Способ изготовления режущего инструмента

Способ изготовления режущего инструмента

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

«> 75l505

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Социалистических

Республик (61) Дополнительное ж акт. свид-ву— (22) Заявлено 25.10,78 (21) 2677402/25-08 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.07.80. Бюллетень ¹ 28 (45) Дата опубликования описания 30.07.80 (51) Ч.Кл.з В 23 В 27/14

В 23 P 15/28

Государстлеииый комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УД1 621.9.025 (088.8) (72) Авторы иэобретен ия

П. Б. Гринберг, В. M Лобанов, В. A. Уманский, А. П. Шипулин и Л. Г. Бутаков (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

Изобретение относится к области металлообработки, в частности, изготовления твердосплавного режущего инструмента.

Известен способ изготовления режущего инструмента из быстрорежущей стали, согласно которому его подвергают полной обработке, включая термическую обработку, шлифование и окончательную заточку, а затем производят низкотемпературное цианироаание в активных газовых, жидких или порошкообразных смесях, обеспечивающих насыщение поверхностных слоев стали, в основном азотом, на глубину 0,01 — 0,025 мм.

Поверхностная твердость быстрорежущей стали после цианирования практически достигает HV 1000 †10, т. е. íà HV 150—

200 выше, чем до цианирования. Цианированный слой обладает хорошей теплостойкостью, поэтому стойкость цианированного инструмента,из быстрорежущей стали в

1,5 — 2,5 раза выше, чем нецианированного.

Режимы низкотемпературного цианирования быстрорежущего инструмента следующие:

Т = 560 С, время выдержки, t = 5 — 30 мин.

Способ рекомендуется применять для инструментов, работающих без значительных ударных нагрузок.

Недостатком способа является то, что при химико-термической обработке происходит одновременное насыщение передней и задней поверхностей режущего инструмента, при этом на острие его получается более интенсивное насыщение, чем на поверхности — острие пронизывается насквозь углеродом и азотом и получается хрунким.

Поэтому прп черновой обработке заготовок, когда требуется более глубокое насыщение псжерхностей режущего инструмента и повышаются требования к прочности режущей кромки, инструмент, изготовленный по указанному способу, не применяется. Попытки использовать указанный способ для изготовления твердосплавного инструмента также не дали положительного эффекта, стой15 кость цианированного инструмента оказалась в 1,5 — 2 раза ниже, чем нециан ированного при обработке слитков и дисков из титановых и жаропрочных сплавов.

Целью изобретения является повышение стойкости режущего инструмента, преимущественно твердосплавного, прп черновой обработке труднообрабатываемых сталей н сплавов.

Цель достигается тем, что после насыщения поверхностного слоя рабочей части инструмента легирующими элементами, преимущественно азотом и углеродом, с участка его передней поверхности, прилежащего к режущей кромке, снимают часть насыщенного слоя, при этом ширину снимаемоге

751505 слоя, выбирают равной (0,5 — 1) а, где а— толщина сечения среза, а глубину плавно увеличивают в направлении к режущей кромке от нуля до максимального значения на режущей кромке, равном (0,1 — 0,8) h, где h — глубина насыщенного слоя.

Снятие части насыщенного слоя, прилежащего к режущей кромке, производится пз следующих соображений: после насыщения твердого сплава в сечении можно наблюдать два слоя: слой, насыщенный легирующим элементом или элементами, и основной материал.

Однако насыщенный слой неоднороден и его можно условно разделить на 3 переходящие друг в друга зоны. Первая зона представляет из себя разрыхленный слой, лежащий на самой поверхности. Этот слой является очень тонким, порядка 0,001—

0,003 мм и в 2 — 3 раза более мягким, чем основной материал, так как в нем, очевидно, разрушены связи между кобальтовой связкой и карбидами металлов. Этот слой при резании играет положительную роль, зыступая в роли смазки, однако, на самой режущей кромке он способстзует развитию микротрещин и снижает ее прочность. Вторая зона представляет из себя зону ярко выраженного насыщения. Толщина ее незначительна и зависит от условий насыщения.

Эта зона неоднородна по плотности насыщения, по микротвердости, в ней встречаются участки, перенасыщенные легирующими элементами, и склонные, вследствие этого, к трещинообразованию. Особенно большую опасность представляет она на режущей кромке, так как делает кромку более хрупкой и не позволяет работать в условиях ударных нагрузок. Однако у этой зоны есть и свои положительные качества, а именно повышенная износостойкость.

Износ насыщенного режущего инструмента обычно начинается в виде сколов на режущей кромке и приводит к выкрашиванию ее, также часто наблюдается износ в виде растрескивания твердосплавной пластины режущего инструмента.

Третья зона имеет пониженную пористость. «Беспористая зона» имеет диффузионное происхождение, толщина ее оп ределяется условиями насыщения, но обычно на порядок выше толщины второй зоны. Образование этой зоны можно объяснить двумя причинами: закрытием пор в процессе насыщения, которое можно рассматривать как дополнительное спекание; закрытием пор за счет образования на их поверхности новых фаз, образуемых легирующими элементами.

