ГЛАВА ТРИНАДЦАТАЯ

ОБРАБОТКА СПЕЦИАЛЬНЫХ СТАЛЕЙ И ДРУГИХ МАТЕРИАЛОВ

I. ОБРАБОТКА НЕКОТОРЫХ СПЕЦИАЛЬНЫХ СТАЛЕЙ

1. ОБРАБОТКА ЖАРОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ

Точение жаропрочных сталей марок 1Х18Н12ТЛ, 15Х1М1ФЛ, ЦЖ5Л, ЭИ481, ЭИ612 и ЭИ607А

Обтачивание и растачивание названных выше жаропрочных сталей производится твердосплавными резцами марок ВК8, Т5К10 и Т15К6, а также быстрорежущими резцами марки P18.

Углы и другие элементы резцов, применяемых при точении жаропрочных сталей марок 1Х18Н12ТЛ, 15Х1М1ФЛ, ЦЖ5Л, ЭИ481, ЭИ612 и ЭИ607А

Скорости резания (в м/мин) при точении жаропрочных сталей марок 1Х18Н12ТЛ, 15Х1М1ФЛ, ЦЖ5Л, ЭИ481, ЭИ612, ЭИ607А в состоянии поставки твердосплавными резцами

Скорости резания (в м/мин) при точении жаропрочных сталей марок 1Х18Н12ТЛ, 15Х1М1ФЛ, ЦЖ5Л, ЭИ481, ЭИ612, ЭИ607А в состоянии поставки быстрорежущими резцами

2. ОБРАБОТКА КИСЛОТОСТОЙКИХ И НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ

Точение кислотостойких сталей марок 1Х18Н9Т и Х18Н12М2Т(1)

При выборе марки твердого сплава и углов резцов, применяемых для обработки сталей марок 1Х18Н9Т и Х18Н12М2Т, можно руководствоваться нижеприводимыми данными.

Марки твердых сплавов, применяемых при обтачивании и растачивании кислотостойких сталей

Углы и другие элементы резцов, используемых при точении кислотостойких сталей марок 1Х18Н9Т и Х18Н12М2Т рекомендуются следующие.

Передний угол у = 10°, главный задний угол а = 12°, вспомогательный задний угол а1 = 10°, главный угол в плане ф = 45°, вспомогательный угол в плане ф1 = 15°, угол фаски на передней поверхности yf= 0 (—5°), ширина фаски (0,5 - 0,8)s, где s — подача в мм/об\ угол наклона главной режущей кромки Х = 0 - 10°, радиус при вершине резца r = 1 мм.

Упрочняющая фаска на передней поверхности резца затачивается при подаче s > 0,5 мм/об.

Обязательна доводка резцов по передней поверхности (или фаске), главной задней поверхности и по радиусному сопряжению главной и вспомогательной задних поверхностей.

Подачи при черновой обработке кислотостойких сталей принимаются 0,3 мм/об и выше, а при получистовой и чистовой от 0,1 до 0,3 мм/об.

Скорости резания при точении кислотостойких сталей, названных выше, указаны в нижеприводимой таблице.

Скорости резания (в м/мин) при точении кислотостойких сталей марок 1Х18Н9Т и Х18Н12М2Т в состоянии поставки твердосплавными резцами

Работа без охлаждения

Сверление отверстий в сталях марок 1Х18Н9Т и Х18Н12М2Т

На фиг. 218, а показано сверло из быстрорежущей стали марки Р18 или Р9 для обработки отверстий в кислотостойких сталях. Такие сверла диаметром 8 мм и больше должны иметь стружкоделительные канавки. Сверла диаметром 15 мм и больше рекомендуется делать с двойной заточкой (фиг. 218, б).

Для уменьшения трения цилиндрических ленточек о стенки отверстия в зоне резания рекомендуется производить подточку их, как показано на фиг. 218, в. Длина подточек: у сверл диаметром до 15 мм l1 1,5, у сверл диаметром 15 - 30 мм l1 = 2 мм.

Рекомендуется применять сверла с короткой рабочей частью, в пределах (5 - 6)d.

