6.7.4.2. Зубодовбальні верстати

Зубодовбальний верстат служить для нарізування мето­дом обкочування циліндричних зубчастих коліс зовнішнього й внутрішнього зачеплення з прямими та скісними зубцями, а в спеціальних випадках — для нарізування рейок. Верстат має станину А (рис. 6.7.8), шпиндельну бабку Г, стіл В, механізми головного руху різання Д, механізми радіальної подачі Е шпин­дельної бабки, гітару ділення Б.

Шпиндель 1 разом з довбачем 2 отримує від електродвигуна й механізмів головного руху різання вертикальний зворотно­поступальний рух. Тут хід шпинделя вниз є головним рухом різання D_v , а його рух вгору — зворотним ходом. Частота по­двійних ходів шпинделя змінюється ступенево за допомогою коробки швидкостей або гітари. Крім головного руху різання, шпиндель з довбачем (інструментом) виконує обертальний рух ділення Д, _ні, узгоджений з обертальним рухом стола зі заготов­кою З — рух колової подачі заготовки D_{s кз}, що регулюється

гітарою ділення. Шпиндельна бабка на період врізування ін­струмента на глибину t отримує рух горизонтальної подачі D_{s r} по напрямних станини, а заготовка — допоміжний зворотно­поступальний рух Д (з ампулітудою - 1 мм), необхідний для відходу заготовки вправо перед зворотним ходом довбача, щоб зменшити тертя між інструментом і заготовкою. Перед почат­ком руху довбача вниз стіл зі заготовкою переміщається вліво у вихідне положення. Верстат працює за напівавтоматичним циклом.

Зубодовбання порівняно зі зубофрезеруванням продуктивні­ше для малих модулів нарізуваних коліс (т < 2,5 мм).

Розділ 6.8 шліфування заготовок

Шліфування — спосіб обробки заготовок інструментом, що має вигляд тіла обертання, різальними елементами якого є без­ліч дуже твердих абразивних зерен 1 (рис. 6.8.1), з'єднаних між собою зв'язкою 3. Геометрична форма абразивних зерен

нестабільна, а їх орієнтація в тілі інструмента хаотична. Зерна, що найбільше виступають зі зв'язки й оптимально орієнтовані, відокремлюють з поверхні заготовки 4 величезну кількість дуже дрібних і тонких стружок 5.

З огляду на явно виражений від'ємний передній кут зерна і велику швидкість різання стружка нагрівається до температу­ри понад 1000 °С. Нагрівається також оброблюваний матеріал заготовки в зоні різання, тому потрібно застосовувати мастиль­но-охолодну рідину. Твердість оброблюваних матеріалів може змінюватись у дуже широкому діапазоні, починаючи від м'я­ких і закінчуючи дуже твердими. Шліфують плоскі, циліндрич­ні, конічні й фасонні поверхні, досягаючи високої точності їх розмірів та якості поверхневого шару. Окрім цього, шліфуван­ня застосовують для чорнової обробки і для розрізних робіт. Частка верстатів, на яких використовують у промисловості аб­разивні інструменти, перевищує 20 %.

6.8.1. Абразивні матеріали та їх зернистість

Абразивні (abrasio — зіскоблювання (лат.)) матеріали — зернисті й порошкоподібні речовини високої твердості, зносо- й теплостійкості, які використовуються для виготовлення абра­зивних інструментів, а також у вільному стані для полірування та різних видів фінішної обробки.

Абразивні матеріали поділяють на природні (алмаз, корунд, наждак, кремінь) і штучні (електрокорунд, карбід кремнію, карбід бору, кубічний нітрид бору, синтетичні алмази). Природні абразиви застосовуються обмежено через їх неоднорідність і недостатню стабільність експлуатаційних властивостей або че­рез дефіцитність (наприклад алмазу). Для виготовлення абразив­них інструментів використовують переважно штучні абразивні матеріали, найтвердішим серед яких є синтетичний алмаз. Якщо мікротвердість алмазу прийняти за 100 %, то мікротвердість кубічного нітриду бору становитиме 90 %, карбіду бору — 40 %, карбіду кремнію — 35 %, електрокорунду — 25 %.

Електрокорунд в основному складається з кристалічного оксиду алюмінію А1₂0₃. В окремих випадках туди вводять легу-вальні речовини у вигляді оксиду хрому Сг₂0₃, оксиду титану

Ті0₂ або оксиду цирконію Zr0₂. Що більше в електрокорунді міститься оксиду алюмінію, а також легувальних речовин, то різальні властивості його вищі.

