Opori-osveshenia.ru

Опоры освещения
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2018

X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2018

Целью данной работы является анализ материала, используемого для изготовления фрез и проведение экспертизных исследований трехсторонней дисковой фрезы.

В зависимости от обрабатываемого материала( дерево, углеродистая или легированная сталь, медные, алюминиевые сплавы, графит), материал режущей кромки может быть изготовлен из углеродистых и легированных инструментальных сталей, быстрорежущих сталей, твердых сплавов, минералокерамики, синтетических и естественных алмазов.

Рассмотрим каждый из предложенных вариантов более подробно.

Инструментальные углеродистые стали .

Марки У8, У9, У10, У11, У12, У13 или повышенного качества У8А, У9А, У10А, У11А, У12А, У13А. Достоинства- дешевизна, доступность, неплохие технологические свойства. Однако, углеродистая инструментальная сталь обладает низкими режущими свойствами, малой прокаливаемостью. Режущий инструмент, изготовленный из указанных, марок позволяет вести обработку материала при температуре в зоне резания до 200ºС и при скоростях резания 10-15 м/мин.

Инструментальная легированная сталь.

Марки ХГ, 9ХС, ХВГ, ХВ5. Инструмент, изготовленный из указанных марок сталей, сохраняет свою первоначальную твердость до 300-350ºС при скорости резания 20-25 м/мин.

В настоящее время, наибольшее применение для изготовления всех видов режущего инструмента(в том числе фрез) применяют быстрорежущие стали Р6М5, Р6М3 и сталь с пониженным содержанием дефицитного и дорогого вольфрама 11АР3М3Ф2, Р18КФ2, Р6М5К5, Р9М4К8(три последние марки применяются в условиях повышенного разогрева режущих кромок). Указанная группа сталей обладает теплостойкостью до 550-600ºС.

Твердые сплавы допускают работу со скоростью резания, превышающими в 5-10 раз скорости обработки быстрорежущими инструментальными сталями и не теряют режущих свойств до 800ºС и выше.

Металлокерамические сплавы состоят из карбидов вольфрама, титана или тантала и кобальта, связывающие эти вещества. Различают вольфрамо-кобальтовые металлические сплавы(ВК2, ВК3, ВК3М, ВК5Н и др.) и титано-вольфрамо-кобальтовые(Т5К10, Т14К8, Т15К6 и др.)

Минералокерамические сплавы приготовляют на основе окисла алюминия (корунда) за счет тонкого размола, прессования и спекания. Минералокерамические пластинки ЦМ-332(микролит), ЦВ13 и ЦВ18(термокорунд) обладают большой теплостойкостью и износостойкостью, чем твердые сплавы. Однако, для них характерна пониженная прочность (по сравнению с твердыми сплавами) и повышенная хрупкость.

Синтетические алмазы (типа «карбонадо» и «балласов») выпускают в виде порошков и кристаллов. Из них изготавливают алмазно-абразивные инструменты. Круги из синтетических алмазов успешно применяются при заточке и доводке твердосплавных режущих инструментов ( в том числе и фрез).

По геометрии (по исполнению) фрезы классифицируются на цилиндрические, торцевые, червячные, концевые, конические и др.

Объект исследования — трехсторонняя дисковая фреза ⌀50мм. Основное назначение- фрезерование лазов и канавок. Фреза данного вида имеет зубья, расположенные не только на цилиндрической поверхности, но и на обоих торцах. Главные режущие кромки расположены на цилиндре. Боковые режущие кромки, расположенные на торцах, принимают незначительное участие в резании и являются вспомогательными.

Проведение экспертизы.

Первый этап проведения экспертизных исследований- органолиптический метод. Основные требования по указанному типу фрез изложены в ГОСТ 28527-90[1]. Нами установлено, что фреза изготовлена в соответствии с требованиями настоящего стандарта: сталь Р6М5. Лабораторные испытания проводились экспресс-методом(по пробе на искру) на базе кафедры «МиТЭ» Самарского Государственного Технического Университета. В искровом пучке при обточке фрезы на шлифовальном круге ярко выделяются красные искры, что свидетельствует о наличии вольфрама.

На рабочей поверхности фрезы не обнаружено обезуглероженного слоя и мест с пониженной твердостью.

На поверхности фрезы не выявлено трещин, следов коррозии, на режущей кромке не обнаружено забоин, поджогов.

У режущих кромок зубьев фрезы завалы не обнаружены.

