие стали обозначаются буквами (Р – вольфрам, М – мо­либден, Ф – ванадий, А – азот, К – кобальт, Т – титан, Ц – цирконий).
Например, сталь марки 11Р3АМ3Ф2 содержит: 1,1% - углерода, 3% - вольф­рама, 1% - азота, 3% - молибдена, 2% - ванадия.
Примеры быстрорежущих сталей: Р18, Р12, Р9, Р6М5, Р6М5К5.
Твёрдость после термообработки: 63…65 HRC.
Теплостойкость: 620…630⁰C.
Применяются для всех видов режущего инструмента, используемого на станках со скоростью резания до 20 м/с.

Порошковые быстрорежущие стали

Порошковые быстрорежущие стали. Их получают методом порошко­вой металлургии. Они имеют карбидную неоднородность по 1 - 2 - му баллу, об­ладают повышенной шлифуемостью и пластичностью при холодной и горя­чей деформации, повышенную прочность на изгиб, более производи­тельны. К маркировке добавляются две буквы МП (Р10М6К8 - МП).

5.4 Твёрдые сплавы

Твёрдые сплавы - это материалы, состоящие из карбидов (соединения металлов с углеродом) или карбонитридов (соединения металлов с углеродом и азотом) тугоплавких металлов, соединенных металлической связкой.

Твёрдые сплавы делят на металлокерамические и минералокерамические и выпускают в виде пластин разной формы. Инструменты, оснащенные пла­стинами из твёрдых сплавов, позволяют применять более высокие скоро­сти резания по сравнению с инструментами из быстрорежущей стали.
В зависимости от типа твёрдой фазы (карбиды, карбонитриды) и металла – связки твёрдые сплавы подразделяют на следующие четыре группы:

WC – Co – вольфрамокобальтовые группы ВК; WC – TiC – Co - титановольфрамокобальтовые группы ТК; WC – TiC - TaC – Co - титанотанталовольфрамокобальтовые группы ТТК; TiC TiC N - Ni + Mo - сплавы на основе карбида и карбонитрида титана – безвольфрамовые, группы ТН и КНТ.

Вольфрамокобальтовые сплавы. Сплавы группы ВК маркируются буквами ВК и цифрой, показывающей содержание кобальта (например, состав сплава ВК6 – 94% WC и 6% Co). Увеличение содержания в сплаве кобальта приводит к повышению прочности и понижению твёрдости и износостойкости сплава. Режущий инструмент изготавливают из сплавов с содержанием кобальта до 10%. Теплостойкость сплавов ВК – приблизительно 900⁰C. Сплавы этой группы обладают наибольшей прочностью по сравнению с прочими твёрдыми сплавами.

На свойства твёрдых сплавов влияют размеры карбидных частиц. Уменьшение их размера приводит к увеличению твёрдости и снижению прочности сплава. В зависимости от средней величины карбидов сплавы подразделяют на особо мелкозернистые (ОМ например, ВК6- ОМ), мелкозернистые (М например, ВК6-М). среднезернистые (ВК6 - в обозначении нет дополнительных букв) и крупнозернистые (В например, ВК6-В). Мел­козерни­стость повышает износостойкость инструмента, но снижает его со­против­ляемость ударам.

Если вместо карбида тантала (высокая стоимость) вводят карбид хрома, то в обозначение сплава в этом случае вводится буква Х – (ВК10 – ХОМ или ВК15 – ХОМ).

Вольфрамовые твёрдые сплавы применяются для обра­ботки чугуна, цветных металлов и их сплавов и неметаллических мате­риалов, таких как резина, пластмасса, текстолит, фибра, стекло, гранит, мрамор и др.
Вольфрамотитановые сплавы группы ТК состоят из карбидов вольфрама, титана и кобальта. Применяются сплавы марок Т5К10, Т5К12В, Т14К8, Т15К6, Т30К4, Т15К12В. Буква Т обозначает карбид титана, цифра за ней -процентное содержание карбида титана, буква К — карбид кобальта, цифра за ней - процентное содержание карбида кобальта (остальное в данном сплаве - карбид вольфрама). Применяются эти сплавы для обработки всех видов сталей.
Вольфрамотитано - танталовые сплавы группы ТТК состоят из карбидов вольфрама, титана, тантала и кобальта. Применяются сплавы марок ТТ7К12 и ТТ10К8Б, содержащие соответственно 7 и 10% карбидов титана и тантала, 12 и 8% карбида кобальта (остальное — карбид вольфрама). Применяются эти сплавы для особо тяжелых условий обработки, когда применение других инструментальных материалов неэффективно.

