Резцы для обработки закаленных сталей

Обновлено: 03.05.2024

Качество и производительность обработки на токарно-винторезных станках зависит от того, соответствует ли режущий инструмент обрабатываемой заготовке. Для точения дерева, пластиков, металлов используются разные виды резцов. Опасность неправильного выбора состоит в высокой вероятности порчи резца, деформации ходовых винтов, поломки шпинделя. Токарные резцы по металлу различаются размерами, формой, твердостью режущей кромки и другими параметрами. Чтобы выбрать правильный инструмент и режим обработки, необходимо хорошо ориентироваться в его классификации.

Конструкция резца

Все токарные резцы состоят двух конструктивных элементов:

державки с прямоугольным или квадратным сечением, которая служит для фиксации в резцедержателе;
головки – рабочей части, состоящей из нескольких режущих кромок.

По форме державки резцы могут быть:

прямыми;
изогнутыми;
отогнутыми;
оттянутыми.

По способу изготовления они бывают:

Монолитными (цельными).
Напайными.
С механическим креплением сменных пластин.

Рабочая часть формируется несколькими плоскостями и режущими кромками, форма которых зависит от назначения инструмента. Большинство резцов изготавливается в левом и правом исполнениях и выбираются в соответствии с направлением подачи.

В домашних условиях

Порой, чтобы получить отверстие, достаточно сделать прорезь болгаркой. Через нее пропустить винт, далее закрепить заготовку. Чтобы отверстие вышло меньше, его нужно делать с 2 сторон. Диск при этом используется наименьшего диаметра. Лучше будет практически стертый диск.

Перед работами сталь необходимо обследовать на твердость. Уже отталкиваясь от этого выбирать метод. Если заготовка хорошо гнется, подойдет сверло с победитовыми напайками, т.е. по бетону. Обязательное условие – оно должно быть острое. Заточить его можно алмазным кругом. В противном случае требуется использование специальных инструментов.

Во время работ заготовка сильно прижимается дрелью, и ставятся большие обороты. Место сверления предварительно смазывается. Лучше будет изначально использовать сверло меньшего диаметра, а потом заменить на больший. Так снижается площадь сопротивления, повышается эффективность.

Если используется специальное сверло из углеродистых сталей, требуется работать, учитывая следующие тонкости:

Дрель сильно не прижимать к заготовке;
Не включать большие обороты.

Следующий метод займет от 2 часов. Сначала металл протравливается серной или азотной кислотой. Из парафина делается бортик, туда закапывается кислота. Диаметр «глазка» получается чуть шире, нежели сам борт, поэтому делая его, учитывается этот нюанс. Для ускорения процесса заготовка подогревается до 50 градусов.

Также отверстие делается обычным сварочным аппаратом. Само место прожигается, либо «отпускается», а далее просто просверливается. Оплавленные края необходимо зашлифовать.

Классификация резцов

Мы разберем основные признаки, по которым классифицируют токарные резцы по металлу для станков с ручным управлением, полуавтоматов и автоматов с ЧПУ.

Материал рабочей части

Головки резцов для токарных станков по металлу изготавливают из материалов с высокой твердостью и устойчивостью к износу.

Инструментальные быстрорежущие стали

Основной легирующий элемент в таких сплавах – вольфрам (Р9, Р18). Некоторые марки быстрорежущих сталей содержат также молибден (Р6М5) и кобальт (Р6М5К5). Из этих сравнительно недорогих сплавов изготавливаются преимущественно монолитные резцы. Их используют для обработки заготовок из рядовых незакаленных сталей, цветных материалов и их сплавов.

Один из существенных недостатков быстрорежущих сталей – снижение твердости при нагреве свыше 200 °C. Резцы быстро теряют свои свойства при обработке на высоких скоростях вращения шпинделя и подачах, при недостаточной подаче СОЖ.

Твердые сплавы

Основу всех твердых сплавов составляют карбиды. В качестве связки используется кобальт. Из-за высокой цены твердые сплавы производятся преимущественно в виде пластин, которые припаиваются или закрепляются механическим способом на головках резцов. Существуют также монолитные твердосплавные инструменты (центровки, сверла) небольшого размера.

Твердые сплавы получают путем спекания и горячего прессования. Они имеют высокую твердость (86 – 92 HRA) и красностойкость (до 1150 °С), поэтому используются для изготовления деталей из труднообрабатываемых материалов: чугунных отливок, нержавеющих, жаропрочных, титансодержащих и закаленных сталей. По химическому составу твердые сплавы разделяют на следующие группы:

Вольфрамокобальтовые (ВК3, ВК6, ВК8).
Титановольфрамокотальтовые (Т15К6, Т5К10).
Титанотанталовольфрамокобальтовые (ТТ7К12, ТТ20К9).