Електрокорунд характеризується достатньою твердістю, під­вищеною міцністю і певною пластичністю. Його застосовують для шліфування міцних матеріалів, серед яких є вуглецеві й леговані сталі у загартованому й незагартованому вигляді, ков­кі чавуни й бронзи.

Є декілька різновидів електрокорунду:

• нормальний (95...98 % А1₂0₃) марок 14А і 13А [37];

• білий марки 25А [37], що містить 98...99 % Аі₂0₃ й неве­лику кількість домішок;

• монокорунд, що складається з гострих однокристалітних зерен А1₂0₃;

• хромистий, в якому оксид хрому розчинений в А1₂О_а;

• титанистий;

• хромотитанистий;

• цирконієвий.

Карбід кремнію SiC [38] порівняно з електрокорундом твер­діший і крихкіший, а його зерна гостріші. Залежно від вмісту домішок та їх складу розрізняють чорний і зелений карбід кремнію.

Чорний карбід кремнію марок 54С і 53С містить не менше як 95 % SiC. Його застосовують для обробки матеріалів з невели­кою міцністю (тверді сплави, чавун, сплави кольорових металів).

Зелений карбід кремнію марок 64С і 63С має 96...99 % SiC. Він твердіший від чорного карбіду кремнію й використовується для загострювання інструментів переважно з твердих сплавів та для обробки виробів з каменю й кераміки.

Карбід бору В₄С [39] дуже крихкий і дорогий. Вміст В₄С в абразивному матеріалі не перевищує 92 %. Карбід бору має низьку теплостійкість (700... 800 °С). Його використовують лише у вигляді порошків і паст для фінішної обробки інструментів з твердих сплавів та інструментальних керамічних матеріалів.

Кубічний нітрид бору (ельбор) [40] як речовина в природі невідомий. За твердістю він наближається до алмазу, а за тепло­стійкістю майже вдвічі перевищує його. Хімічно не споріднений з легувальними елементами сталі, з огляду на що ним ефектив-

но шліфують високоміцні леговані сталі й загострюють різальні інструменти зі швидкорізальних сталей.

Синтетичний алмаз [41] характеризується дуже високими різальними властивостями, має добру теплопровідність, проте не­високу (до 800 °С) теплостійкість. Проявляє хімічну спорідненість з легувальними елементами сталей, через що його застосовують переважно для обробки твердих сплавів, а також для чистового шліфування чорних металів, для різання кераміки, скла тощо.

Зернистість — умовне позначення, що відповідає розмірам абразивних зерен і абразивних порошків основної фракції. Згідно зі стандартом [42], усі абразивні матеріали (за винятком алма­зів і кубічного нітриду бору) поділяють на чотири групи залеж­но від розміру зерен (мкм):

• шліфзерно від 2000 до 160;

• шліфпорошки від 125 до 40;

• мікропорошки від 63 до 14;

• тонкі мікропорошки від 10 до 3.

Зернистість шліфзерен і шліфпорошків позначають як 0,1 від розміру сторони комірки сита у світлі (мкм), на якому за­тримуються зерна основної фракції під час їх просіювання. Зер­нистість мікропорошків позначають літерою М і числом, що показує максимальний розмір зерен основної фракції (мкм). Наприклад, мікропорошок з розміром зерен основної фракції 14...10 мкм позначають як М14. Мікропорошки поділяють на фракції, осаджуючи їх з гідропульпи. Розміри мікропорошків визначають лінійним вимірюванням.

Є такі позначення зернистості для:

• шліфзерен 200, 160, 125, 100, 80, 63, 50, 40, 32, 25, 20, 16;

• шліфпорошків 12, 10, 8, 6, 5, 4;

• мікропорошків М63, М50, М40, М28, М20, М14;

• тонких мікропорошків М10, М7, М5.

Вибір зернистості інструмента залежить від припуску на обробку, мікрогеометрії та точності обробленої поверхні. Грубо­зернисті інструменти призначені для зрізання стружки знач­них розмірів, проте вони залишають на утвореній поверхні гру­бі сліди обробки. Дрібнозернисті інструменти зрізують тонку стружку, вони малопродуктивні, але забезпечують високу якість і точність обробленої поверхні.