книги / Технология инструментального производства

Рис. 88. Зенковки для центрования отверстий

При втором методе центровые отверстия получаются путем обра­ ботки их комбинированными центровочными сверлами без предохра­ нительного конуса (рис. 88, г), с предохранительным конусом 120° (рис. 88, д) и с дугообразной образующей (рис. 88, е). Эти сверла изготовляются по ГОСТ 14952—69.

Центрование производится на специальных центровальных стан­ ках как горизонтального, так и вертикального типа. Для первого и второго методов применяют станки с двумя расположенными рядом шпинделями. Один шпиндель имеет патрон для сверла, другой — для зенковки. Для комбинированных центровочных сверл приме­ няют станок с одним шпинделем. В серийном производстве целе­ сообразно применять второй метод образования центровых отвер­ стий, начиная с й = 2 мм и выше. В серийном производстве для цен­ трования применяют как полуавтоматы, так и автоматы. Последние строят для одновременного центрования заготовок с двух сторон.

Геометрия центровых отверстий после термической обработки может быть нарушена. Забоины, окалина, деформация, заполнение солями и другие дефекты приводят в негодность центровые отвер­ стия как базу для дальнейшей механической обработки. Центровые отверстия восстанавливают на вертикальных центрошлифовальных станках специально заправленным шлифовальным кругом (правка круга производится алмазом) или на вертикально-сверлильных стан­ ках (или специальных станках) с помощью твердосплавного зен­ кера (рис. 89).

Точность геометрии центровых отверстий ока­ зывает главным образом влияние на правильность геометрической формы изделия по окружности. На рис. 90, о показано сечение по центровому отверстию, на котором нельзя получить точной геометрии изделия, а на рис. 90, б приведено сечение другого центрового отверстия, на котором возможна весьма точная обработка. В этом случае точная обработка будет достигнута благодаря точной геометрии центровых отверстий. Точная

Рис. 89. Схема чистовой обработки центровых отверстий:

1 —обрабатывающий инструмент (шлифовальный круг, зенкер или притир); 2 —поддерживающий упор

131

Рис. 90. Отклонение формы центрового отверстия (ХЮО): а ~ после полирования; б — после доводки

геометрия центрового отверстия достигается доводкой с помощью чугунного притира и микропорошка Э, зерна которого вдавливают

врабочую поверхность этого притира.

§3. ИЗГОТОВЛЕНИЕ СОСТАВНОГО ИНСТРУМЕНТА

Ксоставным инструментам относятся такие инструменты, у ко­ торых рабочая часть изготовлена из материала, обладающего высо­ кими режущими свойствами, а нерабочая часть — из конструкцион­ ной или инструментальной углеродистой стали. К таким инструмен­ там относятся: сверла, метчики, зенкеры, развертки, концевые фрезы, протяжки и т. д. Составной инструмент изготовляют различ­ ными способами. К числу наиболее распространенных способов относятся контактная стыковая сварка и напайка режущих частей на державки инструмента.

Стыковая сварка производится на электросварочных стыковых

машинах с ручным управлением и полуавтоматах. Сущность сварки заготовок на упомянутых машинах заключается в следующем. Заго­ товки / и 3 зажимают между контактными губками 2 и после подо­ грева осаживают (рис. 91).

Контактную стыковую сварку в производстве режущего инстру­ мента выполняют главным образом методом прерывистого оплавле­ ния. При сварке с подогревом прерывистым оплавлением вначале включают ток, затем подогревают свариваемые заготовки чередо­ ванием замыканий и размыканий тока. После разогрева свариваемых поверхностей на достаточную глубину заготовки осаживают быстрым

движением с помощью механизма подачи при выключенном токе.