Твёрдые сплавы обладают высокой температуростойкостью. Вольфрамо­вые твердые сплавы сохраняют твердость 83…90 HRC, а вольфрамотитано­вые - 87…92 HRC при температуре 800… 950°С, что позволяет работать при высоких скоростях резания (до 500 м/мин при обработке сталей и до 2700 м/мин при обработке алюминия).

Для обработки деталей из нержавеющих, жаропрочных и других трудно­обрабатываемых сталей и сплавов предназначены мелкозернистые сплавы группы ОМ: сплав ВК6 - ОМ применяется для чистовой обработки, а такие сплавы как ВК10 - ОМ и ВК15 - ОМ — для получистовой и черновой об­работки. Еще более эффективны для обработки труднообрабатываемых ма­териалов твердые сплавы марок ВК10 - ХОМ и ВК15 - ХОМ, в которых карбид тантала заменен карбидом хрома. Легирование сплавов карбидом хрома увеличивает их твердость и прочность при высоких температурах.
В таблице 3 представлена номенклатура твёрдосплавных пластин для ре­жущего инструмента.
Таблица 3 - Пластины твёрдосплавные напаиваемые для режущего инстру­мента

Обозаначение типа пластин	Форма	ГОСТ №	Сплав	Применение
01, 02, 61, 62		25395-90	ВК3 ВК6 ВК8 ВК3М ВК6ОМ Т5К10	для проходных, расточных и ре­вольверных резцов
06, 66		25397-90	для подрезных и расточных рез­цов при расточке глухих отвер­стий
07, 67		25426-90	для подрезных, проходных, рас­точных и револьверных резцов
		25398-90	для чистовых и резьбовых рез­цов
13 (исп.1 и 2)		17163-90	для отрезных и прорезных рез­цов
		25404-90	для фасонных резцов и для рез­цов обработки пазов типа "лас­точкин хвост"
		25405-90	для галтельных и бандажных резцов
		25407-90	для круглофасочных резцов
		25412-90	для резцов при прорезке кана­вок в шкивах под клиновые ремни
		25419-90	для желобных резцов
		25420-90	для фасочных резцов
		25422-90	для резцов при нарезании тра­пецоидальной резьбы
		25399-90	для спиральных сверл и сверл с прямыми канавками
		25400-90	для зенкеров при обработке глухих отверстий и цековок
		25424-90	для зенкеров при обработке сквозных отверстий
		25425-90	для разверток

Для повышения прочности пластины из твёрдого сплава плакируют, т.е. покрывают защитными плёнками. Широко применяют износостойкие по­кры­тия из карбидов, нитридов и карбонидов титана, нанесенные на поверх­ность твёрдосплавных пластин в виде тонкого слоя толщиной 5…10 мкм. При этом на поверхности твёрдосплавных пластин образуется мелкозернистый слой карбида титана, обладающий высокой твёрдостью, износостойкостью и хи­мической устойчивостью при высоких температурах. Стойкость твердо­сплавных пластин с покрытием в среднем в 3 раза выше стойкости пластин без покрытия, что позволяет увеличить скорость резания на 25…30%.

