книги из ГПНТБ / Хаяк, Г. С. Инструмент для волочения проволоки

станках ПТ-11 осуществляют при горизонтальном поло­ жении иглы и оси волоки. Волоку крепят в патроне шпин­ деля, который может работать на трех скоростях. При­ тир закреплен в другом патроне, расположенном на зад­ ней бабке станка, и также вращается. Колебательное движение игле придает эксцентриковый механизм. Для этих же целей могут быть использованы станки типа ПТ-26.

Полировка гибкой нитью обеспечивает высокое каче­ ство поверхности благодаря тому, что нить соприкасает­ ся со стенками канала волоки непрерывно.

В качестве гибкой нити применяют прядь из медной или мягкой стальной проволоки. Существует положи­ тельный опыт применения пряди из капроновых нитей.

Полировку и доводку калибрующей зоны волок вы­ полняют на станках типа ПТ-11 или в доводочном пат­ роне при помощи цилиндрического притира с небольшим конусом (1—2°). Доводочный патрон крепят на враща­ ющийся шпиндель с горизонтально расположенной осью. При этом притир в канал волоки вводят вручную (ма­ шинно-ручная доводка). Ниже дана краткая характери­ стика доводочного станка такой конструкции.

* В зависимости от диаметра волоки.

Если рабочую зону обрабатывают на станках с гиб­ кой нитью, полировку и доводку калибрующей зоны мо­ жно проводить на этих же станках. При этом волоку по­ ворачивают так, чтобы направление нити совпадало с осью канала волоки.

Одновременно с полировкой калибрующей и рабочей зон выполняют сглаживание переходов от зоны к зоне. Прй доводке калибрующей зоны цилиндрическим прити­ ром следует иметь в виду, что диаметр ее получается на 0,01—0,02 мм больше диаметра притира.

Припуск б на доводку калибрующей зоны (рис. 36) зависит от конечного диаметра d и исходного do, от дли­ ны калибрующей зоны h, углов рабочей зоны а, выход­ ной зоны р и определяется по формуле

h

Рекомендуемые припуски на доводку калибрующей зоны приведены в табл. 15.

Основными параметрами режимов доводки (полиров­ ки) являются: скорость резания, т. е. скорость рабочего движения притира или волоки, а в случае нескольких движений — результирующая скорость доводки и отношение скоростей, определя­ ющее угол сетки; удельное давление на единицу пло­ щади обрабатываемой по­ верхности волоки и машин­

ное время доводки.

Скорость доводки может изменяться в широких пре­ делах: от 10 до 100 м/мин. С увеличением скорости про­ изводительность доводки повышается до некоторого пре­ дела, а затем понижается (рис. 37), что связано с интен­ сивным истиранием абразивных зерен и удалением их с притира под действием центробежных сил.

При наличии нескольких рабочих движений (волоки и притира) производительность и качество доводки во многом зависит от отношения скоростей этих движений, определяющего угол сетки штрихов — неровностей на об-

61

рабатываемой поверхности. При угле сетки 35—45°, т. е. при отношении скоростей, равном 0,6— 1,0, достигается наиболее высокая производительность доводки вследст­ вие более благоприятных условий работы абразивных зёрен [19]. Шероховатость поверхности в этом случае наименьшая, так как при частом пересечении траекто­ рий движения зерен происходит выравнивание микро­ рельефа за счет срезания выступов. С увеличением дав­ ления производительность доводки повышается до неко­ торого предела, а затем понижается вследствие интен-

сивного дробления абразивных частиц (рис. 38). Шеро­ ховатость поверхности с увеличением давления возраста­ ет, однако при очень малых давлениях наблюдается не­

7 Н/см2 (0,5—0,7 кгс/см2).

Длительность доводки, т. е. время, в течение которого непрерывно ведется обработка, существенно влияет на производительность и качество доводки. При работе с непрерывной подачей абразивной смеси производитель­ ность со временем не меняется (рис. 39, кривая а), за исключением кратковременного начального периода, когда происходит сглаживание неровностей, возникших в результате предыдущей обработки, вследствие чего производительность несколько снижается. Машинное время обработки в этих условиях определяется только величиной снимаемого припуска,

62

При обработке с периодическим нанесением абразив­ ной смеси на притир производительность постепенно сни­ жается. Это связано с дроблением (истиранием) абра­ зивных зерен (рис. 39, кривая б).

На качество поверхности отрицательно влияет накоп­ ление металлических частиц. Поэтому выполнять дово­ дочные операции рекомендуется за несколько последова­ тельных проходов. После каждого прохода поверхности притиров и волок тщательно очищаются от ранее нане­ сенной смеси и частиц металла. Затем наносят свежую дозу абразивной смеси, после чего процесс доводки во­ зобновляется. Длительность одного прохода составляет на предварительных операциях 3—5 мин, на окончатель­ ных 1—3 мин. Время между двумя рабочими проходами

63

используют для измерения диаметра калибрующей зоны волоки.

