Области целесообразного применения различных инструментальных материалов и особенности эксплуатации изготовленных из них инструментов III
В середине прошлого века в нашей промышленности резцы и торцевые фрезы оснащались твердыми сплавами почти на 95%, а многолезвийные инструменты — менее чем на 10%. Этого, конечно, совершенно недостаточно. Возможности изготовления твердосплавных много лезвийных инструментов с винтовыми зубьями (концевые фрезы, развертки и т. п.) расширяются при использовании так называемых винтовых пластинок твердого сплава. Такие пластинки представляют собой как бы отрезки винтового зуба с необходимыми передними и задними углами. Путем напайки винтовых пластинок на цилиндрический корпус с профрезерованными канавками можно получить на инструменте винтовые зубья с углом наклона от 15 до 45°.
Сначала получают так называемые пластифицированные заготовки мелкозернистого твердого сплава (например, ВК6М), которые имеют повышенную прочность и пластичность и без особых затруднений поддаются обработке на токарных, сверлильных и фрезерных станках. После механической обработки «сырые» изделия подвергаются спеканию и приобретают все свойства, присущие твердому сплаву.
Пластифицированные заготовки уже используются для изготовления из твердого сплава цельных фасонных инструментов небольших размеров в приборостроении (фасонные, модульные и червячные фрезы, фасонные резцы, развертки и т. д.). Опыт внедрения таких инструментов показывает, что их стойкость возрастает в 20—60 раз, тогда как стоимость изготовления повышается всего от 2 до 5 раз. Этот способ значительно расширяет области применения многолезвийных фасонных твердосплавных инструментов.
Минералокерамика ЦМ332 является очень перспективным инструментальным материалом благодаря высоким режущим свойствам и дешевизне. Однако в настоящее время ее широкое применение сдерживается изза чрезмерной хрупкости и неоднородности.
В условиях массового производства применение минералокерамики пока оказывается целесообразным лишь на отдельных немногочисленных операциях. В единичном же производстве резцы с минералокерамическими пластинками следует применять в первую очередь для обработки цветных металлов, изоляционных материалов, для чистовой и получистовой обработки сталей и чугунов, а также для обработки закаленных сталей.
Исходя из имеющегося опыта эксплуатации таких резцов, рекомендуется работать с глубиной резания не более 3—4 мм по стали и 4—6 мм по чугуну и с подачей не более 0,4—0,5 мм/об по стали и 0,7—0,8 мм/об по чугуну. Следует учитывать, что резцы с минералокерамическими пластинками нельзя применять при низких скоростях резания; повышение скорости резания до известных пределов приводит к повышению стойкости минералокерамики, так как при высоких скоростях уменьшается выкрашивание режущих лезвий (вследствие более высокой температуры нагрева последних).
Во всех случаях, когда использование твердых сплавов и минералокерамики в силу указанных причин невозможно или нецелесообразно, высокопроизводительные инструменты должны изготовляться из быстрорежущей стали. В первую очередь это относится к сложным многолезвийным инструментам, предназначенным для обработки сталей, или к операциям, на которых обработку конструкционных сталей сравнительно невысокой твердости приходится производить со скоростями резания, не превышающими 50—60 м/мин.
Как правило, предпочтительнее быстрорежущая сталь Р18.
Высокованадиевые и кобальтовые быстрорежущие стали, вследствие плохих технологических свойств и высокой стоимости, целесообразно использовать лишь на заводах с современным оборудованием, например автомобильных, авиационных, специализированных инструментальных заводах, для инструментов, работающих в тяжелых условиях (обработка жаропрочных сплавов и сталей с твердостью более НВ 280). Кобальтовые стали следует применять главным образом для сверл повышенной производительности и червячных фрез; вследствие повышенной хрупкости они мало пригодны для фасонных инструментов. Высокованадиевые стали рекомендуются для чистовых и получистовых работ (протяжки, зуборезные и резьбонарезные инструменты).
Чтобы обеспечить лучшее использование режущих инструментов, необходимо учитывать технологические и эксплуатационные особенности инструментальных материалов, из которых они изготовлены.
Как уже указывалось, самым неприхотливым инструментальным материалом является быстрорежущая сталь Р18. Благодаря достаточно большой прочности этой стали при правильной термической обработке инструмента и нормальных условиях его эксплуатации обычно не приходится опасаться поломок и выкрашиваний режущих лезвий. В связи с этим следует остановиться на двух требованиях, которым в производственной практике иногда не уделяют достаточно внимания.
Если карбиды расположены неравномерно, в виде строчек (балл 5) или сетки (баллы 6 и 7), то ухудшаются как механические, так и режущие свойства стали. Так, предел прочности на изгиб у закаленной и отпущенной стали Р18 при карбидном балле 2 составляет 300 кг/мм 2, при карбидном балле б он снижается до 170 кг/мм2, а при балле 7—8 — еще больше. Инструменты, изготовленные из подобной стали, имеют повышенную хрупкость и низкую стойкость.
Для таких инструментов, как фрезы, протяжки, долбя ки, метчики и плашки, карбидный балл не должен превышать 3 или 4. Карбидная неоднородность быстрорежущей стали может быть уменьшена путем ковки заготовок инструментов с многократной осадкой и вытяжкой. При изготовлении ответственных инструментов, работающих в тяжелых условиях (например, сложных зуборезных и протяжных инструментов; инструментов, предназначенных для автоматических линий), такая ковка необходима.