Инструментальные материалы
Покупка
Новинка
Тематика:
Машиностроительные материалы и изделия
Издательство:
Оренбургский государственный университет
Год издания: 2020
Кол-во страниц: 171
Дополнительно
Вид издания:
Учебно-методическая литература
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-7410-2536-9
Артикул: 839093.01.99
В учебно-методическом пособии содержится 9 лабораторных работ. В лабораторных работах даны краткие сведения о резании и металлорежущем инструменте, приведены инструментальные углеродистые и низколегированные стали, штамповые стали, их характеристика, режимы термической обработки, приведены марки, состав, свойства и режимы термической обработки быстрорежущей стали, рассмотрена технология производства твердых сплавов, состав, свойства и применение, рассмотрены вопросы повышения стойкости металлорежущего инструмента, приведены основные свойства абразивных материалов, состав и свойства, рассмотрены вопросы изготовления и применения сверхтвердых материалов. Учебно-методическое пособие рекомендовано для самостоятельной работы обучающихся по образовательным программам высшего образования по направлению подготовки 15.03.01 Машиностроение, по профилю «Оборудование и технология повышения износостойкости и восстановление деталей машин и аппаратов» и 22.03.01 Материаловедение и технологии материалов, общий профиль.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Оренбургский государственный университет» С.И. Богодухов, Е.С. Козик, Е В. Свиденко ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Учебно-методическое пособие Рекомендовано ученым советом федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Оренбургский государственный университет» для обучающихся по образовательным программам высшего образования по направлениям подготовки 15.03.01 Машиностроение, 22.03.01 Материаловедение и технологии материалов Оренбург 2020
УДК 621:620.22(075.8) ББК 34.43я73 Б74 Рецензент – доктор технических наук, профессор А. Н. Поляков Богодухов, С.И. Б74 Инструментальные материалы: учебно-методическое пособие / С.И. Богодухов, Е.С. Козик, Е.В. Свиденко; Оренбургский гос. ун-т. – Оренбург: ОГУ, 2020. – 171 с. ISBN 978-5-7410-2536-9 В учебно-методическом пособии содержится 9 лабораторных работ. В лабораторных работах даны краткие сведения о резании и металлорежущем инструменте, приведены инструментальные углеродистые и низколегированные стали, штамповые стали, их характеристика, режимы термической обработки, приведены марки, состав, свойства и режимы термической обработки быстрорежущей стали, рассмотрена технология производства твердых сплавов, состав, свойства и применение, рассмотрены вопросы повышения стойкости металлорежущего инструмента, приведены основные свойства абразивных материалов, состав и свойства, рассмотрены вопросы изготовления и применения сверхтвердых материалов. Учебно-методическое пособие рекомендовано для самостоятельной работы обучающихся по образовательным программам высшего образования по направлению подготовки 15.03.01 Машиностроение, по профилю «Оборудование и технология повышения износостойкости и восстановление деталей машин и аппаратов» и 22.03.01 Материаловедение и технологии материалов, общий профиль. УДК 621:620.22(075.8) ББК 34.43я73 ISBN 978-5-7410-2536-9 © Богодухов С.И., Козик Е.С., Свиденко E.В., 2020 © ОГУ, 2020
Содержание Введение .................................................................................................. 5 1 Работа № 1. Виды режущего инструмента и .................................... 7 основные понятия о резании ................................................................. 7 2 Работа № 2. Технологический процесс изготовления металлорежущего инструмента на примере резца ............................ 19 Приложение А (реком.) Резец токарный проходной ........................ 32 Приложение Б (реком.) Резец токарный проходной со сменной пластинкой ............................................................................................ 33 3 Работа № 3. Углеродистые и легированные .................................. 34 инструментальные стали ..................................................................... 34 Приложение С (справ.)Теплостойкость инструментальных сталей 42 Приложение Д (справ.)Термическая обработка инструментальных сталей ..................................................................................................... 43 4 Работа № 4. Штамповые стали ...................................................... 44 Приложение Е (реком.) Индивидуальные задания ........................... 57 Приложение Ж (реком.) Индивидуальные задания .......................... 60 5 Работа № 5. Термическая обработка ............................................... 60 инструментальной быстрорежущей стали ......................................... 