книги из ГПНТБ / Шорин А.И. Производство спирального металлорежущего инструмента методом скручивания двух металлов
.pdfлос при малейшем нарушении технологии ковки у изде лий из быстрорежущей стали появляются трещины.
Заготовки ножей инструмента выполняются из поло совой стали соответствующего сечения путем разрезки на определенную длину на:
обычных отрезных станках ди сковыми пилами или на меха-
Фиг. 15.
нических ножовках. Затем производится фрезерование' радиусов (фиг. 14).
Фрезерование радиусов производится дисковой фре
зой с вогнутым радиусом на горизонтально-фрезерном станке сразу у пачки ножей.
Радиус дисковой односторон ней фрезы, которой фрезеруют пазы для ножей, должен совпа дать с радиусом вогнутости фре
зы для фрезерования ножей. Раз |
|
||||
личная величина указанных ра |
|
||||
диусов |
приведет |
к образованию |
|
||
зазора |
при запрессовке |
ножа |
|
||
в корпус (фиг. 15), что является |
|
||||
недопустимым. |
Наклон боковой |
Фиг. 16. |
|||
плоскости |
заготовок производит |
|
|||
ся путем |
шлифования их в |
спе |
|
циальном приспособлении (фиг. 16) на плоскошлифо вальном станке. При этом должна строго соблюдаться:
параллельность в продольном направлении. При несо блюдении этого во время запрессовки могут возникнуть перекосы и последующее разбалтывание ножа.
Шлифование ножей на клиновидную форму при мас совом производстве спирального инструмента по новой технологии может быть исключено, так как металлурги ческая промышленность может поставлять полосовую-
быстрорежущую сталь нужного клиновидного сечения.
29-
После шлифования на задних гранях ножей произво
дят выемки (см. фиг. 4 и 5).
Клиновидная форма ножей и выемки на задних гра нях обеспечивают надежность крепления ножей в кор пусе.
3. Запрессовка ножей в корпусы
Перед запрессовкой ножей в корпус их предваритель но вставляют в пазы вручную, нанося по ножам молот
ком легкие удары. При этом должна соблюдаться точ ность установки ножей по рискам. Затем со
|
бранные заготовки по |
|||||
|
ступают |
для |
оконча |
|||
|
тельной запрессовки на |
|||||
|
гидравлический |
пресс |
||||
|
(фиг. 17), который при |
|||||
|
меняется для этой цели |
|||||
|
у нас на заводе. |
дав |
||||
|
Максимальное |
|||||
|
ление, создаваемое го |
|||||
|
ловкой пресса, состав |
|||||
|
ляет 60 ат. Ход пуан |
|||||
|
сона равен 600 мм. |
|||||
|
На столе 6 помеще |
|||||
|
на |
специальная |
под |
|||
|
ставка |
5, |
в |
которой |
||
|
имеются пазы для сво |
|||||
|
бодного |
размещения |
||||
|
ножей. |
На |
подставку |
|||
|
укладывается |
заготов |
||||
■Фиг. 17. Схема гидравлического прес |
ка 4 |
с предварительно |
||||
запрессованными |
но |
|||||
са, применяемого при запрессовке |
жами. К штоку 2 |
прес |
||||
ножей в корпусы. |
са прикреплена призма
3, в которой также имеются пазы для ножей заготовки.
Призмы 5 и 3 обеспечивают полный и равномерный кон такт ножей с корпусом по всей длине.
К станине 12 пресса прикреплен мотор 7, который приводит в действие насос 9; жидкость под давлением 60 ат проходит по трубопроводу 10 в распределительную коробку 11, затем в цилиндр 1 и давит на шток 2. Пресс приводится в действие ножной педалью 8.
30
4. Обработка заготовок перед скручиванием
После запрессовки ножей в корпус производят допол нительное крепление собранных заготовок путем запе канки (обжимки) тела корпуса на длине 5—6 мм с обоих концов ножей. Это необходимо для того, чтобы предот вратить выпадание ножей при нагревании заготовок пе
ред скручиванием, что может произойти в результате различного линейного расширения металлов.
Затем заготовки (для
концевых фрез) поступают на фрезерование профиля режущей части ножей.
Фрезерование зубьев (ножей) можно производить на-горизонтально- или уни версально-фрезерном стан
ке (фиг. 18).
Особенностью этой опе рации в отличие от обыч ного метода изготовления спиральных инструментов является возможность фре
зерования прямого профиля (до скручивания) режущих
зубьев. Начало фрезерования следует производить вре занием сверху вниз. Концы с двух сторон недофрезеровать на 5 мм.
Применяемая при этом угловая фреза должна иметь несколько измененный профиль с учетом того, что при скручивании профиль канавки изменяется и величина из
менения будет тем больше, чем больше угол наклона спирали. Перерасчет угловой фрезы следует производить в сторону увеличения угла. Например, если требуется фреза, согласно нормали с углом равным 37°, то в нашем
случае нужно брать фрезу с углом равным 40° (на 3—4° больше).
При фрезеровании затылочной части ножей угловую
фрезу также пересчитывают.
Фрезеровка зубьев (ножей) у заготовок насадных зен керов производится после скручивания и отжига.
5. Нагревание заготовок перед скручиванием
Нагревание заготовок для скручивания производится в электропечах и в соляных ваннах. Поэтому размеры
31
заготовок должны сочетаться с размерами (глубиной)
имеющихся на заводе ванн.
В качестве нагревательных сред применяют смеси солей (расплавы) и водные растворы солей.
Станок для скручивания заготовок должен устанавли ваться в непосредственной близости от нагревательных ванн.
Предварительное нагревание до 400° производится в электропечи. Затем заготовки перемещают в соляную ванну и нагревают до 800—850°. Окончательное нагре
вание до 1240—1250°, если' ножи изготовлены из стали Р9, и до 1260—1280°, если ножи изготовлены из стали Р18, производится в соляной ванне, расплавленная среда которой должна содержать 45% ВаС12 и 55% NaCl (хлорбариевая ванна).
Нагревание заготовок для насадных зенкеров перед скручиванием может производиться до меньших темпера тур (1150—1240°), потому что после скручивания они подвергаются отжигу и (после механической обработки)
закалке.
Нагревание заготовок для концевых фрез перед скру чиванием и охлаждение их после скручивания являются
одновременно и процессом термообработки инструмента.
6. Скручивание заготовок
Скручивание заготовок производится на специальном станке, изображенном на фиг. 19. На станке могут быть скручены заготовки диаметром 50—85 мм.
Максимальное расстояние между верхним и нижним зажимами 700 мм.
Станок приводится в' действие двигателем 1 мощ ностью 2,6 кет. Все узлы станка смонтированы на ста нине 2. На шпинделе 3 закреплено нижнее зажимное
приспособление 4 с ограничительным кольцом 5. Своей хвостовой частью заготовка 6 вставлена в кольцо 5. На верхнюю часть заготовки надето верхнее ограничитель ное кольцо 7, которое совместно с заготовкой вставляется в верхнее зажимное приспособление 8.
Верхнее зажимное приспособление закреплено в суп
порте 9, который может перемещаться в вертикальном направлении на станине станка. Суппорт связан штоком 10 с поршнем пневматического цилиндра И, который
32
соединен трубопроводом 12 с магистралью сжатого су хого воздуха.
Пневматическое перемещение суппорта может осуще ствляться от баллона с сжатым воздухом через редуктор.
Фиг. 19. Схема станка для скручивания заготовок.
Для управления пневматическим перемещением суппор та имеется специальный кран 13.
На станине смонтированы автоматическая блокиров ка 14 для остановки станка при достижении необходи мого угла скручивания и кнопочное управление 15 стан ком для правого и левого закручивания спирали.
з Зак. 3/1003 |
33 |
Для получения заданного угла скручивания заготовки на шпинделе станка смонтирован нониус 16, с кото рым связан фиксатор 17 автоматического выключения. Установка нониуса на заданный угол скручивания производится передаточным механизмом посредством шкива 18.
Конструкция верхнего и нижнего зажимных приспо
соблений показана на фиг. 20. Хвостовая часть корпуса 1
крепится на шпинделе станка или к суппорту.
