Технология изготовления режущего инструмента

Основы построения технологических процессов изготовления режущего инструмента. Типовые технологические процессы обработки инструментов

Страницы работы

Содержание работы

1. Палей М.М. Технология производства режущего инструмента. М., Машгиз, 1963.

2. Родин П.Р. Проектирование и производство режущего инструмента. М., Машгиз, 1962.

ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

Порядок разработки технологического процесса

Технология производства режущего инструмента базируется на общих прин­ципах технологии машиностроения.

Однако в производстве инструмента имеются специфические особенности:

1. Применение дорогостоящих инструментальных материалов и сплавов.

2. Обработка заготовок высокой твердости и прочности.

3. Высокие требования к точности размеров и геометрической формы, к чис­тоте поверхности.

4. Особенно высокие требования к физико-механическим свойствам инструмента.

В инструментальном производстве необходимо экономить дорогостоящие стали и сплавы. В связи с этим широко применяется составной и сборный инстру­мент.

Для обеспечения высокой точности и чистоты поверхности используется спе­циальное оборудование и инструменты второго порядка.

Разработка техпроцесса изготовления инструмента начинается с изучения ра­бочего чертежа и технических условий производства инструмента.

Затем составляется технологический маршрут изготовления инструмента. Од­новременно определяется метод получения и вид заготовки.

Желательно, чтобы технологические (установочные) базы совпадали с основ­ными (конструктивными) базами. Если это невозможно, технологические базы должны быть связаны с основными базами точными размерами. Согласно принципу единства баз, установка заготовки должна производиться всегда на одни и те же технологические базы, от которых будет вестись вся обработка и проверка разме­ров при контроле. Эти же базы должны быть сборочными базами при сборке дета­лей в изделие. Для получения технологических баз в самом начале процесса меха­нической обработки выбирают первичные черновые базы.

Эти базы обеспечивают правильную ориентацию заготовки и обработку с тре­буемой точностью.

Далее производится расчет припусков. Затем для каждой операции состав­ляют подробные операционные карты технологической обработки.

Выбор и обработка технологических баз

Режущий инструмент можно разделить на следующие основные группы:

1. Хвостовой (осевой)

Технологическими базами хвостового инструмента являются центровые от­верстия или наружные центры (у мелкого инструмента диаметром до 8 мм).

Установка детали в центрах с хомутиком является вполне определенной, так как лишает ее всех шести степеней свободы в пространстве. При обработке длин­ного инструмента используют люнеты. Черновыми базами хвостового инструмента служат наружные необработанные поверхности заготовки. Их установка на первой операции обеспечивается самоцентрирующимися патронами.

Центровые отверстия с углом 60 0 по ГОСТ обрабатывают при помощи центровочных сверл и зенковок в виде наборов.

В условиях мелкосерийного производства центрование производится комбинированным центровочным сверлом.

В крупносерийном и массовом производстве обработка отверстий ведется в два прохода – центровочным сверлом и центровочной зенковкой.

Для предохранения центровочного сверла от смещения торцовые поверхности заготовки необходимо подрезать на токарном или фрезерном станке.

После термической обработки центровые отверстия могут иметь деформации, окалину, забоины. Исправление центровых отверстий ведется на вертикально-сверлильных станках с помощью твердосплавного зенкера, на круглошлифоваль­ных или специальных станках с заправленным шлифовальным кругом.

При изготовлении разверток, протяжек и других инструментов повышенной точности центровые отверстия доводят с помощью чугунного притира и абразивной пасты.

У насадного инструмента технологической базой является отверстие, вспомогательными служат два торца заготовки.

Основная черновая база – это наружная необработанная поверхность заготовки. Вспомогательная черновая база – один из торцев. Правильное ориенти­рование заготовки достигается при помощи самоцентрирующегося устройства, за­хватывающего наружную поверхность.

При дальнейшей обработке заготовка устанавливается отверстием на оправку. Между отверстием заготовки и цилиндрической оправкой неизбежен зазор. Торец заготовки не будет строго перпендикулярен оси отверстия в силу погрешно­стей при предварительной обработке. Поэтому на цилиндрических оправках произ­водится обычно только предварительная обработка.

Надежнее установка заготовки с цилиндрическим отверстием на коническую оправку с малой конусностью. Цанговая односторонняя оправка приводит к боль­шей определенности установки. Цанговая разжимная оправка со встречными про­резями и двумя коническими поверхностями ограничивает все шесть степеней сво­боды и дает полную определенность установки.