Замеры параметров шероховатости с помощью профилометра SY210, проведенные на:

Передней и задней поверхности режущей части составляют: 3,0; мкм(что укладывается в требования ГОСТа- не более мкм)

Поверхности спинки зуба мкм (по требованиям ГОСТа- не более 10)

Очередная задача, решаемая для реализации поставленной цели- установление режима термической обработки и соответствие твердости экспериментальной требованиям ГОСТа.

Известно, что для сборных фрез, где рабочая часть изготовлена из быстрорежущей стали, а хвостовая из углеродистой, термическая обработка проводится раздельно.

Для трехсоставной дисковой фрезы, выбранной нами, рабочая часть расположена по всей и высоте, следовательно, ее термообрабатывали целиком с целью получения высокой твердости. Цикл термообработки быстрорежущих сталей(в данном случае Р6М5)- закалка с достаточно высоких температур Т=1220ºС и последующий трехкратный отпуск, проводимый с целью избавления от мягкого .

Читайте так же:
Как проверить аккумулятор на шуруповёрте мультиметром

По требованиям ГОСТа 28527-90 твердость рабочей части фрезы должна быть 63…66. Замеры, проведенные нами на твердомере ИТР-60/150-М, показали следующие значения твердости по Роквеллу: HRC65; HRC66; HRC64; HRC65. Это еще раз указывает на отсутствие обезуглероженного слоя и мест с пониженной твердостью на рабочей поверхности дисковой фрезы.

Таким образом, в работе дан анализ основных материалов, применяемых при производстве фрез. Выявлено, что наиболее рациональным является использование быстрорежущей стали Р6М5. Экспертизные исследования трехсторонней дисковой фрезы ⌀50мм показали полное соответствие требованиям ГОСТ. Что и доказывает высокую производительность данных фрез.

Материалы, применяемые для изготовления фрез

Материалы, используемые для того чтобы, должны владеть следующими особенностями: высокой твердостью, превышающей твердость обрабатываемого материала, высокой износостойкостью и теплоустойчивостью, большой механической прочностью. Для изготовле-

ния режущих инструментов и, например, фрез используют углеродистые легированные инструментальные стали, быстрорежущие инструментальные стали, жёсткие сплавы, минерало-керамику, сверхтвердые материалы, синтетические и естественные бриллианты.

Для изготовления режущего инструмента используют инструментальные углерод-истые стали следующих марок: У7, У8, У9, У10, У11, У12, У13 (буква У показывает на то, что сталь углеродистая, а цифры показывают среднее содержание углерода в десятых долях процента). Инструментальные стали повышенного качества, имеющие предельное число вредных примесей, отмечают буквой А: У10А, У8А и т. д. Углеродистая инструментальная сталь владеет низкими режущими особенностями.

Режущие инструменты, изготовленные из таковой стали, разрешают вести обработку при температуре в зоне резания до 200—250 °С и при скоростях резания в пределах 10— 15 м/мин.

Легированная инструментальная сталь по составу отличается от углеродистой инструментальной стали только наличием одного либо нескольких легирующих элементов: хрома, вольфрама, молибдена, ванадия. Значительно чаще для изготовления прорезных, фасонных и концевых фрез малых диаметров используют следующие марки стали: ХГ, ХВ5, 9ХС и ХВГ.

Легированная инструментальная сталь владеет более высокими режущими особенностями, чем углеродистая инструментальная сталь (температура в зоне резания 300—350 °С, скорость резания 20— 25 м/мин).

Быстрорежущая инструментальная стальв отличие от углеродистой и легированной инструментальной стали владеет громадным сопротивлением износу и громадной теплоустойчивостью. Она владеет красностойкостью, т. е. не теряет собственных особенностей при температуре красного каления (550—600 °С)

В СССР установлены единые условные обозначения (из цифр и букв) состава стали. Первые две цифры показывают среднее содержание углерода, буквами обозначают легированные элементы (В — вольфрам, Ф — ванадий, К — кобальт, М — молибден и т. д.), а цифрами справа от буквы — их среднее содержание (в процентах).

Буквой Р обозначают быстрорежущую сталь.

На данный момент громаднейшее использование для изготовления всех видов цежущего инстру-. мента при обработке простых конструкционных материалов используются следующие марки стали: Р6М5, Р6МЗ и Р12. Сейчас УкрНИИспецсталь создал новую марку быстрорежущей стали 11АРЗМЗФ2 с пониженным содержанием вольфрама (1,1% углерода, азот, ванадий, молибден).