При определенных условиях в качестве инструментального материала приме­няют минералокерамические материалы, основной частью которых яв­ляется окись алюминия. Кроме того, в минералокерамику добавляют вольф­рам, титан, тантал и кобальт.
В промышленности широко применяют минералокерамику (оксидная группа ЦМ 332; ВО – 13; ВШ - 75). Например, режущая керамика марки ЦМ - 332, которая отличается высокой температуростойкостью (твёр­дость 89 … 95 HRC при температуре 1200°С) и износостойкостью. Что по­зволяет вести обработку стали, чугуна и цветных сплавов при высоких ско­ростях ре­зания (например, чистовое обтачивание чугуна при скорости реза­ния 3700 мм/мин, что в 2 раза выше скорости резания при обработке твердо­сплавным инструментом). Недостатком минералокерамики марки ЦМ - 332 является повы­шенная хрупкость.
Для изготовления режущих инструментов применяется также режущая ке­рамика (кермет) марок: ВЗ, ВОК - 60, ВОК - 63, представляющая собой оксидно - карбидное соединение (окись алюминия плюс 30 - 40% карбидов вольфрама и молибдена). Введение в состав минералокерамики карбидов ме­таллов (а иногда и чистых металлов — молибдена, хрома) позволило улуч­шить ее физико - механи­ческие свойства (в частности снизить хруп­кость) и повысить производительность обработки в результате повышения скорости резания. Получистовая и чистовая обработка керметом деталей из серых, ковких чугунов, труднообрабатываемых сталей, некоторых цветных метал­лов и сплавов производится со скоростью резания 435…1000 м/мин без по­дачи СОЖ в зону резания. Режущая керамика отличается высокой темпе­ра­туростойкостью (твёрдость 90 … 95 HRC при темпе­ратуре 950…1100°С)..
Для обработки закаленных сталей (40 …67 HRC), высокопрочных чугу­нов (200 … 600 НВ), твердых сплавов типа ВК25 и ВК15, стеклопластиков и других применяют инструмент, режущая часть которого изготовлена из сверхтвердых материалов (СТМ). К этой группе относятся материалы на ос­нове нитрида бора и алмазы. Крупные поликристаллы (диаметром 3… 6 и длиной 4…5 мм) на основе кубического нитрида бора (эльбора Р) — основ­ной материал, который применяют при обработке закаленных сталей и высо­копрочных чугунов. Твердость эльбора Р приближается к твердости алмаза, а температуростойкость в 2 раза выше темпе­ратуростойкости алмаза. Эльбор Р химически инертен к материалам на основе железа. Прочность поликристал­лов на сжатие 4…5 ГПа (400 - 500 кгс/мм²), на изгиб 0,7 ГПа (70 кгс/мм²), температуростойкость 1350…1450°С.
Из других СТМ, применяемых для обработки резанием, следует отметить синтетические алмазы типа баллас (марка АСБ) и типа карбонадо (марка АСПК). Карбонадо химически более активен к углеродосодержащим мате­риалам, поэтому применяется для точения цветных металлов, высококремни­стых сплавов, твердых сплавов типа ВК 10…ВК 30, неметаллических мате­риалов. Стойкость резцов из карбонадо в 20… 50 раз выше стойкости резцов из твердых сплавов.

Стандартные марки твёрдых сплавов состоят из карбидов вольфрама (В), ти­тана (Т), тантала (Т). В качестве связки используется кобальт (К).
Например, в сплаве ВК8: 8% - кобальта и 92% - карбида вольфрама.
В сплаве Т5К10: 5% - карбида титана, 10% - кобальта и 85% - карбида вольф­рама. В отличие от сталей в твёрдых сплавах нет железа. Твердость твёрдых сплавов около 90 HRA. Теплостойкость: 800…1000 ⁰C. Скорость резания до 200м/с.

Преимущественно сплавы типа ВК используются для обработки серого чугуна, цветных металлов и их сплавов, а также коррозионно-стойких труд­нообрабатываемых сталей и сплавов, в том числе и сплавов титана.
Сплавы типа ТК – титано - вольфрамовая группа сплавов, используемая для обработки углеродистых и легированных сталей, причем с большим содер­жанием титана (Т30К4) на чистовых режимах, а с увеличенным содержанием кобальта (Т5К12) на черновых режимах.
Выделены три группы применяемости твёрдосплавного инструмента:

- группа Р – для материалов, дающих сливную стружку (сталь);
- группа К – для материалов, дающих стружку надлома (чугун);
- группа М – универсальные сплавы.

Каждая группа имеет свой маркированный цвет: Р - синий, К - красный, М - жёлтый..
Твердосплавные материалы поставляются в различных видах. Заготовки под напайку регламентированы ГОСТ 25393 – 82..
Широко используются также сменные многогранные пластины (СМП). СМП крепятся на корпусе инструмента механическим способом, например винтом через центральное отверстие, прихватом или клином. СМП не пере­тачиваются после износа всех граней, а отправляются на переработку. Пере­точка СМП не имеет никакого смысла, т.к. после переточки уменьшаются раз­меры пластины, а паз на корпусе инструмента рассчитан на размеры но­вой пластины. Замену СМП можно производить на инструменте, не снимая его со станка. СМП выпускаются различных классов допуска: U, G, M, E, C.