Отверстия в заготовках для насадного инструмента обрабатывают растачива­нием и развертыванием или протягиванием. Далее заготовка запрессовывается или устанавливается на оправку для подрезки или шлифования торцев.

Режущий инструмент по металлу

Для резки материалов могут применяться самые различные инструменты. Их классификация проводится по достаточно большому количеству признаков, которые позволяют провести выбор наиболее подходящего варианта исполнения изделия. Режущий инструмент при этом изготавливается из самого различного материала.

Классификация режущего инструмента

Выделяют довольно большое количество различных признаков классификации режущего инструмента, основной можно назвать конструктивные признаки. В зависимости от геометрической формы и основных параметров выделяют следующие варианты:

1. фрезы;
2. резцы;
3. зенкеры;
4. сверла;
5. развертки;
6. цековки;
7. метчики;
8. плашки;
9. шеверы;
10. ножовочное полотно;
11. инструмент абразивного типа.

Все приведенные выше виды режущих инструментов характеризуются своими определенными особенностями. Примером можно назвать ручной режущий инструмент под названием плашка. За счет применения особого крепления можно получить резьбовую поверхность на цилиндрической поверхности.

Довольно большое распространение получили резцы. Их относят к режущему инструменту, который предназначен для обработки исключительно тел вращения.

Среди особенностей подобного варианта исполнения отметим следующее:

1. Есть рабочая часть и державка.
2. Угол заточки может существенно отличаться в зависимости от предназначения изделия.
3. При изготовлении применяются самые различные сплавы, которые и определяют область применения изделия.

Фрезеры встречаются в последнее время довольно часто. Это связано с тем, что подобный режущий инструмент может использоваться для получения корпусных изделий. Особенностью назовем то, что основное вращение передается фрезе, в это время заготовка находится в неподвижном состоянии. Конструктивно фрезы намного сложнее резцов, что определяет более высокую стоимость.

Основная классификация фрез представлена областью применения. Примером назовем следующие варианты исполнения:

1. Концевые.
2. Цилиндрические.
3. Червячные и другие.

Встречается просто огромное количество фрез, все они также обладают своими определенными характеристиками.

Довольно распространены сверла. Подобное изделие осевого типа применяется в случае, когда нужно получить отверстие в сплошном материале.

На момент резания сверла совершают вращательное движение, по винтовым канавкам стружка удаляется с зоны резания. Отличаются сверла по следующим признакам:

1. Тип применяемого материала.
2. Диаметральный размер.
3. Тип хвостовика.
4. Угол заточки режущей кромки.

Инструменты осевого типа весьма распространены. Примером можно назвать зенкеры, применяемые для корректировки размера и формы отверстия. Кроме этого, в эту группу включаются и развертки, которые требуются для удаления высокой шероховатости с поверхности стенок отверстия.

Инструменты режущие и ударные с острой режущей кромкой также весьма распространены. В эту группу включается долбяк, который может применяться для получения зубьев. Довольно обширными возможностями характеризуются насадки абразивного типа, применяемая для снижения степени шероховатости поверхности.

Все приведенные выше изделия можно разделить на несколько основных групп:

1. Изделия для работы с телами вращения. В эту группу входят различные резцы и абразивные круги. Как правило, в подобном случае основное вращение получает заготовка, а инструмент находится в неподвижном состоянии. Устанавливаются эти изделия на токарном оборудовании самого различного типа.
2. Достаточно большая группа представлена режущими инструментами, предназначенными для получения и обработки уже готового отверстия. Примером можно назвать сверла, протяжки, зенкеры и другие варианты исполнения. Осевой получает вращение, режущая часть представлена витками с различным углом заточки.
3. Отдельная группа представлена приспособлениями, предназначенными для нарезания резьбовых витков на цилиндрической поверхности. Особая форма режущей части позволяет получать витки с определенным расположением относительно друг друга. Резьбовая поверхность сегодня встречается крайне часто, так как она применяется при создании различных соединительных элементов. В быту нарезка проводится при применении ручных инструментов, в промышленности встречаются станки с особыми режимами работы.
4. Довольно большое распространение в машиностроительной отрасли получили зубчатые колеса и другие подобные изделия. Для их получения подходят шеверы, долбяки и другие.

Выделяют также второстепенные признаки классификации. Примером назовем то, каким образом режущая кромка взаимодействует с обрабатываемой поверхностью. По этому признаку выделяют:

1. Обычные варианты исполнения получили весьма широкое распространение. Как правило, они получаются при применении технологии литья. Основная и рабочая часть конструкции в большинстве случаев представлена идентичным материалом.
2. Ротационные характеризуются непрерывным обновляющимся круговым лезвием.

