книги из ГПНТБ / Балабаев, Г. М. Прогрессивные технологические процессы обработки металлов

Стойкость твердосплавного резца при обработке ста­ ли марки Х18Н9Т на автомате фасонно-продольного то­ чения в 12 раз выше стойкости быстрорежущего резца. Количество обработанных деталей между переточками твердосплавного и быстрорежущего резцов соответствен­ но составляет 1800 и 4200 единиц.

Изготовление твердосплавных метчиков. Твердосплав­ ные метчики применяются при обработке деталей из вы­ сокопрочных сталей и сплавов и закаленных сталей в тех случаях, когда нарезание резьбы из быстрорежущих ста­ лей невозможно осуществить или же оно малоэффектив­ но из-за низкой стойкости метчиков. Так, для нарезания

Р18 не могут быть применены, так как уже после наре­ зания одного—двух отверстий приходят в негодность. Повышение стойкости метчиков из быстрорежущих ста­ лей достигается путем добавки при их изготовлении ко­ бальта и ванадия. Однако при нарезании резьбы в мате­

нарезания всего одного—двух отверстий. Применение метчиков из твердого сплава дает значительный эф­ фект при нарезании резьбы в деталях из алюминиевых сплавов с повышенным содержанием кремния и неме­ таллических материалов: стеклопластиков, стеклотекстолитов, слоистых пластиков и других.

Твердосплавные метчики выполняются в двух вари­ антах: диаметром 8 мм (монолитные) и диаметром бо­ лее 8 мм с напаянными пластинками из твердого сплава. Последняя конструкция позволяет значительно умень­ шить расход твердого сплава. Изготовление метчиков размером меньше 8 мм нецелесообразно из-за их малой жесткости. Поэтому рекомендуется применять комплект метчиков из четырех штук, так как при этом снижается

20

усилие резания по сравнению с комплектами из трех мет­ чиков.

Марка твердого сплава для монолитных метчиков с напаянными пластинками выбирается в зависимости от качества и свойств материала, который придется им об­ рабатывать. Для нарезания резьбы в деталях из высо­ копрочных сталей и сплавов, а также чугунов рекомен­ дуется твердый сплав ВК6М. Для обработки неметалли­ ческих материалов используются твердые сплавы ВК6М, ВКЮ и др. Корпус метчиков с напаянными пла­ стинками изготовляется из стали 40Х (ГОСТ 4543—61).

Рабочую часть твердосплавных метчиков окончатель­ но обрабатывают в - следующей последовательности:

затачивание метчиков по передней поверхности; шлифование по наружному диаметру; нарезание и шлифование резьбы;

затылование задней поверхности на заборном конусе. Все эти операции выполняются алмазными кругами, характеристики и размеры которых приведены в таб­

лице 1.

Таблица 1

Конструктивные элементы режущей части твердосплавных метчиков

21

Характеристики алмазных кругов и режимов реза­ ния приведены с учетом обеспечения необходимой точ­ ности и шероховатости обрабатываемых поверхностей, а также экономичности обработки.

При обработке неметаллических материалов (стек­ лопластиков, стеклотекстолитов, слоистых пластиков), внедренных твердосплавными метчиками, их стойкость по сравнению с метчиками из стали Р18 увеличивается в 50 раз, при нарезании резьбы в деталях из алюминиево­ го сплава с повышенным содержанием кремния —• в 25—30 раз. При обработке деталей из высокопрочных сталей и сплавов наиболее эффективной смазочно-ох­ лаждающей жидкостью является хлорированный пара­ фин, обладающий хорошей смачиваемостью и более вы­ сокой температурной стойкостью по сравнению с олеи­ новой кислотой. Кроме того, усилия при выполнении операции снижаются примерно на 25% по сравнению с усилиями, возникающими при нарезании с олеиновой кислотой и индустриальным маслом.