Вследствие разной теплопроводности быстро­ режущей и углеродистой стали величина вы­ лета концов свариваемых заготовок из зажимов сварочного аппарата устанавливается различной. Для получения равномерного нагрева вылет из зажимов заготовки из углеродистой стали 2 дол­ жен быть не менее чем в 1,5—2 раза больше вы-

ковоЛлектросюркй лета заготовки из быстрорежущей стали /. При

132

Рис. 92. Вылет заготовок одинаковых (а) и разных (б) диаметров при стыковой электросварке

этом вылет для быстрорежущей и углеродистой стали берут по данным рис. 92. Во избежание подкалки сварного шва вследствие интенсивного отвода тепла в медные зажимы вылет для быстроре­ жущей стали рекомендуется устанавливать не менее 10 мм.

Припуски на сварку, складывающиеся из припусков на оплавле­ ние и осадку, даны в табл. 25. При этом припуск на угар для быстро-

Таблица 26

Нормативы для конструирования отдельных элементов сварных заготовок

Рабочая часть ХбостоЬая часть

2. Данные таблицы относятся также к метчикам, разверткам, зенкерам и к фрезам с цилиндрическим и коническим хвостовиками-______________________________

133

Сварной илов Сварной шов

до 25 мм (а) и свыше 25 мм (б)

режущей стали равен 0,65, а для углеродистой стали — 0,35 от общей

Для сверл диаметром 25,5—30 мм по ГОСТ 2092—64 / — 35 мм. Для лучшего контакта свариваемых поверхностей заготовок друг с другом и с зажимами электросварочного аппарата заготовки перед

сваркой очищают от окалины, грязи и масла дробью (дробеструйная очистка) и в галтовочных барабанах. Во время сварки заготовки должны быть плотно зажаты в губках (зажимах) машины. Отклоне­ ние оси одной заготовки относительно другой допускается не более 0,5 мм. После сварки вследствие осадки металла под давлением на сварном шве по всему периметру образуется облой или грат. Для устранения напряжений, возникающих в металле при сварке, и сни­ жения твердости металла в зоне сварки для последующей обработки сваренные заготовки после освобождения их из зажимов,, машины закладывают в барабан, установленный в шахтной печи с'темпера­ турой 600—750° С. Шахтная печь должна находиться вблизи электро­ сварочной машины. После заполнения барабана собирательной печи заготовками их нагревают в течение 3—5 ч при 680—750° С, после чего барабан переносят в отжигательную печь. Отжиг быстрорежу­ щих и инструментальных сталей следует вести в электрических отжи­ гательных печах (а не газовых), легко и надежно регулируемых. Для предохранения от обезуглероживания заготовки сверху засыпают слоем чугунной стружки толщиной 40—50 мм, после чего барабан закрывают крышкой, промазанной огнеупорной глиной.

После отжига проверяют твердость заготовок на приборе Бринеля (5—10 шт. из партии), при этом твердость должна быть в пре­ делах НВ 255—207 (диаметр отпечатка равен 3,8—4,2 мм). Две-три из этих заготовок необходимо подвергнуть контролю по обезуглероженности и структуре. Качество сварного шва проверяют после отжига ударом заготовок о металлическую плиту.

Следует остановиться на некоторых недостатках сварного шва. После сварки по всему периметру сварного шва образуется облой или грат. В сварном шве не должно быть раковин; они уменьшают рабочее сечение. Наличие раковин, занимающих значительную пло­ щадь в сечении сварного шва, может привести к поломке режущего

134

инструмента в процессе эксплуатации. Указанный порок является результатом недостаточной чистоты торцов и главным образом недо­ статочной величины осадки в процессе сварки.

К недостаточному обжатию или осадке в конце сварки, когда часть расплавленного металла не выдавливается, при металлогра­ фическом анализе сварного шва в этом месте обнаруживаются остатки ледебуритной эвтектики (структура литой стали). Такая структура ухудшает механическую прочность сварного шва. Так, при отсутствии ледебуритной эвтектики предел прочности при изгибе равен 140 кгс/мм2 (1400 МН/м2). При наличии ледебуритной эвтектики предел прочности при изгибе уменьшается и становится ниже 90 кгс/мм2 (900 МН/м2). Леде,буритную эвтектику отжигом устранить нельзя, можно лишь несколько ослабить. Заготовки, в которых присутствует ледебуритная эвтектика, трудно обрабатывать инстру­ ментами из быстрорежущих сталей, особенно при фрезеровании канавок. Закалка такого шва обычно приводит к поломке инстру­ мента, особенно, если такой инструмент после закалки и отпуска подвергался правке.