Из-за высокой стоимости вольфрама были созданы безвольфрамовые твердые сплавы на основе карбидов и цианидов титана. Твердосплавные пластины с износостойкими покрытиями выпускаются как отдельная группа материалов и имеют буквенную маркировку ВП.

Большинство зарубежных производителей твердых сплавов использует собственную маркировку. Чаще всего она не содержит сведений о составе материала и покрытия, поскольку эта информация считается коммерческой тайной. Вместо этого производители дают наглядные рекомендации по применению.

Твердые сплавы имеют ряд ограничений и недостатков в сравнении с быстрорежущими сталями: они нетехнологичны и имеют низкую ударную вязкость (склонны к образованию трещин при ударах). Для заточки токарных резцов по металлу с твердосплавными напайками используется специализированный абразивный инструмент (преимущественно алмазный).

Качество обработки

Некоторые источники предлагают делить резцы на черновые, получистовые и чистовые. В действительности качество обработки (шероховатость поверхности) зависит не только от конструктивных особенностей режущего инструмента, но также от качества его заточки и режима обработки – подачи на оборот и припуска. Поэтому один и тот же резец может использоваться как для обдирочных, так и для финишных токарных операций.

Виды резцов по выполняемым операциям

Токарно-винторезные станки способны выполнять множество видов обработки и с помощь них получают детали разных форм. В зависимости от назначения (выполняемой операции) резцы для них делят на несколько типов:

Проходные служат для обработки наружных поверхностей цилиндрической и конической форм, формирования фасок. Подача выполняется параллельно оси заготовки.
Подрезные используются для торцевания деталей. Резец подается перпендикулярно к оси заготовки.
Проходные упорные резцы выполняют все перечисленные выше операции. Их широко применяют при изготовлении ступенчатых валов.
Расточные резцы служат для обработки внутренних цилиндрических и конических поверхностей. Одна из особенностей их конструкции – массивная державка. От жесткости этого элемента зависит размерная точность.
Резьбовые (наружные и внутренние) резцы служат для нарезания метрической и трубной резьбы. Их углы заточки составляют 60° и 55° соответственно. Для упорной и трапецеидальной резьбы используются специализированные фасонные резцы.
Отрезные используются для отрезания заготовок.
Прорезные (канавочные) резцы служат для протачивания наружных и внутренних канавок (для выхода шлифовального круга, для установки стопорных колец и т. д.)
Фасонные – разнообразные по форме узкоспециализированные инструменты для создания профильных поверхностей.
Резцы для контурного точения. Этот вид инструмента появился сравнительно недавно и используется преимущественно на станках с ЧПУ для чистовой обработки сложных поверхностей. Такие резцы снабжены пластинами ромбовидной формы, имеют острый угол заточки и рассчитаны на работу с небольшими припусками (до 2 мм).

Свойства закаленных металлов

Закалка металлов представляет собой процедуру обработки материала высокотемпературным воздействием до определенного предела и дальнейшего охлаждения. В процессе закалки происходит фазовое превращение из аустенита в мартенсит. После закалки изменяются механические свойства сталей: повышаются прочность и твердость, при этом также увеличивается хрупкость, снижается пластичность. Для снижения хрупкости и улучшения пластичности сталь подвергаю отпускному отжигу.

Закаленную сталь допускается обрабатывать разными методами:

точением;
фрезерованием;
сверлением;
шлифованием.

Но, при любых видах обработки, следует правильно выбирать режимы резания, так как из-за термического воздействия, повышается хрупкость металла. Кроме того, он быстро аккумулирует тепло в месте реза, что приводит к налипанию материала на токарный резец и его быстрому износу.

Особенности твердосплавных пластин с механическим креплением

Резцы с механическим креплением пластин в настоящее время считаются наиболее востребованными для токарной обработки. Они обладают широким спектром технологических преимуществ в сравнении с напайными инструментами. Сменные пластины имеют высококачественную заводскую заточку и несколько режущих кромок. При износе одной из них пластину устанавливают в другое положение. Это позволяет сэкономить большое количество станочного времени. Державки и пластины унифицированы и стандартизированы, но не взаимозаменяемы. Современные твердые сплавы, из которых изготовлен инструмент, состоят из мелкодисперсных карбидов, поэтому отличаются повышенной ударной вязкостью и износостойкостью.

Запросить дополнительную информацию по выбору режущего инструмента для станков с ЧПУ вы может у консультантов компании Multicut по телефону или в онлайн-чате.