Скорости резания при сверлении сквозных отверстий в кислотостойкой стали марки 1Х18Н9Т быстрорежущими сверлами марки Р18

Скорости резания при сверлении сквозных отверстий в кислотостойкой стали марки Х18Н12М2Т быстрорежущими сверлами марок Р18 и Р9

Скорости резания при сверлении отверстий в стали марки

Х20Н80Т (ЭИ435) быстрорежущими сверлами марки Р18

Работа с охлаждением

Скорости резания при сверлении глухих отверстий в стали марки ЭИ673 быстрорежущими сверлами марок Р18 и Р9

Точение нержавеющих сталей марок 1Х14НД, Х17Н2 (ЭИ268) и ЭИ654 (1)

Материал резцов для обработки нержавеющей стали марки 1Х14НД указан в нижеприводимой таблице скоростей резания при обтачивании названной стали. Углы и другие элементы этих резцов указаны в нижеприводимой таблице

Углы и другие элементы резцов для обработки нержавеющей стали марки 1Х14НД

Скорости резания при точении нержавеющей стали марки 1Х14НД твердосплавными резцами

Материал резцов для точения нержавеющей стали марки Х17Н2 (ЭИ268) можно выбирать по таблице, приведенной на стр. 447, а углы этих резцов по данным, помещенным на той же странице.

Скорости резания (в м/мин) при продольном точении нержавеющей стали марки Х17Н2 (ЭИ268) твердосплавными резцами марки Т15К6

Углы и другие элементы резцов для обработки нержавеющей стали марки ЭИ654, а также рекомендуемые подачи и скорости резания даны в нижеприводимой таблице.

Углы и другие элементы твердосплавных резцов для точения нержавеющей стали марки ЭИ654

Скорости резания в м/мин при точении нержавеющей стали марки ЭИ654 (qвр = 70 - 75 кгс/мм2) твердосплавными резцами марки ВК6М

Сверление отверстий в нержавеющих сталях марок 1Х14НД, Х17Н2 (ЭИ268) и ЭИ654 1

Скорости резания при сверлении отверстий в нержавеющей стали марки 1Х14НД сверлами из быстрорежущей стали марки Р18

Скорости резания при сверлении отверстий в нержавеющей стали марки Х17Н2(ЭИ268) сверлами из быстрорежущей стали марки Р18

Скорости резания при сверлении отверстий в нержавеющей стали марок ЭИ654 сверлами из быстрорежущей стали марки Р18

3. ОБРАБОТКА МАРГАНЦОВИСТЫХ СТАЛЕЙ

Систематизированные данные по обработке марганцовистых сталей пока отсутствуют, и поэтому ниже приводятся лишь частные примеры этой обработки.

В результате опытов (1) было установлено, что лучшие результаты черновой и чистовой обработки марганцовистой стали ЛГ13 (содержание марганца 13%) достигается при использовании резцов из твердого сплава ВК2. Меньшую стойкость показали резцы из сплава ВК8. Было установлено также, что износ резца по задней поверхности при черновой обработке не должен превышать 0,4 0,5 мм, и при чистовой 0,15- 0,20 мм. Необходима доводка резца после его заточки и периодическая подправка его оселком во время работы.

Углы и другие элементы резцов указаны в нижеприводимой таблице.

Проходные резцы для обработки марганцовистой стали марки ЛГ13

Обработка этими резцами стали марки ЛГ13 производится при следующих условиях: глубина резания 4-6 мм, подача 0,4 - 0,6 мм/об, скорость резания 60-120 м/мин.

При обработке марганцовистой стали марки Г12 (содержание марганца 12,94%) было установлено что наиболее пригодным для такой обработки является резец из твердого сплава марки Т15К6, обладающий достаточной стойкостью при скорости резания 13,6 м/мин, Сплав Т5К10 дает удовлетворительную стойкость (50 мин.) при скорости резания не выше 8,2 м/мин. Однако сплав Т15К6 сравнительно хрупок и плохо работает при ударной нагрузке. Поэтому для обработки стали Г12 с безударной нагрузкой можно рекомендовать сплав марки Т15К6, а при наличии у детали выступов и раковин — сплав Т5К10.

Углы и другие элементы резцов были приняты следующие: передний угол у = —10°, задний угол а = 10°, Л = +10°; ф = 30°; ф1 = 30°, r = 3 мм.

4. ОБРАБОТКА ЗАКАЛЕННЫХ СТАЛЕЙ

Точение закаленных сталей

Точение закаленных сталей производится твердосплавными резцами различных марок; влияние марок твердого сплава на скорость резания видно из поправочных коэффициентов, указанных в нижеприводимой таблице скоростей резания при обтачивании закаленных сталей.

Данные эти относятся к твердосплавному резцу марки Т15К6, у которого: передний угол у = —10°, задний угол а = 15° для s <= 0,2 мм/об и а = 10° для s > 0,2 мм/об, Л = 0°, ф = 45°, ф1 = 45°, r = 1. Необходима доводка резца.