Производство станков для обработки твердосплавных металлокерамических и алмазных волок организовано на Молодечненском станкостроительном заводе. Харак­ теристика оборудования для обработки волок, выпускае­ мых этим заводом, приведена выше.

ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА ТВЕРДОСПЛАВНЫХ ВОЛОК

К высокопроизводительным методам можно отнести электрохимическую обработку твердосплавных волок, электроискровой способ, анодно-механическую и ультра­ звуковую обработку. ,

Электрохимическая обработка по сравнению с абра­ зивной наиболее производительна. Так, при обработке конуса волоки с калибрующей зоной 5—6 мм абразивом на станке ПТ-20 скорость съема твердого сплава по диа­ метру составляет 0,004 мм/мин, а электрохимическим ме­ тодом 0,03—0,05 мм/мин.

Сущность электрохимического способа обработки во­ лок состоит в том, что при пропускании постоянного тока через обрабатываемую волоку (анод) и иглу (катод), по­ мещенные в электролит, происходит анодное растворение твердого сплава. Высокая плотность тока (до 150—200 А/дм2) и проточный электролит резко интенсифицируют процесс растворения анода. Этот метод рекомендуется для обработки рабочей зоны, входной и выходной зон во­ лок диаметром от 1 до 10 мм. После электрохимической обработки рабочая и калибрующая зоны подвергаются абразивной полировке для получения высокой . чистоты поверхности (V10—V12). Схема установки электрохи­ мической обработки твердосплавных волок приведена на рис. 40.

Инструментом для обработки канала волок служит игла-катод 2, укрепленная во вращающемся шпинделе 1. Обрабатываемая волока-анод 5 устанавливается в ванне 4 таким образом, чтобы над ней был слой электро­ лита 5— 10 мм. Электролитом служит водный раствор 80— 10 г/л поваренной соли и 80— 100 г/л кальцинирован­ ной соды.

В процессе электрохимической обработки канал во­ локи повторяет форму иглы-катода. Иглы могут быть из­

64

готовлены из малоуглеродистой стали или меди. Для по­ лучения правильной геометрической формы канала воло­ ки игле сообщается вращательное движение (200—600 об/мин). Одновременно предусмотрено ее возвратно-по­ ступательное движение, что способствует удалению с по­

400 см3/мин. Следует иметь в виду, что электролит в про­ цессе работы загрязняется растворившимся твердым сплавом и поэтому необходимо его менять через каждые 10— 14 суток работы.

При настройке станка особое внимание обращают на установление зазора между анодом (волокой) и катодом (иглой). Настройку производят при помощи маховика винта подъема ванны. Для волок диаметром от 2,5 мм и выше оптимальным является зазор 0,3—0,5 мм; для волок диаметром менее 2,5 мм он составляет 0,2—0,3 мм. Недопустимо соприкосновение обрабатываемой волоки с иглой, так как это приводит к короткому замыканию и прекращению процесса анодного растворения твердого

сплава. Признаком короткого замыкания является рез­ кое падение напряжения и увеличение силы тока.

Режим работы установки для электрохимической об­ работки волок определяется силой тока, напряжением, сопротивлением электролита, которое зависит от состава и температуры электролита и ряда других факторов.

Чистота обработки канала волоки и более точное ко­ пирование формы катода зависят от величины зазора ме­ жду анодом и катодом. Наилучших результатов достига­ ют при минимальном зазоре.

В связи с действием значительного количества фак­ торов на процесс электрохимической обработки твердо­ сплавных волок оптимальные условия работы определи­

те бл иц а 16

Режимы электрохимической обработки твердосплавных волок

П р и м е ч а н и е . В таблице приведены режимы для обработки рабочей зоны волок.

ются в зависимости от особенностей конструкции и ус­ ловий эксплуатации установок на каждом заводе, что видно из данных табл. 16.

Бремя обработки одной волоки зависит от количества металла, предназначенного для съема. Если принять, что

66

средняя скорость обработки 0,03 мм/мин, то время обра­ ботки одной волоки можно определить по формуле

Источником постоянного тока для установки электро­ химической обработки может служить генератор, рассчи­ танный на силу тока 200 А и напряжение 30—50 В.

На электрохимическую обработку должны поступать чистые волоки. Бывшие в употреблении волоки перед электрической обработкой обезжиривают. Сначала с них удаляют смазку и грязь механическим путем, промывают

мин. После электрохимической обработки волоки промы­ вают 30—40 мин в щелочном растворе той же концент­ рации с целью удаления с поверхности фиолетового на­ лета, который мешает контролировать качество обра­ ботки. Затем волоки промывают в воде и протирают.