Применение хлорированного парафина при нареза­ нии резьбы в деталях из углеродистых закаленных ста­ лей приводит к появлению коррозии. Если резьбу в за­ каленных деталях нарезают вручную, то рекомендуется применять густую смазку, например, солидол с олеино­ вой кислотой или касторовое масло. При нарезании резьбы на станках охлаждение должно быть постоян­ ным и обильным. В этом случае можно применять сульфофрезол. Резьбу в деталях из неметаллических мате­ риалов необходимо нарезать с применением эмульсии 3—4-процентного раствора эмульсола (ГОСТ 1975—53) в воде.

Для предварительного нарезания и окончательного шлифования резьбы твердосплавных метчиков приме­ няются круги А2П350Х60Х8, АСП10-М.1-100 или АСВ10-М1-100.

Резьбу у твердосплавных метчиков диаметром 5—

22

20 мм рекомендуется нарезать со следующими режима­ ми: скорость вращения детали 0,6 м/мин, глубина реза­ ния— 0,04 — 0,05 мм, глубина резания при шлифова­ нии— 0,02—0,03 мм и два-три выхаживающих хода, охлаждение — индустриальное масло № 3.

Для нарезания резьбы в деталях из высокопрочных сталей и сплавов, чугунов и алюминиевых сплавов с по­ вышенным содержанием кремния используют метчики из твердого сплава ВК6М, для неметаллических мате­ риалов— из твердого сплава ВК6М, ВКЮ и др.

Корпуса метчиков, оснащенных твердосплавными пластинками, изготавливают из стали 40Х (ГОСТ 4543— 61), обеспечивающей твердость HRC 40—45.

Твердосплавными метчиками достигается качествен­ ное нарезание резьбы в деталях из закаленных сталей, высокопрочных сталей и сплавов, чугунов, алюминиевых сплавов с высоким содержанием кремния и неметалли­ ческих материалов.

Обработка твердосплавных изделий кругами из син­ тетических алмазов. В прошлом доводка твердосплавных вытяжных матриц производилась вручную на доводоч­ ных бабках при помощи чугунных или стальных прити­ ров. Вызвано это было тем, что внутреннее шлифова­ ние отверстий диаметром менее 20 мм в твердосплавных изделиях кругами из зеленого карбида кремния не да­ вала положительных результатов: быстро затуплялись зерна зеленого карбида кремния, затрачивались боль­ шие усилия при выполнении этой операции. В результа­ те использования кругов повышенной твердости на по­ верхности обрабатываемой детали из твердого сплава появлялись трещины, а при обработке их мягкими кру­ гами не обеспечивалась необходимая точность. Практи­ чески шлифование малых отверстий в твердом сплаве абразивными кругами оказалось невозможным, и их об­ работка в производстве осуществлялась доводкой при помощи пасты со свободным зерном.

23

Доводка вручную также имеет недостатки. Напри­ мер, при обработке матриц чистота обработанной по­ верхности не превышает 8—9 класса, на рабочей поверх­ ности детали образуются концентрические царапины, не выдерживается требуемая геометрическая форма с обо­ их концов отверстия.

От соблюдения геометрической формы, шероховато­ сти поверхности вытяжного поля зависят точность раз­ меров, величина разностенности и качество поверхности полуфабриката, силы вытяжки, износ матриц.

Для обеспечения качественной обработки отверстий твердосплавных матриц применяется внутреннее шлифо­ вание кругами из синтетических алмазов. Доводке под­ вергаются вытяжные матрицы с твердосплавными вкла­ дышами (внутренний диаметр 11—15 мм), изготовлен­ ными из вольфрамо-кобальтовых сплавов ВК8 и ВК15.

Режимы шлифования следующие: скорость враще­ ния круга 18,8 и 37,6 м/сек (36000 и 72000 об/мин соот­

ное шлифование устанавливаются с учетом снятия по­ верхностного слоя и деформаций твердого сплава, обра­ зующихся при спекании. Для твердосплавных вытяжных матриц с диаметрами рабочих цилиндров 10—15 мм при­ пуски составляют 0,05 — 0,15 мм на одну сторону. При предварительном шлифовании снимается основная часть припуска, а при окончательном — 0,02—0,25 мм. Алмаз­ ные круги устанавливаются на оправках с точной посад­ кой по отверстию и крепятся гайкой.

