Инструмент для металлообработки

Заточка инструмента для металлообработки

Геометрическая и размерная точность, шероховатость поверхности и физико-механическое состояние поверхностного слоя режущих инструментов зависят от термической и окончательной механической обработки рабочих поверхностей. Основной окончательной механической обработкой рабочих поверхностей режущих инструментов являются операции шлифования, заточки и доводки абразивно-алмазными инструментами. Применяют также электромеханическое шлифование и анодно-механическую обработку.

Шлифование, выполняемое после закалки и отпуска, улучшает свойства поверхностного слоя (удаляется обезуглероженный слой, уменьшается шероховатость поверхности, повышается прочность и стойкость инструмента). Однако значительное тепловое воздействие на поверхностный слой, возникающее при - шлифовании, при некоторых условиях (зависящих от характеристики обрабатываемого материала инструмента, шлифовального круга, режимов шлифования, СОЖ и др.) может привести к ухудшению его свойств. Это связано со следующими особенностями процесса шлифования;

а) температура тонкого поверхностного слоя при шлифовании достигает 700-1200 °С;

б) нагрев происходит мгновенно; скорость нагрева составляет 5000-6000 °С/с;

в) температура сохраняется доли секунды, так как основная часть возникающего тепла передается нижележащим слоям холодного металла при скорости охлаждения поверхностного слоя до 10000 °С/с;

г) температурное воздействие протекает в условиях повышенных давлений.

Очень чувствительны к термическим напряжениям и деформациям твердые сплавы, для которых особенно опасны растягивающие напряжения, поскольку предел прочности твердых сплавов при растяжении в 5-8 раз ниже, чем предел прочности при сжатии. Твердые сплавы ТК более чувствительны к термическим напряжениям, чем ВК. В связи с этим их шлифуют при меньшей скорости шлифовального круга.

Следует отметить, что применение алмазного электроабразивного и электроалмазного шлифования приводит в основном к появлению сжимающих напряжений.

Высокие температуры, возникающие в зоне шлифования, являются основной причиной, приводящей к появлению прижогов и трещин на обработанных поверхностях, поэтому технологические мероприятия, способствующие снижению температуры, приводят к повышению качества обработки. К числу наиболее эффективных мероприятий такого рода следует отнести обоснованный выбор режимов резания, применение высокопористых и прерывистых абразивных кругов, использование эльборовых и алмазных инструментов; правильный выбор состава и способа подвода СОЖ; применение вибрационного и упругого шлифования, выбора рационального способа правки кругов.

Смазочно-охлаждающие жидкости

Применение смазочно-охлаждающих жидкостей снижает трение и температуру в зоне контакта шлифовального круга с обрабатывали деталью, улучшает отвод тепла и удаление отходов шлифовании из зоны резания, в результате чего уменьшается затупление, засаливание и износ шлифовального круга, повышается производительность и качество обработки.

СОЖ классифицируют по химической структуре на водные и эмульсионные жидкости и углеводородные составы. При обработке твердого сплава применяют преимущественно водные растворы (например 1% буры, 0,25% триэтаноламина и 98,75% воды или 1% триэтаноламина, 0,25% нитрита натрия, 0,25% глицерина, 98,5% воды).

Выбор шлифовального круга для шлифования и затачивания твердосплавного инструмента.

Для шлифования и затачивания инструмента из твердого сплава и минералокерамики применяют круги из карбида кремния и алмазные круги. Круги из карбида кремния рекомендуется применять для предварительной обработки и при совместном шлифовании твердого сплава и стальной державки.

На выбор твердости круга влияют площадь поверхности контакта круга с затачиваемой поверхностью, величина зерна, требования к точности, состояние заточного станка и режимы затачивания. С увеличением площади контакта шлифовального круга с затачиваемой поверхностью твердость круга уменьшается. Чем мельче зерно, тем мягче должен быть шлифовальный круг. Для профильного затачивания выбирают более твердые круги.

Зернистость и структуру круга выбирают в зависимости от требований к шероховатости поверхности инструмента и размерной стойкости круга. Для обдирочного затачивания и шлифования применяют крупнозернистые круги с открытой структурой. Для окончательного затачивания и шлифования применяют мелкозернистые круги. На выбор зернистости круга влияют режимы затачивания и требования к качеству поверхностного слоя. С уменьшением величины зерна растет вероятность прижога. Для предварительного затачивания инструмента рекомендуется применять круги 63С зернистостью 50-63, для чистового - зернистостью 40-25 (табл.5).

При затачивании твердосплавного инструмента шлифовальными кругами из карбида кремния (63С) рекомендуется скорость резания снижать до 8-15 м/с и поперечную подачу До 0,01 - 0/03 мм/дв. ход. При затачивании твердосплавного инструмента рекомендуется применять более мягкие круги, чем для затачивания инструмента из стали. Твердость кругов для вольфрамовых сплавов СМ1-СМ2, для титановых М2-МЗ.

Затачивание инструмента из твердого сплава и минералокерамики простой конфигурации целесообразно осуществлять кругами из карбида кремния зеленого на бакелитовой связке. Шлифовальные круги на бакелитовой связке лучше самозатачиваются. Съем металла кругами на бакелитовой связке (при одинаковых режимах работы) больше, чем кругами на керамической связке. Дефектный слой на поверхности, заточенной кругами на бакелитовой связке, появляется при поперечных подачах выше 0,18 - 0,25 мм/дв. ход. При оптимальных режимах затачивания шероховатость поверхности соответствует Rа = 0,32-0,16 мкм и величина завалов не превышает 0,1-0,2 мм. При затачивании шлифовальными кругами на бакелитовой связке рекомендуются следующие режимы: окружная скорость круга 16-25 м/с, поперечная подача 0,15-0,20 мм/дв. ход, продольная подача 2-5 м/мин. Недостатком кругов на бакелитовой связке является их повышенный расход по сравнению с расходом керамических кругов.