Анодно-механическая обработка твердосплавных во­ лок основана на электрохимическом и электротермиче­ ском воздействии тока в сочетании с механическим дей­ ствием катода (иглы) на анод (волоку). Описание этого метода приведено в литературе [21, 22]. Его применяют для обработки волок с калибрующей зоной диаметром более 10 мм, что обеспечивает высокую производитель­ ность. Однако поверхность канала волоки, обработанной этим методом, требует абразивной обработки (шлифовки и полировки).

Электроискровая обработка основана на воздействии на металл электрических искровых разрядов. При этом анод (поверхность канала волоки) разрушается и эле­ ментарные частицы его переносятся по направлению к катоду (игле). Электрический разряд между волокой и иглой возникает благодаря включению их в цепь элект­ рического колебательного контура, настроенного опреде­ ленным образом. Процесс электроискровой обработки становится устойчивее, когда электроды, т. е. волоки и притир помещают в жидкость, имеющую свойства ди­ электрика, например масло. Для обработки волок этим методом можно применять станки модели 4В721. Элек-

троискровая обработка не обеспечивает чистоту поверх­ ности, которая предъявляется к рабочей зоне волоки, поэтому ее подвергают дополнительной обработке.

Ультразвуковая обработка относится к абразивному методу обработки волок и заключается в следующем. Электрический генератор генерирует колебания с ультра­ звуковой частотой. Эти колебания при помощи преобра­ зователей (магнитостриктивных или электростриктивных) преобразуются в механическую вибрацию.

Ультразвуковые колебания подводят к инструменту — игле для расшлифовки канала волок. В зазор между иг­ лой и волокой подают абразивный материал. Под дейст­ вием ультразвуковых колебаний игла совершает про­ дольные колебания с частотой 20 кГц и амплитудой 0,05 мм. Волока с круглым сечением калибрующей зоны во время обработки вращается со скоростью 200 об/мин.

В качестве абразивного материала можно применять суспензию, состоящую из 50% абразивного порошка за­ данной марки и 50% воды.

Расшлифовку волок при помощи ультразвука можно осуществлять на станках модели 4772, МЭ-22 производ­

ства Кироваканского завода.

Обработка волок на круглошлифовальных станках.

Обработку твердосплавных металлокерамических волок

Рис. 41. Схема обработки волок алмаз­ ными кругами на шлифовальном

станке:

а — шлифовка калибрующей зоны; б — шлифовка рабочей зоны

с калибрующей зоной диаметром более 6 мм можно ве­ сти синтетическими алмазными кругами [23] на универ­ сальном круглошлифовальном станке модели ЗА 130 или внутришлифовальном станке типа ЗА225 Саратовского станкозавода [24] по схеме, приведенной на рис. 41.

Припуск на обработку алмазными кругами не должен превышать 0,2—0,3 мм. Обработку ведут алмазными кругами АГЦ в две стадии: предварительную и оконча­ тельную с оставлением припуска 0,01—0,015 для после­ дующей доводки и полировки калибрующей зоны волоки.

Для внутреннего шлифования твердосплавных волок применяют следующие алмазные шлифовальные круги.

68

Характеристика этих кругов:

при предварительном шлифовании зернистость АСО20—25 и окончательном — AGO8— 10; связка — Б1 (органическая); концентрация 150—200.

При шлифовке алмазными кругами, характеристика которых дана выше, рекомендуется следующий режим: скорость круга 25—30 м/с, поперечная подача 0,005—0,01

30 м/мин. В качестве охлаждения применяют жидкость ТНБСВ, разработанную Всесоюзным научно-исследова­ тельским и конструкторско-технологическим институтом природных алмазов и инструмента (ВНИИалмаз), с рас­ ходом 1 — 1,5 л/мин. Рабочие поверхности алмазных кру­ гов необходимо периодически очищать. Круги на орга­ нической связке чистят пемзой вручную при вращении круга с рабочей скоростью. Периодическая чистка кру­ гов на органической связке повышает их режущую спо­ собность и в 5—6 раз снижает удельный расход алмазов. Доводка калибрующей зоны осуществляется разжимным чугунным или медным притиром с использованием синте­ тического алмазного микропорошка ACM 20/14 или ACM 28/20. Это обеспечивает получение заданного раз­ мера калибрующей зоны и чистоту поверхности V10.

Стойкость твердосплавных волок крупных размеров (более 7 мм), обработанных по этой технологии, возрос­ ла в несколько раз по сравнению с волоками, обработан­ ными карбидом бора [23].

Рассмотрев способы высокоскоростной обработки твердосплавных волок, приведенные в настоящем разде­ ле, следует сделать выводы.

1. Электрохимическая обработка канала волок на­ ряду с высокой производительностью обеспечивает при определенных условиях получение поверхности соответст­ вующей чистоты V8—V1Q по ГОСТ 2789—59, а также исключает появление дополнительных напряжений на обработанное поверхности в отличие от абразивного ме­ тода (карбида бора) и как следствие, микротрещин. Это способствует повышению стойкости волок. Электрохими­

69