Обработка закаленных материалов / Machining of hard materials

Механическая обработка заготовок каленых деталей Удельная сила резания 2550 — 4870 Н/мм2 Закалённые сорта стали твёрдостью 45 — 68 HRC Группа ISO Н

Механическая обработка заготовок каленых деталей Удельная сила резания 2550 — 4870 Н/мм2 Закалённые сорта стали твёрдостью 45 — 68 HRC Группа ISO Н _ Материалы заготовок К этой группе материалов относятся Наиболее распространены цементированная сталь ( 60 HR подшипниковая сталь ( 60 HR и инструментальная сталь ( 68 HR Также к этой группе относятся высокопрочные чугуны — белый ( 50 HRC) и ADI Kymenite ( 40 HRC). В эту группу входят также конструкционная сталь (40-45 HR марганцевая сталь стеллит сталь полученная порошковой металлургией. Обычно токарная обработка твёрдых деталей попадает в диапазон 55 — 68 HRC. Обрабатываемость Закалённые стали реже других подвергаются механообработке и наиболее распространенным её видом являются чистовые операции. Удельная сила резания 2550 — 4870 Н/мм2. Обработка как правило сопровождается удовлетворительным отводом стружки. Силы резания и мощность затрачиваемая на резание довольно высоки. Материал режущего инструмента должен иметь высокую стойкость к пластической деформации (сохранять твёрдость при высокой температуре) высокую химическую стойкость (при высокой температуре) механическую прочность и стойкость к абразивному износу. Всеми вышеперечисленными свойствами обладает кубический нитрид бора применение которого позволяет заменить шлифование токарной обработкой. При точении также используется смешанная или армированная керамика когда к заготовке нет повышенных требований по качеству обработанной поверхности твёрдость материала слишком высока для твердого сплава. Твёрдый сплав преобладает на операциях фрезерования и сверления и применяется при твёрдости до 60 HRC. Типовые детали Передаточные валы корпуса КПП рулевые шестерни штампы. Более подробная информация по обработке материалов ISO Н приведена в разделах Точение с. A 40 Отрезка и обработка канавок с. В 9 Фрезерование с. D 41 и Сверление с. E 17. Коды MC для закалённой стали Код MC Группа обрабатываемого материала Подгруппа обрабатываемого материала Метод получения Термическая обработка Твёрдость Удельная сила резания (Н/мм2) mc H1.1.Z.HA твёрдость 50 Z HA 50 HRc 3090 0.25 H1.2.Z.HA 1 сталь 2 твёрдость 55 Z ковка прокат HA закалка (+отпуск) 55 HRc 3690 0.25 H1.3.Z.HA 1 (супертвёрдая) 3 твёрдость 60 Z холодная вытяжка HA 60 HRc 4330 0.25 H1.4.Z.HA 1 4 твёрдость 63 Z HA 63 HRc 4750 0.25 H2.0.C.UT 2 отбелённый чугун 0 основная группа C литьё UT необработанная 55 HRc 3450 0.28 H3.0.C.UT 3 отбелённый чугун 0 основная группа C литьё UT не указано 40 HRc H4.0.S.AN 4 отбелённый чугун 0 основная группа S спекание AN отжиг 67 HRc SANDVIK H 35 Закалённая сталь Определение Закалённая сталь

Контроль размера

После получения отверстий проводится контроль размеров. Для замеров используют штангенциркуль. Если проделанное отверстие имеет уступы, либо длины измерительных губок штангенциркуля не достаточно, чтобы замерить размер отверстия, используют калибры (измерительные пробки). Это два измерительных цилиндра. Один из них равен диаметру отверстия, второй больше на 0,3 мм. Во время измерения цилиндр «по размеру» погружается в «глазок», второй же входить туда не должен. При штучном производстве такие калибры можно изготовить самому. На производстве используют приборы с высокой точностью измерения.

Книга посвящена обработке резанием закаленных легированных конструкционных сталей. В ней изложены результаты исследований и данные передового Производственного опыта в области точения, торцевого фрезерования, сверления, развертывания, зенкерования и резьбонарезания закаленных сталей. Она содержит практические рекомендации по выбору конструкции и геометрии инструмента, а также режимов резания. Книга предназначена для инженерно-технических работников машиностроительных заводов. Она может быть полезна также научным работникам и студентам машиностроительных вузов и техникумов.

Какой резец возьмет подшипник

Иногда возникает необходимость проточить наружное кольцо подшипника по диаметру или торцу. Учитывая высокую твердость подшипниковой стали, какой резец следует выбрать для осуществления данной операции на токарном станке?

Немного теории…

После закалки и последующего низкотемпературного отпуска твердость подшипниковой стали должна быть не менее HRC 62. При этом она содержит примерно 1% углерода и 1,5% хрома, что обеспечивает качество закалки подшипниковых сталей по всему объему изделия.
Закалка данного металла производится при температуре 830оС в масле с последующим отпуском в течение не менее двух часов при температуре 160 градусов Цельсия.
Понятно, что не всяким инструментом удастся обработать подшипниковую сталь с вышеприведенными характеристиками. Например, твердость инструментальных сталей марки Р6М5К5, Р9, Р9М4К8, Р18 составляет не более HRC 59, а марки У7, У8, У10, У12, Р6 в зависимости от режима отпуска после закалки колеблется в пределах от HRC 59 до HRC 63.