Скорости резания (в м/мин) при обтачивании закаленных легированных конструкционных сталей твердостью HRC 52

Сверление отверстий в закаленных сталях

Сверло для обработки отверстий в закаленных сталях показано на фиг. 219. Меньшая длина рабочей части этого сверла и значительно большее поперечное сечение в сравнении с обычными спиральными сверлами способствуют повышению его жесткости. Лучшие результаты по стойкости показали сверла, оснащенные твердым сплавом ВК8.

У сверл для обработки закаленных сталей твердостью HRC 35 - 65 передний угол у принимается от 0 до —10°, задний угол таких сверл а=8°.

Скорости резания при сверлении отверстий в закаленных легированных конструкционных сталях Сверло — твердосплавное, марки ВК8

5. ОСОБЫЕ ПРИЕМЫ ОБРАБОТКИ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ

Струйное охлаждение

В последнее время с целью повышения производительности токарной обработки твердосплавными и быстрорежущими резцами применяется струйное охлаждение резца и обрабатываемой детали. Сущность этого метода состоит в том, что охлаждающая жидкость под большим давлением поступает (фиг. 220) из сопла 3 тонкой струей 2 в зону, расположенную между задней поверхностью резца 1 и поверхностью резання детали 4.

Для подачи жидкости под требуемым давлением применяются особые установки, например, показанная схематически на фиг. 221 (1).

На этой фигуре: 1 — обрабатываемая деталь; 2 — трубопровод обычного охлаждения; 3 — резец; 4 — сетчатый фильтр; 5 — манометр; 6 — переливной кран; 7 — электродвигатель; 8 — насос высокого давления; 9 — резервуар с охлаждающей жидкостью; 10 — фильтр; 11 — гибкий шланг; 12 — сопло; 13 — поддон для охлаждающей жидкости.

При испытании этой установки охлаждающая жидкость (5-процентный раствор эмульсола) подавалась к месту охлаждения через щель сопла шириной 0,5 мм и длиной 3 мм давлением 20 - 25 ати. Расход жидкости при этом равнялся 1,7 л/мин. Скорость струи охлаждающей жидкости была в 20 раз больше скорости струн обычного охлаждения. Было установлено, что стойкость резцов марки Т15К6 при точении высокопрочной стали марки ОХНЗМ с применением струйного охлаждения повышается в 1,5 - 2 раза, а скорость резания на 30 - 40%. Струйное охлаждение также существенно влияет на чистоту обрабатываемой поверхности.

Применение струн охлаждающей жидкости обеспечивает повышение стойкости и быстрорежущих резцов2.

При черновом и чистовом точении конструкционных сталей стойкость быстрорежущего резца повышается в среднем в 3 - 7 раз и в отдельных случаях в 10-15 раз. * 8 1 2

Повышение режущих свойств инструмента и чистоты поверхности объясняется тем, что жидкость соприкасается с нагретым инструментом и деталью в зоне резания, где возникает самая высокая температура. При испарении жидкость отводит большое количество тепла и улучшает условия смазки соприкасающихся поверхностей резца и детали по сравнению с обычным охлаждением, при котором обильная струя спокойно обтекает зону резания и отводит от нее тепло только за счет теплопроводности.

Теория и практика применения струйного охлаждения освещена, в частности, в следующих журнальных статьях.

• 1. Четвериков С. С. и Здрогов Н. Н., Охлаждение резцов струей жидкости под давлением, «Вестник машиностроения», 1957, № 12.

• 2. Пахомов А. В., Повышение стойкости резцов с охлаждением под высоким давлением, «Вестник машиностроения», 1958, № 2.

• 3. Пахомов А. В., Повышение эффективности механической обработки стали ОХНЗМ при струйном охлаждении, «Станки и инструмент» 1958, № 10,

См. также статьи, названные в сносках на стр. 460.

Охлаждение распыленной жидкостью

При этом методе охлаждающая жидкость, поступающая в зону резания, распыляется сжатым воздухом. В результате испарения частиц распыленной жидкости и удаления этих паров струей сжатого воздуха достигается интенсивное охлаждение режущей кромки резца. Охлаждение распыленной жидкостью особенно эффективно при малых срезах, а также при сверлении глубоких отверстий, когда особое значение имеет обильный приток жидкости для удаления стружки. Производственные испытания этого метода показали, что при подаче распыленной струн под давлением 2 - 5 ати со стороны задней поверхности резца, его стойкость повышается в 1,5 - 2 раза по сравнению с обычным методом охлаждения.

Некоторые сведения и данные об охлаждении распыленной жидкостью приведены в статье «Применение распыленных смазочно-охлаждающих жидкостей при токарной обработке» Ю. Г. Проскурякова и В. А. Куликовского, напечатанной в журнале «Станки и инструмент», 1958, № 3, См. также журнал «Технология транспортного машиностроения», 1955, № 2.