60 Приложение З (реком.)Обозначение быстрорежущих сталей ......... 79 6 Работа № 6, Твердосплавный инструмент ..................................... 82 Приложение И (реком.) Индивидуальные задания ........................... 98 Приложение К (реком.) Основные марки твердых сплавов .......... 100 Приложение Л (справ.) Марки сталей для корпусов твердосплавного инструмента .......................................................... 102 Приложение М (справ.)Применяемые припои при пайке .............. 103 Приложение Н (справ.)Марки сталей для корпусов твердосплавного инструмента ........................................................................................ 104 7 Работа № 7. Методы повышения стойкости инструмента ........ 105 8 Работа № 8. Обработка заготовок на шлифовальных станках . 128 Приложение О (справ.)Рекомендации по выбору режимов плоского шлифования (периферией круга) заготовок из закалённой стали 148 Приложение П (справ.) Маркировка кругов .................................... 149 Приложение Р (справ.) Маркировка абразивных кругов ............... 150
Приложение С (справ.) Круги алмазные полировальные чашечные .............................................................................................................. 151 9 Работа № 9. Сверхтвердые материалы ......................................... 152 Список использованных источников ............................................... 170
Введение Учебно-методическое пособие по курсу «Инструментальные материалы» предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 15.03.01 Машиностроение, по профилю «Оборудование и технология повышения износостойкости и восстановление деталей машин и аппаратов» и 22.03.01 Материаловедение и технологии материалов, общий профиль. Пособие содержит 9 лабораторных работ. В лабораторной работе № 1 и № 2 даны краткие сведения о резании и металлорежущем инструменте. В третьей лабораторной работе приведены инструментальные углеродистые и низколегированные стали. Применение этих сталей, как правило, связано с работой на малых скоростях резания и изготовления инструмента, работающего по дереву. Штамповые стали, их характеристика, режимы термической обработки. В лабораторной работе № 5 «Термическая обработка инструментальной быстрорежущей стали» приведены марки, состав, свойства и режимы термической обработки. В лабораторной работе № 6 «Твердосплавный инструмент» рассмотрена технология производства твердых сплавов, состав, свойства и применение. В 7 работе рассмотрены вопросы повышения стойкости металлорежущего инструмента, начиная с объемной термической обработки, заканчивая лазерной термической обработкой. В лабораторной работе № 8 «Абразивный инструмент» приведены основные свойства абразивных материалов, состав и свойства. В лабораторной работе № 9 «Сверхтвердые материалы» рассмотрены вопросы изготовления и применения сверхтвердых материалов. Авторы пособия не претендуют на всеобъемлющее представление всех видов новейших тенденций создания металлообрабатывающего инструмента в мире. Лабораторные работы будут дополнены рабочими моментами по получению и упрочнению, термической и химико-термической обработке, инструментальных материалов, которые помогут понять этапы
становления и развития, функции, структуру, задачи и методы освоения по разделу «Инструментальные материалы».
1 Работа № 1. Виды режущего инструмента и основные понятия о резании 1.1 Цель работы 1.1 Ознакомиться с основными видами инструмента. 1.2 Приобрести понятия о процессах резания. 1.3 Изучить элементы режимов резания при точении. 1.2 Основные виды инструмента На рисунке 1.1 представлен виды инструмента из инструмен тальных материалов, а также абразивный инструмент. На рисунке 2.2 основные способы обработки металлов резанием. а) б) а – 1 – резец; 2 – сверло; 3 – зенкер; 4 – торцевая насадная фреза; 5 – машинная развёртка с твердосплавными пластинками; 6 – плашка; 7 – винторезная головка с круглыми гребёнками; 8 – червячная фреза; 9 – шлицевая протяжка; 10 – резцовая головка для обработки конических колёс; 11 – метчик; 12 – зуборезный круг; б – абразивные круги. Рисунок 1.1 – Станочный металлорежущий инструмент
a ) б ) в ) г ) д ) е ) з ) ж ) D r D s п р D s n D r D r D r D s х х D r р D s п р D s n D s n D r D r D s п р D s в D s х х D r р D s п р D s к р D s п р Р а – точение; б – фрезерование; в – сверление; г – строгание; д - долбление; е – круглое шлифование; ж – плоское шлифование; з – протягивание. Рисунок 1.2 – Основные способы обработки резанием Точность, достигаемая при изготовлении деталей машин резанием, существенно зависит от используемого метода, режущего инструмента, оборудования и многих других конкретных условий (таблица 1.1). Квалитеты точности и шероховатость следует рассматривать как ориентировочные.
