ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Инструментальными являются материалы, основное предназначение которых – оснащение рабочей части инструментов.
1. Инструментальные стали:
- углеродистые стали;
- легированные стали;
- быстрорежущие стали.
2. Твердые сплавы.
3. Сверхтвердые материалы.
4. Минералокерамика.
ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СТАЛИ
1. Углеродистые инструментальные стали обозначаются буквой У. Цифра показывает массовое содержание углерода в стали, умноженное на 10. В стали У10 содержание углерода составляет 1%. Буква А – высококачественная сталь с пониженным содержанием примесей. Применяются для инструмента, работающего с небольшой скоростью - например для напильников.
Пример углеродистых инструментальных сталей: У7, У7А до У13, У13А.
Твердость после термообработки: 58…63 HRCэ.
Теплостойкость: 200 – 220’С.
Теплостойкость – это свойство стали сохранять режущие свойства при повышении температуры в зоне резания.
Применение: напильники, зубила, ручные метчики, то есть инструмент, работающий с небольшой скоростью.
2. Легированные инструментальные стали обозначаются цифрой, характеризующей массовое содержание углерода в десятых долях процента ( если цифры нет, то углерода 1%), за которой следуют буквы, соответствующие легирующим элементам ( Г-марганец, Х-хром, С-кремний, В-вольфрам, Ф-ванадий) и цифры, обозначающие элементы в процентах. Например, в стали 9ХС: 0.9% - углерода, 1% - хрома, 1% - кремния. Остальное: железо и примеси.
Твердость после термообработки: 63…66 HRCэ.
Теплостойкость до 250’C.
Применение: ручные плашки, резьбовые калибры, ручные ножовочные полотна.
3. 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.
Твердость после термообработки: 63…65HRCэ.
Теплостойкость: 620…630’C.
Применяется для всех видов режущего инструмента, используемого на станках со скоростью резания до 20м/с.
ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ
Стандартные марки твердых 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.
Обращаю Ваше внимание, что в отличие от сталей в твердых сплавах нет железа.
Твердость твердых сплавов около 90 HRA.
Теплостойкость: 800 – 1000’C.
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 твердосплавного инструмента:
1. Группа Р – для материалов, дающих сливную стружку (сталь);
2. Группа К – для материалов, дающих стружку надлома (чугун);
3. Группа М – универсальные сплавы.
Каждая группа имеет свой маркированный цвет: Р – синий, К – красный, М – желтый.
Твердосплавные материалы поставляются в различных видах. Заготовки под напайку регламентированы ГОСТом 25393 – 82. Каждая форма и типоразмер имеют свой номер по ГОСТу, состоящий из пяти цифр. При заказе этих пластин надо указать номер ГОСТа, который определяет форму, номер конкретной пластины в этом ГОСТе, а также марку сплава.
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. При заказе СМП необходимо указать номер ГОСТа, который определяет форму. Так например пластины режущие, сменные, многогранные, твердосплавные квадратной формы имеют размеры и конструкцию по ГОСТу 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 значит длину режущей кромки пластины, а именно 12.7мм, число 03 – толщину пластины 3.18мм, а 08 – радиус округления при вершине 0.8мм.
МИНЕРАЛОКЕРАМИКА
Минералокерамические инструментальные материалы обладают высокой твердостью, тепло- и износостойкостью. Их основой является глинозем Al2O3 (оксидная керамика) или смесь Al2O3 с карбидами и нитридами (керметы). Пример таких материалов ВОК60, Кортинит. Твердость до 94 HRA.
Назначение: чистовая и получистовая обработка закаленных сталей (45-60 HRCэ), чугунов. Скорость резания до 400м/с. Минералокерамика поставляется в виде неперетачиваемых многогранных пластин, форма и размеры которых определены ГОСТом 25003 – 81.
Пластины выпускаются следующих форм: правильный трехгранник, квадрат, ромб с углом 80’, круг. Крепление в корпусах инструмента, в основном резцов и фрез, происходит только механическим способом, а именно прихватом сверху, т.к. эти пластины не имеют отверстий.
СВЕРХТВЕРДЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Сверхтвердые материалы обладают высокой твердостью (до 96 HRA), износостойкостью, низким коэффициентом трения. Подразделяются на материалы на основе природных и синтетических алмазов и на основе кубического нитрида бора. Всем хорош алмаз. Он и твердый, и износостойкий, и прочный, но и он имеет один, но очень существенный недостаток: он химически активен к железу, поэтому сталь им обрабатывать нельзя. Применяют алмазный инструмент для шлифования твердых сплавов, заточки и доводки твердосплавного инструмента, правки шлифовальных кругов.
Наиболее характерным представителем сверхтвердых материалов на основе кубического нитрида бора является эльбор (или композит 01). Он предназначен для чистовой обработки закаленных сталей с HRCэ до 63. То есть К01 запросто можно обрабатывать закаленные инструментальные стали. Композитом также можно шлифовать твердый сплав, т.е. затачивать твердосплавный инструмент. Форма и размеры пластин из сверхтвердых материалов определены ТУ2-035-808-81. Бывают следующие формы пластин: круглые, квадратные, ромбические, трехгранные. Крепление пластин из сверхтвердых материалов, также как и пластин, из минералокерамики, происходит только механическим способом.