Охлаждение инструмента углекислым газом

Для обработки таких труднообрабатываемых металлов, как никель, вольфрам, хром, кобальт, а также особо твердых нержавеющих и жаропрочных сталей находит применение охлаждение углекислым газом (СО2), причем некоторые специальные стали могут быть обработаны только при этом методе охлаждения.

Подвод газа из баллонов осуществляется через сопла, направленные к месту резания как со стороны передней, так и со стороны задней поверхностей резца. Возможна также подача газа через тело резца.

Некоторые подробности этого метода охлаждения рассмотрены в статье «Применение СО2 при точении труднообрабатываемой стали», Н. П. Соболева и М. 3. Валитова, напечатанной в журнале «Станки и инструмент», 1956, № 3.

Электромеханический способ обработки

Повышение стойкости резцов и чистоты обработанных поверхностей можно достигнуть путем введения в зону резания переменного тока низкого напряжения и большой силы.

Сущность этого способа состоит в следующем (фиг. 222). К обрабатываемой детали и к резцу, изолированному от стайка, подводится переменный электрический ток, напряжением 2 - 4 в.

При контакте резца с деталью замыкается вторичная цепь трансформатора. В этой точке контакта цепи малого сопротивления образуется наибольшая плотность тока; металл детали мгновенно нагревается и размягчается. Если бы деталь была неподвижна, то при этом могло бы произойти расплавление металла. Но деталь вращается, и поэтому разогрев происходит лишь в зоне контакта без заметного нагрева всей детали.

Образующийся тонкий пластичный слой металла обусловливает снижение износа инструмента и повышение чистоты обработанной поверхности. Электрическая схема установки состоит из следующих элементов. К резцу 4 и заготовке 1 подводится переменный ток от понижающего трансформатора 7, включенного в электроцепь напряжением 220 в с частотой 50 гц. Выходное напряжение трансформатора составляет 2, 4, 6 в. Включение и выключение трансформатора осуществляется магнитным пускателем 9, действующим от ножной пусковой кнопки 8. Контроль силы тока и напряжения в цепи производится амперметром 2, подключенным к вторичной обмотке трансформатора тока 5 типа МТТ-1 на 600/5 а, и вольт метром 6. Регулировка силы тока в первичной цепи производится жидкостным реостатом 10, соединенным последовательно с трансформатором 7. Низковольтная обмотка понижающего трансформатора напряжения одним концом подключена к корпусу станка с помощью медной шины сечением 300 м2, другим концом — к резцу через латунную прокладку, расположенную в текстолитовой резцовой державке 3. Во избежание искровых разрядов электроцепь включают после врезания резца в металл, а выключают перед окончанием резания.

На Ново-Краматорском машиностроительном заводе удачно использовали электромеханический способ для обработки сверхтвердых валков холодной и горячей прокатки из отбеленного чугуна. Твердость таких валков составляет 500 - 635 единиц по Бринелю. До применения электромеханического способа весь припуск, который доходил до 16 мм, снимался путем шлифования на мощных станках в течение 12 - 14 суток. С введением в зону резания электрического тока напряжением 2 - 4 в и силой 250 а представилась возможность токарной обработки валков резцами ВК8. Время обработки сократилось в четыре раза, и кроме того были высвобождены крупные шлифовальные станки для другой работы.

Введение электрического тока в зону резания дает также хороший эффект и при точении закаленных сталей.

Более подробные сведения об электромеханическом способе обработки приведены в книге Ф. П. Маликова «Новое в технологии машиностроения», Челябинское книжное издательство, 1958, а также в следующих статьях.

• 1. Стрельцова Р. Д. и Койре В. С,. Прогрессивный метод обработки валков из отбеленного чугуна, «Вестник машиностроения», 1955, № 8.

• 2. Пахомов А. В., Повышение стойкости и чистоты обработки деталей из стали 18ХГТ при точении, «Вестник машиностроения», 1958, № 7.

II. ОБРАБОТКА НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

1. ОБРАБОТКА ПЛАСТМАСС

Предварительные замечания

При обработке пластмасс необходимо учитывать особые свойства этих материалов, а именно:

• 1) низкую теплопроводность, вызывающую необходимость в снижении выделяющегося тепла или в принятии специальных мер для его отвода;

• 2) относительную мягкость, обусловливающую применение более острых резцов, чем при резании металла;

• 3) абразивное воздействие на инструмент вследствие наличия у некоторых марок пластмасс оснований, имеющих высокие абразивные свойства.