Важным критерием можно назвать тип изготовления. В зависимости от этого выделяют:

1. Цельные конструкции встречаются крайне часто, что связано с их относительно невысокой стоимостью и надежностью в применении.
2. Составные обходятся намного дороже, но при этом есть возможность использовать более качественные материалы при создании режущей кромки.
3. Сборные также характеризуются тем, что состоят из отдельных частей.

Сборные также можно охарактеризовать тем, что соединение разъемное. Составные зачастую изготавливаются при применении технологии сварки, за счет чего провести отсоединение режущей кромки не получится.

Классификация режущего инструмента также проводится по способу крепления.

Выделяют следующие варианты исполнения:

В продаже можно встретить просто огромное количество различных вариантов исполнения дополнительной оснастки, которая существенно расширяет функциональность оборудования.

Сферы использования

Сфера применения режущего инструмента весьма обширна. Большая часть изделий встречается в машиностроении, так как заготовки представлены различными сплавами. Рассматривая сферу применения отметим следующие моменты:

1. Большая часть изделий может резать по металлу только при условии передачи большого усилия при жестком закреплении заготовки. Именно поэтому они изготавливаются таким образом, чтобы могли устанавливаться в станках и другом подобном оборудовании. Область применения – промышленность с различным показателем производительности труда. Отличительной особенностью подобной группы можно назвать длительный эксплуатационный срок и устойчивость к износу.
2. Также обработка заготовок может проводится в домашней мастерской. Для подобного случая подходят варианты исполнения, которые применяются при ручной обработке или применении настольного оборудования. Специалисты рекомендуют выбирать для домашней мастерской варианты исполнения из низкой ценовой категории. Это связано с тем, что они отлично подходят для обработки при небольшой подаче и скорости резания. Режущие инструменты для промышленных станков обходятся намного дороже и требуют профессиональной периодической заточки.

В целом можно сказать, что область применения режущего инструмента весьма обширна. Механическое резание может проводится только при наличии режущей кромки.

Выбор режущего инструмента

Только правильно подобранный инструмент может применяться для получения качественного изделия. Среди столь большого выбора подобрать наиболее подходящий вариант исполнения изделия сложно. Режущий инструмент по металлу выбирают с учетом следующих рекомендаций:

1. Для начала определяется поставленная задача. Как правило, технология производства составляется технологом, который также указывается наиболее подходящий режущий инструмент. К примеру, получить тело вращения можно с требуемым диаметром можно при использовании резца, отверстие сверла. При этом одна деталь может изготавливаться при применении одного вида изделия с различными параметрами.
2. Следующий шаг заключается в определении того, какое именно оборудование будет применяться для передачи вращения. Примером можно назвать промышленные станки или ручные конструкции. От этого момента зависит то, какая державка подойдет.
3. На момент составления технологической карты указываются основные параметры резания. С учетом подобного показателя проводится выбор режущего инструмента по типу применяемого материала при изготовлении основной или рабочей части.
4. Учитывается и производительность применяемого оборудования. Для выпуска большого количества продукции нужно выбирать вариант исполнения с повышенной износостойкостью.

Производство режущего инструмента предусматривает соблюдение определенных требований, которые устанавливаются в проектной документации. Кроме этого, уделяется внимание популярности бренда, так как от этого зависит качество.

В заключение отметим, что неправильно подобранное изделие может создать серьезные проблемы.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Производство наборов инструмента как бизнес: перечень оборудования, описание технологии изготовления, нюансы организации дела

Людмила Чорноуз 0

Фото: Вячеслав Семенов

Производство наборов инструментов как бизнес-идея подходит людям, которые готовы выработать стратегию захвата рынка, вложить немалые средства в обеспечение технологического процесса, наладить работу предприятия согласно требованиям ГОСТ.

Выбор направления деятельности

Завоевать рынок по продаже инструментов сложно. Причина в том, что основанным потребителям известна продукция лидирующих фирм-производителей инструментов (Арсенал (Тайвань), Bosh (Германия), Макита (Япония), Стелс (Россия), ЗУБР (Россия)), ее плюсы и минусы, а основное представление о качественном продукте давно сформировано. Новичок на рынке инструментов может рассчитывать на завоевание собственной ниши благодаря снижению средней цены на аналогичные виды товара, рекламе и высокому качеству комплектующих.