При работе торцом шлифовального круга его связка и отдельные зерна работают на сжатие и выдерживают нагрузку в 6-8 раз большую, чем нагрузка на разрыв. При работе периферией плоского круга или конической частью чашечного круга его связка и отдельные зерна работают на изгиб и отрыв, что обеспечивает лучшую самозатачиваемость круга. Работа периферией и конической частью чашечного круга уменьшает также площадь и время контакта между шлифовальным кругом и обрабатываемой поверхностью, что снижает теплообразование. Уменьшение площади контакта при затачивании торцом круга обеспечивается его поднутрением под углом 10-15° или заправкой его по радиусу. Для работы периферией круга с повышенными подачами рекомендуется затачивать инструмент в приспособлениях на кругло - или плоско-шлифовальных станках.

Затачивание и доводка алмазными кругами

Применение синтетических алмазных кругов для шлифования, затачивания и доводки инструмента из твердого сплава обеспечивает получение режущих кромок повышенного качества с минимальным радиусом закругления 3-5 мкм, минимальной глубиной разрушения поверхностного слоя и малой шероховатостью поверхности.

Стойкость твердосплавного инструмента, заточенного и доведенного алмазными кругами, на 40-50% для однолезвийного и в 2 раза для многолезвийного инструмента выше, чем стойкость того же инструмента при затачивании кругами из карбида кремния зеленого и доводке карбидом бора. Производительность затачивания алмазными кругами в 2 раза выше производительности абразивного затачивания. Доводка алмазными кругами в 3-4 раза производительнее доводки карбидом бора.

Алмазные круги в процессе правильной эксплуатации имеют незначительный износ, что обеспечивает высокую степень точности затачиваемого инструмента.

Алмазные круги характеризуются маркой алмаза, видом связки, зернистостью и концентрацией алмазов.

Операция	Шероховатость Rα, мкм.	Характеристика шлифовального круга	Режимы шлифования
Операция	Шероховатость Rα, мкм.	Характеристика шлифовального круга	^uкр, м/с	^sпр, м/мин	^sпоп, мм/дв. ход
Круглое наружное шлифование	0,32-0,63	АСР АСВ200/160-100/80МВ1; МОВ	25-35	30-40	0,02-0,05
Круглое наружное шлифование	0,16-0,32	АСО160/125-63/50 Б1; Б1156	25-30	20-40	0,0025-0,005
Затачивание пластины из: Т30К4 Т15К6 ВК2 ВК8,ВК6 Т5К10	0,32-0,63	АСР АСВ200/160-100/80МВ1; М013; М5 и др.	15-22	1,5-2	0,01-0,02 0,025-0,03 0,06-0,08 0,05-0,07 0,08-0,1
Затачивание пластины из: Т30К4 Т15К6 ВК2 ВК8,ВК6 Т5К10	0,16-0,32	АСО160/125-63/50 Б1; Б156 Т02	15-22	1,5-2	0,01-0,02 0,025-0,03 0,06-0,08 0,05-0,07 0,08-0,1
Доводка пластины из твердого сплава	0,8-0,16	АС63/50-АСМ60/40 Б1; КБ	16-22	1-2	0,0025-0,005
Заточка стружколомающихся лунок, вышлифовка стружечных канавок мелкоразмерного инструмента	0,8-0,16	АСВМ60/40-М14/10 М5; МВ1; М1	15-20	0,2-1	До 5

Режимы шлифования и затачивания

Стойкость режущего инструмента зависит от режимов, условий затачивания и характеристики шлифовального круга. При выборе режимов одним из основных критериев является температура шлифуемой поверхности. Экспериментально установлено, что критическая температура при шлифовании инструмента из быстрорежущей стали 650-750 °С. Критическая температура при шлифовании инструмента из твердых сплавов находится в пределах 700-1100°С (в зависимости от марки Твердого сплава и метода шлифования), Для повышения производительности рекомендуется вести шлифование и затачивание инструмента с переменной глубиной шлифования. В начальный период надо вести шлифование с максимальной подачей, затем по достижении припуска, достаточного для удаления прижога, снижать подачу и вести окончательное шлифование выхаживанием без подачи.

Режимы бездефектного шлифования можно рассчитывать по температурному критерию или по критерию удельной мощности шлифования, легко контролируемому в условиях производства. По данным ВНИИинструмент, при алмазном затачивании с охлаждением кругами на металлической связке независимо от режимов шлифования вероятность возникновения трещин зависит от удельной мощности шлифования. Для сплава Т15К6 при мощности 0,6 кВт на 1 см2 трещин не наблюдается, при мощности 0,6-1,2 кВт на 1 см2 имеются короткие трещины, устраняемые доводкой или выхаживанием. Когда мощность превосходит 1,2 кВт возникают трещины, не устраняемые доводкой.

Эксперт Металл Групп

Современные технологии и профессиональный подход к решению задач в области металлообработки

Expert Metal Group
Professional metal-working company

Статьи о металлообработке

Этапы изготовления пресс-форм: Пресс-формы для производства литых изделий из пластмассы - этапы металлообработки.

Современная металлообработка: Металлообработка как наука, стоящая на пике технологического прогресса и развития экономики.

Инструмент для металлообработки: Качество режущего инструмента имеет огромное значение в металлообработке. Поэтому наша компания использует инструмент лучших производителей.

Заточка инструмента для металлообработки: Инструмент для металлообработки, как меч самурая должен быть правильно заточен, именно таким инструментом можно творить чудеса.