При этом, например, образование бор идных или нитридных фаз сопровождается увеличением объема и может привести к полному или частичному закрытию пор.

Эта «беспористая зона» обладает повышенной плотностью структуры и повышенной прочностью на изгиб m высокой износостойкостью.

Снятие первой, второй и части третьей зон этого слоя приводит к повышению стойкости и прочности режущего инструмента.

Снятие насыщенного слоя на ширине, равной (0,5 — 1,0) а, где а — толщина сечения среза, и плавно увеличивающимся по

1о глубине в направлении режущей кромки от нуля до максимального значения на самой режущей кромке, равном (0,1 — 0,8) Ь, где

6 — глубина насыщенного слоя, позволяет использовать положительные качества пер15 вой и второй зон насыщенного слоя, одновременно избавившись от их отрицательных качеств.

При резании основную нагрузку принимает на себя наиболее прочная, третья зона насыщенного слоя, а вторая и первая зона насыщенного слоя способствует лучшему сходу стружки, уменьшая абразивный износ от воздействия сходящей стружки, и снижению температуры резания. Ширина

25 снимаемого насыщенного слоя зависит от толщины сечения среза а обрабатываемого материала. Меньш ие значения IIIHp HHbI снимаемого слоя выбирают при обработке материалов, дающих стружку скола, большие — при обработке материалов, дающих сливную стружку.

Глубину снимаемого слоя выбирают, исходя из условий работы инструмента. При работе по корке, на удар, при наличи и ра.ковин и неоднородной структуры обрабатываемого материала глубину снимаемого слоя на режущей кромке выполняют близкой к максимальному значению.

В обычных условиях образования слив40 ной стружки глубину снимаемого на режущей кромке слоя выполняют близкой к максимальному значению.

На фиг. 1 показана многогранная режущая пластина, изготовленная по указанно4> му способу; на фиг. 2 — сечение по А — А на фиг. 1.

Пример изготовления многопранных твердосплавных пластин для сборных резцов.

Спеченную твердосплавную пластину 1 шлифуют по передней 2 и задним 8, 4 и б поверхностям, а затем подвергают химикотерм ической обработке, например, низкотемпературному цианированию в неядови>иидкостной ванне следующего состава:

ХаСКО 25 — 35 /о, КС1 28 — 40 /о, NaqCO3

25 — 30 /о в течение 3 — 5 ч при 560 †5 С.

При этом происходит поверхностное насыщение основого материала 7 преимущественно азотом и образуется насыщенный слой высотой h.

Слой 8 условно состоит из трех зон.

Первая зона 9 представляет из себя разрыхленный слой, лежащий на самой поверхности. Вторая зона 10 леж ит под пер75i1505 вой зоной и представляет из себя зону ярко выраженного насыщения. Эта зона обычно создает хрупкую режущую кромку 11. Третья, нижняя, зона 12 насыщенного слоя 9 представляет собой зону повышенной плотности и обладает высокой прочностью на изгиб и износостойкостью.

После химико-термической обработки пластины охлаждают на воздухе или в масле до комнатной температуры и промыва- 10 ют. Затем пластины подвергают последующей дополнительной механической обработке, заключающейся в том, что с передней поверхности 2 снимается часть 18 насыщенного слоя 8, лежащая выше поверхности съема 14, пересекающей все насыщенные зоны, и прилежащая к режущей кромке 11.

Ширина С снимаемого слоя 18 равна (0,5—

1) а, где а — толщина сечения среза обрабатываемого материала.

Глубина снимаемого слоя плавно увеличивается на ширине С от нуля на лавинии 15 до максимального значения К на новой режущей кромке 1б.

При этом хрупиий слой 18, прилежащий к режущей иромке 11, снимается и в процессе резания основную нагрузку воспринимает беспористая нижняя зона 12.

Эта операция выполняется на алмазнозаточных станках. 30

В качестве легирующего материала кроме углерода и азота используют бор, бериллий, серу и др.

Формула изобретения

1. Способ изготовления режущего инструмента, согласно которому инструмент подвергают механической обработке, а затем насыщают поверхностный слой рабочей части легирующи ми элементами, преимущественно азотом и углеродом, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения стойкости инструмента, преимущественно твердосплавного, при черновой обработке труднообрабатываемых материалов, с участка его передней поверхности, прилежащего к режущей кромке, снимают часть насыщенного слоя.

2. Способ по п. 1, отл ичающийся тем, что ширину снимаемого слоя выбирают равной (0,5 — 1,0) а, где а — толщина сечения ореза.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что глубину снимаемого насыщенного слоя плавно увеличивают в направлении к режущей кромке от нуля до максимального значения на режущей кромке, равного (0,1 — 0,8) h, где Ь вЂ” глубина насыщенного слоя.

Источник информации, принятый во внимание при экспертизе:

1. Четвериков С. С. Металлорежущие инструменты. М., «Высшая школа», 19б5, с. 569 — 579.

751505

Фиг,2

Составитель Л. Каменецкая

Техред Л. Куклина Корректор С. Файн

Редактор Г. Улыбина

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» аказ 829/1015 Изд. № 367 Тираж 1160 Подписное

НПО «Г1оиск» Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5