Так как при резании термореактивных пластмасс (текстолита, кардоволокнита и т. п.) выделяется большое количество пыли, рабочее место должно быть оборудовано достаточно мощными пылеотсасывающими устройствами.

Ниже приводятся данные для выбора резцов и режимов резания при обработке некоторых пластмасс3.

Обработка текстолита марки ПТ

Обработка текстолита марки ПТ производится твердосплавными резцами марки ВК6 и других, а также быстрорежущими марки Р18.

Углы и другие элементы резцов

Твердосплавных

марки ВК6 у = 10°, а = 20°, ф = 45°, Л = 0, r = 4 мм Быстрорежущих

марки РЮ у = 12°, а = 20°, ф = 45°, Л = 0, r = 4 мм

(r — радиус закругления вершины резца)

Скорости резания (в м/мин) при обработке текстолита марки ПТ твердосплавными резцами

Чистота обработанной поверхности, соответствующая 6-му классу, обеспечивается при обтачивании со скоростью резания более 100 м/мин.

Приведенные выше данные относятся к обработке текстолита марки ПТ как в состоянии поставки, так и пропитанного в масле при температуре 60 - 70° С в течение 50-60 час.

Обработка текстолита металлургического марки Б

Обработка текстолита металлургического марки Б производится твердосплавными резцами марки ВК6 и быстрорежущими марки Р18.

Скорости резания в м/мин при обработке текстолита металлургического марки Б твердосплавными резцами

Приведенные выше данные относятся к обработке текстолита марки Б как в состоянии поставки, так и пропитанного в масле.

Обработка кордоволокнита

Обработка кордоволокнита производится твердосплавными марки ВК6 и быстрорежущими марки Р18 резцами.

Углы резцов

Твердосплавных у = 16°, а = 20°, ф = 45°, ф1 = 12°

Быстрорежущих у — 20°, а = 20°, ф = 45°, ф1 = 12°

Скорости резания при обработке кордоволокнита

При обработке кордоволокнита возникают большие затруднения при необходимости получить высокий класс чистоты обработанной поверхности. Лучшая чистота, не превышающая 4-го класса, достигается при обработке кордоволокнита твердосплавными и быстрорежущим резцами с дополнительной кромкой (ф1 = 0) длиной 3 - 4 мм.

Обработка гетинакса марки Г

Обработка гетинакса марки Г производится твердосплавными резцами марки ВК6. Возможно также использование быстрорежущих резцов марки Р18.

Углы и другие элементы резцов

Твердосплавных

марки ВК6 у = 10°, а = 20°, ф = 45°, r = 4-6 мм Быстрорежущих

марки Р18 у = 20°, а = 20°, ф = 45°, r = 4-6 мм

(r—радиус закругления вершины резца)

Скорости резания в м/мин при обработке гетинакса марки Г твердосплавными резцами

Обработка винипласта

Обработка винипласта производится быстрорежущими резцами марки Р18, а также твердосплавными марок ВК8 и ВК6.

Углы и другие элементы резцов

Быстрорежущих

марок Р18 у=10°, а=20°, ф=45°, ф1=0, Л=0, l=3 мм

Твердосплавных

марок ВК8 и ВК6 у=20°, а=20°, ф=45°, ф1=0, Л=0, l=3 мм

(I — длина дополнительной кромки резцов)

Чистота обработанных поверхностей 6 7-го классов получается при скорости резания 50-300 м/мин.

Рекомендуется применять охлаждение 5-процеитиым раствором эмульсии в количестве 3 — 5 л/мин.

2. ОБРАБОТКА РЕЗИНЫ

Обработка резины точением выполняется главным образом в инструментальных и ремонтных цехах при изготовлении деталей приспособлений, деталей ремонтируемых прессов, насосов и т. д., а иногда и в производственных цехах, когда применение пресс-форм экономически нецелесообразно.

1

(1) А. В. Пахомов, Повышение стойкости твердосплавных резцов. "Машиностроитель", 1957, № 9.

2

(2) Л. А. Б р а х м а и, Охлаждение быстрорежущих резцов напорной струей эмульсии, «Автомобильная и тракторная промышленность», 1955, № 8.

3

(1) С. В. Егоров, Режимы резания и геометрия инструмента для обработки направляющих и других изделий из пластических масс, применяющихся в станкостроении. Руководящие материалы Всесоюзного научно-исследовательского инструментального ин-та, Москва, 1957. Заимствованные из этой книги и приводимые здесь данные следует считать ориентировочными и подлежащими корректировке по мере изучения процесса обработки пластмасс.