Пластины режущие, сменные, многогранные, твердосплавные квадратной формы имеют размеры и конструкцию по ГОСТ 19049 – 80. Пластина с гра­нью 12,7 мм, толщиной 3,18 мм, класса допуска «U» имеет номер в этом ГОСТе 03111 - 120308 или буквенное обозначение SNUN - 120308, причем каждая цифра или буква имеют свой смысл. Цифры 03111 или буквы SNUN определяют форму пластины и класс допуска. Число 12 означает длину ре­жущей кромки пластины, а именно 12,7 мм, число 03 – толщину пластины 3,18 мм, а 08 – радиус округления при вершине 0,8 мм.

5.5 Покрытия инструментов режущих

Покрытие	Инструмент	Обрабатываемый материал
TiN нитрид ти­тана	метчики, свёрла, НМ-пластины	инструментальная сталь, чу­гун,
TiCN Карбонитрид титана	фрезы	инструментальная сталь, чу­гун, ле­ги­рованные стали
ZrN нитрид цир­кония	свёрла, метчики, развертки	титановые сплавы, медь, алюми­ний, графит
ZrCN карбонитрид цирко­ния	фрезы концевые, фрезы дисковые	легированные стали
TiAlN нитрид титаналюминия	свёрла, фрезы	высокоскоростная обработка ста­лей и сплавов, обработка изделий без ис­пользования СОЖ
CrN нитрид хрома	ножи, циркуль­ные фрезы	Алюминий и его сплавы

Большинство сменных режущих пластин выпускаются с покрытиями. В таблице 4 представлены основные области применения износостойких по­крытий на режущем инструменте.. Таблица 4 - Покрытия инструментов режущих

6 Применение стандартов по инструменту металлорежущему

ГОСТ Р 1.7- 2008 «Стандарты национальные Российской Федерации. Пра­вила оформления и обозначения при разработке на основе применения между­народных стандартов» пред­усматривает следующие формы применения международных стандартов:

- гармонизированные стандарты – стандарты, которые приняты уполно­моченными на то органами, распространяются на один и тот же объект стан­дартизации и обеспечивают взаимозаменяемость продукции, процессов или ус­луг и/или взаимное понимание результатов испытаний или информации, представляемой в соответствии с этими стандартами;

- идентичные стандарты – гармонизированные стандарты, которые иден­тичны по содержанию и форме представления;

- модифицированные стандарты – гармонизированные стандарты, кото­рые имеют технические отклонения и/или различия по форме представле­ния при условии их идентификации и объяснения;

- сопоставимые стандарты – стандарты, которые приняты уполномочен­ными на то органами, на одну и ту же продукцию, на одни и те же процессы или услуги, в которых различные требования основываются на одних и тех же характеристиках и которые оцениваются с помощью одних и тех же методов, позволяющих однозначно сопоставить различия в требованиях.

Следует учесть, что сопоставимые стандарты не являются гармонизиро­ванными.

ГОСТ Р 1.7-2008 также устанавливает правила оформления и обозначения стандартов, идентичных и модифицированных по отношению к международ­ным стандартам.

Гармонизация стандарта — это приведение его содержания в соответст­вие с другим стандартом для обеспе­чения взаимозаменяемости продукции (услуг), взаимного понимания результатов испытаний и информации, содер­жащейся в стандартах. В такой же степени гармонизация может быть отнесена и к техни­ческим регламентам. Последние несколько лет, c того момента, когда Россия заявила о своем желании вступить во Всемирную торговую организа­цию (ВТО), проводится всесторон­няя работа по анализу и гармонизации рос­сий­ских стандартов с международными стандартами ISO, IEC, а также с евро­пей­скими нормами партнеров нашей страны. Активную работу в отношении гар­мониза­ции стандартов проводит Госстандарт России, создавший многочис­ленные технические комитеты для разработки новых стандартов для всех от­раслей экономики, в том числе и потребительского рынка.

В целях совершенствования работ по стандартизации в области металло­режущего, дереворежущего, слесарно-монтажного, абразивного, алмазного и вспомогательного инструмента, заготовок твердосплавного инструмента и режущих пластин и технологии механической обработки резанием в Россий­ской Федерации на базе организации ОАО «ВНИИинструмент» создан Техни­ческий Комитет (ТК) ИСО - ТК 29 «Инструменты». С закреплением за ним об­ласти деятельности по стандартизации металлорежущего, дереворежущего, слесарно-монтажного, абразивного, алмазного и вспомогательного инстру­мента, заготовок твердосплавного инструмента и режущих пластин, технологии механической обработки (ОКП 39 0000, ОКП 19 000).