Для обработки высокопрочных нержавею-щих сплавов и сталей в условиях повышенного j разогрева режущих кромок, и для сплавов и обработки сталей вязкости и повышенной твёрдости при работе с ударами используют I следующие марки стали: Р18КФ2, Р10К5ФЗ, Р9К5, Р6М5К5, Р12Ф2К8МЗ, Р9М4К8 и др. Эти марки довольно часто используются кроме этого для того чтобы изготовить.

Жёсткие сплавы допускают работу со скоростями резания, превышающими в 5— 10 раз скорости обработки быстрорежущими I инструментальными сталями, и не теряют режущих особенностей при температуре до 80 °С и выше. Металлокерамические жёсткие сплавы I складываются из карбидов вольфрама, титана либо кобальта и тантала, связывающего эти вещества.

Различают вольфрамо-кобальтовые металлокерамические сплавы (ВК2, ВКЗ, ВКЗМ, ВК6, ВК6М, ВК5Н, ВК10, ВК10М, ВК15М, ВК8, ВК6-ОМ, ВК8-ОМ, ВКЮ-ОМ, ВК15-ОМ и др.) и титаново-вольфрамо-кобальтовые (Т5К10, Т14К8, Т15К6, Т30К4, Т60К6 и др.). Цифры по окончании букв показывают процентное содержание в сплаве титана и кобальта.

К примеру, сплав Т14К8 складывается из 14% карбида титана, 8% карбида и 78% кобальта вольфрама.

Производят трехкарбидные жёсткие сплавы, складывающиеся из кобальта (связки) и карбидов вольфрама, титана, тантала. Эти сплавы характеризуются большой прочностью.

Читайте так же:
Мастерки для кладки кирпича

Жёсткий сплав марки ТТ7К12 допускает работу в 1,5—2 раза громадными подачами на зуб, чем сплав Т5К10. Жёсткие сплавы выпускаются в виде пластинок стандартных размеров и форм.

Вольфрамо-кобальтовые сплавы используют для обработки хрупких материалов: чугуна, латуни, закаленной стали, пластмасс, фарфора и т. п. Жёсткие сплавы титано-вольфрамовой группы предназначены в основном для обработки сталей. Сплав ТТ20К9 специально предназначен для фрезерования стали (к примеру, для фрезерования глубоких пазов).

Он отличается повышенным сопротивлением тепловым и механическим циклическим нагрузкам. самые прочными сплавами при черновой обработке стали являются сплавы марок ТТ7К12 и Т5К12Б.

С уменьшением размеров зерен карбидов вольфрама износостойкость и твердость сплава возрастают. Эту закономерность применяют при создании сплавов разного назначения с требуемыми особенностями.

Первыми мелкозернистыми сплавами были сплавы марок ВКЗМ и ВК6М. Сейчас созданы жёсткие сплавы с очень мелкозернистой (ОМ) структурой — ВК6-ОМ, ВКЮ-ОМ и ВК15-ОМ.

Стойкость твердосплавного инструмента увеличивается при нанесении на его поверхность изностойких слоев (5—15 мкм) карбидов (титана, ниобия), боридов, нитридов и др.

Минерал о керамическ ие спла-в ы приготовляют на базе окиси алюминия А/203 (корунда) методом узкого размола, спекания и прессования. Производят их, как и жёсткие сплавы, в виде пластинок стандартных размеров и форм.

На данный момент промышленное использование имеют две марки минеральной керамики: ЦМ-332 и ВЗ. Минеральная керамика марки ВЗ владеет большей (в 1,5—2 раза) прочностью если сравнивать с керамикой марки ЦМ-332.

В состав керамики марки ВЗ кроме окиси алюминия входят сложные карбиды тугоплавких металлов.

Минералокерамические пластинки владеют большей теплоустойчивостью и износостойкостью, чем кое-какие жёсткие сплавы. Но они имеют пониженную если сравнивать с жёсткими сплавами прочность и повышенную хрупкость.

Минералокерамика применяется при чистовом и узком фрезеровании торцовыми фрезами (головками) с неперетачиваемыми пластинками.

Сверхтвердые материалы (СТМ) являются поликристаллическим образованием на базе кубического нитрида бора. В эту группу входят композит 01 (эльбор-Р), композит 05 и композит 10 (гексанит-Р), ПТНБ (поликристалл жёсткого нитрида бора), «зубр», «бел-бор» и др.