Для нормальной работы биение круга по наружному диаметру после установки на оправку не должно пре­ вышать 0,01 мм, а при установке в электрошпинделе — 0,02 мм. Если биение превышает эту величину, необхо­ димо произвести правку круга на круглошлифовальном станке кругом из зеленого карбида кремния зернисто­

24

стью 16—25, твердостью СМ1—СМ.2 на керамической связке. Алмазный круг вместе с оправкой устанавлива­ ется в электрошпинделе, скорость вращения которого составляет 18,8 м/сек. Правящий круг закрепляется на оправке в шпинделе, скорость его вращения 40— 60 м/мин. Алмазные круги в процессе эксплуатации не снимают с оправок, так как после каждой установки круга появляется дополнительное биение.

Шлифование деталей из твердых сплавов. Концент­ рация алмазов кругов должна равняться 100—150%, а зернистость —АСО8 — АСО12.

Режимы шлифования следующие: скорость враще­ ния — 25—30 м/сек, скорость вращения детали — 35 — 45 м/мин, продольная подача — 0,8— 1 м/мин, попереч­ ная подача — 0,005 мм/дв. ход. При шлифовании за ми­ нуту расходуется 8—10 л охлажденной жидкости.

Обработка твердосплавных изделий с наложением электрического тока.

После опытных работ по заточке твердосплавных ин­ струментов, проведенных технологической лаборатори­ ей, на заводе приступили к внедрению новых способов их обработки с наложением электрического тока. Это позволило более эффективно использовать круги из син­ тетических алмазов на металлических связках, избе­ жать их засаливания в процессе работы. Кроме того, расход алмазов при этом методе по сравнению с обыч­ ными уменьшился в 7—10 раз. Внедрены синтетические алмазы и при шлифовании труднообрабатываемых нер­ жавеющих, жаропрочных, ударопрочных сталей и спла­ вов.

Электроалмазная (электролитическая алмазная) об­ работка представляет собой комбинацию электрохими­ ческой и алмазной обработки токопроводящих материа­ лов. (Принципиальная схема ее приведена на рис. 4). К ин­ струменту— алмазному шлифовальному кругу на ме­ таллической связке 1 подключается отрицательный по-

25

люс источника постоянного тока — катод, а к обра­

дит электрохимический процесс анодного растворения об­ рабатываемой поверхности. Ввиду того, что возникаю­ щая на поверхности детали анодная пленка имеет мень­ шую твердость и прочность, чем обрабатываемый мате­ риал, стойкость алмазных кругов и производительность при алмазной обработке выше, чем при обычном алмаз­ ном шлифовании.

Электроалмазное шлифование осуществляется при напряжении тока 4 — 6 в, что в основном исключает искрообразование и эрозионное воздействие тока на де­ таль. В качестве источников питания обычно использу­ ются селеновые выпрямители.

Для электроалмазной обработки применяется элект­ ролит — водный раствор солей: нитрат калия или нат­ рия, нитрит натрия и другие.

Круги из синтетических алмазов АСП и АСВ на ме­ таллических связках применяются для электроалмазной обработки твердых сплавов. Затачивание такими круга­ ми позволяет увеличить производительность и умень­ шить расход алмазов. Наибольшая эффективность электролитического алмазного шлифования достигается при плоском шлифовании торцом круга.

26

Вследствие засаливания круга производительность электроалмазной обработки через определенное время снижается. Для восстановления режущих свойств круга необходимо производить периодическую его правку эле­ ктролитическим способом или абразивными инструмен­ тами.

Испытанный на Черноморском судостроительном за­ воде алмазноконтактный метод (обработка при обратной полярности) обеспечил высокий экономический эффект при обработке деталей из твердых сплавов, а также твердосплавной пластины вместе со стальной державкой.

Шлифование труднообрабатываемых сталей и спла­ вов кругами из боразона. Круги из боразона по сравне­ нию с кругами из синтетических алмазов на органичес­ ких связках при обработке быстрорежущей стали имеют удельный расход в 2—10 раз меньше.