На ТК "Инструмент" возложены функции постоянно действующего ра­бочего национального органа МТК (Международный технический комитет) 95

В МТК входят 8 подкомитетов:

 

- ПК - 1 «Инструмент металлорежущий» (ВНИИИНСТРУМЕНТ);

- ПК - 2 «Инструмент слесарно-монтажный» (ВНИИИНСТРУМЕНТ);

- ПК - 3 «Инструмент алмазный» (ВНИИАЛМАЗ);

- ПК - 4 «Инструмент дереворежущий» (ВНИИИНСТРУМЕНТ);

- ПК - 5 «Инструмент абразивный» (ВНИИНМАШ);

- ПК - 6 «Инструмент вспомогательный» (ВНИИИНСТРУМЕНТ);

- ПК - 7 «Заготовки твердосплавного инструмента и режущие пластины»

(ВНИИТС);

- ПК - 8 «Технология механической обработки» (МГТУ, «МАМИ»).

 

Приоритетным направлением при разработке стандартов является их гармонизация с международными стандартами МС ИСО. В этом случае при утверждении стандарта ему присваивается обозначение ГОСТ ИСО или ГОСТ Р ИСО, и номером стандарта становится номер аналогичного документа МС ИСО.
Что касается стандартов на инструмент металлорежущий, слесарно-монтажный, абразивный, алмазный, вспомогательный и пластины твёрдого сплава, то фонд отечественных стандартов соответствует международному примерно на 40 процентов

На основании вышеизложенного следует, что до полной гармонизации стандартов в РФ ещё далеко, но процесс гармонизации идёт непрерывно. Поэтому при выполнении курсовых и дипломных работ, а также других учебных документов, следует проверять НД, которой Вы пользуетесь, на соответствие международным стандартам., а также следует проверить - не утратил ли силу ГОСТ, не изменён ли он, не отменён ли он?. Информацию по действующим стандартам можно найти в интернете. Ниже приведен пример - ряд ГОСТов, прошедших гармонизацию а также записи по отменённым и утратившим силу, действующим и принятым ГОСТам (информация из интернета).

 

1. ГОСТ Р 53414-2009 (ИСО 10145-2:1993) Фрезы концевые с хвостовиком конусностью 7:24, оснащенные винтовыми твердосплавными пластинами. Основные размеры.

2. ГОСТ Р 53936-2010 (ИСО 4875-162006, ИСО 4875-2:2006). Полотна ленточных пил. Типы и основные размеры.

3. ГОСТ Р 50427 - 92 (ИСО 5419-82) Свёрла спиральные. Термины, определения и типы.

4. ГОСТ Р 52967-2008 (ИСО 3859: 2000) Фрезы для обработки пазов типа «Ласточкин хвост». Размеры.

5. ГОСТ Р 53937 -2010 (ИСО 11529 - 2: 2005) Фрезы концевые со сменными режущими пластинами. Обозначение.

6. ГОСТ Р ИСО 12164-4-2011 Крепление инструментов с полым коническим хвостовиком типа Т. Присоединительные размеры.

 

Утратили силу ГОСТы по фрезам с ГОСТ 18934 по 18949 включительно (16 шт.), а также ГОСТы:

1. ГОСТ 29118-91 Фрезы для обработки пазов типа ласточкин хвост.Типы и размеры

2. ГОСТ 9140-78 Фрезы шпоночные. ТУ.

3. ГОСТ 17025 - 71 Фрезы концевые с цилиндрическим хвостовиком. Конструкция и размеры

4. ГОСТ 17026 - 71 Фрезы концевые с коническим хвостовиком. Конструкция и размеры

5. ГОСТ 18934 - 73 Фрезы концевые сферические грушевидные твердосплавные цельные для труднообрабатываемых сталей и сплавов. Конструкция и размеры

6. ГОСТ 18949 - 73 Фрезы концевые сферические, цилиндрические и конические твердосплавные для труднообрабатываемых сталей и сплавов. Технические условия

Статус: отменён | Актуальность информации: 22.03.2010

1. ГОСТ Р 50127 - 92 Фрезы фасонные полукруглые выпуклые, вогнутые и радиусные. Технические условия

2. ГОСТ Р 50572 - 93Фрезы концевые и шпоночные с хвостовиком конусностью 7:24. Размеры