Сверхтвердые материалы существенно превосходят твёрдые сплавы и минеральную керамику по термоусталостной прочности. Эль-бор-Р, гексанит-Р, ПТНБ и др. используют для оснащения резцов, фрез, и при изготовлении абразивного инструмента для заточки железного (лезвийного) инструмента.

Сверхтвердые материалы для железного инструмента выпускаются в виде цилиндрических вставок диаметром от 4 до 8 мм и длиной от 4 до 8 мм.

Сверхтвердые материалы на базе нитрида бора химически инертны к тёмным металлам, а материалы на базе углерода (бриллианты) к ним химически активны. Это различие и определяет область их применения: сверхтвердые материалы используются для обработки сталей, чугу-нов, последовательности труднообрабатываемых сплавов; поликристаллические бриллианты — для обработки цветных металлов, титановых сплавов, стеклопластиков и др.

Для обработки сверхтвердых материалов возможно использовать лишь бриллианты, каковые превосходят их по твердости.

Синтетические бриллианты (типа «карбонадо» и «баллас») выпускаются в виде порошков и кристаллов. Из синтетических

Материалы, применяемые для изготовления фрез

алмазных порошков изготовляют алмазно-абразивные инструменты. Круги из синтетических алмазов удачно используются при доводке и заточке твердосплавных режущих инструментов (среди них и фрез), и для доводки и шлифования драгоценных камней, среди них и самого бриллианта.

фрезы и Алмазные резцы используют по большей части в качестве чистового (отделочного) инструмента при резании цветных металлов, неметаллических материалов и сплавов.

Pereosnastka.ru

Материалы, применяемые для изготовления фрез
Материалы, применяемые для изготовления фрез

Материалы, применяемые для изготовления фрез, должны обладать следующими свойствами: высокой твердостью, превышающей твердость обрабатываемого материала, высокой износостойкостью и теплостойкостью, высокой механической прочностью. Для изготовле-

ния режущих инструментов и, в частности, фрез применяют углеродистые легированные инструментальные стали, быстрорежущие инструментальные стали, твердые сплавы, минерало-керамику, сверхтвердые материалы, синтетические и естественные алмазы.

Для изготовления режущего инструмента применяют инструментальные углерод-истые стали следующих марок: У7, У8, У9, У10, У11, У12, У13 (буква У указывает на то, что сталь углеродистая, а цифры показывают среднее содержание углерода в десятых долях процента). Инструментальные стали повышенного качества, имеющие минимальное количество вредных примесей, отмечают буквой А: У10А, У8А и т. д. Углеродистая инструментальная сталь обладает низкими режущими свойствами. Режущие инструменты, изготовленные из такой стали, позволяют вести обработку при температуре в зоне резания до 200—250 °С и при скоростях резания в пределах 10— 15 м/мин.

Читайте так же:
Домашний звонок беспроводной evology устройство

Легированная инструментальная сталь по химическому составу отличается от углеродистой инструментальной стали лишь наличием одного или нескольких легирующих элементов: хрома, вольфрама, молибдена, ванадия. Чаще всего для изготовления прорезных, фасонных и концевых фрез малых диаметров применяют следующие марки стали: ХГ, ХВ5, 9ХС и ХВГ . Легированная инструментальная сталь обладает более высокими режущими свойствами, чем углеродистая инструментальная сталь (температура в зоне резания 300—350 °С, скорость резания 20— 25 м/мин).

Быстрорежущая инструментальная стальв отличие от углеродистой и легированной инструментальной стали обладает большим сопротивлением износу и большой теплостойкостью. Она обладает красностойкостью, т. е. не теряет своих свойств при температуре красного каления (550—600 °С)

В СССР установлены единые условные обозначения (из букв и цифр) химического состава стали. Первые две цифры показывают среднее содержание углерода, буквами обозначают легированные элементы (В — вольфрам, Ф — ванадий, К — кобальт, М — молибден и т. д.), а цифрами справа от буквы — их среднее содержание (в процентах). Буквой Р обозначают быстрорежущую сталь.

В настоящее время наибольшее применение для изготовления всех видов цежущего инстру-. мента при обработке обычных конструкционных материалов применяются следующие марки стали: Р6М5, Р6МЗ и Р12. В последнее время УкрНИИспецсталь разработал новую марку быстрорежущей стали 11АРЗМЗФ2 с пониженным содержанием вольфрама (1,1% углерода, азот, ванадий, молибден).