Прежде всего, необходимо определиться, какие именно инструменты будут производиться на заводе.

Какими могут быть наборы инструментов

В огромном, на первый взгляд, ассортименте можно легко ориентироваться, если разделить его на группы согласно целевому назначению. Наборы инструменты могут быть использованы:

• Для ремонта сантехники. Они представляют собой кейсы с напильниками, зубилом, разводным ключом, бородком (пробойником), кернером, плоскогубцами, молотком, чертилкой, рычажным ключом, отверткой, ножом. Средняя стоимость набора — от 5 тыс. руб.
• Для шофера. В стандартный набор входят трещоточные ключи, ключ с присоединительным квадратом, торцевые головки разных размеров, коловорот, шарнир, удлинители. Стоимость подобных наборов российской сборки составляет около 2 тыс. руб.
• Универсальные наборы — представляют собой объемные кейсы, насчитывающие около 150 наименований предметов. В него включены комбинированные ключи, головки разных размеров и видов (торцевые, удлиненные, на свечу зажигания, со вставками), удлинители, отвертки, переходники, карданные шарниры. Стоимость универсального набора инструментов составляет около 8 тыс. руб.

Кроме того, существуют и иные классификации. Отдельные элементы набора инструментов могут соотноситься к разным группам:

• автомобильные — предназначенные только для работы с автомобилями;
• слесарные — благодаря им производится ремонт или сборка конструкций из разных материалов;
• шарнирно-губцевые — пассатижи, плоскогубцы, кусачки и прочие.

Если нацелить производство на изготовление универсальных наборов, могут возникнуть проблемы со сбытом из-за высокой стоимости товара. Альтернативное направление — работа над производством профессионального инструмента. Покупателей, постоянно пользующихся специальными приспособлениями, можно привлечь только отличным качеством и наличием новых технологических решений в каждом из инструментов.

Оптимальный вариант — производство бытового инструмента. Наборы могут быть помещены в пластиковые боксы или сумку из плотного материала с отсеками.

Обратите внимание! Особенно высокий спрос отмечается на бытовые наборы, включающие молоток-гвоздодер с деревянной ручкой, пассатижи, нож с выдвижным лезвием, отвертку с двухсторонним стержнем и рулетку.

Основные требования к инструменту

При производстве инструментов следует руководствоваться ГОСТ 26810-86 (в стандарте описаны критерии оценки качества товара). После выбора вида производимого инструмента следует определить, какими стандартами руководствоваться для достижения соответствующих показателей качества. О важности соблюдения ГОСТ можно судить по выдержкам из некоторых стандартов, относящихся к производству наборов инструментов.

ГОСТ 2310-77

Стандарт определяет, какими должны быть стальные слесарные молотки. Детали инструмента изготовляются согласно утвержденным рабочим чертежам. «Головка» молотка производится из определённой марки стали — 50, согласно ГОСТ 1050, а также стали У7 по ГОСТ 1435. Возможно использования других марок, но при условии, что по качеству они не уступают заявленным в ГОСТе. Также есть ограничения по поводу породы деревьев, подходящих для производства. Допускается использования только 1 сорта (ГОСТ 2695), или же синтетических материалов, при условии, что их прочность и надежность не ниже дерева 1 сорта. Молотки должны проверяться на прочность, твердость, размеры, шероховатость и ряд других параметров, отраженных в разделе 4 ГОСТ.

Нюанс! Инструменты имеют срок годности, и при возникновении поломки покупатель может обратиться к производителю с претензией. Так, например, срок службы стального столярного молотка составляет 6 месяцев со дня продажи или получения потребителем.

ГОСТ 11516-94

Стандарт отражает требования к ручным инструментам для работы под напряжением переменного (до 1000 В) и постоянного (до 1500 В) тока. В данную категорию входят:

• любые гаечные ключи;
• трещоточные ключи;
• боковые и торцовые кусачки;
• отвертки;
• молотки;
• ножницы, предназначенные для резки кабелей и проводов;
• пассатижи;
• круглозубцы.

В стандарте отражены требования к материалу, из которого изготовляются диэлектрические чехлы, а также уровни показателей водопоглощения, теплостойкости, морозостойкости, электрической прочности.

Строго определены размеры неизолированной поверхности. Например, у отверток со шлицевой головкой длина стержня, не защищенного изоляцией, может быть около 15 мм, у других типов — не более 18 мм.

Все инструменты должны иметь временную противокоррозионную защиту.