• В мелкосерийном производстве режущего инструмента приме­ няются электросварочные стыковые машины с ручным управлением, в которых зажимные устройства расположены на горизонтальном

инаклонном столах, а также и на вертикальной стенке. Для подо­ грева заготовок и создания необходимого давления в момент осадки применяют следующие приводы механизма подачи подвижной плиты: рычажные (для сварки заготовок средних размеров) и винтовые штур­ вальные (для сварки заготовок больших размеров).

Всерийном производстве режущего инструмента применяют электросварочные полуавтоматы и полуавтоматы для сварки трением. Так, полуавтомат СО-2 предназначен для сварки заготовок диаме­ тром 20—60 мм с длиной свариваемых заготовок 50—250 мм при максимальной длине сваренной заготовки 500 мм. Мощность сва­ рочного трансформатора при ПВ50% 150 кВт, при использовании машины в диапазоне размеров 20—30 мм мощность трансформатора при ПВ50% — 100 кВт. Производительность полуавтомата за смену: при диаметре 32 мм — 800 шт., при диаметре 40 мм — 420—450 шт.; при диаметре 55 мм — 320—350 шт.

Полуавтоматы МФ327А предназначены для сварки трением заго­ товок диаметром 10—22 мм и длиной 32—200 мм, а максимальная длина сваренной заготовки получается 340 мм. Усадка металла в працессе сварки 1,5—2,5 мм, средняя производительность — 160 шт.; мощность машины — 10 кВт.

Полуавтомат для сварки трением МФ341 предназначен для сварки заготовок диаметром 22—35 мм из быстрорежущих сталей со сталями марок 45, 40Х и др. На этом станке после окончания сварки сварной шов снимается резцом. Преимущество полуавтома­ тической сварки заключается в получении сварного шва без раковин

иледебуритной эвтектики.

Сущность сварки трением заключается в следующем (рис. 94). В цангу 4 передней бабки 3 и в цангу 6 суппорта 5 вставляют заго-

135

товки. Включается станок, суппорт подходит к передней бабке с по­ мощью пневмоцилиндра 10 и заготовки при осевом перемещении автоматически зажимаются цангами. После этого происходит стопо­ рение суппорта стопорным устройством и включение фрикциона 2 (с помощью пневмоцилиндра /), приводящего во-вращение шпин­ дель передней бабки с зажатой в цанге заготовкой. Стопорное устрой­ ство, выполняющее роль противоотката, представляет собой пневмо­ цилиндр 9 двустороннего действия, на конце которого установлен клин 8, запирающий суппорт в момент сближения двух заготовок. Одновременно с включением фрикциона подается сжатый воздух в двухполостный цилиндр 7 суппорта 5 и начинается подогрев тор­ цов заготовок (сварка). Время подогрева контролируется реле вре­ мени.

Давление на подогрев устанавливается 10 кгс/мм2 (1 МН/м2) и на проковку (осадку) 20 кгс/мм2 (2 МН/м2). После окончания подо­ грева реле времени подает команду на отключение фрикциона и одно­ временно с этим — на мгновенное торможение шпинделя и подачу сжатого воздуха в цилиндр 7 для создания повышенного давления при осадке в конце сварки. После окончания сварки включается реле времени сброса отработанного воздуха из полостей цилиндра 7 суппорта и лишь после этого происходит расстопорение и отвод суп­ порта в исходное положение. Суппорт отходит вправо, цанги под дей­ ствием пружин разжимаются и сваренную заготовку вынимают из цанг.