Для обработки высокопрочных нержавею-щих сталей и сплавов в условиях повышенного j разогрева режущих кромок, а также для обработки сталей и сплавов повышенной твердости и вязкости при работе с ударами применяют I следующие марки стали: Р18КФ2, Р10К5ФЗ, Р9К5, Р6М5К5, Р12Ф2К8МЗ, Р9М4К8 и др. Эти марки часто применяются также для изготовления зуборезного инструмента.

Твердые сплавы допускают работу со скоростями резания, превышающими в 5— 10 раз скорости обработки быстрорежущими I инструментальными сталями, и не теряют режущих свойств при температуре до 80 °С и выше. Металлокерамические твердые сплавы I состоят из карбидов вольфрама, титана или тантала и кобальта, связывающего эти вещества. Различают вольфрамо-кобальтовые металлокерамические сплавы (ВК2, ВКЗ , ВКЗМ , ВК6, ВК6М, ВК5Н, ВК10, ВК10М, ВК15М, ВК8, ВК6-ОМ, ВК8-ОМ, ВКЮ -ОМ, ВК15-ОМ и др.) и титаново-вольфрамо-кобальтовые (Т5К10, Т14К8, Т15К6, Т30К4, Т60К6 и др.). Цифры после букв указывают процентное содержание в сплаве кобальта и титана.

Например, сплав Т14К8 состоит из 14% карбида титана, 8% кобальта и 78% карбида вольфрама.

Выпускают трехкарбидные твердые сплавы, состоящие из кобальта (связки) и карбидов вольфрама, титана, тантала. Эти сплавы характеризуются высокой прочностью. Твердый сплав марки ТТ7К12 допускает работу в 1,5—2 раза большими подачами на зуб, чем сплав Т5К10. Твердые сплавы выпускаются в виде пластинок стандартных форм и размеров.

Вольфрамо-кобальтовые сплавы применяют для обработки хрупких материалов: чугуна, бронзы, закаленной стали, пластмасс, фарфора и т. п. Твердые сплавы титано-вольфрамовой группы предназначены главным образом для обработки сталей. Сплав ТТ20К9 специально предназначен для фрезерования стали (например, для фрезерования глубоких пазов). Он отличается повышенным сопротивлением тепловым и механическим циклическим нагрузкам. Наиболее прочными сплавами при черновой обработке стали являются сплавы марок ТТ7К12 и Т5К12Б.

С уменьшением размеров зерен карбидов вольфрама износостойкость и твердость сплава увеличиваются. Эту закономерность используют при создании сплавов различного назначения с требуемыми свойствами. Первыми мелкозернистыми сплавами были сплавы марок ВКЗМ и ВК6М. В последнее время разработаны твердые сплавы с особо мелкозернистой (ОМ) структурой — ВК6-ОМ, ВКЮ -ОМ и ВК15-ОМ.

Стойкость твердосплавного инструмента повышается при нанесении на его поверхность изностойких слоев (5—15 мкм) карбидов (титана, ниобия), боридов, нитридов и др.

Минерал о керамическ ие спла-в ы приготовляют на основе окиси алюминия А/203 (корунда) путем тонкого размола, прессования и спекания. Выпускают их, как и твердые сплавы, в виде пластинок стандартных форм и размеров. В настоящее время промышленное применение имеют две марки минеральной керамики: ЦМ-332 и ВЗ. Минеральная керамика марки ВЗ обладает большей (в 1,5—2 раза) прочностью по сравнению с керамикой марки ЦМ-332. В состав керамики марки ВЗ помимо окиси алюминия входят сложные карбиды тугоплавких металлов.

Читайте так же:
Чем обезжирить кожу перед склеиванием

Минералокерамические пластинки обладают большей теплостойкостью и износостойкостью, чем некоторые твердые сплавы. Однако они имеют пониженную по сравнению с твердыми сплавами прочность и повышенную хрупкость. Минералокерамика находит применение при чистовом и тонком фрезеровании торцовыми фрезами (головками) с неперетачиваемыми пластинками.

Сверхтвердые материалы ( СТМ ) являются поликристаллическим образованием на основе кубического нитрида бора. В эту группу входят композит 01 (эльбор-Р), композит 05 и композит 10 (гексанит-Р), ПТНБ (поликристалл твердого нитрида бора), «зубр», «бел-бор» и др.