Есть требования и к упаковке: инструмент необходимо помещать в потребительскую тару, в которой должна иметься внутренняя упаковка.

Отельными ГОСТ определяются требования и условия производства слесарно-монтажных отверток (ГОСТ 17199-88), диэлектрических (ГОСТ 21010-75). Какой из стандартов выбрать, определяет производитель исходя из перечня продукции.

Обратите внимание! Многие компании, решив производить наборы инструментов, используют понятие «DIN». Это аббревиатура названия немецкой организации по стандартизации. Если указывается, что продукция соответствует DIN EN, значит ее параметры совпадают или превосходят требования европейских стандартов, которые признаются Европейским и Европейским электротехническим комитетом по стандартизации.

Чтобы соответствовать параметрам, необходимо тщательно продумать, что выпускать и какое оборудования для этого нужно.

Особенности производства + видео процесса

Основным сырьем для производства высококачественных инструментов является высокоуглеродистая сталь. Это значит, что в ней содержание элемента С не менее 0,7%. Основные параметры прутов, полос и мотков из стали отражены в ГОСТ 1435-99.

Сырье может различаться по количеству содержания иных включений, в частности — серы и фосфора. В зависимости от этого сталь делят на:

• Качественную — в ней содержится 0,03% серы и 0,035% фосфора.
• Высококачественную — в ней серы и фосфора 0,02% и 0,03% соответственно. Она маркируется буквой «А».

Маркировка первой буквой алфавита обозначает максимально качественный продукт. Если в названии стоит буква «Г», значит в сырье много марганца.

К сожалению, материал не теплоустойчив, начинает деформироваться при температуре 250-300°С, однако достаточно прочен для производства гаечных ключей, пассатижей и прочего инструмента, работа с которым не предполагает нагрев до высоких температур.

Кроме высококачественных марок, в производстве инструментов применяют сталь инструментальную:

Если набор предназначен для работы по дереву, закупаются марки У7, У7А. Если инструмент предполагает быстрый износ (напильник, нож), используется под давлением, но без нагревания, применяют углеродистую сталь марок У13, У13А.

Как же происходит производство инструментов? Один из способов предполагает нагревание стального пласта под воздействием лазерного излучения высокой мощности. В итоге сталь становится прочнее, исчезают микротрещины. Увеличивается антикоррозийные свойства материала. В пластичном виде из стали формуются готовые изделия.

На примере производства гаечных ключей можно выделить процессы трансформации болванки в инструмент:

1. Сырье помещается в высекальную машину. Так его нарезают на «болванки» или заготовки.
2. В автоматическом режиме болванки перемещаются в индукционный нагреватель. Чтобы получить изделие нужной формы, заготовки нагреваются до температуры около 1000°С.
3. В раскаленном виде болванки отправляются в ковочный пресс. Процесс окончательного формирования инструмента состоит из нескольких этапов. Сначала болванка «сплющивается» прессом, и на раскаленной стали виден только силуэт изделия. Во второй форме болванка под прессом приобретает более четкий, окончательный силуэт. После, сплющенная заготовка с четко ограниченным силуэтом изделия направляется в 3 форму, где убираются излишки металла по контуру.
4. Готовые ключи по конвейеру перемещаются в емкость для складирования. По пути они охлаждаются.
5. Затем рабочие цеха вручную производят шлифовку инструмента на шлифовальной машине.
6. Ключи загружаются в полировочную машину. Шлифовка происходит за счет попадания под давлением частиц песка на готовое изделие. После обработки ключи становятся совершено гладкими, на них нет шва, образованного после сдавливания пресс-формой.
7. Далее происходит обработка ключа под прессом. Работник цеха вручную кладет каждый инструмент под пресс весом около 75 тонн. При этом происходит штамповка: на изделии появляется название фирмы-производителя, номер изделия, его вес.
8. Далее происходит обработка концов гаечного ключа. Сначала штамповочная машина формирует зев под углом 15°.
9. Изделие помещается в вертикально-фрезерный станок, где делается отверстие закрытого зева. Все делается под струей охлаждающего средства в автоматическом режиме.
10. Далее ключи перемещаются в протяжной станок. Он оснащен гидроприводом. Благодаря протяжке во внутренней части изделия появляются зубки.
11. Инструменты перемещаются для протяжки открытого зева. Так им придается нужный диаметр.
12. Работник вручную производит шлифовку открытого зева для придания ему идеальной гладкости.
13. Чтобы ключи стали более прочными, им предстоит закалка. Она проходит в 3 этапа. Ящик с готовыми ключами помещают в раскаленную печь. У некоторых изделий производят развальцовку зева для получения гайковерта.
14. Чтобы ключи сияли и были идеально отшлифованы, их помещают в наклонный конвейер с керамическими камнями и химическим раствором. Там они проходят окончательную обработку в процессе 8 часов.
15. После, ключи погружают в раствор электролита для никелироваия. Там они приобретают антикоррозийные свойства. В ванных ключи покрываются хромом.
16. Финишный этап — ополаскивание под напором воды, завершительная полировка.

Видео всего процесса:

Организация производства

Оценив сложности технологического процесса и предстоящие затраты, следует узаконить деятельность. Как правильно оформить производство наборов инструментов можно узнать из пошаговой инструкции.

Шаг 1. Создайте бизнес-план

Уже на стадии планировании найдите потенциальных поставщиков сырья и место, которое подойдет для размещения производства.

Шаг 2. Пройдите регистрацию

Производство необходимо зарегистрировать в форме ООО или ИП. Процедура проводится в налоговой инспекции. Заранее можно узнать перечень необходимых документов на сайте Госуслуги. При регистрации посредством сети Интернет не придется платить Госпошлину.

Один из обязательных документов — заявление, в котором нужно указать код деятельности. Для регистрации предприятия по производству наборов инструментов подойдет код:

• 25.73 – Группа «Производство инструмента».

С таким кодом можно заниматься изготовлением ножей, режущих запчастей для различных ручных инструментов (отверток, плоскогубцев), сменных запчастей для укомплектования универсального набора инструментов.

Наряду с оформлением ООО или ИП, необходимо подать заявление (в 3 экз.) о выборе системы налогообложения.

Шаг 2. Снимите производственное помещение или постройте

Площадь должна быть достаточной для оборудования производственного цеха, комнаты отдыха для рабочих, административных помещений. На территории должны находится подсобное помещения, душевые, туалет.

Шаг 3. Закупить оборудование соответственно плану производства

Шаг 4. Наймите персонал

Для производства набора инструментов необходимо привлечь не менее 6 сотрудников для работы в цеху, мастера-наладчика. Обеспечить процесс сможет менеджер по закупкам-реализации, а вести учет – бухгалтер.

Шаг 5. Заключите договора на поставку сырья и материалов

Шаг 6. Привлеките покупателей

В качестве метода продвижения можно использовать любые виды рекламы: на ТВ, в печатных изданиях. В точках по продаже инструментов, быттехники, на радио- и авторынках желательно установить баннеры с отображением готовой продукции и контактных данных, организовать раздачу листовок.

Начиная производство, следует опираться на потребности покупателя в регионе развития и стараться достичь высокого качества при оптимальных затратах.

Про инструментальную сталь — главное сырье

Инструментальной называют сталь с содержанием углерода от 0,7 % и выше. Она отличается высокой твёрдостью и прочностью (после окончательной термообработки) и применяется для изготовления инструмента. Выпускается по ГОСТ 1435-99 следующих марок: У7; У8; У8Г; У9; У10; У11; У12; У7А; У8А; У8ГА; У9А; У10А; У11А; У12А. Стандарт распространяется на углеродистую инструментальную горячекатаную, кованую, калиброванную сталь, серебрянку.

Инструментальная углеродистая сталь делится на качественную и высококачественную. Содержание серы и фосфора в качественной инструментальной стали — 0,03 % и 0,035 %, в высококачественной — 0,02 % и 0,03 % соответственно. К группе качественных сталей относятся марки стали без буквы А (в конце маркировки), к группе высококачественных сталей, с пониженным содержанием серы и фосфора, а также вредных примесей других элементов — марки стали с буквой А. Буквы и цифры в обозначении этих марок стали означают: У — углеродистая, следующая за ней цифра — среднее содержание углерода в десятых долях процента, Г — повышенное содержание марганца, А — повышенного качества.

Достоинство углеродистых инструментальных сталей состоит, в основном, в их малой стоимости и достаточно высокой твёрдости по сравнению с другими инструментальными сталями. К недостаткам следует отнести малую износостойкость и низкую теплостойкость — при нагреве режущей кромки инструмента свыше 250—300 °C происходит отпуск закалки с потерей твёрдости.

Выпускается в виде прутков круглого, квадратного и шестиугольного сечения, мотков проволоки, листов, полос.