Весь процесс сварки, включающий подвод суппорта, подогрев заготовки, остановку шпинделя передней бабки, подачу сжатого воздуха на осадку, сброс отработанного воздуха и отвод суппорта, происходит автоматически. Преимущества сварки трением по сравне­ нию со стыковой сваркой на электросварочных стыковых машинах, особенно с ручным управлением, заключаются в устойчивом качестве сварного шва, в отсутствии прижогов на рабочей части (из-за плохого

136

прилегания заготовки в зажимах электросварочной машины), в вы­ сокой производительности труда (вследствие отсутствия такого фак­ тора, как ПВ трансформатора) и в 2 раза меньшего расхода металла на угар.

Напайка применяется для присоединения твердосплавных пла­ стинок к корпусам резцов, сверл, зенкеров, разверток, фрез и ножей для составных инструментов. В серийном производстве режущего инструмента применяют главным образом индукционную напайку на высокочастотных установках. Для напайки твердосплавных пла­ стинок применяют медь, латунь Л62 и медно-никелевые сплавы. Припой применяют в виде пластинок толщиной 0,5—0,8 мм, проволоки диаметром 1—3 мм, а также в виде стружки. Прочность крепле­ ния составного инструмента, оснащенного пластинками твердого сплава, зависит от физических и механических свойств припоя: продолжительности перехода из твердого состояния в жидкое, жидкоплавкости, пластичности и др. По прочности крепления первое место занимают медно-никелевые сплавы с содержанием 85—90% Си

струментов. Медь (температура плавления 1083° С) имеет меньшую прочность по сравнению с медно-никелевыми сплавами.

В качестве шлакообразующих флюсов, очищающих и предохра­ няющих поверхность паза корпуса, пластинки и припой в процессе напайки от окисления, обычно применяют технически чистую буру (для вольфрамокарбидных твердых сплавов). Буру предварительно обезвоживают нагревом сначала до 100° С, затем расплавляют при температуре около 700° С, охлаждают и превращают в порошок.

При напайке титанокарбидных твердосплавных пластинок актив­ ного действия буры как флюса недостаточно, поэтому рекомендуется применять более активный флюс (фтористый калий или флюс, при­ готовляемый из 40% фтористого калия, 50% буры и 10% борной кислоты) [3]. Хорошее качество шва обеспечивает припой следу­ ющего состава: 5% ферросилиция, 5% ферромарганца, 5% фосфо­ ристой меди и 85% буры.

Вместо раздельного применения при напайке припоя и флюса получает распространение метод напайки с помощью таблеток, со­ стоящих из припоя 70— 80% и флюса 25— 2 0 % . Размеры таблеток: 8 x 2 мм (0,8 г), 1 0 x 2 мм (1,2 г), 1 2 ,5 x 2 мм (1,3 г). Для примера при­ водим состав одного из рецептов (по массе): латунь Л 6 2 (66,5% ), бура техническая (15,4% ) и борная кислота (18 ,1% ).

Корпусы резцов и ножей к составному инструменту изготовляют из углеродистой конструкционной или инструментальной сталей марок 45, 50, 50Х, У7 и У8. Корпусы сверл, разверток и зенкеров с пластинками твердых сплавов для получения твердости ННС 56—62 изготовляют из инструментальных сталей Р9 и 9ХС. Для зенке­ ров и сверл, у которых направляющие ленточки расположены только на длине пластинки, допускается применять сталь 40Х.

Паз в державке под пластинку должен быть чисто профрезерован или простроган. Размеры паза как по длине, так и по ширине должны

137

*) Рис. 97. Индукторы

ного потока во внесенном в индуктор металлическом стержне и нагрев его будет происходить в короткое время..