Сверхтвердые материалы значительно превосходят минеральную керамику и твердые сплавы по термоусталостной прочности. Эль-бор-Р, гексанит-Р, ПТНБ и др. применяют для оснащения резцов, фрез, а также при изготовлении абразивного инструмента для заточки металлического (лезвийного) инструмента.

Сверхтвердые материалы для металлического инструмента выпускаются в виде цилиндрических вставок диаметром от 4 до 8 мм и длиной от 4 до 8 мм.

Сверхтвердые материалы на основе нитрида бора химически инертны к черным металлам, а материалы на основе углерода (алмазы) к ним химически активны. Это различие и определяет область их применения: сверхтвердые материалы применяются для обработки сталей, чугу-нов, ряда труднообрабатываемых сплавов; поликристаллические алмазы — для обработки цветных металлов, титановых сплавов, стеклопластиков и др. Для обработки сверхтвердых материалов можно применять только алмазы, которые превосходят их по твердости.

Синтетические алмазы (типа «карбонадо» и «баллас») выпускаются в виде порошков и кристаллов. Из синтетических

алмазных порошков изготовляют алмазно-абразивные инструменты. Круги из синтетических алмазов успешно применяются при заточке и доводке твердосплавных режущих инструментов (в том числе и фрез), а также для шлифования и доводки драгоценных камней, в том числе и самого алмаза. Алмазные резцы и фрезы применяют в основном в качестве чистового (отделочного) инструмента при резании цветных металлов, сплавов и неметаллических материалов.

Твердосплавные материалы в изготовлении литьевых форм

Появление концевых фрез для трехмерного фрезерования твердосплавных материалов наглядно демонстрирует то, как производители ухитряются изготавливать литьевые формы из таких материалов без дополнительных затрат времени и денег.

Довольно долгое время твердосплавные материалы применялись для изготовления режущего инструмента: сверл, концевых фрез и режущих пластин. Твердость, долговечность и способность к длительному сохранению остроты режущей кромки позволяют использовать инструмент из таких материалов даже для фрезерования закаленных сталей (при условии нанесения технологического покрытия), что ранее невозможно было себе представить. Сейчас это называется «твердое фрезерование».

Те же самые свойства материала заставили производителей литьевых форм задуматься, а можно ли использовать твердосплавные материалы для изготовления форм с целью повышения твердости поверхности и большей долговечности. Если появится возможность выполнять мелкую детализацию, а также получать хорошее качество поверхности, то стойкость и долговечность материала позволят продлить срок службы формы, что приведет к снижению себестоимости продукции.

Фрезерование в изготовлении литьевых форм

Микрофотография части готовой детали

Однако, так же как и при производстве режущего инструмента, производителям литьевых форм приходится получать форму детали методом фрезерования или с использованием электроэрозионной технологии. Оба эти способа обладают большими возможностями, однако первый накладывает ограничение на размеры мелких деталей, а второй является довольно дорогим и долгим процессом.

Идеальное решение – прямое фрезерование, напрямую из CAM-приложения, как для закаленных сталей. Однако возникает вопрос: «Каким образом можно надежно и экономично фрезеровать твердосплавные материалы»?

Анализ твердосплавных материалов

Ответ на этот вопрос нашелся в начале 2011 года, когда проблема поиска решения со всей очевидностью вышла на первый план. Необходимо было найти способ нанесения технологического покрытия на концевые микрофрезы, затем разработать процесс их изготовления и составить для конечного пользователя рекомендации к применению.

Первое тестирование показало, что алмазное покрытие позволяет добиться хорошего сочетания стоимости и надежности по сравнению с поликристаллическим алмазом и нитридом бора. Также твердосплавная концевая фреза с алмазным покрытием обладает большей степенью анизотропности, что позволяет ей лучше выдерживать вибрацию и дребезжание.

Фрезерный инструмент

Процесс удаления стружки, снятый с использованием камеры высокоскоростной съемки. Размер частицы стружки – 0.15 мм

Использование химического парофазного осаждения горячего накаливания дает более однородное и гомогенное покрытие, в частности на комплексных поверхностях, таких, как режущая часть сферической фрезы. Покрытию также необходимо было придать твердость, превосходящую твердость материала заготовки – цементированного карбида; в идеале характеристики должны быть близки к показателям твердости монокристаллического алмаза – около 9000 единиц по Виккерсу.