Фиг. 20. Зажимное приспособление для скручивания.
В корпусе имеются три паза 2, в которых поме щаются три кулачка 3, вращающихся на конусных бол тах 4. Наружный диск 5 имеет три торцовых паза, в ко торые входят своей хвостовой частью кулачки. В резуль тате вращения ключом кольца 6 перемещается наруж ный диск 5, который, в свою очередь, поворачивает ку лачки, зажимающие заготовку. Для зажатия заготовки нужно поворотный /иск 5 перемещать против часовой стрелки, а для отжима — в обратном направлении. Уси лие зажима будет тем больше, чем больше усилие скру чивания.
Кулачки зажимных приспособлений (фиг. 21) изго товляются в виде правых и левых в зависимости от диа метра заготовок.
34
Необходимость применения при скручивании загото вок ограничительных колец (см. фиг. 12) рассмотрена нами ранее.
Серия ограничительных верхних и нижних колец должна охватывать одиннадцать размеров заготовок по указанной на фиг. 12 последовательности.
Перед |
скручиванием |
W ОСТАЛЬНОЕ |
|
заготовок |
необходимо |
||
проделать |
следующие |
|
|
подготовительные работы: |
|
||
1) по |
исполнительным |
|
|
размерам заготовки, пред |
|
||
назначенной для |
скручи |
|
|
вания, подбираются со |
|
||
ответствующие |
кулачки |
|
и ограничительные коль ца (верхние и нижние);
2)установить суппорт
9 (фиг. 19) на необходи
мую высоту и закрепить
его винтом 19\
3)установить по но ниусу диск 16 с ограни
чителем П на |
необходи |
Профиль насечки^ |
мый угол скручивания со |
|
|
гласно чертежу; |
|
|
4) включить |
автома |
|
тическую блокировку для |
Фиг. 21. Кулачки для зажима. |
|
остановки станка; |
|
5)рукояткой воздушного крана 13 поднять суппорт'
вверхнее положение;
6)проверить работу станка на холостом ходу (мо мент автоматического выключения).
Нагретая заготовка вставляется в нижнее ограничи тельное кольцо и фиксируется по центру фиксатором 21
(фиг. 19). Затем надевается верхнее ограничительное-
кольцо и после этого опускается суппорт. Поворотом ру
кояток 22 и 23 зажимных приспособлений заготовка 6
зажимается.
Включается станок кнопкой правого или левого вра
щения и вращается до автоматической остановки. Затем поворотом рукояток 22 и 23 в обратное направление
35-
■заготовка освобождается и после предварительного охлаждения на воздухе до 950—1000° погружается в щелочную ванну с температурой 450^—500° для даль нейшего охлаждения и последующего отпуска.
После скручивания заготовок для насадных зенкеров они поступают на отжиг.
7. Механическая обработка заготовок для насадных зенкеров
Скрученная и отожженная заготовка для насадных
зенкеров разрезается на шесть частей, после чего каж дая обрабатывается окончательно. Разрезка производит ся на обычном револьверном станке в специальной
втулке.
Производится подрезка первого торца, зацентровка,
сверление, расточка и предварительное развертывание базового отверстия. Затем подготовленная заготовка на саживается на оправку и на токарном станке произво дится протачивание по верху (с припуском на шлифовку)
и подрезка второго торца. После этого заготовки пере дают на фрезерование профиля зуба по спирали.
Фрезерование профиля зуба зенкера по спирали про изводится на универсальном горизонтально-фрезерном
■станке. Фрезерование следует начинать с заборной части зенкера.
После фрезерования профиля зуба, заборной части и паза зенкеры поступают на термическую обработку.
8.Термическая обработка
Всвязи с применением высоких скоростей резания и повышением производительности металлорежущих стан ков в современном машиностроении, к качеству режу щего инструмента предъявляются высокие требования.
Одним из основных факторов, определяющих качество биметаллического инструмента, изготовляемого методом
скручивания, является качество его термической обра ботки.
