X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Фреза- это инструмент с несколькими вращающимися резцами для обработки поверхности материала.

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 .

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.

Библиографический список

ГОСТ 28527-90 Фрезы дисковые трехсторонние. Типы и размеры.

Код для цитирования: Скопировать