Тестирование резцов

Учитывая, что некоторые инструментальные стали, обладая меньшей или сопоставимой твердостью, явно не годятся для обработки подшипников, попытаемся использовать для этих целей два резца: из стали марки Т15К6 и со вставкой из эльбора (другие названия: боразон, кубонит, кингсонгит, киборит).
Чтобы стандартно заточенный резец точнее установить в резцедержателе, «проторцуем» его основание и закрепим в патроне станка подшипниковое кольцо как можно точнее по перекосу.

Попытаемся обработать торец кольца на скорости 315 об/мин в несколько проходов с минимальной толщиной снятия стружки и без применения смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ).

Визуально качество обработки выглядит достаточно неплохо, но резец при этом затупился и требует новой заточки.

Для второго раза при заточке резца главный угол выполняем отрицательным, применяем СОЖ и скорость вращения патрона уменьшаем с 315 до 250 об/мин. Также используем, как и в первый раз, минимальную подачу.

Поверхность обработки на первый взгляд выглядит вполне гладкой, но резец вновь вышел из строя и при этом не просто затупился, а произошел скол режущей кромки пластины.

Будем обрабатывать внутреннюю и боковую поверхности подшипникового кольца, используя несколько проходов.

Обработанные эльбором поверхности выглядят очень качественно, а сама вставка совершенно не пострадала, хотя на металле, обрамляющего его, кое-где видны сколы и щербинки.

Попробуем после третьей переточки использовать резец Т15К6 на малой скорости, равной 115 об/мин, поскольку диаметр подшипникового кольца все-таки составляет 105 мм. Но уже в самом начале проточки пластина резца получила повреждение – скол и операцию пришлось прекратить.

Выводы

Если только нам не попался бракованный резец Т15К6, то он явно не годится для обработки подшипниковых сталей ни при каких условиях резки.
Другое дело резец с вставкой из эльбора. Он обеспечил качество обработки и при этом нисколько не пострадал.

Смотрите видео

Как закалить ручной инструмент в домашних условиях

Иногда после покупки ручного инструмента выясняется, что он низкого качества из-за огрехов в закалке еще на заводе. Рассмотрим способ термической обработки отверток, долот, сверл, ножей и т. д. в домашних условиях.
Но следует учесть, что закалка приводит наряду с упрочнением металла, к повышению его хрупкости.
Вот отвертка с отломанным кончиком. Это произошло либо от большого крутящего усилия, приложенного к ней, либо от неправильной закалки, что вызвало повышенную хрупкость металла.

Посмотрим, как правильно закаливать сталь, чтобы она стала прочной и не слишком хрупкой, и быть уверенным в этом. При этом такие инструменты, как долота, стамески и т. д. должны еще иметь острую рабочую кромку.

Понадобится

емкость с водой;
газовая горелка;
механический наждачный круг;
напильник;
наждачная бумага с зернистостью 220;
магнит.

Воду для охлаждения стали после нагрева часто заменяют различными маслами и солевыми составами. А магнитом будем проверять, наряду с изменяющимся при нагревании стали цветом, достаточную температуру закалки, т. к. при ее достижении раскаленный металл теряет магнитные свойства.

То есть конкретный цвет и отсутствие намагниченности являются верными признаками окончания нагрева стали и ее охлаждения в воде.

Закалка отвертки своими руками

Для закалки отвертки вначале напильником и точильным камнем формируем новый конец, т. к. после закалки сталь упрочниться настолько, что напильник просто будет скользить по ней, не срезая металл.

Если же повреждение жала отвертки небольшое, то можно обойтись без закалки. Достаточно ее обработать на точильном круге не более двух секунд и тут же охладить в холодной воде.

Газовой горелкой нагреваем конец отвертки с заново сформированным жалом. Видно, как при нагревании изменяется его цвет, что важно для закалки. Также проверим готовность инструмента к закалке магнитом. Он перестает притягиваться к металлу, когда температура достигает 760 градусов Цельсия, и его нужно быстро охлаждать.

Это нужно для процесса отпуска, чтобы наблюдать за температурой по цветам побежалости, которые принимают окислы, и вовремя охладить отвертку.
Для нагрева инструмента без пластиковой ручки до 260 градусов Цельсия можем воспользоваться электропечью, поместив его туда на 20 минут. Затем, ухватив пассатижами, опустить в воду.
Под действием пламени газовой горелки цвет отвертки меняется от светло-желтого через другие и становится фиолетовым, затем темно-синим, достигая кончика отвертки. Этот цвет становится сигналом прекращения нагрева и охлаждения отвертки в воде.