Классификация инструментальных сталей

Помимо нелегированной углеродистой стали к инструментальным сталям относятся:

• Сталь инструментальная легированная.
• Сталь инструментальная валковая.
• Сталь инструментальная штамповая.
• Сталь инструментальная быстрорежущая.

Технологии изготовления режущего инструмента

Годовая программа термического участка режущего инструмента. Анализ условий работы фрез, сверл, метчиков. Влияние различных факторов на структуру и свойства быстрорежущей стали. Разработка маршрутной технологии изготовления режущего инструмента.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Производственная программа термического участка

Годовая программа термического участка режущего инструмента разделена на три группы:

1) фреза дисковая (пазовая затылованная) подвергается изотермическому отжигу, трехступенчатой закалке и трехкратному отпуску.

2) сверло подвергается изотермическому отжигу, закалке со ступенчатым нагревом, высокотемпературному трехкратному отпуску — режущая часть, закалке и отпуску — хвостовик.

3) метчик подвергается режимам термической обработки аналогичным для сверла.

Таблица 1.1 Производственная программа

Размеры инструмента в планах, мм

Масса инструмента, кг

Отжиг, трехступенчатая закалка, двухкратный отпуск

6,8 — режущая часть; 9,4 — хвостовая часть

Режущая часть 62-65 Хвостовая часть 30-45

Для режущей части: отжиг, закалка со ступенчатым нагревом, трехкратный отпуск; для хвостовой части: закалка и отпуск

Режущая часть 63-66 Хвостовая часть 31-51

Для режущей части: отжиг, закалка со ступенчатым нагревом, трехкратный отпуск; для хвостовой части: закалка и отпуск

1.2 Анализ условий работы режущего инструмента

1.2.1 Фрезы дисковые

Фреза используется в качестве режущего инструмента для механической обработки металла резанием, при которой режущий инструмент — фреза имеет вращательное (главное) движение, а обрабатываемая заготовка — поступательное движение (движение подачи), оно может быть направлено как по направлению вращения фрезы, так и против.

Особенностью фрезерования является прерывистость процесса резания. Это обусловлено тем, что при вращении фрезы каждый зуб врезается в заготовку с ударом, а затем работает только на некоторой части оборота и выходит из зоны резания. При дальнейшем движении зуб не касается заготовки, что способствует его охлаждению и обусловливает более благоприятные условия для работы.

Врезание зубьев фрезы в заготовку с ударами приводит к возникновению вибрации, что отрицательно сказывается на точности и шероховатости обработки[1].

Рабочая кромка инструмента испытывает тепловые воздействия за счет тепла, выделяющегося при резании и трении. Температура достигает 400-600єС и может повышаться при дальнейшем повышении скорости резания. Тепловой фактор влияет на свойства и поведение инструментальных сталей. Каждый режущий зуб фрезы имеет такие же элементы и как и любой резец или другой режущий инструмент, врезаясь в металл, снимает стружку.

Поэтому наиболее важные требования к дисковой фрезе следующие:

— высокая твердость 63-65 HRC;

— высокая прочность и сопротивление пластической деформации;

— теплостойкость, при температуре резанья 615-620 °С;

— формо- и размероустойчивость.

Сверло — режущий инструмент для обработки отверстий в сплошном материале, или для рассверливания отверстий при двух одновременно выполняющихся движениях: вращения сверла вокруг его оси и поступательного движения подачи вдоль оси инструмента.

В промышленности применяются такие основные типы свёрл: спиральные, перьевые, кольцевые, центровочные. Свёрла изготавливаются из быстрорежущих сталей, марок Р18, Р12, Р9, Р6М3, Р6М5, Р6М5К5. Основным типом свёрл, наиболее широко применяющимся в промышленности, является спиральное сверло. Оно применяется при сверлении и рассверливании отверстий диаметром до 80 мм.Такие свёрла состоят с основных частей : режущая, направляющая, хвостовик. Режущая и направляющая части составляют рабочую зону сверла, оснащённую двумя винтовыми канавками. Режущая часть сверла состоит из двух (зубьев), которые в процессе сверления своими режущими кромками врезаются в материал заготовки и срезают его в виде стружки. Условия работы сверла определяются главным образом конструкцией режущей части. Направляющая часть сверла необходима для направления сверла при работе. Направляющая часть имеет вспомогательные режущие кромки — кромки ленточки, принимающие участие в формировании поверхности обрабатываемого отверстия. Хвостовик служит для крепления сверла. В свёрлах с коническим хвостовиком рабочая часть изготавливается из быстрорежущей стали, а хвостовик из стали 45.