Быстрорежущая сталь, как и все высоколегированные стали, обладает малой теплопроводностью. Теплопровод ность стали Р18 приблизительно в 3 раза ниже, чем те
36
плопроводность углеродистой стали с таким же содержа
нием углерода.
Поэтому технологический процесс термической обра ботки биметаллического инструмента должен осущест вляться с особо тщательным контролем.
Не менее важными факторами, влияющими на каче ство инструмента, является обезуглероживание и окисле ние заготовок инструмента. Поэтому термическая обра ботка спирального инструмента должна сопровождаться рядом мер, направленных на предотвращение обезугле
роживания и окисления. В результате длительного на блюдения за эксплуатацией инструмента, изготовляемого методом скручивания, установлено, что большая часть
•причин ненормальной работы относится к несоблюдению режима термообработки.
Нагрев инструмента в электропечах и в соляных ван нах сопровождается обезуглероживанием и окислением
поверхностного слоя металла. Окисление ножей и кор пуса приводит к образованию зазоров и ослабляет по садку ножей в корпусе. То же явление происходит и при обезуглероживании ножей и корпуса.
Во избежание окисления и обезуглероживания отжиг после скручивания заготовок для насадных зенкеров сле дует производить в железных ящиках с отработанным
карбюризатором или в просеянной и обожженной чугун ной стружке.
Ступенчатый нагрев для закалки инструментов и для скручивания заготовок (концевых фрез) следует произ водить с применением защитных средств. Нагрев в элек тропечах должен производиться в защитной атмосфере.
•Погружение заготовок, подогретых до 140—150°, в пере
насыщенный водный раствор буры на 1—2 мин. является хорошим защитным средством. Слой буры при оконча тельном нагреве расплавляется и образует защитную
пленку на поверхности и в пазах заготовок.
Следует также применять предварительный нагрев заготовок в железных ящиках с сухим древесным углем или с чугунной прокаленной и просеянной стружкой.
При окончательном нагреве заготовок для скручива ния с одновременной термообработкой и скрученных за
готовок насадных зенкеров для термообработки следует применять раскисление соляных ванн.
37
В качестве раскислителя используется обезвоженная ■бура, которую добавляют в ванну 2—3 раза в смену в количестве 3—4% от веса соли в ванне.
Часто в качестве раскислителя соляной ванны при меняют высокопроцентный (70—80%) ферросилиций, ко торый добавляется в ванну в измельченном виде в коли
честве 200—250 г 2 раза в смену (при рабочей темпера туре ванны). После введения раскислителя ванну следует перемешать и очистить от пены и шлака.
Ванные рабочей температурой до 900°С рекомен дуется раскислять желтой кровяной солью путем добавления в них по 25—50 г каждый час.
В процессе термообработки может возникнуть де формация инструмента, что является результатом не
равномерности нагрева и охлаждения, а также в ре зультате неравномерности фазовых превращений по сечению инструмента, состоящего из двух различных металлов.
При закалке стали 55С2 или 60С2 достаточно нагреть ■ее до 870—890° С и охладить в масле, подогретом до 50— 100° С. Температура отпуска для получения твердости
корпуса Rc = 40-г-45 должна быть в пределах 400—420°. Температура закалки и отпуска быстрорежущей стали
Р9 и Р18 значительно выше, причем подогрев должен быть ступенчатый, тогда как сталь 62С2 или 60С2 этого не требует.
Следовательно, для того чтобы избежать резких де формаций заготовок и образования трещин при скручи вании и охлаждении, нужно строго соблюдать ступенча тый нагрев и охлаждение заготовок со строгим соблю дением времени выдержки.
Оптимальная продолжительность подогрева и на грева заготовок инструмента, выполненных из стали
55С2 или 60С2 и быстрорежущей стали Р9 или Р18, опре деляется следующими величинами на 1 мм2 поперечного
сечения заготовки:
1)Подогрев в электропечи до температуры 500—
550° С — 1 мин.
2)Второй подогрев в соляной ванне до температуры
800—850° С — 0,25 мин.
3)Окончательное нагревание в соляной (хлорбарие вой) ванне до температуры 1240—1250° С (при ножах из
38