При шлифовании труднообрабатываемых материалов (жаропрочных, тугоплавких и титановых сплавов) кру­ гами из боразона на органических связках Б1 и КБ удельный расход в 3—15 больше, чем при обработке за­ каленной быстрорежущей стали. Большое влияние на эффективность шлифования кругами из боразона оказы­ вает вид связки круга.

Для обработки инструмента и деталей из твердых сплавов применяют круги на органической, металличес­ кой и керамической связках. Так, инструменты из синте­ тических алмазов на органической связке Б-l целесооб­ разно применять при сравнительно небольших съемах материала при заточке и доводке режущего инструмента, Для шлифования изделий из твердых сплавов. Круги на металлических связках отмечаются высокой производи­ тельностью, особенно при обработке твердых сплавов с повышенным содержанием кобальта ВК8, ВКЮ, ВК15.

На технологическую оснастку, в том числе на метал­ лорежущий инструмент, завод ранее ежегодно расходо­ вал сотни тысяч рублей. Широкое внедрение алмазного

27

инструмента в инструментальном и основном производ­ стве существенным образом повлияло на повышение на­ дежности и долговечности изготовляемых машин, меха­ низмов и оборудования для судов.

ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ

Всудостроении, судовом машиностроении электрофи­ зические и электрохимические способы обработки метал­ лов, сплавов, новых материалов получают все более ши­ рокое распространение, так как обычные механические способы положительных результатов не дают.

На Черноморском заводе внедрены комбинированные методы формообразования поверхностей воздействием на материал электрической искрой, абразивными части­ цами и ультразвуковыми колебаниями и т. д.

Вотличие от обработки заготовок резанием (со сня­ тием стружки), электрофизические и электрохимические методы имеют ряд важных преимуществ, а именно:

детали изготовляются из новых эффективных мате­ риалов с высокими физико-механическими свойствами (из вязких и термически обработанных материалов, твер­ дых сплавов, высоколегированных нержавеющих, жаро­ прочных сплавов, неметаллических материалов и др.);

отпала потребность в аппаратуре и сложном режу­ щем инструменте, преобразующих агрегатах, превра­ щающих электрическую или другую энергию в механи­ ческую;

производственный процесс легко автоматизируется, обеспечиваются высокая производительность труда и точность обработки материалов независимо от уровня квалификации рабочего;

28

обработка осуществляется без силового воздействия на обрабатываемую заготовку;

при простом поступательном перемещении формооб­ разующий инструмент копируется на обрабатываемую заготовку сразу по всей поверхности заготовки;

обеспечивается обработка поверхности сложных форм (сверление отверстий малых диаметров с криволиней­ ной осью, получение глухих отверстий фасонного профи­ ля и т. д.).

Этими методами (за исключением ультразвукового) возможно обрабатывать заготовки независимо от твердо­ сти и вязкости материала.

Электроэрозионные методы обработки. На заводе ши­ роко применяется электроэрозионный метод обработки металлов. На станках моделей ЛКЗ—183, 4723, 4531 про­ изводятся следующие виды работ:

а) обработка рабочих полостей штампов, кокилей и пресс-форм малых и средних габаритов;

б) прошивка отверстий диаметром 2—б мм (холодно­ высадочные матрицы, цанги, фильеры и др.) ;

в) прорезание узких глубоких щелей; г) порезка твердосплавных пластин на заданный раз­

мер; д) вырезание из закаленной стали заготовок деталей

и др.

Разрушение поверхностей электродов под воздействи­ ем искровых электрических разрядов принято называть

электроэрозией.

Физическая сущность всех методов электроэрозион­ ной обработки состоит в том, что направленное раз­ рушение поверхностных слоев металла на заготовке происходит вследствие воздействия на малые участки поверхности большого количества тепловой энергии, вы­ зываемой импульсными электрическими разрядами.

Методы формообразования поверхностей, в которых используют короткие или продолжительные импульсные

29