Таблица 1.1 – Средние экономические точность и шероховатость при различных методах обработки Метод обработки Квалитет Шероховатость поверхности, мкм Точение, растачивание, строгание: черновое чистовое тонкое Нарезание резьбы: метчиками и плашками резцом и гребенкой фрезой Накатывание роликами Шлифование Фрезерование: черновое чистовое Сверление без кондуктора: > 15 < 15 Сверление по кондуктору Зенкерование: черновое чистовое Развертывание однократное двукратное Протягивание обычное точное Шлифование: предварительное чистовое прецизионное Притирка, доводка, алмазная обработка Хонингование: предварительное прецизионное Суперфиниширование 13-12 10-8 7-6 8-6 8-6 8 8-7 6-4 11 10-8 13-12 12 11-10 11-10 11-10 9-8 7-6 8-7 7-6 9-8 8-6 6-5 6-5 7-6 6-5 50-12,5 12,5-2,5 1,25-0,32 6,3-3,2 6,3-1,25 6,3-1,6 1,25-0,63 1,25-0,32 12,5-6,3 2,5-0,63 25-12,5 12,5-6,3 6,3-3,2 6,3-3,2 6,3-2,5 2,5-1,25 1,25-0,63 2,5-1,25 1,25-0,63 2,5-1,25 1,25-0,32 0,32-0,16 0,16 0,16-0,04 0,08-0,02 0,16-0,02 Режущая часть любого инструмента имеет форму клина, зато ченного под определенным углом. Рассмотрим геометрические параметры режущих частей инструмента на примере резца.
Резец (рисунок 1.3) состоит из рабочей части А и крепежной части Б, закрепляемой в резцедержателе. Режущая часть образуется при специальной заточке резца и имеет следующие элементы: переднюю поверхность лезвия 1, по которой сходит стружка; заднюю поверхность лезвия 2, обращенную к поверхности резания заготовки; вспомогательную заднюю поверхность 5, обращенную к обработанной поверхности заготовки; режущую кромку резца. Взаимное расположение указанных поверхностей и кромок в пространстве определяется угламиα,β,γ,δ.ε, φ, φ1совокупность которых создает геометрическую форму резца (см. работу № 2). Для определения углов резца исходными служат плоскости резания и основная плоскость. Первой из них является плоскость, касательная к поверхности резания и проходящая через главную режущую кромку резца, второй – плоскость, параллельная направлениям продольной и поперечной подач. Подавляющее число деталей машин приобретают форму и размеры только после механической обработки – обработки металлов резанием, которая подразделяется на лезвийную (точение, строгание, фрезерование, сверление, зенкерование, развертывание, протягивание и др.) и алмазно-абразивную (шлифование, хонингование, полирование, суперфиниш и др.).
В А 6 5 4 3 2 1 1 – передняя поверхность лезвия, 2 – задняя поверхность лез вия, 3 – главная режущая кромка, 4 – вершина резца, 5 – вспомогательная задняя поверхность, 6 – вспомогательная режущая кромка, А – передняя поверхность, В – стержень. Рисунок 1.3 – Резец и его элементы Инструмент затачивают по передней и задним поверхностям. Режущая кромка выполняет основную работу – резание. Точение – операция обработки наружных и внутренних ци линдрических, конических, сферических и фасонных поверхностей, а также их плоских торцовых поверхностей резанием при помощи резцов на станках токарной группы. При точении (рисунок 1.2 а) заготовки сообщается вращательное движение (главное движение), а режущему инструменту (резцу) – медленное поступательное перемещение в продольном или поперечном направлении (движении подачи).
1.3 Понятия о процессе резания Под резанием понимается механическая обработка, заключа ющаяся в образовании новых поверхностей отделением поверхностных слоев материала с образованием стружки. В процессе снятия стружки и формирования поверхностного слоя обрабатываемого изделия самыми различными инструментами наблюдается общие закономерности, имеющие принципиальное значение и определяющиеся эффективностью обработки, качеством обработанной поверхности и точностью размеров изделия, стойкостью режущего инструмента, производительностью и себестоимостью обработки. Сущность процесса резания является разрушение (нарушение сплошности) обрабатываемого материала под действием инструментов и приложенных внешних сил. Но это разрушение должно быть управляемым. Разрушение – это разрыв сил взаимодействия атомов, связей кристаллической решетки. С позиции механики деформируемых тел разрушению предшествует упругая пластическая деформация материала в процессе внедрения в него инструментов. Процесс резания (стружкообразование) сопровождается упру гими и пластическими деформациями, упрочнением, большим трением, тепловыделением, наростообразованием, завиванием и усадкой стружки и износом режущего инструмента. Профиль (микрогеометрия) обработанной поверхности представляет собой след режущих кромок инструмента. На вид образующейся стружки влияют физико-механические свойства обрабатываемого металла, режимы резания, геометрия инструмента, смазывающе-охлаждающие жидкости и.т.д. Стружка разделяется на сливную, скалывания и надлома (ри сунок 1.4). Сливная стружка получается при обработке вязких и пластичных материалов при определенных режимах резания. Наружная прирезцовая сторона сливной стружки гладкая, блестящая, внутренняя – матовая, с множеством мелких зазубрин (следов сдвига) (рисунок 1.4 а). Стружка скалывания получается при обработке материалов средней твердости и твердых металлов при определенных режимах