Метчик представляет собой закаленный винт, на котором прорезано несколько прямых или винтовых канавок, образующих режущие кромки инструмента. Канавки также обеспечивают размещение стружки, образующейся при резании; стружка может выводиться из зоны резания.

Условия резания при снятии стружки метчиком очень тяжелые из-за несвободного резания, больших сил резания и трения, а также затрудненных условий удаления стружки. Кроме того, метчики имеют пониженную прочность из-за ослабленного поперечного сечения. Особенно отрицательно это сказывается при нарезании резьбы в вязких материалах метчиками малых диаметров, которые часто выходят из строя из-за поломок, вызванных пакетированием стружки.

Поэтому материал для изготовления метчика должен обладать высокой твердостью (63—66 HRC) и износостойкостью, т. е. способностью длительное время сохранять режущие свойства кромки в условиях трения.

1.3 Выбор материала

Режущий инструмент работает в условиях длительного контакта и трения с обрабатываемым металлом. В процессе эксплуатации должны сохраняться неизменными конфигурации и свойства режущей кромки. Материал для изготовления режущего инструмента должен обладать высокой твердостью и износостойкостью, т. е. способностью длительное время сохранять режущие свойства кромки в условиях трения.

Чем больше твердость обрабатываемых материалов, толще стружка и выше скорость резания, тем больше энергия, затрачиваемая на процесс обработки резанием. Механическая энергия переходит в тепловую. Выделяющееся тепло нагревает резец, деталь, стружку и частично рассеивается. Поэтому основным требованием, предъявляемым к инструментальным материалам, является высокая теплостойкость, т. е. способность сохранять твердость и режущие свойства при длительном нагреве в процессе работы.

Режущие свойства инструмента ухудшаются не только под влиянием высокой температуры, но и таких явлений, как адгезия, вызывающая спаривание обрабатываемого материала с рабочей поверхностью инструмента, ускоренное выкрашивание и окисление поверхности, диффузия, абразивно-механическое изнашивание режущей кромки и поверхностей инструмента. Во избежание преждевременного разрушения режущей кромки необходимо, чтобы инструментальный материал был достаточно прочным.

Рабочая кромка инструмента находится в условиях, близких к неравномерному всестороннему сжатию и переводящих металл в более пластичное состояние вследствие возрастания доли касательных напряжений. При очень больших напряжениях может наблюдаться деформирование и пластическое течение тонкого поверхностного слоя.

Режущие инструменты подвергаются воздействию повышенных напряжений, чаще всего изгиба и кручения. Максимальный изгибающий или крутящий момент возникает в участках, несколько удаленных от контактирующей поверхности, например в основании зуба фрезы, метчика и т.д. В некоторых инструментах могут возникать растягивающие напряжения. Работа многих инструментов связана с ударными нагрузками или вибрациями, не устраняемыми полностью в системе станок — обрабатываемая деталь — инструмент или создаваемыми условиями резания, например при сквозном сверлении, при работе многолезвийных инструментов (фрезы, долбяки и т.д.). Поэтому инструмент должен обладать высокой твердостью рабочей части режущего инструмента, превышающей твердость детали. Инструмент с недостаточной твердостью не может резать: его форма и размеры быстро изменяются. Кроме того инструмент должен быть вязким. При низкой вязкости образуются трещины, происходит выкрашивание и поломка инструмента.

В процессе работы режущего инструмента происходит непрерывное трение — износ поверхности режущей кромки инструмента. Поэтому режущий инструмент должен обладать высокой износостойкостью.

Материал для режущего инструмента должен отвечать не только основным эксплуатационным свойствам, перечисленным выше, но и технологическим свойствам, которые характеризуют поведение стали при изготовлении инструмента и его термической обработке: стали для режущего инструмента должны обладать высокой закаливаемостью и прокаливаемостью, устойчивостью к деформации при термической обработке, стойкостью против закалочных трещин, стойкостью против окисления и обезуглероживания, не должны быть загрязнены неметаллическими включениями, снижающими качество инструмента.

Режущие свойства инструмента ухудшаются под действием адгезии, вызывающей сваривание обрабатываемого материала с рабочей поверхностью инструмента, ускоренное выкрашивание и окисление поверхности; диффузии, абразивно-механического изнашивания режущей кромки и поверхности инструмента.

Сталь 11М5Ф является быстрорежущей безвольфрамовой и имеет следующий химический состав:

Таблица 1.2 Химический состав стали 11М5Ф (ТУ 14-1-2678-0)