Формы индукторов, применяемых при напайке одно- и многолез­ вийного инструмента, показаны на рис. 97, а,б. Выбор формы индук­ тора обусловливается направлением его витков, которые должны быть параллельны месту пайки твердосплавной пластинки. Это требование легко обеспечивается изготовлением петлевых индукто­ ров. Ножи для сборных фрез и сверла можно нагревать также в многовитковых индукторах (рис. 96, а, б). Пайку твердосплавных пла­ стинок многолезвийного инструмента — фрез, зенкеров и разверток чаще производят отдельно у каждого зуба, т. е. петлевым индукто­ ром разогревают места только для одной твердосплавной пластинки (рис. 97, в). В процессе напайки фрезу, зенкер или развертку уста­ навливают в простом приспособлении и вручную поворачивают ка­ ждый раз для напайки следующего зуба. При напайке многолезвий­ ного инструмента в гнездо кладут твердосплавную пластинку, затем ее посыпают сверху бурой, после чего кладут пластинку припоя. Далее нагревают твердосплавную пластинку, плавят буру и припой, выключают ток и пластинку слегка прижимают к гнезду корпуса инструмента.

Корпусы инструментов, для которых после напайки не требуется термическая обработка, в целях уменьшения внутренних напряже­ ний, возникающих при быстром охлаждении, медленно охлаждают в угольной крупке, нагретом песке, асбесте или в печи (200—350° С). Быстрое охлаждение заготовок обычно приводит к образованию трещин на твердосплавных пластинках. Термическую обработку корпусов рекомендуется проводить тотчас же после напайки. Тер­ мическая обработка осуществляется следующим образом. После напайки твердосплавной пластинки изделие продолжают нагревать до температуры закалки в электросоляных печах. С закалочной температуры охлаждают в селитру или масло. После охлаждения инструмент подвергается отпуску.

К преимуществам индукционной напайки следует отнести высо­ кую производительность, экономный расход энергии, возможность точной регулировки величины и зоны нагрева, однородность мест припоя, отсутствие окисления, большую прочность пайки.

139

Контроль. Качество напайки и наварки, т. е. затекание припоя в шов, и его прочность контролируют внешним осмотром, ударом резцов о край металлической плиты или ударом молотка по основа­ нию головки и испытанием на отрыв пластинок от каждой партии изделий. Толщина припоя должна быть не более 0,1 мм.

§ 4. ОБРАБОТКА ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ И КОНИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Заготовка, полученная тем или иным методом, поступает в меха­ нический цех для дальнешей обработки в целях получения готового изделия в соответствии с заданными техническими требованиями. Здесь часто возникает необходимость разделить обработку на черно­ вую (или предварительную) и чистовую (или окончательную).

Черновую (предварительную) обработку выполняют для:

а) получения формы заготовки, приближающейся к форме гото­ вого изделия при точении, фрезеровании, строгании в возможно

80%) при шлифовании и затачивании в возможно короткое время путем применения больших подач.

Черновая обработка характеризуется:

а) режимами резания, в которых применяют большие глубину резания, подачу и скорость резания;

б) значительными силами резания, которые вызывают большие силы отжатая в системе СПИД и вибрации вследствие снятия боль­ шого -припуска;

в) относительно невысокой точностью размеров, грубой шерохо­ ватостью поверхностей, значительными отклонениями в радиальном и осевом биениях.

Чистовую (окончательную) обработку ведут для устранения по­ грешностей черновой обработки, получения деталей с размерами, шероховатостью поверхности и отклонениями в радиальном и осевом биениях в соответствии с заданными техническими требованиями на готовое изделие. Этот вид обработки характеризуется:

а) снятием небольших припусков, малой глубиной резания, не­ большими подачей и скоростью резания (при шлифовании и затачи­ вании);

б) возникновением малых сил резания и, следовательно, появле­ нием весьма . малых сил отжатая в системе СПИД;

в) получением точных размеров, соответствующей шероховатости поверхности, минимальными отклонениями в радиальном и осевом биениях.

Для сохранения точности станка следует черновую обработку выполнять на одних станках, а чистовую — на других.

Точение. Поверхности тел вращения представляют собой наи­ более распространенный вид поверхностей инструментов. Многие

140