Читайте так же:
Металлоизделия из нержавеющей стали

Другой ключевой задачей было получение максимальной адгезии покрытия к поверхности фрезы для предотвращения отслаивания. Такая адгезия была достигнута путем применения высокоточного процесса нанесения покрытия, который позволяет контролировать взаимодействие обоих материалов в точке контакта.

Применение концевых фрез для трехмерного фрезерования

Готовая деталь демонстрирует точность линий реза, отсутствие задиров и чистоту поверхности

И, наконец, для обеспечения необходимых допусков поверхности готовой детали, а также для идентичности режущего инструмента, необходимо было обеспечить единую толщину покрытия для получения лучшей и единообразной формы режущих кромок.

Решение этой задачи оказалось значимым прорывом, поскольку тестирование показало, что правильное сочетание формы режущей поверхности и свойств покрытия позволяет концевой фрезе резать карбид с появлением мелкой скалываемой стружки, в итоге получая чистую поверхность заготовки с полным отсутствием заусенцев.

Во время тестирования была проведена оценка использования наиболее распространенных смазочно-охлаждающих жидкостей, и в итоге было рекомендовано удаление стружки и охлаждение с использованием потока воздуха, поскольку это наиболее экологичное решение – при этом способе частицы стружки и СОЖ не образуют пасту, которую иногда можно наблюдать при охлаждении масляным туманом.

В результате получилась концевая фреза, способная надежно вырезать трехмерные детали в цементированном карбиде.

Тестирование

Фрезерный инструмент и обработка металла

CAM-изображение трехмерной звездообразной детали 9 мм в диаметре

Для тестового образца была разработана трехмерная деталь звездообразной формы. При фрезеровании этой детали и была протестирована концевая фреза диаметром 1 миллиметр с геометрией и покрытием, описанным выше в этой статье.

В качестве заготовки была выбрана пластина из мелкозернистого карбида VF-20 с твердостью 92,5 единиц Роквелла по шкале А, с размером зерна 0,5 микрон и добавкой 13 процентов кобальта. Прочность на изгиб была оценена в 4500-5000 мПа.

На станке с ЧПУ был использован высокоточный цанговый держатель фрезы, параметры были установлены в 30000 оборотов шпинделя в минуту, горизонтальная подача 300 мм/мин с аксиальной глубиной резания 0,05мм и радиальной глубиной 0,30мм при черновой и 0.005мм при чистовой обработке. Предпочтение было отдано винтовому способу фрезерования, так как с его помощью можно добиться более ровной нагрузки на инструмент – нагрузка при обработке цементированного карбида в три раза выше, чем при обработке закаленной инструментальной стали. Как уже было отмечено, охлаждение осуществлялось с помощью потока воздуха.

Фреза UCDB

Фреза UCDB диаметром 1мм после 39 минут фрезерования, вид сбоку.

Сравнительное время обработки обычным электроэрозионным методом было рассчитано как 3-4 часа, включая время изготовления электрода. При этом полное время обработки методом прямого фрезерования составило 39 минут при использовании одной-единственной фрезы. Всего из заготовки было изъято 91.7 кубических миллиметров материала со скоростью изъятия 2.35 кубических миллиметров в минуту.

На недавней международной выставке этот опыт повторялся ежедневно, и после каждого цикла миллиметровая сферическая концевая фреза, используемая в работе, измерялась на предмет износа режущей части. Результаты показали, что износ составил менее 1.8 микрон. Целью презентации было получение чистой, без раковин и заусенцев, поверхности, которую можно было бы воспроизводить многократно с сохранением требуемых допусков, заложенных в техзадании.

Видео:

Резюме

Усовершенствование концевой фрезы с целью получения возможности вырезания трехмерных деталей в твердосплавных материалах является ключом к решению исходного вопроса о том, как производителям литьевых форм в полной мере использовать твердосплавные материалы с их эксклюзивными свойствами, при этом не выплачивая за новшества ни денег, ни дополнительных машино-часов и получая высокую степень детализации поверхности, что может вывести твердосплавные материалы на первое место в качестве материала для изготовления литьевых форм.

Справочная информация

Тестирование проводилось доктором наук Хайдом Уотанейбом в техническом центре компании Union Tools Nagaoka, Япония. На основе проведенных экспериментов был зарегистрирован патент на алмазное покрытие, использованное для данного продукта.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector