Технология производства металлорежущих инструментов: Учебное пособие - Палей М.М.

Глава I. Основы проектирования технологических процессов изготовления инструмента

§ 2. Основные этапы технологии изготовления

§ 5. Построение операций механической обработки

§ 6. Технико-экономический анализ технологических процессов

§ 7. Определение припусков на механическую обработку

Глава II. Выбор заготовок для металлорежущего инструмента и методы их обработки

§ 6. Приваривание и припаивание пластин из быстрорежущей стали

§ 7. Наплавление режущих частей инструмента

§ 8. Припаивание пластин из твердых сплавов

§ 9. Клеевые соединения режущих инструментов

§ 10. Способы закрепления кристаллов из сверхтвердых материалов

Глава III. Формообразование заготовок пластическим деформированием
§ 2. Прессование в специальных штампах

§ 5. Горячее вальцевание
§ 6. Редуцирование

Глава IV. Механическая обработка заготовки инструмента

§ 2. Обработка лапок и квадратов
§ 3. Обработка стружечных канавок

Глава V. Обработка шлифованием частей инструмента

§ 8. Шлифование эвольвентных поверхностей

Глава VIII. Способы повышения режущей способности инструмента

Глава IX. Автоматические линии и перспективы развития технологии производства инструмента

Глава X. Маршрутная и унифицированная технология изготовления инструмента

Автор: Палей М.М.

Теги: формообразование со снятием стружки молоты и прессы разделительные операции без образования стружки, дробление и измельчение, обработка листового материала, изготовление резьбы отдельные машиностроительные и металлообрабатывающие процессы и производства металлорежущие станки обработка металлов металлы режущие инструменты учебное пособие

Год: 1982

Похожие

Резание металлов и режущий инструмент

Технология изготовления режущего инструмента

Металлорежущий инструмент. Часть 1. Резцы и фрезы

Режущий инструмент

Текст

М.М, ПАЛЕЙ
ТЕХНОЛОГИЯ
ПРОИЗВОДСТВА
металлорежущих
инструментов
Второе издание, переработанное
и дополненное
Допущено Министерством высшего и среднего специ-
ального образования СССР в качестве учебного посо-
бия для студентов, втузов, обучающихся по специаль-
ности «Технология машиностроения, металлорежущие
станки н инструменты»
МОСКВА
«МАШИНОСТРОЕНИЕ-
1982
ЙК 34.63-5
П14
УДК 621.9.02.002
Редактор Канд. техн, наук В. А. Гречишников
Рецензенты: канд. техн, наук И. А. Ординарцев, зав. кафедрой «Металлорежу-
щие инструменты» Тульского политехнического институтм д-р техн, наук
проф. С. С. Петрухин
Палей М. М.
П14 Технология производства металлорежущих инструмен-
тов: Учеб, пособие для студентов втузов, обучающихся по
специальности «Технология машиностроения, металлорежу-
щие станки и инструменты». — 2-е изд., перераб. и доп.
— М.: Машиностроение, 1982. — 256 с., ил.
В пер.: 70 коп.
2704040000-095 ББК 34.63-5
11 038(01)-82 'й2‘ 6П4.6.08
ИБ № 2168 /
Михаил Маркович Палей
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА
МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ
Редактор Н. П. Гурвич
Художественный редактор И. К. Капралова
Технический редактор Н. М. Михайлова
Корректоры А. П. Озерова и Л. Л. Георгиевская
Оформленье художника Н. А. Игнатьева
Сдано в набор 13.11.81. Подписано в печать L8.06.8&. Т-09356.
Формат 60х90*/|в. Бумага типографская Ха 2. *
Гарнитура литературная. Печать высокая.
Усл. печ. л. 16,0. Уч.-изд. л. 17,55. Тираж 50 000 экз. Заказ 748. Цена 70 к.
Ордена Трудового Красного Знамени издательство «Машиностроение»,
107076, Москва, Б-76, Стромыискнй пер., д. 4
Ленинградская типография № 6 ордена Трудового Красного Знамени
Ленинградского объединения «Техническая книга» им. Евгении Соколовой
Союзполиграфпрома при Государственном комитете СССР
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли.
193144, Г. Ленинград, ул. Моисеенко, 10.
© Издательство «Машиностроение», 1982 г,
ПРЕДИСЛОВИЕ
Перед инструментальным производством стоит ответственная
задача обеспечить выполнение решений XXVI съезда КПСС по
ускорению научно-технического прогресса и увеличению вы-
пуска продукции машиностроительной и металлообрабатываю-
щей промышленности не менее чем в 1,4 раза. Конкретные задачи
инструментального производства определены постановлением
ЦК КПСС и Советом Министров СССР «О значительном повыше-
нии технического уровня и конкурентоспособности металлообра-
батывающего, литейного и деревообрабатывающего оборудова-
ния и инструмента». В соответствии с постановлением изменится
структура изготовляемого инструмента, увеличится удельный
вес прогрессивных высокопроизводительных конструкций повы-
шенной точности, в том числе из твердых сплавов, синтетических
сверхтвердых композиционных материалов, минералокерамики
и безвольфрамовых твердых сплавов, инструментов с различными
износостойкими покрытиями и инструмента с механическим
креплением неперетачиваемых пластин и др.
Для удовлетворения потребности машиностроения, металло-
обработки и других отраслей в металлорежущем инструменте
необходимо, во-первых увеличить темпы его выпуска и во-вторых,
значительно повысить его качество и, наконец, улучшить его
эксплуатацию. Повышение качества металлорежущих инстру-
ментов является основным средством, способствующим наиболее
полному удовлетворению потребностей в режущем инстру-
менте.
Качество металлорежущего инструмента зависит от его кон-
струкции, материала и технологии производства. Основополага-
ющими технологическими направлениями развития инструмен-
тального производства являются приближение формы заготовки
к форме готового изделия за счет применения специального про-
филя проката, биметаллических заготовок, использования ме-
тодов пластического деформирования и порошковой металлургии,
автоматизации технологических процессов, применения автома-
тизированных загрузочных устройств, манипуляторов, роботов,
специальных станков, автоматических линий и станков с ЧПУ,
концентрации и совмещения операций, применения высокоэффек-
тивной оснастки и групповой технологии, использования новых
высокоэффективных СОЖ с подводами их непосредственно в зону
резания, широкого использования глубинного шлифования и за-
тачивания, применения синтетических сверхтвердых абразивных
материалов, новейших методов термической и термо-химической
обработки, износостойких покрытий, расширения области приме-
Г 3
нения электрофизических и электрохимических методов обра-
ботки.
Перспективным является комплексное развитие инструмен-
тального производства на базе углубления отраслевой и меж-
отраслевой специализации. Расширение масштабов выпуска ин-
струмента, концентрация его производства, создает предпосылки
для освоения качественно новых прогрессивных технологических
процессов.
Книга написана в соответствии с учебной программой курса
«Технология производства металлорежущего инструмента» для
специальности 0501, «Технология машиностроения, металлоре-
жущие станки и инструменты».
В книге обобщен передовой опыт инструментальных заводов
и цехов, научно-исследовательских и проектных институтов
(ВНИИ, Укроргстаикинпрома, ИСМ АН УССР, ВНИИАШа,
ВНИИАлмаза и др.), кафедр вузов, опыт многолетней работы
автора в инструментальном производстве.
Во втором издании учебного пособия (1-е изд. 1963 г.) осве-
щены вопросы применения сверхтвердых синтетических мате-
риалов, вышлифовки канавок, применения станков с ЧПУ, спе-
циальных станков, автоматических линий, формообразование пла-
стическим деформированием, изготовления инструмента с непере-
тачиваемыми. пластинами, износостойких покрытий и др. Архи-
тектоника второго издания книги изменена, большое внимание
уделено изучению специфических методов обработки, дана ти-
повая последовательность обработки инструмента, кратко изло-
жены основы проектирования технологии инструмента.
ВВЕДЕНИЕ
Разработка технологических процессов производства металло-
режущего инструмента базируется на общих принципах и законо-
мерностях технологии машиностроения, рассмотренных в курсе
«Основы технологии машиностроения» [3, 17]. Наряду о этим
в технологии производства металлорежущих инструментов имеются
специфические особенности, связанные с применением дорого-
стоящих и дефицитных инструментальных материалов, с обра-
боткой заготовок высокой твердости и прочности, с обработкой
сложных поверхностей, с высокими требованиями к точности
размеров, геометрической форме и шероховатости поверхности,
с особенно высокими требованиями к физико-механическим свой-
ствам материала готового металлорежущего инструмента.
Применение быстрорежущих сталей и твердых сплавов, содер-
жащих присадки дефицитных и дорогостоящих элементов, таких
как вольфрам, ванадий, молибден, кобальт вызывает необходи-
мость максимальной их экономии. С этой целью широко распро-
странено изготовление составного инструмента, рабочая часть
которого выполнена из быстрорежущей стали или твердого сплава,
а державка — из конструкционной стали. Неразъемное соедине-
ние разнородных материалов осуществляют различными способами
сварки, пайки, склеивания и др.
При изготовлении инструмента с механическим креплением
режущих пластин к державке или корпусу инструмента с непере-
тачиваемыми пластинами из твердого сплава и композиционных’
материалов применяют некоторые специфические технологические
приемы. Широко внедряется обработка методами горячей и хо-
лодной пластической деформации (штамповка, прессование, ре-
дуцирование, прокатка и др.), снижающая расход инструмен-
тальных материалов.
Обработка заготовок из разнородных материалов с неразъем-
ным соединением вызывает необходимость производить последо-
вательно или одновременно обработку различных материалов
(точение и фрезерование как конструкционной, так и быстроре-
жущей стали, шлифование и затачивание как стали, так и твер-
дого сплава) за один проход или операцию.
Низкая обрабатываемость быстрорежущей стали, твердых
сплавов и композиционных материалов требует применения спе-
циальных методов и режимов обработки.
Для инструментов характерны фасонно-зубчатая форма по-
перечного сечения рабочей части, фасонные винтовые поверхности
в продольном направлении, поверхности специальных форм (об-
разующие режущие кромки), затылованные поверхности, поверх-
ности, образованные спиралью Архимеда, логарифмической спи-
ралью, эвольвентами и другими кривыми. Наличие таких поверх-
ностей и в особенности их сочетание в одном инструменте опре-
деляют в основном необходимость применения специальных
станков: затыловочных, специальных зубошлифовальных, резьбо-
шлифовальных, заточных станков для заточки зуборезных ин-
струментов, сверл, протяжек метчиков, плашек и др.
Для обработки сложных фасонных поверхностей в инструмен-
тальном производстве широко применяют операции точного про-
фильного шлифования на универсальных и специальных профиле-
шлифовальных станках, редко применяемых в производстве де-
талей- машин.
Точность изготовления формообразующих элементов мерных
режущих инструментов должна быть на один-два класса выше
точности размеров обрабатываемых ими поверхностей. Приме-
рами такого инструмента могут служить развертки, протяжки,
метчики, зуборезные и профильные инструменты и др. Это опре-
деляет, в свою очередь, требования к точности станков и прибо-
ров инструментального производства и в ряде случаев создание
термоконстантных условий производства и контроля. Для ин-
струментов характерно большее число острых и тонких режущих
кромок, обладающих высокой твердостью. Это определяет требо-
вания к элементам автоматизации станков (бункерам, магазинам
и др.).
Качество инструментов определяется не только точностью
геометрических форм и шероховатостью поверхностей, но и фи-
зико-механическими их характеристиками (структурой, отсут-
ствием обезуглероженного или вторичного закаленного слоя,
значительными остаточными напряжениями и др.). Надлежащее
качество инструментов обеспечивается применением специальных
методов контроля исходных материалов, методами и режимами
механической, термической.и термо-химической обработки и по-
строениями технологического процесса изготовления инструмента.
6
Специализация производства. Важнейшим направлением со-
вершенствования производства инструмента является унифика-
ция и стандартизация инструмента и специализация его изготов-
ления. Специализация производства инструментов повышает эф-
фективность применения специализированного оборудования, спе-
циальной оснастки, поточных и автоматических линий. По дан-
ным ВНИИинструмент, число специализированных станков, ис-
пользуемых в мелкосерийном производстве, составляет около
5—6 %, а в массовом — 35—40 % всех используемых станков.
Средняя себестоимость изготовления различных видов инстру-
ментов при мелкосерийном производстре в 2,5—8 раз выше, чем
в массовом. Разница эта тем значительнее, чем более оснащено
массовое производство специализированными станками. Так,
удельный вес специализированных станков в массовом производ-
стве сверл составляет 60 % и себестоимость их по сравнению с не-
специализированным мелкосерийным производством в 8 раз ниже.
Автоматизацию производства инструмента и повышение его
технического уровня можно вести по двум направлениям:- повы-
шение степени автоматизации универсальных станков и осна-
щение их комплектами специальных приспособлений, создание
и использование специализированных и специальных станков и
автоматических линий на их основе.
Эффективность от применения специализированных станков
может быть получена за счет концентрации и совмещения опера-
ций; автоматизации и совмещения во времени таких элементов
цикла обработки, как деление, подвод и выход инструмента и дру-
гие; применения многостаночного обслуживания.
Наиболее эффективно применение специальных станков на
основных формообразующих операциях, таких, как токарная
обработка, образование стружечных канавок, обработка лапок,’
квадратов, пазов и т. п. Автоматизация шлифовально-заточных
операций обеспечивает не только повышение производительности,
ио и, что особо важно, высокое качество инструмента.'
Для обеспечения массового выпуска инструмента нашей про-
мышленностью было создано более 250 типов специальных стан-
ков, из них более половины автоматов и полуавтоматов для изго-
товления сверл, метчиков, круглых плашек, фрез и другого ин-
струмента. Создано более 100 автоматических линий для изго-
товления метчиков, сверл круглых плашек, ножей и корпусов
сборных инструментов и др.
Применение станков с ЧПУ. Одним из основных направлений
автоматизации в инструментальном производстве является ис-
пользование станков с числовым программным управлением (ЧПУ).
Станок с ЧПУ сочетает в себе производительность станков автома-
тов с гибкостью универсального оборудования. Программа обра-
ботки детали записывается на программоноситель и реализуется
с помощью системы числового программного управления станком.
При этом точность задания размеров зависит только от разреша-
ющей способности системы ЧПУ и-станка. Фасонные поверхности
обрабатываются по программе без применения копиров. Примене-
ние станков с ЧПУ создает предпосылки для создания комплекс-
ных автоматизированных систем проектирования и производ-
ства металлорежущего инструмента. При рациональном исполь-
зовании станков с ЧПУ экономия на трудовых затратах дости-
гает 25—80 %; один станок с ЧПУ заменяет от трех до восьми
обычных станков с ручным управлением; увеличивается доля
машинного времени и повышается производительность труда
па 50 %, возможно многостаночное обслуживание.
В настоящее время станки с ЧПУ применяют для токарной
обработки (например, круглых протяжек и прошивок, шеверов,
долбяков, червячных фрез), шлифования протяжек по наруж-
ному диаметру и их заточки, затылования фрез, не прошедших
их термическую обработку, шлифования их' после термической
обработки, резьбошлифования, фасонного шлифования (плоских
и круговых поверхностей фасонных резцов), электроискровой
обработки проволочным электродом и др., фрезерования мест
под неперетачиваемые пластинки в державках резцов, при фре-
зеровании сложных поверхностей.
ГЛАВА I
ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНСТРУМЕНТА
§ 1. ПОРЯДОК РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Исходными данными для проектирования технологического
процесса являются: рабочие чертежи инструмента с техниче-
скими условиями на приемку готового инструмента и программа
выпуска; типовые технологические процессы, технологическая
характеристика оборудования; нормативы и справочная лите-
ратура (по режимам резания, расчету припусков и др.).
При разработке технологического процесса изготовления ме-
таллорежущего инструмента должны быть решены следующие
основные задачи: соблюдение технических требований к точности,
качеству поверхности инструмента и ее физико-механическим свой-
ствам, -достижение заданной производительности технологиче-
ского процесса и его эффективности.
Точность изготовления инструмента в основном обеспечивается
выбором методов и последовательности обработки, технологиче-
ских баз обработки, оборудования, приспособлений и режимов
резания, методов и средств контроля. Физико-механические
свойства инструмента обеспечиваются правильным выбором ма-
териала инструмента, термической и термохимической обработ-
кой, режимами механической обработки.
Достижение заданной производительности технологического
процесса и его эффективность обеспечиваются выбором оптималь-
ных схем операций и режимов обработки, применением высоко-
производительных станков, инструмента второго порядка, при-
способлений с учетом программы выпуска инструмента.
Проектирование технологических процессов состоит из взаи-
мосвязанных и выполняемых в определенной последовательности
этапов. В общем случае рекомендуется следующий порядок раз-
работки технологических процессов: 1 — анализ чертежа и пла-
новых заданий; 2 — определение такта выпуска, типа производства
и его организационной формы; 3 — выбор метода получения за-
готовки на основании Технико-экономической оценки различных
вариантов; 4 — выбор технологических баз, оценка точности
базирования и закрепления детали; 5 — выбор метода обработки
поверхностей, оценка качества поверхностей и точностных ха-
рактеристик методов; 6 — выбор варианта технологического мар-
шрута последовательности операций по минимуму приведенных
затрат; 7 — разработка технологических операций: а — уста-
новление рациональной последовательности переходов; б — вы-
бор модели оборудования и определение его загрузки; в — выбор
оснастки; г — расчет припусков и окончательное оформление
чертежа заготовки; д — расчет режимов резания; е — расчет
норм времени; ж — определение разряда работы; з — определе-
-ние технико-экономической эффективности технологического про-
цесса; 8 — выбор средств механизации и автоматизации элемен-
тов технологического процесса и средств внутрицехового транс-
портирования; 9 — разработка и оформление технологической
документации в соответствии с ЕСТД и оформление технического
задания на заказ новых средств технологического оснащения.
Типизация технологических процессов. Номенклатура изго-
товляемого инструмента в инструментальных цехах и на инстру-
ментальных заводах достигает нескольких десятков тысяч типо-
размеров. Изготовление одинаковых или близких по конфигура-
ции и размерам инструментов на инструментальных заводах
и в цехах по отличным друг от друга технологическим процессам
приводит к тому, что трудоемкость их существенно разли-
чается.
Разработка и обоснование общих принципов проектирования
типовых технологических процессов на базе технологической клас-
сификации инструментов позволяет сократить разнообразие тех-
нологических процессов и появляется возможность разработки
оптимальных технологических процессов для различных условий
производства.
Под унификацией (типизацией) технологических процессов
понимают создание технологических процессов, охватывающих
изготовление всех инструментов данного класса и служащих ба-
зой для разработки в различных производственных условиях
оптимального технологического процесса изготовления любого
инструмента внутри данного класса.
Применение типовых технологических процессов сокращает
технологическую документацию, способствует применению нор-
мализованной инструментальной оснастки и специализированного
оборудования для производства режущего инструмента.
Унификация (типизация) технологических процессов основана
на классификации инструментов и на общих принципах разра-
ботки технологических процессов. Классификация представляет
собой разделение инструментов на классы, имеющие общие тех-
нологические признаки.
Классы подразделяют на типы инструментов, близкие по своей
конфигурации и размерам. Изготовление типового инструмента
осуществляется на однородном оборудовании с применением
однотипных приспособлений.
Технологическая классификация металлорежущего инстру-
мента. Все металлорежущие инструменты по технологическим
признакам можно разбить на четыре класса: 1 — круглые стерж-
невые (хвостовые, концевые); 2 — насадные (втулочные); 3 —
дисковые; 4 — плоские.
tn
Характерным признаком круглого стержневого инструмента
(сверла, зенкеры, концевые фрезы, метчики, протяжки хвосто-
вые, долбяки и др.) являются форма рабочей части в виде круг-
лого стержня и цилиндрический или конический хвостовик.
Круглый стержневой инструмент подразделяют на цельный, свар-
ной, сборный, с напаянными твердосплавными пластинами,
твердосплавный цельный, специальный.
К насадному (втулочному) инструменту относят инструменты
с цилиндрическим или коническим отверстием (насадные зенкеры,
развертки, фрезы, метчики и др.). Насадные (втулочные) инстру-
менты подразделяют на цельные, сборные, напаяные и цельные
твердосплавные и специальные.
К дисковым инструментам относят инструменты о цилиндри-
ческим или коническим отверстием, длина которых меньше поло-
вины диаметра (дисковые, пазовые и угловые фрезы; дисковые
долбяки, дисковые шеверы, торцовые зенкеры, круглые резцы
и др.). Дисковые инструменты подразделяют на цельные, напаян-
ные, сборные, цельные твердосплавные.
К плоским относят следующие инструменты: стержневые и
призматические резцы, ножи для сборного инструмента, зубо-
резные и резьбонарезные гребенки, расточные блоки, накатные
плашки, плоские протяжки и др. Характерным признаком этого
класса инструмента является оформление его по широким или
узким плоскостям. Плоский инструмент подразделяют на цельные,
паяные, специальные, сборные.
Для определения оптимальных рядов при проектировании
специализированного оборудования предложено дополнительное
разделение инструмента на типоразмеры [161.
Технологическая классификация инструментов должна слу-
жить основой научного совершенствования системы технологи-
ческой подготовки и организации инструментального производ-
ства для повышения производительности труда, увеличения объема
выпуска, повышения качества инструмента и снижения его себе-
стоимости. На ее основе должны быть решены следующие задачи.
1. Унификация технологических процессов изготовления ин-
струментов с использованием последних достижений науки и
техники.
2. Создание автоматизированной системы разработки техноло-
гических процессов изготовления инструментов.
3. Увеличение размеров партии инструментов одного класса
н близких групп как для мелкосерийного, так и для крупносерий-
ного многономенклатурного производства и создание на этой
основе реальных возможностей для механизации и автоматизации
производственных процессов.
4. Проектирование, изготовление и использование специаль-
ных станков инструментального производства.
5. Целенаправленная модернизация и автоматизация дей-
ствующего оборудования.
6. Унификация технологической оснастки.
7. Специализация инструментального производства путем рас-
ширения сети инструментальных заводов и инструментальных
цехов, специализированных на' производстве инструмента опре-
деленных классов и групп.
8. Выбор оптимальных вариантов производственной струк-
туры участков, цеха, завода.
9. Создание единых нормативных и плановых показателей.
§ 2. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
При разработке типовой технологии и алгоритма автоматизи-
рованного проектирования общую задачу делят на уровни.
На первом уровне определяют принципиальную схему техно-
логического процесса, которая характеризуется составом и после-
довательностью циклов обработки инструмента. Внутри циклов
можно выделить этапы. Этап — это часть технологического про-
цесса, включающая однородную по характеру и точности обра-
ботку поверхности в целом. При этом этапы механической обра-
ботки могут разделяться этапами термической и другого вида
обработки.
Основными циклами производства металлорежущего инстру-
мента являются: заготовительные операции; формообразующие опе-
рации; термическая обработка; чистовая обработка (шлифовально-
заточные операции); операции, повышающие износостойкость
инструмента, и операции антикоррозионной обработки и упаковки.
Заготовительные- операции: правка и калибровка прутков;
разделка прутков на заготовки; ковка и объемная штамповка
штучных заготовок; подготовка под сварку; термическая обра-
ботка (отжиг) после ковки и сварки (снятие сварочного грата,
подрезание торцов и центрование). Трудоемкость этого этапа
составляет 10—25 % общей трудоемкости.
Основные формообразующие операции механической обработки
и пластического деформирования. На этом этапе инструменту
придается форма, близкая к окончательной, при удалении основ-
ной части припуска, достигающей 40—70 % первоначального
объема заготовки. Трудоемкость основных формообразующих
операций составляет 25—50 % общей трудоемкости изготовления
инструмента. В этот этап входят токарная обработка формы
(круглого стержневого, втулочного и дискового насадного ин-
струмента), обработка плоскостей плоского инструмента,-фрезе-
рование стружечных канавок, пазов под ножи сборного инстру-
мента и гнезд под пайку пластин твердого сплава и др. На этом
же этапе осуществляют фрезерование, долбление и протягивание
элементов крепления инструментов. К этому этапу относится
также формообразование методом пластического деформирова-
ния (редуцирование, прессование, ротационная ковка, винтовой
и секторный прокат),
ю
Основная термическая обработка. Трудоемкость этого цикла
не превышает 10 % общей трудоемкости. Несмотря на это термо-
обработка — одна из важнейших по своему влиянию на качество
инструментов операция, когда создаются такие основные харак-
теристики инструментов, "как твердость, прочность, красностой-
кость, т. е. обеспечивается необходимая режущая способность
инструмента. От термической обработки во многом зависит успех
выполнения операций шлифования и затачивания, так как в про-
цессе термообработки искажается форма инструментов и возни-
кает обезуглероженный слой, т. е. факторы, определяющие при-
пуски на последующие шлифовально-заточные операции. Кроме
того, величина деформаций в результате термообработки обусловь
ливает неточность базирования при выполнении шлифовально-
заточных операций.
Чистовая обработка. Шлифовально-заточные операции можно
подразделить на шлифовальные операции, сходные с аналогичными
операциями-общемашиностроительного назначения (круглое, вну-
треннее и плоское шлифование), специальные шлифовальные опе-
рации (затылование шлифованием, зубошлифование и др.) и за-
точные операции, свойственные только инструментальному про-
изводству.
Для повышения износостойкости инструмента рекомендуется
включать в технологический процесс дополнительную термообра-
ботку (химико-термическое улучшение режущих свойств) и нане-
сение износостойкого покрытия (TiN, TiC, СгО и др.).
В некоторых случаях может видоизменяться содержание
циклов или их последовательность. Например, при получении
специального проката или заготовки методом порошковой ме-
таллургии заготовительный этап видоизменяется. Применение
метода вышлифовки канавок изменяет порядок выполнения цик-
лов. Термическую обработку при этом проводят до обработки ка-
навок. При обработке монолитного твердосплавного инструмента
из спеченной заготовки этап формообразования исключается.
В соответствии с основными этапами строят производственный
процесс, определяют структуру цехов и участков, систему транс-
портирования и подачи заготовок и изделий, систему учета про-
изводства инструмента.
Второй уровень — проектирование маршрутного технологи-
ческого процесса, включающего определение состава и последова-
тельности операций, выбор баз и группы оборудования, на ко-
тором выполняется каждая операция.
Третий уровень — проектирование технологических опера-
ций. Детализацию технологического процесса доводят до опре-
деления состава и последовательности переходов в операции,
выбора режущего, вспомогательного и измерительного инстру-
мента, расчета режимов резания и норм времени.
Четвертый уровень характерен для операций, выполняемых
на станках с программным управлением, для которых необходимо
довести степень детализации до определения отдельных элемен-
тарных составляющих траектории режущего инструмента второго
порядка и обрабатываемого инструмента, а также для команд уп-
равления оборудованием в кодах системы программного управ-
ления.
Ниже приведена общая последовательность изготовления ре-
жущего инструмента.
1. Получение заготовки, включая заготовительные операции
отрезки, ковки, литья, штамповки, сварки.
-2. Отжиг после горячей обработки.
3. Обработка технологических баз.
4. Обработка заготовки инструмента для придания ей формы,
близкой к окончательной, обработка посадочных мест и элемен-
тов крепления.
5. Обработка стружечных канавок, обработка мест под пла-
стинки или ножи для инструмента с приваренными или припаян-
ными пластинками и сборного инструмента.
6. Обработка затылка' (в некоторых случаях ее совмещают
с обработкой стружечных канавок).
7. Обработка отверстий для подвода охлаждающей жидкости.
8. Термическая обработка.
9. Исправление или обработка технологических баз.
10. Сборка (для сборного инструмента).
11. Проверка и исправление посадочных мест у сборного
инструмента.
12. Затачивание передней поверхности (и вышлифование стру-
жечных канавок и спинок в цельных заготовках).
13. Шлифование профиля (и посадочных мест).
14. Шлифование задней поверхности.
15. Обработка стружкоразделительных и стружкозавиватель-
ных канавок.
16. Доводка передней и задней поверхностей.
17. Улучшение поверхностного слоя инструмента (цианиро-
вание, электроискровое упрочнение, износостойкие покрытиян др.)
Технологический процесс изготовления режущих инструмен-
тов включает все указанные операции или часть их в зависимости
от конструкции изготовляемого инструмента, принятого метода
обработки и выбранного оборудования.
Для призматического однолезвийного инструмента (резцов,
ножей сборного инструмента) некоторые операции исключают н
технологический процесс строят в такой последовательности:
1 — заготовительные операции; 2 — обработка профиля; 3 —
обработка передней и задней поверхностей; 4 — обработка мест
под пластинки (для инструмента с пластинками из твердого сплава);
5 — термическая обработка (для инструмента с пластинками из
твердого сплава — пайка и очистка от припоя); 6 — оконча-
тельная обработка профиля (включая образование рифлений);
7 — затачивание и доводка передней и задней поверхностей.
Типовая технология может быть разработана для всего тех-
нологического процесса, его циклов или отдельных операций.
Например, сварные заготовки обрабатывают по следующей типо-
вой схеме: 1 — отрезка части из быстрорежущей стали; 2 —
отрезка части из углеродистой стали; 3—подрезка торца и прота-
чивание шейки на рабочей или хвостовой части под сварку для
создания одинаковых диаметров свариваемых частей; 4 — очистка;
5 — сварка встык; 6 — отжиг; 7 — обтачивание сварного шва;
8 и 9 — подрезка торцов рабочей и хвостовой частей; 10 — цен-
трование; 11 —правка заготовки; 12 — обтачивание рабочей
и хвостовой частей; 13 — шлифование хвостовика; 14 — фрезеро-
вание лапки; 15 — фрезерование стружечных канавок; 16 —
термическая обработка; 17 — исправление центровых отверстий;
18 — шлифование по наружной поверхности; 19 — затачивание;
20 — улучшение поверхностного слоя.
Токарную обработку насадного (втулочного) инструмента про-
водят по следующей типовой схеме.
1. Токарная обработка в патроне: подрезание торца, центри-
рование, сверление, рассверливание, растачивание, развертыва-
ние отверстия, обтачивание до кулачков, после поворота заго-
товки — протачивание наружной поверхности оставшейся части
до кулачков и подрезание второго торца.
В зависимости от характера производства операцию выполняют
на токарном или револьверном станке или на четырех- или шести-
шпиндельном полуавтомате. При использовании специальных
станков обтачивание может быть совмещено с рассверливанием
отверстия. Развертывание может быть заменено протягива-
нием.
2. Токарное чистовое обтачивание -и подрезание торца на
оправке. При обработке дискового инструмента второй торец
шлифуют на плоскошлифовальном станке с базированием по торцу.
Обтачивание наружной поверхности производят на оправке с бур-
том или нескольких заготовок одновременно.
Обработку цельного твердосплавного инструмента производят
по следующей типовой схеме: 1 — прессование и спекание заго-
товки либо обработка и спекание пластифицированной заготовки;
2 — алмазное шлифование базовых поверхностей; 3 — алмазное
шлифование наружной поверхности инструмента; 4 — алмазная
вышлифовка канавок; 5 — затачивание.
Подсистема автоматизированного проектирования технологии
изготовления инструментов. Отличительной особенностью си-
стемы автоматизированного проектирования технологии инстру-
ментов (САПТИ) является возможность ее функционирования как
автономно, так и в автоматизированной системе инструменталь-
ной подготовки производства (АСИПП). На первом этапе АСИПП
с помощью ЭВМ конструирует специальный режущий инстру-
мент, на втором — проектирует технологический процесс его
изготовления, а для станков с ЧПУ рассчитывает и выдает управ-
ii
ляющие программы или непосредственно передается управление
на станки. Наиболее сложной задачей при разработке системы
САПТИ является разработка алгоритма технологического проек-
тирования и составление программы для ЭВМ.
Алгоритмом называют формальное предписание, однозначно,
определяющее содержание и последовательность операций, пере»
водящих совокупность исходных данных в искомый результат —•
решение задачи. Программа представляет собой описание алго-
ритма на определенном языке. —
Автоматизированные системы создают на осног.е различных
методов [2, 28]. Значительно сокращается объем работы для
создания системы САПТИ при использовании метода типизации
технологических процессов. В институте технической киберне-
тики (ИТК АН БССР) принята методика автоматизированного
проектирования технологических процессов изготовления инстру-
ментов, предусматривающая разработку алгоритмов не для кон-
кретных типов инструментов, а для отдельных операций (пере-
ходов), из которых может быть составлен любой конкретный
процесс обработки инструментов.
Алгоритм в разработанной системе представляет собой таблицу
выбора решений, в которых логику решений и содержание ответов
закладывают при разработке, а затем по стандартной программе
производят выбор допустимого решения [2, 28].
Сишема САПТИ построена по модульно-блочному принципу.
Мсдуль — функционально самостоятельная программа, ориенти-
рованная на ее использование в составе других программ, каждый
модуль решает типовую задачу в технологическом проектиро-'
вании.
Алгоритмы расчета типовых операций вследствие их автоном-
ности используют при разработке технологических процессов
различных инструментов. При наличии алгоритмов расчета типо-
вых операций, охватывающих в совокупности все виды обработки,
встречающиеся при изготовлении инструментов, можно путем
различных комбинаций составить и рассчитать технологические
процессы изготовления любых инструментов. Конкретные про-
цессы автоматически синтезируются с помощью управляющей
программы по алгоритмам типовых технологических процессов
из автономных алгоритмов операций. При разработке системы
общую задачу расчленяют на уровни, на каждом из которых
решают задачу более простую, чем исходная. При этом приме-
няют принцип поэтапного проектирования технологических про-
цессов.
Разделение технологического процесса на этапы выполняют
в порядке возрастания точности детали. Для каждого этапа раз-
рабатывают самостоятельный алгоритм и программу типовых
последовательностей технологических операций (переходов) —
модулей. Эти модули соответствуют технологическим переходам
последовательностей технологических операций. Следовательно,
IA
каждому этапу соответствует определенная совокупность модулей
технологических переходов.
В память ЭВМ вводятся справочно-нормативная информация
и типовые решения по выбору методов и последовательности об-
работки и условий их выполнения в каждом этапе в виде массива
кодов технологических переходов. Каждому переходу и опера-
ции в этих массивах соответствуют.условия ее выполнения: мо-
дель станка, приспособления, инструмента второго порядка,
припуски, режимы резания и др. Блочный характер общего алго-
ритма проектирования позволяет использовать внешнюю память
ЭВМ и по мере необходимости вызывать подпрограммы (модули)
в оперативную память. Для функционирования системы САПТИ
в ЭВМ вводится в зашифрованном виде массив исходных данных:
класс, тип и индекс детали (инструмента), технические требова-
ния, размер партии и другая информация об особенностях функ-
ционирования программы. При автономной работе системы коди-
ровочный бланк заполняют вручную, а при работе в режиме
АСИПГ1 происходят автоматический отбор и расположение ис-
ходных данных в требуемом порядке.
Следующий этап работы подсистемы — по исходным данным
вызов из памяти машины типового маршрута обработки инстру-
мента. Кодировочный бланк маршрута технологического процесса
изготовления инструмента служит управляющим алгоритмом
формирования операционного технологического процесса изготов-
ления инструмента. Автоматизированное проектирование опера-
ционных технологических процессов инструментов осуществляется
по этапам. После того как определена типовая последователь-
ность технологических операций, выполняется следующая про-
цедура: расчет припусков режимов резания и норм времени для
всех операций этой последовательности с последующим определе-
нием экономических показателей этапа обработки инструмента.
После проведения счетно-логических действий с помощью алфа-
витно-цифрового печатного устройства (АЦПУ) выдается выход-
ная информация в виде маршрутных и операционных карт, а для
станков с ЧПУ — запись на программоносителе станка.
§ 3. ВЫБОР И ОБРАБОТКА БАЗ
Точность размеров и взаимное положение обрабатываемых
поверхностей заготовки зависят от погрешности ее установки
на станке. Поверхности, оси или точки, относительно которых
определяется положение других поверхностей или осей, назы-
вают базами, а придание заготовке (или изделию) требуемого
положения относительно выбранной системы координат назы-
вают базированием.
Технологическими называют, базы, используемые для on-
деления положения заготовки или изделия в процессе изготов-
ления или ремонта. Измерительными называют базы, используе-
17
мне для определения относительного положения заготовки или
изделия и средств измерения. Конструкторскими называют базы,
используемые для определения положения детали в изделии
(например центральное отверстие и торец зуборезного долбяка,
шевера, фрезы, конический хвостовик сверла и др.).
При установке заготовки базой должна служить та поверх-
ность заготовки, относительно которой на рабочем чертеже де-
тали скоординирована обрабатываемая поверхность. Точность,
форма и размеры базы должны обеспечить хорошую устойчивость
и жесткость заготовки на установочных элементах приспособле-
ния, что достигается соответствующими размерами и качеством
базовых поверхностей. Обработанные базовые поверхности до
термической обработки должны иметь шероховатость поверхно-
сти Rz = 20-?10 мкм, а после термической обработки Ra =*
= 1 4-0,63 мкм.
При выборе технологических баз для обработки заготовок
следует использовать принцип совмещения баз, т. е. в качестве
технологической базы использовать поверхность, являющуюся
измерительной базой. Лучшие результаты достигаются при сов-
мещении технологической, измерительной и конструкторской баз.
При построении маршрута обработки следует соблюдать прин-
цип постоянства баз: на всех основных технологических опера-
циях использовать в качестве технологических одни и те же по-
верхности заготовки. Принципы совмещения и постоянства баз
совпадают в тех случаях, когда размеры проставлены от одной
достаточно устойчивой измерительной базы. Если измерительные
базы переменны и недостаточных размеров, осуществляют второй
принцип — выбирают соответствующую постоянную базу.
Когда постоянство технологической базы не может быть обес-
печено, в качестве новой технологической базы выбирают обяза-
тельно обработанные и желательно более точные поверхности.
Например, метчик обрабатывают в центрах, а квадраты на мет-
чиках обрабатывают при базировании по цилиндрической поверх-
ности хвостовика. Когда технологическая базовая поверхность
не является измерительной, возникает ошибка базирования.
В этом случае рассчитывают размерную цепь и, если необходимо,
ужесточают допуски на размеры между базовыми поверхностями.
При вынужденной .смене баз следует переходить от менее
точной базы к более точной (принцип последовательной смены баз).
Базы для окончательной обработки должны иметь наибольшую
точность размеров и геометрической формы, а также наименьшую
шероховатость поверхности. Они не должны деформироваться
под действием сил зажима и резания.
Первичную базу из-за ее малой точности используют только
один раз. Базовые поверхности должны быть по возможности
гладкими, не иметь штамповочных и литейных уклонов. На пер-
вой операции целесообразно принимать в качестве базы поверх-
ность с наименьшим припуском на обработку. При этом базу
18
надо выбирать с учетом обеспечения лучших условий обработки
поверхностей, принимаемых в дальнейшем в качестве базовых.
Например, при изготовлении твердосплавного стержневого ин-
струмента на первой операции на бесцентровом станке шлифуют
наружную цилиндрическую поверхность, которую затем исполь-
зуют в качестве базы для обработки обратных центров. На всех
последующих после первой операциях деталь базируют поверх-
ностями, прошедшими обработку.
В качестве технологической базы могут быть использованы
конструкторские базы, специально обработанные поверхности,
а также поверхности, обработанные с повышенной точностью.
Характерным примером таких поверхностей являются центровые
отверстия, которые используют при обработке наружных поверх-
ностей инструмента стержневого типа. Широкое применение цен-
тровых отверстий обусловлено тем, что наилучшая концентрич-
ность поверхностей вращения обеспечивается при обработке за
одну установку. В качестве вспомогательных баз пфи шлифова-
нии отверстий в червячных фрезах применяют конические бур-
тики.
В некоторых случаях для повышения точности базирования
базовые поверхности обрабатывают с повышенной точностью и
уменьшенной шероховатостью. Например, шлифованию в сыром
виде подвергают коническую поверхность хвостовика сверла,
используемую в качестве базы при фрезеровании лапки.
Технологическими базами инструмента стержневого типа
являются центровые отверстия или наружные центры (у мелкого
инструмента диаметром до 8 мм). Установка детали в центрах
с хомутиком является достаточно точной, так как лишает ее ше-
сти степеней свободы. При обработке длинного (при I/d > 10)
инструмента, чтобы исключить прогиб, используют дополнитель-
ные цилиндрические поверхности детали, которыми она опирается
на подвижные или неподвижные люнеты.
Центровые отверстия с углом 60° получают при обработке
наборами центровочных сверл и зенковок (шесть наборов) с пре-
дохранительным или без предохранительного конуса. Режущий
инструмент пониженной точности и малых диаметров изготовляют
с центровыми отверстиями без предохранительного конуса; ин-
струмент повышенной точности — с центровыми отверстиями
с предохранительным конусом.
В крупносерийном и массовом производстве центрование осу-
ществляется на двусторонних центровальных или фрезерно-цен-
тровальных станках. Обработка на последних ведется в два пере-
хода — подрезание торцов заготовки по заданной длине, а затем
центрование. Применяют также отрезные автоматы и полуавто-
маты с последующей передачей заготовки на центровальные
станки.
Короткие заготовки центруют на центровальных станках
с зажатием в призмах. Для обработки торцов и одновременного
to
центрования заготовок диаметром 10—50 мм используют комбини-
рованный инструментальный блок, состоящий из центровочного
сверла и пластин для подрезки и обтачивания. Длинные заго-
товки (преимущественно протяжки, специальные развертки и т. п.)
центруют на токарных станках с зажатием одного конца в па-
троне и поддержанием другого конца в люнете. Для точного
центрования заготовок из холоднотянутого прутка или заготовок,
предварительно обработанных по наружной поверхности, исполь-
зуют специальные станки с цанговым зажимом и направляющей
втулкой. Шероховатость поверхности центровых отверстий должна
быть не выше Rz — 20 -i-10 мкм.
После термической обработки центровые отверстия могут иметь
деформацию, забоины, окалину и пр. Центровые отверстия исправ-
ляют на вертикально-сверлильных станках с помощью твердо-
сплавного зенкера, на центрошлифовальных или специальных
станках шлифовальным кругом; шероховатость поверхности Ra —
= 1,254-0,63 мкм.
При изготовлении разверток, протяжек и других режущих
инструментов повышенной точности центровые отверстия после
термической обработки подвергают доводке с помощью чугунного
притира и абразивной пасты; шероховатость поверхности Ra =
= 0,634-0,32 мкм.
Технологической задачей при обработке насадного (втулоч-
ного) инструмента является обеспечение концентричности наруж-
ных поверхностей относительно посадочного отверстия и пер-
пендикулярности торцовых поверхностей. Основными базами
являются отверстие и торец. Основной называют конструкторскую
базу, принадлежащую данной детали и используемую для опре-
деления ее положения в изделии.
Концентричность наружных поверхностей относительно отвер-
стия и перпендикулярность торцовых поверхностей к оси отвер-
стия может быть обеспечена обработкой:
всех поверхностей за две операции с базированием при оконча-
тельной обработке отверстия по наружной поверхности;
всех поверхностей за две операции с базированием при оконча-
тельной обработке наружной поверхности по отверстию;
наружных поверхностей, отверстия и торцов за одну уста-
новку.
Базирование по обработанному отверстию имеет следующие
цреимущества по сравнению с базированием по обработанной
наружной поверхности: при обработке на жесткой или разжимной
оправке погрешность установки значительно меньше, чем при
обработке в патроне с креплением заготовки по наружной по-
верхности; при использовании оправки возможна обработка одно-
временно нескольких заготовок.
Внутренние и наружные поверхности можно обрабатывать
с одной установки при изготовлении инструмента из прутка.
При изготовлении насадного инструмента из штучной заготовки
20
при одной установке могут, быть- обработаны отверстие и торец
и часть наружной поверхности до кулачков, и после переуста-
новки заготовки, принимая за базу обработанную часть наружной
поверхности, обрабатывают второй торец и необработанную часть
наружной поверхности. При обработке дискового инструмента на
первых операциях рекомендуется обрабатывать торец и отверстие
с одной установки в самоцентрирующем патроне и при возмож-
ности часть наружной поверхности. Второй торец шлифуют на
плоскошлифовальном станке при базировании на обработанном
торце или. обрабатывают на токарном станке с базированием по
обработанному торцу и по частично обработанной наружной
поверхности.
Отверстия в заготовках для насадного инструмента обрабаты-
вают по /79—/76 (IT — допуск на изготовление) растачива-
нием и развертыванием отверстия или протягиванием его. Ба-
зовые торцы и отверстия обрабатывают с /?г = 204-10 мкм.
После термической обработки перед окончательной чистовой об-
работкой технологические базы должны быть исправлены. Для
этого отверстия и торцы инструмента вновь обрабатывают по
/75—/76, а в ряде случаев и по /75 (долбяки, зуборезные
фрезы), т. е. их шлифуют или шлифуют и доводят.
Для инструментов с буртиками лучшие результаты получаются
при совместном шлифовании отверстия и торца на внутришлифо-
вальном станке (например на станке ЗК2278), что обеспечивает
перпендикулярность торца к оси отверстия. Второй торец шли-
фуют на плоскошлифовальном станке. При отсутствии приспо-
собления для подрезания торца или при большой торцовой по-
верхности сначала на плоскошлифовальном станке шлифуют один
и другой торец, а потом, используя торец как опорную базу,
шлифуют отверстие. Если торцы (опорные поверхности) инстру-
ментов (долбяков, шеверов) должны быть доведены, то доводку
производят перед шлифованием отверстия. Для доводки базовой
поверхности долбяков рекомендуется станок 3806.
Отверстия подвергают хонингованию или притирке. Для
хонингования рекомендуется полуавтомат 3822. Притирку про-
изводят на сверлильном или доводочном станке чугунным раз-
жимным притиром и абразивным микропорошком. Припуск на
притирку составляет 0,01—0,05 мм на диаметр.
В тех случаях, когда после термообработки профиль фасонного
инструмента не подвергается шлифованию, для уменьшения
биения производят притирку нешлифованного отверстия со сня-
тием припуска 0,02—0,05 мм на диаметр.
У режущих инструментов с зубьями при шлифовании отвер-
стия в качестве технологических баз принимают наружные по-
верхности зубьев и торец, установку производят в самоцентриру-
ющих трехкулачковых или цанговых патронах. Затылованные
инструменты можно закреплять в приспособлениях с центрирова-
нием по затылкам зубьев с помощью трех роликов.
Чистовую-обработку по наружному диаметру насадного (вту-
лочного) инструмента с отношением длины к диаметру больше
1,5 2 можно производить на цилиндрических оправках при ма-
лом зазоре между отверстием и оправкой. Для исключения или
уменьшения погрешностей установки заготовку напрессовывают
на цилиндрические или конические оправки с малой конусностью.
Для обработки инструмента обычной точности применяют оправки
1 1
С конусностью 2500" 7500 » для высокой точности применяют
1 1 IT *
оправки с конусностью fooooITooo’ Необходимо учитывать,
что на конических оправках с большой конусностью может иметь
место биение торца.
При изготовлении прецизионного инструмента (червячных
фрез АА, ААА и др.) рекомендуется применять набор оправок
с разностью диаметров 0,002 мм и насаживать инструмент на
оправку по скользящей посадке. Дисковый инструмент (дисковые
фрезы, долбяки, шеверы и др.) обрабатывают на оправках с бур-
том, диаметр которого равен 1,5—2 диаметра отверстия.
Для исключения или уменьшения перекосов при закреплении
обрабатываемого инструмента на точных оправках рекомендуется
шлифовать резьбу на оправке и шлифовать торцы гаек, навинчен-
ные на оправке. Торцы промежуточных колец или втулок должны
быть строго параллельными.
Сборно-комбинированные инструменты, имеющие два поса-
дочных места — одно для соединения со шпинделем станка (хво-
стовик) и другое для посадки сопряженного с ним инструмента
(посадочное отверстие), можно обрабатывать по двум вариантам.
По первому варианту вначале обрабатывают хвостовик с ба-
зированием в центрах. В этом случае используют в качестве базы
центровое отверстие, обработанное в хвостовике, и центровую
фаску в посадочном отверстии или в посадочное отверстие должна
быть установлена пробка с центровым отверстием. Затем, исполь-
зуя в качестве базы обработанную хвостовую часть, на внутри-
шлифовальном станке шлифуют посадочное отверстие. Для обес-
печения высокой точности рекомендуется втулку под хвостовик,
установленную в шпиндель станка или патрон, прошлифовать
на месте.
По второму варианту первоначально на внутришлифовальном
станке шлифуют коническое отверстие. При этом базирование про-
изводят по хвостовику зажатием в патроне станка. Правильность
установки может быть проверена индикатором по внутреннему
отверстию. После шлифования внутреннего посадочного конуса
его принимают за базу, и наружный конус шлифуют на консоль-
ной конической оправке или на конической оправке в центрах.
Призматические детали базируют по плоским поверхностям.
Полное базирование призматических деталей производят по трем
взаимно перпендикулярным плоскостям, при этом деталь ли-
1. Базирование заготовок
Класс инстру- мента Эскиз База Зажим
Стержне- вой Ж =# к Центровые отверстия В центрах
^><3 , Обратные цен- тры, центровое отверстие и об- ратный центр (сверла) В обратных центрах, цен- тре и обратном центре
а_ — Центровое от- верстие и обратный центр В центре и рифленом центре
\| 55ГГ
Наружная по- верхность В цанговом или трехку- лачковом па- троне

Диско- вый ( \ Г J -V . Торец и на- ружная по- верхность В трехкулач- ковом патроне
Зажим, Торца поверг 9ая нос п OfTOi ть / стам ъная патрона
Насад- ной вту- лочный । ik-kd Внутренняя поверхность На оправке
Внутренняя поверхность На конической оправке
Отверстие В рифленых центрах
Диско- вый МОО-орз Торцы и от- верстие На оправке
*ф ] 1
• га
Плоский Z \Ъ/ Л* о/1 . гтт-ч Три взаимно перпендику- лярные плоскости В приспо- соблении
23
шается шести степеней свободы. Базовые поверхности призмати-
ческих деталей обрабатывают с шероховатостью Rz = 20 4-10 мкм.
Базовые поверхности фасонных призматических резцов — с шеро-
ховатостью Ra = 0,63 4-0,5 мкм. Базовые поверхности зуборез-
ных гребенок, зубострогальных резцов и плоских протяжек —
с шероховатостью Ra = 0,63 4-0,32 мкм (табл, 1).
§ 4. ВЫБОР МЕТОДА И МАРШРУТА ОБРАБОТКИ
Выбор, метода обработки зависит от конфигурации детали, ее
габаритных размеров, точности и качества обрабатываемых по-
верхностей, вида заготовки. Первоначально определяют метод
окончательной обработки, обеспечивающий соблюдения требова-
ний чертежа по каждой поверхности и затем, если в этом есть
необходимость, определяют промежуточные. Решение задачи вы-
бора метода и конкретного вида обработки облегчается при ис-
пользовании справочных таблиц экономической точности обра-
ботки, приведенных в справочной литературе. Например, в [25],
в табл. 6—11 содержатся сведения о технологических возмож-
ностях различных видов обработки. С помощью этих таблиц
можно выбрать один или несколько методов окончательной обра-
ботки поверхности и наметить виды промежуточных.
Составление маршрута последовательности обработки. После
выбора метода обработки каждой поверхности составляют мар-
шрут обработки инструмента. Составление маршрута — сложная
задача с большим числом возможных вариантов решений. Его
цель — дать общий план обработки инструмента, наметить содер-
жание операций технологического процесса и выбрать тип обору-
дования. При определении маршрута обработки рекомендуется
использовать типовые решения и учитывать, что весь технологи-
ческий процесс изготовления режущих инструментов надо раз-
делить на этапы, а также придерживаться типовой последова-
тельности обработки инструмента.
При механической обработке сначала обрабатывают поверх-
ности, принятые за технологические базы, затем остальные по-
верхности в последовательности, обратной их точности; чем точнее
должна быть обработана поверхность (кроме базовой), тем позже
ее обрабатывают. После обработки базовых поверхностей следует
обрабатывать поверхности, придающие заготовке внешнюю форму.
Затем обрабатывают стружечные канавки, пазы сборного инстру-
мента, места под пластинки и вспомогательные поверхности. За-
канчивают обработку той поверхностью, которая наиболее точ-
ная и имеет наибольшее значение при эксплуатации инструмента.
Последовательность обработки зависит от системы простановки
размеров. В совокупности взаимосвязанных поверхностей должна
быть обработана в первую очередь та поверхность, относительно
которой на чертеже закоординировано большее число других
поверхностей.
24
При назначении последовательности обработки поверхностей
следует придерживаться правил базирования: совмещейия и
единства баз. Последовательность операций должна соответство-
вать координации поверхностей на чертеже детали и учитывать
технические требования на взаимное расположение поверхностей,
например по концентричности, параллельности и др.
Для повышения точности обработки маршрут обработки делят
на черновую, чистовую и отделочную обработку. При черновой
обработке снимают основную величину припуска. После термиче-
ской обработки для устранения возможных короблений часто
приходится предусматривать правку заготовки. После термиче-
ской обработки исправляют или обрабатывают технологические
базы и производят окончательную обработку стружечных кана-
вок, наружных поверхностей, затачивание и упрочнение инстру-
мента. Предварительное содержание операций устанавливают
объединением тех переходов на данной стадии обработки, которые
могут быть выполнены на одном станке. В поточном производстве
при делении процесса на операции стремятся к тому, чтобы их
длительность была равна или кратна темпу.
Темп — равномерно повторяющийся промежуток времени, за-
трачиваемого в процессе производства на выпуск единицы продук-
ции. Темп t = FIN, где F — фонд рабочего времени, мин (годо-
вой, сменный или другой период времени); N — выпуск продук-
ции за тот же период времени, шт.
При составлении маршрута обработки заготовки по отдельным
операциям устанавливают также тип станков.
На последующих этапах разработки технологического про-
цесса принятые решения уточняют и определяют основные раз-
меры и характеристики станков, а также их конкретные марки
и модели. Перечень и содержание операций, оборудование и осна-
стку заносят в маршрутную карту согласно ГОСТ 3.1105—74.
§ 5. ПОСТРОЕНИЕ ОПЕРАЦИЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
В серийном и массовом производстве разрабатывают опера-
ционный технологический процесс: при разработке операции
уточняют ее содержание, устанавливают последовательность и
возможность совмещения переходов во времени, окончательно
выбирают оборудование, инструмент, приспособления, назначают
режимы резания, определяют норму времени, устанавливают на-
строечные размеры и составляют схему наладки.
Разработка операции — задача многовариантная. При раз-
работке технологической операции стремятся к уменьшению
штучного времени. При поточном методе работы штучное время
увязывают с темпом, обеспечивая заданную производительность
поточной линии. Норма времени сокращается за счет уменьшения
ее составляющих и совмещением по времени выполнения несколь-
ких переходов. Основное время сокращается при применении
25
высокопроизводительных инструментов, обеспечении оптимальных
режимов резания и уменьшении припусков на обработку.
По числу устанавливаемых для обработки заготовок схемы
станочных операций делят на одно- и многоместные, а по числу
применяемых инструментов — на одно- и многоннструментзль-
н ’
На станках применяют различные способы работы: последо-
вательный, когда обработку поверхностей заготовки производят
последовательно; параллельный, когда поверхности обрабаты-
вают несколькими инструментами одновременно (на многорезцо-
вом станке и др.); параллельно-последовательный, при котором
изделие обрабатывается несколькими инструментами в каждом
переходе, но сами переходы осуществляются последовательно.
В массовом производстве применяют наиболее производительные
схемы — многоместную, многоинструментальную параллельную
обработку, в серийном — одноместную, одноинструментальную
последовательную обработку. На практике возможны различные
сочетания схем. Технологические операции на автоматических
линиях строят по параллельным и параллельно-последовательным
схемам.
На выбор схемы операции влияют форма, габаритные размеры
и масса изделия. Совмещение переходов определяется возмож-
ностью расположения режущих инструментов на станке и же-
сткостью системы СПИД. Недостаточная жесткость заготовки
часто является причиной отказа от параллельного выполнения
переходов. Обработку поверхности с высокими требованиями к ее
точности и шероховатости выделяют в особую операцию, применяя
одноместные одноинструментальные последовательные, а часто
и однопроходные схемы.
Методы обработки и выбор^схемы операций зависят от объема
выпускаемой продукции, а порядок намечаемых переходов опре-
деляется окончательно при расчете припусков на обработку с уче-
том вида заготовки. Оптимальный вариант операций определяется
технико-экономическим расчетом, сравнением нескольких ва-
риантов. Критерием оптимальности является минимум приве-
денных затрат на единицу продукции.
Операционную карту механической обработки оформляют по
ГОСТ 3.1404—74. На каждый переход механической обработки
рекомендуется составлять операционный эскиз, а при многоин-
струмеитальной и многоместной обработке — схему наладки с ука-
занием настроечных размеров.
§ 6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Оптимальный вариант технологического процесса выбирают
путем сравнения себестоимости различных вариантов. Себестои-
мость определяется суммой затрат на основные материалы и полу-
фабрикаты, заработной платы производственных рабочих и налад-
чиков с начислением по социальному страхованию и отпускам,
расходов по эксплуатации станочного оборудования, расходов по
эксплуатации режущего инструмента и универсальных приспо-
соблений, амортизации универсального оборудования, содержа-
ния зданий и сооружений, освещения и отопления, амортизации
специальных станков и приспособлений.
Сравнительный анализ следует вести пооперационно по тех-
нологической себестоимости, в которую включают не все затраты,
связанные с процессом обработки, а только те, которые меняются
с изменением процесса обработки. В тех случаях, когда годовая
программа производства задана, экономический анализ сравни-
мых операций или процессов сводится к сопоставлению приведен-
ных величин каждого из.вариантов. Показателем экономической
эффективности является минимум приведенных затрат. Приве-
денные затраты по каждому варианту представляют собой сумму
текущих затрат С, капитальных затрат К, приведенных к оди-
наковой размерности в соответствии с нормативным коэффициен-
том эффективности Ен!
СП = С + ЕХ
В машиностроении установлен Ея — 0,15.
Наиболее экономичен тот вариант, который имеет наименьшую
величину приведенных затрат
Ci + С2 ф- К2ЕИ.
Когда для осуществления того или иного варианта технологи-
ческого процесса требуются капиталовложения (на спецобору-
дование, механизацию и автоматизацию), должна быть опре-
делена их экономическая эффективность. Экономическая эффек-
тивность капитальных затрат тем выше, чем меньше срок окупае-
мости. Срок окупаемости капитальных затрат представляет собой
период времени, по истечении которого годовая экономия от сни-
жения себестоимости обработки инструмента по принятому ва-
рианту станет равной первоначальным затратам на его осуще-
ствление:
(Сг С2) = сток = к,
отк/да
т к
ок — (С, + С2) N •
где Ct и С2 — соответственно первоначальная и новая себестои-
мость; N — годовая программа инструмента; То„ — число лег,
в течение которых окупаются капитальные затраты; К — капи-
тальные затраты.
При сравнении различных вариантов срок окупаемости
гр______К2 — Ki
°К — (С1 - С2) №
где Ki и Кг — капитальные затраты по сравниваемым вариантам,
приведенным к одному объему производства.
Коэффициент эффективности капитальных затрат
р ________________________ 6*1
эф - Ка - К1 •
Мероприятие считается экономически целесообразным при
ЕЭф > Еи. Более подробно технико-экономический анализ , из-
ложен в [26].
§ 7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИПУСКОВ НА МЕХАНИЧЕСКУЮ
ОБРАБОТКУ
Припуск должен быть таким, чтобы при его снятии были устра-
нены погрешности обработки и дефекты поверхностного слоя,
полученные на предшествующих технологических переходах,
а также погрешности установки обрабатываемой заготовки, воз-
никающие на выполняемом переходе.
Величина припусков на обработку определяется размерами
и формой обрабатываемого инструмента; методом и точностью по-
лучения заготовки; построением технологического процесса; тех-
ническими требованиями к обрабатываемому инструменту. Форма
и размеры обрабатываемого инструмента влияют на величину
припуска, так как с увеличением размеров и усложнением формы
увеличивается допуск на заготовку и уменьшается точность бази-
рования (при установке и ориентировании заготовки в приспособ-
лениях).
Состояние поставляемого материала (кованый, штампованный,
горячекатаный, холоднотянутый, шлифованный и пр.) влияет
на величину припуска. Припуск должен обеспечивать снятие
местных дефектов, получившихся в процессе ковки или прокатки
в виде вмятин, трещин, окалины и обезуглероженного слоя,
весьма значительного на поверхности кованой и прокатанной
заготовки из инструментальной стали. Например, для заготовки
из быстрорежущей стали величина обезуглероженного слоя до-
пускается в зависимости от размера: от 0,4 мм для диаметра 5—
15 мм и до 1,35 для диаметра 100 мм. Обезуглероженный слой, не
снятый с поверхности заготовки режущего инструмента, при
термической обработке может привести к образованию трещин,
Сохранившийся на режущих кромках обезуглероженный слой
приводит к быстрому затуплению инструмента.
Метод получения заготовок оказывает значительное влияние
на величину припуска на обработку, так как при разных методах
получения заготовки точность 'геометрических размеров и каче-
ство поверхности различны. Например, при свободной ковке
отклонения размеров составляют 1,5—10 мм, при штамповке на
прессе 0,5—2 мм; при литье по выполняемым моделям 0,2—
0,5 мм.
2Я
При получении заготовок с помощью сварки необходимо учи-
тывать отклонение от прямолинейности и смещение свариваемых
частей заготовок. После правки заготовки допускается откло-
нение от прямолинейности 0,3—1,5 мм в зависимости от ее диа-
метра и длины.
Технические условия на изготовление инструмента также
влияют на величину припуска. Для инструмента высокой степени
точности применяют многократную последовательную обработку
поверхностей, вследствие чего общий припуск получается зна-
чительно большим, чем при одно-, двухкратной обработке поверх-
ностей.
Применяют опытно-статистический метод определения припу-
сков на обработку. При этом методе общие и промежуточные
припуски определяют по таблицам, которые составлены на основе
обобщения н систематизации данных, полученных на передовых
заводах. Справочные материалы по расчету припусков даны по
типам инструментов в зависимости от размеров элементарных
поверхностей, обрабатываемого материала и способов обработки.
Припуски, определенные по таблицам, являются завышенными.
Более точным является расчетный метод определения припу-
сков [17].
Расчет межоперационных припусков можно производить по
формулам проф. В. И. Кована. Для симметричных припусков
при обработке тел вращения
min = 2 [(№ -ф- Та) -ф- ]/р‘а -ф- Чь],
для асимметричных припусков при обработке плоских поверх-
ностей
2n mln = (Rd -ф- та) -ф- (ра -ф- Еь),
где гв m(n — минимальный припуск на обработку ’на сторону,
отнесенный к наименьшему диаметру заготовки для наружных
поверхностей и к наибольшему диаметру для внутренних поверх-
ностей; Ra—высота поверхностных дефектов или шероховатость
поверхности на предыдущем переходе; Та — глубина обезугле-
роженного или поврежденного на предыдущем переходе поверх-
ностного слоя; ра — суммарное значение пространственных от-
клонений обрабатываемой поверхности; е6 — погрешность уста-
новки на выполняемой операции.
Составляющие расчетной формулы приведены в справочнике
[25 ].
При обработке заготовки на настроенном станке с наимень-
шим предельным размером am)n выдерживаемый размер Ь„.а
получается также наименьшим, а при обработке заготовки с наи-
большим размером amax выдерживаемый размер Ьтах получается
наибольшим. В этих условиях минимальный промежуточный при-
Нои/тчюй
НвинепшиЛ
Наибольший
Наиненьший
Наибольший диаметр мготодш
Номинальный диаметр заготовки, дыбронный
HauSonbuiuu \ [dudfoBmi--------------
Наиненьший пкк обтамйания
fiuamnrp рабочей части после
предварительного шлифования.
Лианетр рабочей части после
окончательнасо шлифования
Рис. 1. Схема расчета межпереходных' припусков и допусков
пуск zmin = Ошах — femln, наибольший припуск гшах = cmsI - 6т[п.
Учитывая, что атах = ат1п + ба и 6шах = Ь„1а + б6, получим
^mln ~ Пт1п + 6/, Ьтгп ИЛИ Zmax = ^ш1п ~f* ^b> ГДе 6а
допуск на размер заготовки; 6* — допуск на выполняемый размер.
Минимальный общий припуск гш1п на обработку получается
суммированием промежуточных минимальных припусков по всему
технологическому маршруту, а максимальный общий припуск zmax
получается суммированием всех промежуточных максимальных
припусков.
Для первой операции величины Ra, Та, ра могут быть выбраны
для проката согласно техническим условиям, приведенным
в ГОСТах на сталь. Расчет припусков начинается с определения
припуска и допуска на последнюю операцию, после чего опре-
деляется припуск и допуск на предшествующую операцию и по-
следовательно по всем переходам обработки данной поверхности
до заготовки.
На основе расчета промежуточных припусков определяют
предельные размеры заготовки по всем технологическим пере-
ходам. Размер заготовки определяют путем округления до бли-
жайшего размера по сортаменту. На рис. 1 в качестве примера
приведена" схема расчета межпереходных припусков и допусков
на изготовление зенкера диаметром 60_0,об мм.
ГЛАВА 11
ВЫБОР ЗАГОТОВОК
ДЛЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
И МЕТОДЫ ИХ ОБРАБОТКИ
§ 1. ВЫБОР МАТЕРИАЛА ЗАГОТОВОК В СОСТОЯНИИ ПОСТАВКИ
В инструментальном производстве применяют следующие
основные материалы.
1. Инструментальные стали (быстрорежущие ГОСТ 19265—73,
легированные ГОСТ 5950—73, углеродистые ГОСТ 1435—74)
и дисперсионно-твердеющие сплавы.
2. Твердые спеченные сплавы (ГОСТ 3882—74).
3. Минералокерамика.
4. Алмазы природные и искусственные.
5. Синтетические режущие материалы (композит 0,1 или
эльбор-Р; композит 02 или белбор, композит 0,5, композит 10
или гексанит-Р).
На выбор материала влияют тип инструмента, его назначе-
ние, размеры и условия работы; технология изготовления инстру-
мента.
В технических условиях на инструментальные стали регла-
ментированы пределы отклонений геометрической формы прутков
и размеров поперечного сечения в зависимости от вида оконча-
тельной обработки стали: для горячекатаной стали по
ГОСТ 2590—71 и ГОСТ 2591—71; для кованой по ГОСТ 1133—71;
для калиброванной по ГОСТ 7417—75; для серебрянки по
ГОСТ 14955—69 и специальных профилей по отраслевым норма-
лям. Технические условия на поставку сталей регламентированы
ГОСТ 19265—73 для быстрорежущих сталей, ГОСТ 5950—73
для легированных и ГОСТ 1435—74 для углеродистых инстру-
ментальных сталей, технические требования на твердые сплавы
ГОСТ 4872—75.
К инструментальным сталям предъявляют определенные тре-
бования, из которых основное значение имеют: режущая способ-
ность, красностойкость (теплостойкость), износостойкость в хо-
лодном состоянии, механические свойства, обрабатываемость
в холодном и горячем состоянии. Марки сталей выбирают по
23, 24].
Обрабатываемость зависит в основном от химического состава,
твердости, механических свойств (прочности, вязкости, пластич-
ности), микроструктуры и размеров зерна, теплопроводности.
На обрабатываемость резанием в первую очередь влияют твердость
Q1
и механическая прочность материала, от которых в основном за-
висит скорость резания.
Заготовки из быстрорежущей стали поставляют в отожженном
состоянии. Твердость сталей умеренной теплостойкости в состоя-
нии поставки НВ 207—255, твердость сталей повышенной тепло-
стойкости НВ 269—293. При этом допустимая глубина обезугле-
роженного слоя 0,5 мм плюс 1 % диаметра заготовки. Контроль
обезуглероженности производят в соответствии с ГОСТом. Струк-
тура поставляемой стали в отожженном состоянии представляет
собой мелкозернистый (сорбитообразный) перлит с избыточными
карбидами. Завышенная твердость может быть снижена отжигом.
Быстрорежущую суаль проверяют на макроструктуру, карбидную
неоднородность, обезуглероженность, теплостойкость, трещино-
образование. Карбидная неоднородность характеризуется мест-
ным скоплением карбидов в структуре, что резко снижает каче-
ство и механические свойства быстрорежущей стали. Инструмент,
изготовленный из стали с повышенной карбидной неоднород-
ностью, склонен к трещинообразованию при термической обра-
ботке, выкрашиванию и поломке в процессе эксплуатации. Кар-
бидную неоднородность проверяют на продольном микрошлифе
и сопоставляют с эталонами. По ГОСТ 19265—73 установлена
восьмибальная шкала карбидной неоднородности. Режущий ин-
струмент рекомендуется изготовлять с карбидной неоднород-
ностью не выше 6-го балла, а червячные фрезы, долбяки, про-
тяжки, шевера и резьбонарезной инструмент — только в пре-
делах 1—3-го баллов.
Структуру быстрорежущей стали с мелкими равномерно распре-
деленными карбидами можно получить лишь при многократной
перековке или прокатке стали. Карбидная неоднородность умень-
шается с увеличением числа "проковок и уменьшением размеров
сечения заготовки. Обрабатываемость материала необходимо рас-
сматривать и в отношении таких факторов, как качество обра-
батываемой поверхности при резьбонарезании, затыловании, зу-
бообразовании в том случае, если эти операции являются окон-
чательными. Не меньшее значение имеет обрабатываемость и для
шлифовальных операций, в особенности таких, которые связаны
с формированием профилирующих элементов инструмент.
При выборе марки стали для режущих инструменюв необ-
ходимо принимать во внимание также и обрабатываемость в горя-
чем состоянии, т. е. при ковке, штамповке, сварке, профильном
прокате и завивке. Не меньшую роль играют также и условия
термической обработки, например в отношении широты интервала
закалочной температуры, количества остаточного аустенита после
отпуска, деформации при термической обработке, чувствитель-
ности к перегреву и обезу!лероживанию и др.
Наиболее важными факторами, определяющими выбор метода
изготовления требуемой заготовки, являются форма сечения,
размер и состояние поставляемой стали.
32
Инструментальная сталь, применяемая для изготовления ре-
жущего инструмента, может поставляться в виде прутков круг-
лого, прямоугольного и квадратного сечения, листов, поковок,
отливок, специальных прессованных профилей и биметалличе-
ских прутков.
По способу изготовления на металлургических заводах прут-
ковую сталь подразделяют на кованую, горячекатаную, холодно-
тянутую, нешлифованную и шлифованную (серебрянку). Прутки
из кованой стали имеют наибольшие отклонения по диаметру
и их применяют для производства режущих инструментов крупных
размеров с большими припусками на обработку.
Прутки из горячекатаной стали имеют несколько меньшие,
но все же значительные отклонения по диаметру или по ширине
и толщине; для прутков из быстрорежущих и легированных ста-
лей отклонения односторонние, положительные, а для прутков
из конструкционных углеродистых сталей — двусторонние (плюс
и минус). Из-за неправильной геометрической формы прутки
из горячекатаной стали слабо зажимают в цанговых патронах и их
трудно обрабатывать на автоматах. Поэтому горячекатаную сталь
применяют главным образом в единичном и серийном производ-
стве, где обычно используют универсальное оборудование.
Прутки из холоднотянутой стали характеризуются хорошим
состоянием поверхности, а также малыми отклонениями от номи-
нального размера сечения, их обычно используют на токарных
и отрезных автоматах и полуавтоматах. В отличие от прутков из
горячекатаной стали припуски на последующую обработку за-
готовок из прутков холоднотянутой стали значительно меньше.
Прутки из щлифованной холоднотянутой стали (серебрянки)
имеют еще более жесткие допуски по диаметру. Сталь серебрянку
изготовляют по 8—9-му квалитетам. Большим преимуществом
этой стали является отсутствие на ее поверхности обезуглеро-
женного слоя. Допуски на диаметр прутка из серебрянки 8-го
квалитета принимают отрицательными и величины их для диапа-
зона диаметров, наиболее употребительных при изготовлении ре-
жущего инструмента (8—30 мм), находятся в пределах 0,03—
0,045 мм.
Допуски на сортамент стали серебрянки предусматривают ми-
нимально возможные припуски на обработку. Это исключает
некоторые предварительные операции, необходимые при исполь-
зовании прутков из горячекатаной стали, значительно упрощает
технологический процесс изготовления режущего инструмента и
сокращает расход инструментальной стали. Несмотря на указан-
ные преимущества изготовление режущего инструмента из сереб-
рянки ввиду ее высокой стоимости целесообразно только в усло-
виях крупносерийного и массового производства и при изготовле-
нии малогабаритного инструмента.
Заготовки в виде поковок характеризуются большими откло-
нениями от номинальных размеров и соответственно допусками
2 Палей М. М. 33
на изготовление и припусками на последующую обработку. По-
ковки целесообразно применять для изготовления крупногабарит-
ного режущего инструмента, например дисковых трехсторонних,
торцовых и зуборезных фрез, долбяков и т. д
В условиях крупносерийного производства поковки изготов-
ляют в штампах, обеспечивающих получение деталей более слож-
ных форм, например зуборезных долбяков, угловых фрез и т. д.
Изготовление заготовок способами ковки-штамповки пресле-
дует цель не только получения их размеров и форм, приближа-
ющихся к размерам и форме готового изделия, но и улучшения
структуры металла, обеспечивающей болымую стойкость режу-
щего инструмента. Применяют также прессование, ротационное
.обжатие и другие способы. В условиях мелкосерийного произ-
водства поковки изготовляют в подкладных штампах, простых
по устройству и дешевых в изготовлении.
С точки зрения лучшего использования металла большие пре-
имущества имеют заготовки в виде отливок, специальных прессо-
ванных профилей и биметаллических прутков, приближающихся
к форме готового инструмента.
Правильный выбор сортамента и марки инструментальной
стали в состоянии поставки для изготовления заготовок режущего
инструмента имеет большое значение, так как обеспечивает, во-
первых, значительное сокращение отходов производства, что
приводит к экономии дефицитного инструментального материала,
и, во-вторых, целесообразное использование имеющегося в на-
личии оборудования, влияющего на снижение продолжитель-
ности производственного цикла. В конечном итоге, это повышает
производительность груда и снижает себестоимость режущего
инструмента. .
Стержневой инструмент диаметром более 10 мм рекомендуется
изготовлять из сварной заготовки. При этом только рабочую
часть изготовляют из быстрорежущей стали В качестве исходной
заготовки из быстрорежущей стали диаметром до 50 мм и для
хвостовой части из конструкционной стали применяют горяче-
катаный прокат. Для заготовок диаметром больше 50 мм, когда
карбидная неоднородность стали свыше 4—5-го балла, часть за-
готовки из быстрорежущей стали изготовляют из поковки.
Стержневой инструмент диаметром менее 10—12 мм изготов-
ляют цельным из горячекатаного проката. В крупносерийном
производстве при изготовлении малогабаритного инструмента
диаметром менее 12 мм, обрабатываемого на автоматах, рекомен-
дуется применять заготовку из стали серебрянки.
Насадной цельный инструмент (фрезы цилиндрические, зен-
кера, развертки, метчики и др.) диаметром до 50 мм изготовляют
из штучной заготовки, полученной из горячекатаного проката.
Инструмент диаметром более 50 мм и резьбовые фрезы, шевера,
червячные фрезы, долбяки изготовляют из поковки с карбидной
неоднородностью по 3-му баллу.
В крупносерийном производстве заготовки дискового инстру-
мента (долбяков, шеверов, трехсторонних фрез) рекомендуется
штамповать. Для заготовок дискового инструмента с большим
отношением диаметра к толщине (DIH = 6 4-50) и степени дефор-
мации при осадке заготовки более 75 % рекомендуется применять
изотермическую штамповку.
В условиях крупносерийного и массового производства ре-
комендуется применять заготовки концевого инструмента (кон-
цевых фрез, зенкеров и др-.), полученные прессованием, и заго-
товки (разверток, зенкеров, сверл, метчиков, концевых фрез),
полученные гидродинамическим выдавливанием.
Перспективными являются заготовки, полученные из специаль-
ных профилей и биметаллических прутков, а также заготовки, по-
лученные методом порошковой металлургии. Заготовки для кор-
пусов сборных инструментов, из конструкционной стали изго-
товляют из горячекатаного проката, 'а при отсутствии соответ-
ствующего размера — из поковки. В серийном производстве при-
меняют штампованные заготовки корпусов сборных фрез в под-
кладных или стационарных штампах в зависимости от величины
серии выпуска.
Маловольфрамовые и безвольфрамовые инструментальные ма-
териалы. Острый дефицит вольфрама как в нашей стране, так и за
рубежом, обусловил необходимость создания новых маловольфра-
мовых и безвольфрамовых инструментальных материалов. Бы-
строрежущие' стали составляют наибольший удельный вес среди
инструментальных материалов, применяемых при изготовлении
режущего1 инструмента. В настоящее время основной быстроре-
жущей сталью гири производстве- режущего инструмента является
сталь Р6М5.
В нашей стране разработаны и применяются маловольфрамо-
в'ые быстрорежущие стали Р2М!5 и АПРЭМЗФЭ, предназначенные
для замены в определенных условиях обработки стали Р6М5.
Для расширения области замены вольфрамосодержащих ста-
лей, а также понышения производительности обработки, мало-
вольфрамов'ые стали легируют дополштгельными элементами, та-
кими, как кобальт; ванадий и др. В нашей стране разработаны
и применяют специальные стали, которые позволяют расширить
область замены стали Р6М5, а также в ряде случаев повысить
скорость резания. Однако эти стали обладают худшей техноло-
гичностью (например, хуже шлифуются и куются), поэтому их
более рационально1 применять для инструментов простой конфи-
гурации. Рекомендуется1 при их шлифовании и заточке применять
эльборовые шлифовальные круги.
Существенное повышение производительности обработки м,а-
териалов резанием достигается при использовании режущего
инструмента из твердых сплавов. Однако твердый сплав содержит
значительно большее количество вольфрама wo сравнению с бы-
строрежущей сталью, что приводит к повышению расхода дефи-
цитного вольфрама. Поэтому использование безвольфрамовых
твердых сплавов приобретает особое значение. К безвольфрамовым
твердым сплавам относятся сплавы на основе карбида титана и
карбонитридов титана с никель-молибденовой связкой. В нашей
стране разработаны и применяют безвольфрамовые сплавы КНТ-16
и ТН-20 и др. Сплав КНТ-16 рекомендуется применять при чер-
новом точении, а сплав ТН-20 при непрерывной получистовой
обработке углеродистых и низколегированных сталей. Сплав
КНТ-16 применяют для торцовых фрез, работающих с подачами
не более 0,12 мм на зуб.
В связи с трудностями пайки безвольфрамовые твердые сплавы
наиболее целесообразно применять в виде неперетачиваемых
пластин с механическим креплением.
При необходимости пайки безвольфрамовых твердых сплавов
ВНИИТС рекомендует применять припой ЛМЦЖ57-15-0,75 (№ 4)
и флюс Ф-100, нагрев производить с применением машинного
генератора со скоростью нагрева 15 °C в 1 с. Шлифование без-
вольфрамовых твердых сплавов рекомендуется производить элек-
трохимическим, а заточку — электроалмазным способами.
Заготовки фасонного монолитного инструмента из твердого
сплава. В промышленности находит все большее применение
монолитный твердосплавный инструмент (сверла, фрезы, зенкеры,
развертки, метчики и др.). Для изготовления инструмента при-
меняют заготовки, полученные методом спекания, и пластифи-
цированные. Заготовки в виде стержней (для сверл, концевых
фрез, метчиков и др.) или дисков (для фрез и др.) изготовляют по
методам спекания. Заготовки такого типа обрабатывают только
шлифованием алмазными кругами. Обработка кругами из карбида
кремния не рекомендуется. Так как сложный инструмент шлифо-
вать трудно, для его изготовления применяют заготовки, кото-
рым до спекания придают требуемую форму механической обра-
боткой.
Комбинат твердых сплавов выпускает спрессованные цилин-
дрические или призматические неспеченные заготовки из пласти-
фицированного твердого сплава. Пластификатором служит пара-
фин (до 7 %). Пластифицированным заготовкам придается соот-
ветствующая форма механической обработкой обычным твердо-
сплавным инструментом с увеличенными передними и задними
углами (у = 104-15°, а = 204-30°) при скорости резания 50—
150 м/мин с небольшими подачами.
Заготовки при спекании дают значительную усадку. При рас-
чете размеров заготовки учитывают процент усадки (25—30 %)
и величину припусков, снимаемых до и после спекания. Размеры
заготовки можно определить по следующей формуле:
?li = (Л ± С) К ± Cj,
где Аг — размер заготовки; А — окончательный размер инстру-
мента; С — сумма припусков и допусков на операцию после
36
спекания; — коэффициент, учитывающий процент усадки при
спекании; С\ — сумма припусков и допусков на операции до
спекания.
При построении технологического процесса изготовления ин-
струмента из пластифицированных заготовок поверхности, яв-
ляющиеся базовыми до спекания, используют как базовые после
спекания.
ВНИИ разработал способ изготовления фасонных твердосплав-
ных инструментов методом прессования. При этом методе фасон-
ную заготовку изготовляют из пластифицированного сплава путем
прессования в стальных пресс-формах. Методом прессования изго-
товляют дисковые модульные, прорезные и канавочные фрезы,
винтовые пластинки и сверла.
Технология изготовления монолитных твердосплавных ин-
струментов состоит из следующих операций;
приготовление пластификатора;
замешивание порошка твердого сплава с пластификатором;
прессование заготовок;
предварительное и окончательное спекание по режиму, зави-
сящему от марки твердого сплава.
ВНИИТС разработал способ изготовления монолитного твердо-
сплавного инструмента методом прессования с продавливанием
через матрицу. Твердосплавную порошкообразную смесь с пла-
стификатором прессуют в брикеты, которые помещают в специаль-
ный контейнер с твердосплавной матрицей и затем продавливают
через нее. Эти заготовки подвергают спеканию в водородной среде.
Таким способом изготовляют мелкие твердосплавные сверла,
зенкеры, развертки и др.
После спекания заготовки шлифуют и затачивают.
Заготовки из сверхтвердых материалов и минералокерамики.
В качестве инструментальных сверхтвердых материалов при-
меняют синтетические поликристаллы алмаза (СПА), синтети-
ческие поликристаллы нитрида бора (СПНБ) и композиты. Поли-
кристаллы изготавливают преимущественно двумя способами!
синтезом исходных материалов и спеканием порошков. СПА ма-
рок АСБ5, АСБ6 получают прямым синтезом из графита (состав;
алмаз, графит, металл-катализатор, его карбиды и окислы). Поли-
кристаллы АСБ5 имеют форму шара диаметром 5—6,5 мм, а АСБ6
имеют форму цилиндра диаметром 5—6,5 мм. Поликристаллы ал-
маза марки СВС получают спеканием алмазных порошков. СПА
рекомендуется применять для резцов при обработке твердых
сплавов, цветных металлов и их сплавов, титановых сплавов,
керамики, стеклопластики.
Поликристаллы на основе нитрида бора (эльбор-Р, исмит
1, 2, 3, белбор и др.) получают синтезом из гексагонального и дру-
гих модификаций нитрида бора. Синтез поликристалла кубиче-
ского нидрида бора (КНБ) с размерами до 7 мм получен из порошка
гексагонального нитрида бора (размер зерна 0,1 мм) при давлении
37
примерно 6-10” ГПа при температуре 1200—1450 °C в присутствии
катализатора.
Эльбор-Р выпускают в виде цилиндра диаметром 3,5—4,2 мм
и высотой 4 мм, освоено также производство пластинок. Его ре-
комендуется применять для резцов и фрез, используемых при
финишной обработке деталей из закаленных конструкционных
углеродистых, легированных и быстрорежущих сталей с твер-
достью HRC 48—62, а также высокопрочных чугунов. В ряде
случаев обработка эльбора-Р может заменить шлифование. При
обработке эльбором обеспечивается более высокое качество по-
верхности по сравнению со шлифованием, так как при этом умень-
шаются структурно-фазовые изменения, шаржирование абрази-
вом, а также микротрещины, прижоги и др. Производительность
при использовании эльбора-Р значительно выше, чем при шлифо-
вании.
Гексанит-Р получают спеканием вюрцитопадобного нитрида
бора (ВНБ) и выпускают в форме цилиндриков диаметром 6,5
и высотой 5 мм. Резцы и сборные фрезы из гексанита Р пред-
назначены для обработки закаленных сталей У8, ШХ15, Р18
(HRC 55—62), чугунов (HRC 46—48), твердых сплавов группы
ВК. При фрезеровании закаленных сталей и чугунов гексанит-Р
имеет большую износостойкость, чем эльбор-Р. Сверхтвердый
материал ПТНБ получают спеканием смеси КНБ и ВНБ в виде
цилиндриков диаметром 3—4 и высотой 4—6 мм.
При обработке прерывистых поверхностей термически необра-
ботанных сталей ПТНБ эффективнее эльбора-Р. Резцы из ПТНБ
при обработке закаленных сталей не уступают эльбору-Р, однако
они не пригодны для обработки сталей, содержащих кремний,
ванадий, хром, никель. В СССР и за рубежом выпускают компо-
зиты, состоящие из разнородных материалов, получаемые спека-
нием смеси порошков алмаза и КНБ или ГНБ; компо-
зит марки ДАП (диаметром 3,5—4,5 мм) получают спеканием
порошков алмазов с пластинкой из твердого сплава, двухслойны!
комплекс «Брикет» получают спеканием порошков КНБ с плас-
тикой из твердого сплава.
Алмазы синтетические и природные применяют в основном
для токарной обработки цветных металлов, пластмасс и керамики.
Перспективными материалами для металлорежущего инструмента
являются минералокерамическае материалы на основе окиси
алюминия.
По сравнению с твердыми металлокерамическими сплавами
минералокерампка имеет следующие преимущества: повышенная
красностойкость, обеспечивающая обработку сталей большей
твердости; высокая износоустойчивость, позволяющая применять
ее для таких инструментов, к которым предъявляют особые тре-
бования в отношении размерной стойкости; пониженная склон-
ность к слипанию с обрабатываемым материалом, меньшее на-
ростообразсвание; большая экономичность благодаря дешевизне
38
материала и отсутствию или малому содержанию таких ценных
компонентов, как вольфрам, титан, кобальт и др. Недостатки ми-
нералокерамики: малое сопротивление разрушению от растягива-
ющих напряжений, пониженная пластичность, низкая ударная
вязкость.
В настоящее время минералокерамику используют для осна-
щения инструмента, работающего на получистовых и чистовых
операциях при точении, растачивании в фрезеровании. Физико-
механические свойства минералокерамики улучшают, применяя
различные добавки титана, вольфрама, бора, молибдена и др.
Окисно-карбйдную минералокерамику ВОК-60 используют для
точения прерывистых поверхностей и фрезерования (и = 140-?—
4-180 м/мин, sz = 0,03-4-0,08 мм, t = 0,34-0,5 мм), а минерало-
керамика ВОК-63 допускает обработку глубиной t = 1 мм. Пер-
спективной является высокопрочная окисная минералокерамика
ВО-13, которая при обработке сталей с НЦС до 30 позволяет
увеличить уровень скорости резания в 1,5—2 раза.
Минёралокерамические сплавы выпускают в виде многогран-
ных неперетачиваемых пластин с механическим креплением и
в виде напайиьгх пластин для неразъемного соединения с кор-
пусом.
§ 2. ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ
К заготовительным операциям технологического процесса от-
носятся правка прутков и проволоки, отрезка заготовок, ковка,
ютамповка, прессование и редуцирование заготовок, подготовка
под сварку, сварка и пайка заготовок, отжиг заготовок, обработка
торцов и центрование заготовок стержневого инструмента.
Правка проката предшествует его резке на заготовки нужной
длины, которые в некоторых случаях также подвергают правке.
Правкой уменьшают припуск на последующую механическую
обработку заготовки и устраняют поломки зажимных механизмов
патронов отрезных и револьверных стаиков и автоматов. Прутки
правят ня краажльно-калибровочных стайках (точность правки
0,5.—0,9 мм/м), прутки и проволоку, поставляемые в бунтах, —
на правильно-отрезных станках (точность правки 0,5—0,7 мм/м),
прутки и заготовки длиной до 2 мм — на прессах, круглые за-
готовки длиной до 200 мм — на накатных станках плоскими
плашками (точность правки 0,05—0,1 мм/м).
Отрезку заготовок можно производить на прчтаедных ножовоч-
ных станках, фрезерно-отрезных станках и полуавтоматах,
токарно-отрезных, ленточно-пильных и абразивно-отрезных стан-
ках, а также рубиой не прессах и заготовительных нож-
ницах.
Ножовочные станки (мод. 872А) характеризуются малой произ-
водительностью; применяют их главным образом в единичном
производстве. Фрезерно-отрезные полуавтоматы (мод. 8В66
39
и 8А641) применяют для отрезки заготовок диаметром до 240 мм
с помощью дисковой пилы, оснащенной сегментами из быстро-
режущей стали. Ширина пилы 6,5 мм. Так как отрезка
широкой пилой дает большие потери металла, на этих станках
целесообразно отрезать заготовки крупных сечений из кон-
струкционной углеродистой и конструкционной ле1 ированиой
сталей.
Токарно-отрезные станки работают одним или двумя резцами.
Для них характерна значительно большая производительность,
чем при обработке на ножовочном станке. Эти станки рекомендуют
для резки заготовок большого диаметра. Токарно-отрезные ав-
томаты вертикального типа применяют в серийном производстве
для отрезки заготовок диаметром до 40—50 мм. На токарно-
отрезных автоматах возможно образование торца необходимого
профиля при обеспечении хорошего качества поверхности торца.
Например, при изготовлении сверл и метчиков из серебрянки
при отрезке заготовки образуются обратные центры.
Абразивно-отрезные станки применяют для отрезки заготовок
с помощью узких (2—3 мм) шлифовальных кругов на вулканито-
вой или бакелитовой связке. Круги, изготовленные на основе
стеклоткани, могут работать со скоростью резания до 80 м/с.
Резка на абразивно-отрезных станках является наиболее уни-
версальной для получения заготовок независимо от их твердости
и одной из наиболее производительных. Ленточные пилы пред-
ставляют собой станки с бесконечным ножовочным полотном.
Преимуществом этих станков является высокая производитель-
ность при малой ширине реза (1,5—2 мм). Ленточные станки при-
меняют для отрезки заготовок диаметром до 250 мм и больше, их
рекомендуют для отрезки заготовок из быстрорежущей стали'
(особенно для узких фрез).
Эксцентриковые прессы и заготовительные ножницы при-
меняют при рубке заготовок в крупносерийном и массовом произ-
водстве. При этом способе получения заготовок нет потери мате-
риала и достигается максимальная производительность. Однако
при рубке заготовок даже при использовании специальных штам-
пов неизбежно возникает смятие прилегающих к торцу участков
периферии заготовки и самой плоскости Торцов, что вызывает
необходимость их дополнительной обработки. Заготовки из бы-
строрежущей стали длиной выше 20 мм рубят с подогревом. Рубку
рекомендуется применять лишь для получения заготовок под
ковку и штамповку корпусов сборного инструмента и хвостовиков
концевого инструмента под сварку 116].
Обработка торцов и центровка заготовок. В единичном произ-
водстве торцы подрезают на токарных станках, а центрование
заготовок производят на вертикальных или горизонтальных свер-
лильных или центровальных станках. В серийно.м и массовом
производстве обычно применяют станки для обработки торцов
и центрования. Для подрезки торцов и центрования заготовок
40
Рис. 2. Подрезание торцов и центрование:
а — последовательно; б, в — комбинированно
диаметром 50 мм и выше применяют двух- или многопозиционные
фрезерно-центровальныё станки, причем торцы фрезеруют в одной
позиции, а центрование гнезд — в другой. Для обработки торцов
и центрования заготовок (рис. 2) малых и средних размеров (диа-
метром 10—50 мм, рис. 2, а) используют станки для одновремен-
ной обработки обоих торцов комбинированными блоками инстру-
ментов неподвижно закрепленной заготовки. Комбинированный
блок инструментов (рис. 2, в) состоит из центровочного сверла 1
и многогранной пластинки 2. Комбинированный блок работает
с осевой подачей. Обработку торцов и центрование производят
одновременно с двух сторон, что значительно снижает погреш-
ность взаимного расположения центровых отверстий. Патрон для
подрезки и одновременной зацентровки торцов заготовок приведен
на рис. 3.
Рис. 3. Патрон для подрезки и одновременной зацентровки торнов
л
§ 3. КОВКА И ШТАМПОВКА
Поковки из быстрорежущей стали. Ковку заготовок из быстро-
режущей стали применяют для улучшения структуры по карбид-
ной неоднородности, а также для уменьшения припуска на меха-
ническую обработку. Ковке обычно подвергают прокат диаметром
свыше 50 мм.
Карбидная неоднородность устраняется тем значительнее, чем
больше степень деформации, поэтому ковку заготовок надо произ-
водить путем переменной осадки и вытяжки. Для улучшения
структуры зуборезного и резьбонарезного инструмента реко-
мендуется проводить многократную осадку заготовки с промежу-
точной вытяжкой (коэффициент вытяжки ka = 60-4-70), что улуч-
шает структуру стали и стойкость режущего инструмента. Трех-
кратная вытяжка и трехкратная осадка дает возможность снизить
карбидную неоднородность йа один-полтора балла.
Температура нагрева для ковки не должна быть очень высокой
во избежание излишнего окисления стали и коагуляции карбидов
при длительном прогреве заготовки. Верхний предел нагрева
Заготовок из быстрорежущей стали Р9К5 и Р9К10 под ковку реко-
мендуется 1140—1180 °C, нижний предел конца ковки проката
900—920 °C, для стали Р6М5 верхний предел нагрева под ковку
1080—1120 °C, нижний 870—900 °C.
В связи с малой теплопроводностью быстрорежущей стали
требуется медленный нагрев до температуры 750—850 °C. Заго-
товки диаметром свыше 50—60 мм сначала помещают в печь с тем-
пературой 400—500 °C и медленно нагревают, до температуры
780—820 °C (в области превращения перлита в аустенит) со ско-
ростью 7—8 мин на 10 мм сечения и выдерживают при этой тем-
пературе. Более мелкие заготовки (диаметром меньше 50 мм)
можно сразу помещать в печь с температурой 780—820 °C. Для
крупных заготовок диаметром больше 60—80 мм необходима
выдержка при температуре 850—900 °C. Дальнейший нагрев до
температуры ковки надо производить ускоренно из расчета при-
мерно 5—6 мин на каждые 10 мм сечения. Излишняя выдержка
и замедленный нагрев при высоких температурах усиливают
окисление и обезуглероживание.
Штамповка. В условиях серийного и массового производства
инструмента для приближения формы заготовок к форме готового
инструмента рекомендуется применять штамповку заготовок ин-
струмента. В настоящее время применяют горячую штамповку
резцов и насадного инструмента (долбяков, насадных фрез) и
холодную штамповку дисковых отрезных пил, отрезных резцов
из полосы, гибку державок резцов. Применение штамповки по-
вышает коэффициент использования металла на 25—50 %, при
этом снижается карбидная неоднородность металла, улучшаются
механические свойства инструмента и снижается трудоемкость
механической обработки за счет уменьшения припусков.
42
Рис. 4. Штамп для безоблойной
штамповки долбяков
В качестве примера на рис. 4
приведена схема двухручьевого
штампа для безоблойной горячей
штамповки долбяков. Подготови-
тельный ручей открытого типа для
осадки (рис. 4, а) служит для
уменьшения степени деформации
в окончательном ручье и созда-
ния центрирующего углубления,
по которому фиксируется заго-
товка в окончательном ручье. При
осадке с нагретой заготовки уда-
ляется окалина. В окончатель-
ном ручье штампа закрытого типа
с замком (ряс. 4, б) получается
безоблойная заготовка.
Материал, заготовок — горяче-
катаная сталь. Размер заготовки
определяют, исходя из объема
металла, необходимого для запол-
нения окончательного ручья с уче-
том угара при нагреве. При на-
греве в плазменной печи угар
равен 3 %, при индукционном нагреве — 1 %. Исходную заго-
товку по высоте принимают в пределах 1,5 диаметра. В связи
с тем что штамповка ведется в закрытом штампе, к размерам
заготовки предъявляют повышенные требования. Заготовка имеет
допуск по длине +1 мм. Длину заготовки рассчитывают с уче-
том допуска на диаметр.
Заготовки под штамповку нагревают в плазменных печах или
на высокочастотной установке. Штампованные заготовки из бы-
строрежущей стали во избежание трещин помещают для остывания
в сборник с температурой 500—600 °C и охлаждают вместе с печью.
После остывания штампованные заготовки подвергают изотерми-
ческому отжигу.
При получении заготовки нз листового материала для отрез-
ных и прорезных пил, сегментов применяют холодную штамповку,
которую осуществляют на кривошипных или фрикционных прес-
сах.
§ 4. ЗАГОТОВКИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ЛИТЬЕМ
Применение заготовок, полученных литьем, является важным
фактором в экономии инструментальных материалов. При изгото-
влении инструмента из проката или поковок масса заготовок
в 1,5—2 раза превышает массу готового инструмента и в среднем
50 % металла уходит в стружку. Например, червячная фреза
при массе готового инструмента 2,5 кг имеет массу заготовки
43
в виде поковки 10,5 кг и массу заготовки в виде отливки 4,1 кг;
долбяк массой 0,66 кг имеет массу поковки 2,34 кг и массу от-
ливки 1,86 кг.
Трудоемкость изготовления режущего инструмента из литых
заготовок значительно ниже трудоемкости изготовления инстру-
мента из поковок или проката. По данным Сестрорецкого инстру-
ментального завода им. Воскова себестоимость сверла диаметром
55 мм из стали Р6М5, изготовляемого по технологии мелкосерий-
ного производства, составляет 22,49 р., в том числе материал
17,31 р.; по технологии крупносерийного производства при обра-
ботке на фрезерных автоматах себестоимость сверла того же
диаметра 19,66 р., в том числе материал 16,86 р., при горячем
вальцевании — 11,33 р., в том числе материал 7,44 р. и при литье
в оболочковую форму — 9,22 р., в том числе материал 4,57 р.
Красностойкость и износостойкость инструмента, изготовлен-
ного из литой заготовки, равна или даже выше, чем износостой-
кость инструмента, изготовленного из кованой стали; вязкость
Литой быстрорежущей стали ниже вязкости кованой. Рекомен-
дуется из литой быстрорежущей стали изготовлять инструменты
в тех случаях, когда основным требованием, предъявляемым
к инструментам, является износоустойчивость (сверла, фрезы).
Нецелесообразно применять литые заготовки для инструментов,
требующих высокой прочности и работающих с ударными нагруз-
ками. Для литых заготовок инструмента в качестве материала
используют отходы быстрорежущей стали, изношенный инстру-
мент и незначительное количество шихтового материала (ферро-
ванадий, ферромолибден и др.).
Для снижения объемной усадки сталей, повышения жидко-
текучести и, как следствие, устранения в отливках пористости
и газовых раковин, а также для получения более четкого отпечатка
литейной формы рекомендуется применять сталь с повышенным
содержанием углерода.
Во всех литейных сталях условием для обеспечения хорошей
раскисленности, а следовательно, и отсутствия газовых раковин
является повышенное содержание в них основных раскисляющих
элементов марганца и кремния. За счет высокой скорости кристал-
лизации слитка первичное зерно в литых заготовках очень мелкое,
но его можно уменьшить путем модификации стали, например
силикокальцнем.
Для получения заготовок инструмента применяют следующие
виды литья.
1. По выплавляемым моделям — для сложного мелкого и на-
садного инструмента диаметром до 80 мм.
2. Литье в оболочковые формы, изготавливаемые из песчано-
смоляных смесей. Наиболее целесообразно применять этот вид
литья для отливок концевого инструмента. Максимальная масса
отливки 20 кг. Для уменьшения пригара при оболочковом литье
рекомендуется применять специальную огнеупорную облицовоч-
44
ную краску (раствор пульвербакелита в спирте в соотношении
1 : 5, доведенный до плотности 1,5—1,6 г/см3 замешиванием про-
каленного маршалита). Керамические формы рекомендуется при-
менять при массе отливки выше 20 кг.
Все литые заготовки из быстрорежущей стали подвергают
отжигу по стандартным режимам, с той лишь разницей, что время
выдержки в период изотермического распада увеличивается до
2 раз. При этом в литых заготовках получается более равномерная
микроструктура.
Термическая обработка инструментов, полученных литьем,
идентична термической обработке инструмента, изготовленного
из проката. Различие заключается в том, что время нагрева под
закалку должно быть увеличено на 30—50 %. По некоторым
источникам для повышения качества крупноразмерного инстру-
мента рекомендуется производить двухкратную закалку. Первую
закалку производят до механической обработки при нагреве до
температуры 1250—1260 °C с выдержкой 25—30 в на 1 мм сече-
ния, что в 5—6 раз больше обычной выдержки при закалке фасон-
ного инструмента. Высокая температура и длительная выдержка
способствует существенному изменению расположения карбидов.
После закалки производят изотермический отжиг по режиму,
установленному для быстрорежущей стали, а затем механическую
обработку и окончательную закалку и отпуск. Выдержка при
окончательном нагреве 8—10 с на 1 мм вместо 6 с для инстру-
мента, полученного ковкой. Двойная термическая обработка спо-
собствует значительному разрушению скелетообразной сетки кар-
бидов, они распределяются при этом более равномерно. Эффектив-
ность применения литых заготовок зависит от уровня литейной
технологии и организации производства.
§ 6. СВАРКА
Стыковая сварка. В инструментальном производстве при изго-
товлении хвостового и стержневого инструмента широко приме-
няют стыковую электросварку (рис. 5, а) рабочей части 1 из бы-
строрежущей стали и нерабочей части 2 из конструкционной или
инструментальной углеродистой стали.
Контактная стыковая сварка давлением — процесс соединения
металлов при совместной упругопластической деформации и обра-
зовании между соединяемыми поверхностями металлической
связи. Этот вид сварки подразделяют на сварку сопротивлением
и сварку оплавлением. Сварка оплавлением имеет две разновид-
ности: сварка непрерывным оплавлением и оплавлением с пред-
варительным подогревом. При сварке с непрерывным оплавлением
процесс состоит из двух основных стадий — оплавления и осадки,
при сварке с подогревом из трех — подогрева, оплавления н
осадки.
При сварке методом непрерывного оплавления свариваемые
заготовки, подключенные последовательно во вторичную обмотку
45
Рис. 5. Стыковая сварка
сварочного трансформатора, подводятся друг к другу. Между
торцами заготовок в некоторых точках возникает электрический
контакт, имеющий высокое сопротивление из-за малой площади,
участки контакта быстро плавятся. При дальнейшем сближении
торцов заготовок эти явления повторяются на других контактных
участках и так до тех пор, пока вся поверхность торцов не будет
оплавлена, а торцы нагреты до температуры, необходимой для
сварки давлением. Затем ток выключается, заготовки сдавли-
ваются, происходит процесс сварки. Недостаток этого метода —
повышенный расход металла на оплавление.
Процесс сварки с подогревом- отличается от процесса сварки
непрерывным оплавлением тем, что торцы свариваемых деталей
сначала подогреваются путем многократного контактирования
под напряжением, а затем происходит их оплавление и сварка..
С использованием этого метода работают все электростыковые
сварочные машины.
При мелкосерийном производстве режущего инструмента при-
меняют электросварочные машины с ручным управлением, при
крупносерийном производстве — электросварочные полуавтоматы.
Полуавтомат СА2 предназначен для сварки заготовок диаметром
20—60 мм и обеспечивает работу по следующему автоматическому
циклу: зажим заготовок, быстрый холостой подвод стола до
взаимного упора заготовок, подогрев до трех замыканий в се-
кунду, оплавление и осадка, освобождение заготовок до зажимов,
возвращение стола в исходное положение.
/ГА
Вследствие различия теплопроводности, теплоемкости и
электропроводности быстрорежущей и конструкционной сталей
величина вылета концов свариваемых заготовок из зажимов сва-
рочного аппарата устанавливается различной (рис. 5, б). Для
получения равномерного нагрева вылет из зажимов заготовки
из конструкционной стали (40, 40Х, 45) должен быть не менее чем
в 1,5—2 раза больше вылета заготовки из быстрорежущей стали.
Во избежание подкалки сварного шва вследствие интенсивного
отвода тепла в медные зажимы вылет заготовки из быстрорежущей
стали рекомендуется установить минимальным (0,5Д но не менее
10 мм).
Длину заготовки под сварку необходимо выбирать с учетом
припуска на оплавление и осадку при сварке.
Отношение припуска на часть заготовки из быстрорежущей
стали к общему припуску под сварку является величиной постоян-
ной для данной пары свариваемых сталей; средние значения этого
соотношения: 0.65 для сталей Р6М5, Р18; 0,7 для стали Р6М5К5;
0,75 для сталей Р9Ф5; 0,8 для сталей Р9К10 и Р10К5Ф5.
При контактной сварке нагрев осуществляется преимуще-
ственно за счет тепла, выделяемого в месте контакта свариваемых
заготовок при прохождении тока. Количество тепла, выделяемого
при сварке,
<2 = 0,24/2РС1/,
где / — сварочный ток, A; t — время прохождения тока, с; Рсп —
активное сопротивление участка сварочной цепи между зажим-
ными губками, Ом.
Следовательно, процесс сварки можно регулировать путем
изменения мощности или времени сварки. Потребная мощность
для сварки определяется в зависимости от площади свариваемого
сечения и химического состава свариваемых заготовок. При элек-
тростыковой сварке стали Р6М5 со сталью 45 для заготовки диа-
метром 10 мм потребляемая мощность 9 кВт, сила осадки 3800 Н;
для заготовки диаметром 25—32 мм потребляемая мощность
60 кВт, сила осадки 342 000 Н; для диаметра заготовки 63—80 мм
потребляемая мощность 150 кВт, сила осадки 180 000 Н.
Если мощность машины недостаточна для сварки заготовок
нужного сечения, допускается образование кольцевых торцов
путем сверления отверстий в торцах заготовок из быстрорежущей
и углеродистой частей.
Сварка трением (рис. 5, в) является разновидностью сварки
давлением. Сварное соединение образуется в результате совме-
стного пластического деформирования соединяемых деталей в твер-
дой фазе. Нагрев свариваемых поверхностей происходит в резуль-
тате их трения, при этом механическая энергия непосредственно
преобразуется в тепло. Причем генерирование тепла проис-
ходит строго локализованно в тонких поверхностных слоях
металла.
При сварке трением одну из свариваемых заготовок закре-
пляют на шпинделе станка, и она вращается вместе с ним для
создания взаимного скольжения торцов и их разогрева, другую
заготовку неподвижно закрепляют на продольном суппорте, и она
получает вместе с суппортом продольное перемещение до сопри-
косновения с торцом вращающейся заготовки с заданной силой.
Выделяющееся при трении тепло разогревает торцы заготовок,
вращение шпинделя прекращается, заготовки поджимаются суп-
портом и производится их соединение. Величина силы осадки,
обеспечивающая выдавливание промежуточного слоя в гарт,
определяется свойствами быстрорежущей стали и глубиной про-
грева торцов стержней. Разогрев торцов заготовок происходит
при давлении Ы09 Па, сварка — при давлении 2-10® Па.
Основными преимуществами сварки трением по сравнению со
стыковой электросваркой являются сокращение расхода сварива-
емых материалов (припуск на угар в 4 раза меньше, чем при элек-
трической сварке); значительная экономия электроэнергии; высо-
кая производительность процесса (в U5—2 раз.а выше электро-
стыковой сварки); повышенная точность сварки с меньшим про-
центом брака; легкость автоматизации процесса; лучшие условия
труда сварщиков и высокое качество сварного шва
Сварку трением в инструментальном производстве применяют
при стыкойой сварке заготовок круглого сечения и сварке сломан-
ного инструмента. В инструментальном производстве для сварки
заготовок трением используют полуавтоматы МФ-346 для загото-
вок диаметром 6—15 мм, МФ-327 для заготовок диаметром 10—
22 мм, Л1Ф-341 для заготовок диаметром 16—35 мм. На машине
МФ-341 после сварки производится снятие сварочного грата
резцом, установленным на поперечном суппорте.
Для снятия напряжений, возникающих в металле при сварке,
и уменьшения твердости сварного шва, заготовки после сварки
должны медленно остывать в печи или в ящике с песком, после
чего заготовки подвергают отжигу. Применяют также изотерми-
ческий отжиг. В этом случае заготовки после сварки сразу поме-
щают в нагретую до температуры 870 °C печь и после нагрева всей
партии до 870 °C ее выдерживают 2—4 ч. По окончании выдержки
заготовки охлаждают вместе с печью до 550 °C, после чего их
выгружают и охлаждают на воздухе. Твердость после отжига
в зоне сварного шва на участке из быстрорежущей стали должна
быть в пределах HRC 22—24.
При контроле сваренных заготовок проверяют их размеры
и прочность соединения. Допускаемые отклонения размеров:
по длине заготовки ±1 мм; смещение оси ±0,5 мм при диаметре
заготовки до 18 мм, ±1 мм при диаметре до 30 мм, ±1,5 мм при
диаметре выше 30 мм, а стрела прогиба 1 мм на 100 мм длины.
Качество сварного соединения проверяют внешним осмотром
и выборочно по структуре.
Сварные заготовки инструмента контролируют в соответствии
с ГОСТ 3242—79 и методами, разработанными для инструменталь-
ной промышленности. Внешним осмотром определяют подгар
поверхности, наружные трещины, непровары и раковины. Люми-
несцентный контроль применяют для обнаружения мелких поверх-
ностных трещин и непроваров. Технологическую пробу в цеховых
условиях можно проводить упрощенным ручным способом: за-
готовку ударяют концом короткой части об угол массивной метал-
лической плиты. Заготовки, имеющие прочность при растяжении
менее 400 Н/м2, разрушаются. При металлографическом анализе
определяют дефекты структуры сварного соединения и зоны тер-
мического влияния, трещины, непровар. В шве не допускается
грубая литая ледебуритная структура. Ширина ферритной про-
слойки не должна превышать 0,3 мм, а для инструментов, работа-
ющих со значительными крутящими моментами, 0,05 мм. У леги-
рованных сталей 35ХГСА, Х12 прослойка практически не обра-
зуется. Ультразвуковую дефектоскопию применяют для проверки
трещин, непровара и раковин. Для этой цели применяют дефекто-
скоп ДУК-66.
§ 6. ПРИВАРИВАНИЕ И ПРИПАИВАНИЕ ПЛАСТИН
ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ
Приваривание. На державки из конструкционной стали приваривают пла-
стины из быстрорежущей стали с помощью сварочных порошков, температура
плавления которых близка к температуре закалки быстрорежущей стали. В ка-
честве компонентов сварочного порошка применяют ферромарганец (70%) и
переплавленную "буру (около 30 %), добавляют также в небольших количествах
ферросилиций, стальную и медную стружку. Места приварки на державке и
пластинке механически обрабатывают. Неровности на привариваемых поверх-
ностях допускаются в пределах 0,2 мм. В гнездо под пластинку насыпают сва-
рочный порошок слоем 1 мм, укладывают пластинку из быстрорежущей стали
н сварочным порошком заполняют зазор между торцовыми поверхностями пла-
стинки и стенками паза. В пламенной печи в первом окне резец предварительно
подогревается до температуры 850—900 °C, и затем во втором окне резец нагре-
вается до температуры плавления сварочного порошка (1180—1195 °C). Пластину
с помощью ручного пресса быстро прижимают к державке и выдерживают до за-
твердения припоя. Резец с приваренной пластинкой отжигается, закаливается
и отпускается по режиму закалки быстрорежущей стали.
Иногда применяют нагрев под пайку с помощью стыковой сварочной машины
или на установках ТВЧ. Сварочный порошок из ферромарганца обеспечивает
прочное крепление пластинок, однако образующийся шов не поддается обра-
ботке резанием. Для пайки многолезвийного инструмента рекомендуется свароч-
ный порошок (ферросилиций 38 %, сода техническая 10 % , медная стружка 10 %,
стальная стружка 10%, бура плавленая 32 %), обладающий удовлетворитель-
ной обрабатываемостью после отжига К порошку добавляют водный раствор
жидкого стекла для получения тестообразной пасты, которую наносят слоем
1—1,5 мм на поверхность пластинки и паза в корпусе. Ножи и пазы в корпусе
имеют клиновидную форму. Зазор между ножами и пазом допускается до 0,15 мм,
по дну паза 1—1,5 мм.
После нанесения пасты ножи легкими ударами запрессовывают в пазы.
Инструмент в собранном виде обвязывают мягкой проволокой и просушивают
в теплом месте в течение 2—3 ч. Процесс пайки начинают с предварительного
нагревания инструмента в печи до 700—800 °C, после чего его нагревают в пла-
49
менной печи до температуры 1280 °C Чтобы в момент схватывания сварочного
порошка пластинка плотно села в пазы, инструмент, вынутый из печи с помощью
изогнутого Г-образного стержня, 5—8 раз прокатывают на металлической плите
или сжимают в пневматическом приспособлении
Заготовку с припаенными пластинками подвергают отжигу, механической
обработке и закалке по технологическому процессу целого инструмента Известны
припои ГФК на основе алюминии-никеле марганцовистой бронзы, даюшие воз-
можность совмещать процесс пайки и термической обработки режущей части
Корпус и пластинки перед пайкой обрабатывают с прип)ском на шлифование и
затачивание
Припаивание термически обработанных пластин Быстрорежущие стали
повышенной и некоторые стала (Р18, Р12, Р6МЗ) нормальной теплостойкости,
имеющие температуру кратковременного отпуска 600—620 °C, отличаются по-
вышенной красностойкостью и возможностью кратковременного (1—2 мин)
нагрева до 620—640°C без снижения твердости, красностойкости, прочности
и режущих свойств Указанные свойства быстрорежущей стали при использо-
вании серебросодержащего припоя ПСр40 с температурой плавления 595—605 °C
дают возможность припаивать окончательно термически обработанные пластины
нз быстрорежущей стали к корпусу или к державке Пайку производят с нагре-
вом ТВЧ в петлевом индукторе, который должен отстоять от корпуса инстру-
мента не менее чем на 8—10 мм Рекомендуется паз в корпусе инструмента с на-
ходящимся в нем припоем и флюсом предварительно подогревать до 400 °C,
после чего положить в паз припоя пластинку и включением и выключением тока
в индукторе равномерно прогреть место пайки до температуры растекания при-
поя 600—620 °C Наиболее эффективно использование флюса ВНИИинстру-
мент № 284
Конструкция и технология изготовления .инструмента с пластинами из бы-
строрежущей стали аналогична конструкции и технологии изготовления инстру-
мента из твердого сплава
§ 7. НАПЛАВЛЕНИЕ РЕЖУЩИХ ЧАСТЕЙ ИНСТРУМЕНТА
Одним из способов, дающих большую экономлю быстрорежущей стали,
является наплавление этой стали на корпус из углеродистой или легированной
конструкционной стали Существуют два вида мплавлевия. ручное (газовое
и электродуговое) и автоматическое Ручное наплавление применяют при вос-
становлении инструмента и при изготовлении одиолеавийвого ивструмента
Автоматическое электрическое наплавление под слоем флюса применяют при
изготовлении многолезвийного инструмента.
Рекомендуется наплавление производить неплавждимся электродом в за-
щитной среде инертного газа (аргона) в одош или несколько слое» Особенностью
способа является свободное формирование наплавленного металла на заготовке
Наплавление по открытой поверхности заготовки исключает перемешивание
наплавляемого и основного металлов
Корпус или державку изготовляют из стали 30XFC Наплавочный материал
применяют в виде стержней и проволоки диаметром 2—2,5 мм из стали Р18,
Р6М5, Р9К5 При ручном процессе наплавление осуществляют в вакуумной
камере с нейтральной средой Заготовку креият в специальном приспособлении,
обеспечивающем необходимые повороты в процессе наплавки Режимы наплавки:
предельный вакуум 0,1—1,3 Па избыточное давление нейтрального газа (аргона)
в камере 2 10-2—3 10 3 Па, постоянный ток прямой полярности, сила тока
140—180 А, напряжение 9—11 В Для ориентации наплавляемой части в кор-
пусе инструмента фрезеруют канавки под наплавку При автоматическом на-
плавлении канавку не фрезеруют Перед наплавлением корпус и проволоку обез-
жиривают в гидролизном спирте Производительность однослойного наплавле-
ния ручным способом составляет 20—30 мм/мин При автоматизации процесса
производительность наплавления может быть увеличена в 4—5 раза Наплавлен-
ные заготовки отжигают и после механической обработки закаливают и отпу-
скают.
§ 8. ПРИПАИВАНИЕ ПЛАСТИН ИЗ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ
При необходимости обеспечения высокой жесткости инстру-
мента и в тех случаях, когда конструктивно затруднено примене-
ние твердосплавного инструмента с механическим креплением
применяют твердосплавный инструмент с напаянными пластин-
ками Особенностью напаивания твердосплавных пластин является
то, что соединяются два совершенно различных (как по химиче-
скому составу, так и по физико-механическим свойствам) мате-
риала. Коэффициент линейного расширения стали примерно
в 2 раза больше, чем твердого сплава, что приводит в процессе
охлаждения к деформации пластинки и державки, вызывая в них
значительные напряжения, которые могут привести к появлению
трещин в твердом сплаве, шве и корпусе инструмента.
Соединенные припоем твердый сплав и сталь, охлаждаясь,
будут упруго взаимодействовать через припой и после остывания
будут иметь общую длину. При этом, твердый сплав окажется сжа-
тым, а сталь растянутой.
Низкая теплоемкость твердых сплавов в сочетании с высоким
электрическим сопротивлением обусловливает более быстрый на-
грев твердого сплава, чем стали. Пониженная теплопроводность
создает при нагреве и охлаждении резкие перепады температуры,
вследствие чего из-за пониженных прочностных характеристик
твердого сплава при растяжении могут образовываться трещины.
Технология пайки должна обеспечить достаточно прочное
соединение пластинки твердого сплава с корпусом и цельность
пластинки твердого сплава в процессе изготовления и эксплу-
атации
Снижение остаточных напряжений в паяных соединениях
и уменьшение трещннообраоования в твердом сплаве должно быть
достигнуто:
а) увеличением толщины корпуса или уменьшением толщины
пластинки (отногпеяие H/h должно- быть >3);
б) применением корпуса из сталей, способствующих снижению
остаточных напряжений в паяных соединениях (например 35ХГСА
и др.);
в) применением низкотемпературных пластичных припоев,
обеспечивающих меньший перепад температуры при охлаждении
паяного соединения и большую возможность пластической де-
формации паяного ыгва;
г) увеличением толщины слоя припоя за счет применения
компенсационных прокладок, имеющих коэффициент линейного
расширения промежуточной между коэффициентами стали и твер-
дого сплава, или кернением поверхности соединения;
д) закаливанием стального корпуса инструмента в процессе
его охлаждения после пайки; при этом объем корпуса увеличи-
вается и внутренние напряжения в наяном соединении умень-
шаются;
В)
Рис. 6. Припаивание пластин из твердого сплава:
а — форма najoB под пластины, б — предварительное крепление пластин; / — кернова*
нием, 2 — технологическими стенками; 3 — обвязка асбестовым шнуром; 4 — технолог
гическим штифтом, — петлевые икдукторы для иапаиваиия пластин нз твердого сплава
е) применением релаксационного отпуска (при температуре
220—240 °C не менее 8 ч); при этом снижаются внутренние напря-
жения за счет увеличения ползучести припоя.
В качестве припоев, имеющих пониженную температуру пайки
и обладающих более высокой пластичностью, способствующей
релаксации напряжений при охлаждении соединений используют:
серебросодержащие припои типа ПСр40, имеющие температуру
пайки 600—800 °C; трехслойные серебросодержащие припои, со-
стоящие из медной фольги (компенсационная прокладка), пла-
кированной с двух сторон припоем, например ТМСр47М, а также
припои повышенной пластичности, например припой
ПрМНМЦ 08-4-2.
Для высоконагруженных соединений рекомендуется применять
высокопрочный припой ПрАНМЦ 0,6-4-2, химически активный
флюс Ф-100 и закалку охлаждением после пайки корпуса под
пластинкой. В практике применяют медные и латунные припои.
Пазы под пластины твердого сплава (рис. 6, а) делают откры-
тыми (резцы, ножи сборного инструмента), полузакрытыми (резцы,
зенкеры, фрезы) и закрытыми (сверла). Плоскости пазов обраба-
тывают преимущественно фрезерованием с шероховатостью Rz =»
= 40-5-10 мкм. Твердосплавные пластины не должны иметь тре-
щин, сколов и коробления более 0,05 мм.
Пластины, имеющие коробление, шлифуют на плоскошлифо-
вальных станках алмазными шлифовальными кругами или под-
вергают электрохимической обработке. Закрытые пазы изгото-
вляют с учетом обеспечения плотной посадки пластинок. Зазор
между плоскостями паза и пластинки допускается в пределах
0,05—0,15 мм.
Перед пайкой инструмент с полузакрытыми и закрытыми па-
зами собирают. Пластины крепят по возможности подчеканкой.
Для крепления пластин подчеканкой у многолезвийного ин-
струмента (фрез, зенкеров, разверток) оставляют по передней
поверхности технологическую стенку толщиной 1—1,5 мм, кото-
рую удаляют после пайки заточкой. В некоторых случаях пла-
стины можно крепить штифтами (винтовые пластины) или обма-
тывать мягкой проволокой, а также асбестовым шнуром (рис. 6, б).
Способы пайки выбирают в зависимости от способа нагрева
инструмента. Различают пайку индукционную (на установках
ТВЧ), печную в печах с мазутным или газовым нагревом или
в электрических печах с газовой восстановительной атмосферой),
контактную (на машинах для электростыковой сварки), пламен-
ную (ацетилено-кислородной горелкой), погружением в распла-
вленный припой и погружением в расплавленные соли. Пайка
твердосплавных пластин при индукционном нагреве (рис. 6, в)
является одной из самых производительных операций, легко под-
дающихся автоматизации. Для создания неразъемных соединений
твердосплавных пластин с державками применяют диффузионную
сварку в вакууме.
§ 9. КЛЕЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ
Клеевые соединения обеспечивают повышенные эксплуата-
ционные свойства инструмента благодаря сохранению исходных
физико-механических свойств материалов, склеиваемых при низ-
ких температурах. Особенно эффективно применение метода скле-
ивания для крепления трудноспаиваемых и несвариваемых ин-
струментальных материалов, например безвольфрамовых твердых
сплавов, керамических и синтетических сверхтвердых материалов.
Склеивание эффективно применять для инструментов, работа-
ющих при низких температурах (протяжек, разверток и др.).
Марку клея назначают в зависимости от условий работы.
В качестве клея применяют, например, эпоксидно-фенольные
смолы, эпоксикремнийорганический клей, а также клеи ТКЛ-75,
ТКС-75 н другие, имеющие теплостойкость 250 °C, клеи Т-73,
Т-30, имеющие теплостойкость 300 °C и выше, или клеи ВК9,
ВК28 и другие, холодного отверждения. Более эффективен одно-
компонентный клей «Инструментол». Термопластичные клеи для
склеивания инструмента непригодны.
При конструировании клеевых соединений необходимо учиты-
вать следующее: а) должна быть обеспечена разгрузка клеевого
53
J) - 5-12 мм,
г=3=6мм,
I =(215) b мм
Ь=5=10мм, h=16= 25мм.
U=Wi20Omm
4116 мм;
Ih=1£i-50MM
Г/ЖГЙ
Ъ~5+15мм; H=20140 мм;
Ъ=4И6мм; с>2им
a=2-W-Mtr,
1 = 12125 мм;
1=50=100 MM
h= 101-25 mm;
b= 2,5=6 мм;
50 мм
a; ej.
Рис. 7. Виды инструмента с клеевыми соединениями:
а — расточной, резьбовой резец; б — дисковая .насадная фреза; в — торцовая фреза]
а — метчик; д — концевая фреза; е — протяжка; ж — ровцртвв
шва за счет различных конструктивных элементов, воспринима-
ющих нагрузку от силы резания; б) за счет определенного располо-
жения клеевого шва к направлению равнодействующей составля-
ющих силы резания обеспечить разгрузку шва от сил сжатия или
сжатия со сдвигом; г) должен быть обеспечен минимальный нагрев
клеевого шва за счет наиболее благоприятного размещения соеди-
нительного шва по отношению к режущей кромке как к месту
расположения источника тепла.
Эффективным способом разгрузки клеевого соединении от сил
резания является применение полузакрытых пазов, врезных
соединений, клеемеханических соединений, режущих элементов
специальной формы. Инструменты с клеевыми соединениями
(рис. 7) можно изготовлять практически всех видов.
Во ВНИИинструмент получены положительные результаты при
изготовлении червячных фрез клееной конструкции, юсиашеинык
твердосплавными и быстрорежущими рейками. Толщина клеевого
шва, во всех типах клеевых соединений должна быть в пределах
0,05—0,15 мм. Шероховатость поверхности склеиваемых поверх-
ностей после механической обработки Rz = 40 ч-20 мкм. Перед
склеиванием поверхности должны быть очищены и обезжирены.
Оптимальный способ подготовки поверхности инструмен-
тальных материалов перед склеиванием в условиях крушюсермй-
54
него производства — дробеструйная обработка и обезжиривание
их водными моющими растворами в ультразвуковых ваннах.
Нагрев перед склеиванием можно производить -в электропечах
пли на установках ТВЧ. В процессе шлифования и эксплуатации
клееных инструментов не допускается нагрев клеевого шва выше
критической температуры для данной марки клея.
§ 10. СПОСОБЫ ЗАКРЕПЛЕНИЯ КРИСТАЛЛОВ
ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
Для алмазных резцов применяют следующие методы крепле-
ния кристалла в державке:
а) пайка алмаза в открытом пазу;
б) прессование алмазов в металлокерамические вставки щ кре-
пление последних с помощью-механических прижимов в державке;
в) зачеканка алмаз'ов в закрытом пазу державки твердым
припоем.
Пайку (после зачеканки) производят серебряным припоем
ПСр50кд при температуре плавления 650—700 °C на установках
ТВЧ или в вакуумных печах.
Наибольшее применение для крепления кристалла из эль-
бора-Р в инструменте получили пайка и метод порошковой метал-
лургии. При пайке заготовку из эльбора-Р крепят непосредственно
в теле инструмента. Методом порошковой металлургии изгото-
вляют вставки е режущим элементом из эльбора-Р, устанавлива-
емые в державку.
Преимуществами пайки является простая конструкция и не-
большие габаритные размеры инструмента, высокая прочность
и надежность крепления кристаллов, возможность использования
кристаллов сравнительно небольших размеров (0,3—0,6 кар).
Недостатками метода крепления пайкой является нежелательный
нагрев кристалла, необходимость подгонки поверхностей кри-
сталла и державки. Частично эти недостатки устраняются при
металлизации кристаллов. Металлизация осуществляется, глав-
ным образом, электролитическим способом. В качестве покрытия
используют металлы с хорошими адгезионными и капиллярными
свойствами по отношению к алмазу (медь, никель, серебро, титан
и их сплавы).
Кроме электролитического известны еще некоторые способы
металлизации алмазов-: вакуумное напыление металлических ча-
стиц на поверхность алмаза, нанесение металлической пленки
с помощью тлеющего разряда и др.
Методом порошковой металлургии изготовляют вставки с ре-
жущим элементом из элъбора-Р, устанавливаемые в державку.
Заготовку из элъбора-Р прессуют совместно с шихтой на основе
железного порошка. Полученный агрегат спекают в водородной
печи, затем выполняют механическую обработку металлической
части, в результате которой формируется корпус вставки.
Я
Перспективным является метод клеевого соединения. Клеевые
соединения имеют все положительные стороны паяных, но не
требуют сложной оснастки и очень высоких температур. По этому
признаку склеивание относится к низкотемпературным методам.
При выборе типа клея необходимо учитывать его твердость, проч-
ность на сдвиг, растяжение и сжатие. Для улучшения работо-
способности соединения в состав клея вводят наполнители типа
кварцевой муки, алюминиевой или цинковой пудры. Улучшению
прочности клеевого соединения способствует также предваритель-
ная металлизация сверхтвердых вставок.
ГЛАВА III
ФОРМООБРАЗОВАНИЕ ЗАГОТОВОК
ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ
§ 1. МЕТОДЫ ПЛАСТИЧЕСКОГО ФОРМООБРАЗОВАНИЯ
В условиях крупносерийного и массового производства наи-
более эффективным по коэффициенту использования металла
и производительности является формообразование методом пла-
стического деформирования. Применяют горячее прессование
заготовок концевых фрез и метчиков. В процессе прессования фор-
мируется одновременно режущая и хвостовая часть с минималь-
ным припуском под последующую механическую обработку.
Гидродинамическим выдавливанием образуются канавки
разверток, фрез, метчиков, сверл путем прессования через матрицу
нагретой заготовки в условиях всестороннего сжатия.
Для образования винтовых канавок, спинок и ленточек на
заготовках сверл диаметром 13—55 мм применяют горячую валь-
цовку заготовок с последующей завивкой винтовых канавок.
Редуцированием (проталкиванием заготовки пуансоном через
редуцирующий фильер) получают ступенчатые заготовки рабочей
и хвостовой частей концевого инструмента. Ротационным об-
жатием (ковкой или прессованием в радиальном направлении
в условиях трехстороннего сжатия) образуют стружечные канавки
и квадраты на метчиках, коническую часть хвостовиков и др.
§ 2. ПРЕССОВАНИЕ В СПЕЦИАЛЬНЫХ ШТАМПАХ
В процессе прессования формируются сразу режущая и хво-
стовая части с минимальным припуском под последующую меха-
ническую обработку или шлифовку. Нагретую до температуры
1000—1200 °C заготовку закладывают в контейнер 1 (рис. 8),
который подогревается электрической печью 2 до температуры
56
400 °C. К моменту начала прес-
сования поршень под давлением,
развиваемым в нижнем цилиндре 3,
плотно прижимается контейнер 1
к съемному кольцу, которое
в свою очередь прижимается к мат-
рице 5, укрепленной на опорно-
поворотной стойке 6. При рабочем
ходе пуансона 8 заготовка прес-
суется. В стойке 6 предусмотрена
направляющая втулка 7, предо-
храняющая рабочую часть заготов-
ки от искривления. По оконча-
нии рабочего хода пуансон, укреп-
ленный на подвижной траверсе 9,
переходит в исходное положение.
Ходом штока нижнего цилиндра 3
с помощью тяг 10 контейнер 1 сни-
мается с поковки (хвостовика кон-
цевого инструмента), удержива-
емой матрицей 5 и съемным коль-
цом, и поднимается вверх. В не-
который момент подъема контей-
нера благодаря выступам на тя:
подъемное кольцо 4, увлекая за
Рис. 8. Штамп для горячего прес-
сования инструмента
х 10 начинает подниматься
бой поковку, которая своей
винтовой частью удерживается в матрице. Приложенное к упа-
ковке усилие вызывает подъем опорно-поворотной стойки 6,
фланец которой, войдя в соприкосновение с подшипником 11,
получает вращательное движение, в результате чего матрица свин-
чивается с удаляемой поковки.
Матрицы изготавливают из дисперсионно-твердеющих сплавов
литьем по выплавляемым моделям. В качестве технологической
смазки применяют графито-масляную смесь.
§ 3. ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ ВЫДАВЛИВАНИЕ
Горячее гидродинамическое выдавливание заключается в вы-
давливании через матрицу, имеющей профиль сечения инстру-
мента, нагретой до ковочной температуры заготовки с примене-
нием промежуточной графитовой среды. Этот метод допускает
степень деформации до 75 %. Гидродинамическим выдавливанием
образуются канавки разверток, зенкеров, сверл, концевых фрез
н др. Шероховатость поверхности выдавленных поверхностей
Ra = 2,5 -4-1,0 мкм, точность размеров в пределах 0,2—0,3 мм.
При горячем гидродинамическом выдавливании (ГГДВ) соз-
даются наиболее благоприятные условия всестороннего неравно-
мерного сжатия, достигается минимальное значение коэффициента
трения и максимальное приближение к изотермическому дефор-
мированию.
Рис. 9. Горячее гидродинамическое выдавливание инструмента
Отсутствие непосредственного контакта с инструментом по-
вышает равномерность распределения деформаций в деталях,
способствует повышению пластичности обрабатываемого металла
и стойкости штамповочного инструмента. Конструкция штампа
позволяет совместить пластическое формообразование заготовки
с термомеханическим упрочнением. Рекомендуемые режимы ГГДВ-
для стали Р6М5: температура аустенизации 1210—1230 °C, тем-
пература деформации 1000 ± 50 °C, степень деформации 0,7—0,9,
температура отпуска 560 °C.
Усилие при горячем гидродинамическом выдавливании опре-
деляется по скорректированной формуле Сторожева:
р ! 0,3 Kos0,5s , 2 Vos0,5s \ , F . 1,2L 0,6sL
sin a ' 1 cos a / П D d ’
где os — предел текучести деформируемого металла; F и f —
соответственно площадь поперечного сечения контейнера и ци-
линдрической части матрицы; a — полуугол входного конца
матрицы; L — высота цилиндрической части матрицы; D n d —
соответственно диаметры контейнера и цилиндрической части
матрицы.
Горячее выдавливание можно производить на кривошипном
прессе. На рис. 9, а представлена схема гидродинамического вы-
давливания [221. В начальный момент выдавливания пуансон 4
через графитовый вкладыш 3 передает давление на нижний торец
заготовки 2 (нагретый до закалочной температуры 1230—1245 °C),
острые края которой начнут пластически деформироваться до тех
пор, пока усилие деформации не превысит усилие разрушения
вкладыша. В результате создается плотное соединение заготовки
с входным конусом матрицы 5, препятствующее истечению мате-
риала промежуточной среды (графита) сквозь очко матрицы. По
мере нарастания давления разрушаемый пуансоном графитовый
материал заполняет свободное пространство вокруг заготовки
и частично затекает в зазор между контейнером 1 и пуансоном 4.
В дальнейшем порошкообразная графитная среда уплотняется
до такой степени, что довольно равномерно распределяет давление
пуансона по торцовой и боковой поверхностям заготовки. Таким
образом, при гидродинамическом выдавливании заготовка под-
вергается всестороннему сжатию и начинает пластически деформи-
роваться путем истечения в очко матрицы. Загртовка проходит
через калибрующую втулку 6 и поступает в охлаждающую среду 7
для закаливания.
Схема типового штампа для ГГДВ режущего инструмента
с отверстием показана на рис. 9, 5. Пуансон 1 входит в контейнер 2
и с помощью иглы 8 и графитового вкладыша 9 прошивает заго-
товку 7 и выдавливает ее через очко матрицы 4 (запрессованной
в обойме 5) и затем через калибрующую втулку 6. Нагрев штампа
производится токами промышленной частоты через водоохлажда-
емый индуктор 3 до температуры 420—450 °C.
Для гидродинамического выдавливания используют стандарт-
ные кривошипные прессы 1 МН и выше. Изготовлена автомати-
ческая установка для прессования концевых фрез, зенкеров,
разверток диаметром 20—32 мм с усилием пресса 3,15 МН, ход
ползуна 300—600 мм, скорость перемещения плунжера 300 мм/с,
производительность 120 шт/ч. Для прессования заготовок сверл
диаметром 45—80 мм Днепропетровский завод прессов выпускает
гидравлический иресс П2038В. Усилие пресса 6,3 МН, ход ползуна
1300 мм. Фирма Karter iind Sohn (ФРГ) выпускает для гидродина-
мического выдавливания сверл диаметром 35—70 мм стан с уси-
лием 0,4 МН, продолжительность цикла для сверла диаметром
35 мм — 40 с и для сверла диаметром 70 мм — 90 с.
§ 4. ПРОДОЛЬНО-ВИНТОВОЕ ПРОКАТЫВАНИЕ
В массовом производстве сверл диаметром 1,7—25 мм при-
меняют продольно-винтовое прокатывание винтовых канавок,
спинок и ленточек на специальных полуавтоматических и автома-
тических станках (рис. 10). Сущность продольно-винтового про-
катывания заключается в прокатывании рабочей части заготовки
(нагретой до температуры ковки) за один проход между двумя
парами профильных сегментов, вращающихся синхронно и рас-
положенных под углом к продольной оси заготовки, близким
к углу наклона винтовой канавки. Одна пара профилирует про-
СО
Рис. 10. Расположение секторов при продольно-винтовом прокатывании сверл:
1 — спиночныЙ сектор; 2 — каиавочный сектор
филь канавок, а другая — профиль спинок и ленточек. Канавоч-
ные сегменты имеют затылованный профиль для образования
утолщения сердцевины, а также заборную часть. Профиль сег-
ментов для получения канавок и список сверл определяют рас-
четом.
Данный способ в десятки раз превосходит по производитель-
ности производство сверл методом фрезерования (1500—7500 шт.
в смену в зависимости от диаметра сверла). Один стан при про-
катке сверл диаметром 5 мм заменяет 25 специальных фрезерных
станков. В настоящее время освоен прокат сверл из инструмен-
тально сталей Р6М5, Р12 и др. Лимитирующим фактором для
выбора стали под прокатку является ее пластичность в нагретом
состоянии. Для сверл диаметром До 12 мм используют сталь се-
ребрянку, для сверл диаметром более 12 мм — сварные заготовки.
Кроме повышения производительности труда метод продольно-
винтового проката дает экономию быстрорежущей стали, так как
отходы в этом случае минимальны. Производительность прокаты-
вания сверла в зависимости от размера составляет: на стане АСПС
при обработке сверл диаметром 1,8 ч-З мм производительность
900—1800 шт./ч, на стане АСПС при обработке сверл диаметром
3-5-5 мм — 842—1100 шт./ч, на стане ПОПС при обработке сверл
диаметром 15ч-25 мм — 300—425 шт./ч.
60
1-й ручей 2-й ручей й-й ручей 4-й ручей
Рис. 11. Ручьи секторной прокатки заготовок сверл
Возможно образование винтовых канавок методом продольно-
винтового проката на заготовках концевых фрез, метчиков и дру-
гого инструмента. Усилие проката 2—7 тс в зависимости от раз-
мера сверла.
§ 5. ГОРЯЧЕЕ ВАЛЬЦЕВАНИЕ
Горячую вальцовку заготовой с последующей завивкой винто-
вых канавок применяют в крупносерийном и массовом производ-
стве для образования винтовых канавок, спинок и ленточек сверл
на заготовках диаметром 13—55 мм. Способ заключается в про-
катывании рабочей части заготовки сверла (нагретой до темпера-
туры ковки 1050—1150 °C) между профильными валками, оси
которых параллельны. Прокатка на вальцековочном стане произ-
водится последовательно между четырьмя парами секторов с про-
филем переменного сечения. Каждая пара секторов постепенно
обжимает рабочую часть заготовки (рис. 11). После прокатки
в последнем ручье на заготовке сверла образуются прямые про-
фильные канавки, спинки и ленточки. По окончании прокатки
заготовку, остывшую до температуры 750—800 °C, завивают на
специальном стане завивочными роликами.
§ 6. РЕДУЦИРОВАНИЕ
Для экономии металла и повышения производительности
труда при изготовлении метчиков во ВНИИинструменг разрабо-
тана технология изготовления заготовок методом пластической
деформации — редуцированием. Этот способ заключается
в проталкивании пуансоном исходной заготовки, диаметр которой
равен диаметру рабочей части метчика, через редуцирующий
фильер. Диаметр очка фильера должен быть равен диаметру хво-
стовой части метчика. При редуцировании увеличивается общая
длина заготовки. Процесс редуцирования осуществляют на прес-
сах, а для обеспечения наиболее высокой производительности —
на холодно-высадочных автоматах.
В качестве исходной заготовки применяют сталь серебрянку
или холоднотянутую сталь, а также заготовки из горячекатаной
стали, шлифованные на бесцентрово-шлифовальном станке. Реду-
61
цирование хвостовой части метчиков из углеродистой стали У12А
позволяет снизить расход стали на 18 % и общую трудоемкость
изготовления на 15 %. При редуцировании заготовок метчиков
из быстрорежущей стали снижение трудоемкости составляет 24 %,
а себестоимость сокращается на 12 %.
Усилия, требующиеся для осуществления процесса редуциро-
вания при прессовании стали, подсчитывают по формуле
Л. В. Прозорова
г хв
где с — коэффициент напряженного состояния, для процесса
сплошного прессования с = 4; Гисх — площадь поперечного се-
чения исходной заготовки; FXB — площадь поперечного сечения
хвостовика редуцированной заготовки; In -ъп-у— истинная сте-
пень деформации; ов — предел прочности; п — коэффициент, учи-
тывающий трение заготовки о Стенки направляющей втулки,
п=1 -н0/и08-^и здесь L—длила исходной заготовки; D —диа-
метр исходной заготовки.
Степень деформация
при обработке редуциро-
ванием определяется ко-
эффициентом обжатия, до-
стигающим 30' %. Заго-
товку рассчитывают, ис-
ходя из суммы объеме®
рабочей, и хвостовой ча-
стей метчика.
§ 7. РОТАЦИОННОЕ
ОБЖАТИЕ
При производстве за-
готовок применяют метод
ротационного обжатия ил»
радиальной ковки, также
представляющей собой
разновидность обработки
давлением. Сущность про-
цесса заключается в том,
что заготовка подверг
гается прессованию ил»
ковке в радиальном на-
правлении одновременно
двумя или несколькими
Рйс. 1'2. Штампование метчика:
а — схема штамповав я я. квадрата (?) и стру-
жечных канавок (2); б — штамп

бойками (пуансонами). Благодаря постепенности деформации,
происходящей в условиях трехстороннего сжатия, удается в один
проход получить значительную степень деформации без разру-
шения заготовки из малопластичной быстрорежущей стали.
Ротационное обжатие производят на специальных ротацион-
ных прессах или на кривошипных прессах в специальных штампах,
На рис. 12 в качестве примера приведена схема штампа для формо*
образования рабочей части (стружечных канавок) и квадрата
хвостовика сварных машинно-ручных метчиков. Заготовка 8
центровыми отверстиями базируется на нижний 2 й верхний It
керны. При ходе ползуна пресса и стакана 3 вниз клинья 4 и 3
давят на бойки-пуансоны 6 и 7, которые совершают движение
перпендикулярное к оси заготовки. Под штамповку назревают
(для стали Р6М5 до 1050—1160 °C) только часть заготовки
из быстрорежущей стали. Ротационное обжатие можно применять
для инструментов с коническим хвостовиком, прямыми канав-
ками и др.
ГЛАВА IV
МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
ЗАГОТОВКИ ИНСТРУМЕНТА
§ 1. ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТЕЙ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ
И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ
Токарную обработку насадного инструмента в мелкосерийном
производстве производят на токарных станках общего назначе-
ния, в серийном производстве — на револьверных станках ГА340,
1П365 и другие, на многошпиндельных полуавтоматах 1А240П,
1265ПМ и 1А290П. Револьверные станки применяют для обра-
ботки сравнительно сложных по форме поверхностей. На рис 13
показана схема обработки насадной развертки на револьверном
станке. В крупносерийном производстве используют одношпин-
дельные токарно-револьверные автоматы. 1Б125, 1Б136.
При серийном и массовом производстве корпусов сборных
торцовых и дисковых фрез диаметром 160 мм и выше, червячных
фрез и долбяков целесообразно применять вертикальные полу-
автоматы последовательного действия 1К282 (диаметр до 250 мм).
На рис. 14 приведена схема обработки червячно-модульной фрезы
на восьмишпиндельном полуавтомате. При токарной обработке
должны быть осуществлены следующие переходы: 1 — установка
заготовок, 2 — сверление отверстия на длину и одновременное
обтачивание наружной поверхности на эту же длину; За и 36 —
63
Рис. 13. Токарная обработка насадной развертки на револьверном станке
протачивание торца и обтачивание буртика, последовательно;
4 — поворот заготовки и досверливание отверстия с одновремен-
ным протачиванием оставшейся части наружной поверхности
(на рисунке не показан); 5а и 56 — протачивание второго торца
и обтачивание второго буртика, последовательно; 6 — растачива-
ние отверстия; 7 — растачивание выточки; 8 — развертывание
отверстия.
Рис. 14. Наладка восьмишпиндельного полуавтомата для обработки фрез
Для заготовок инструментов, получаемых непосредственно
из прутков, в серийном производстве применяют одношпиндель-
ные и многощпиндельные автоматы общего назначения. В зависи-
мости от конструктивных особенностей инструментов (отношения
длины к диаметру, наличия выточек и т. д.), требований к точ-
ности и серийности используют автоматы фасонного и продольного
точения или при достаточно больших партиях изделий много-
шпиндельные, прутковые четырех-, шести- или восьмишпиндель-
ные автоматы. На этих станках производят черновое, чистовое
и фасонное обтачивание, подрезание, сверление, зенкерование,
развертывание, нарезание резьбы и отрезку.
При продольной подаче прутка в комбинации с поперечной
подачей двух, трех суппортов и более на автомате можно обра-
батывать заготовки различной конфигурации. На фасонно-отрез-
ных и фасонно-токарных автоматах обрабатывают пруткй диа-
метром 2—20 мм (мод. 1А10П диаметр прутка до 6 мм;
мод. 1А12П — диаметр прутка до 12 мм; мод. 1П16 — диаметр
прутка до 16 мм' и т. д.). Для продольного точения ручных и
машинно-ручных заготовок метчиков Диаметром до 14 мм при-
меняют одношпиндельные автоматы. Ручные метчики диаметром
14—18 мм целесообразно обрабатывать на многошпиндельных
автоматах.
В мелкосерийном производстве для токарной обработки кон-
цевого инструмента рекомендуется применять центровые токар-
ные станки общего назначения, в серийном производстве —
гидрокопировальные станки общего назначения КТ-60, КТ-61
и КТ-61М и 1708 для обработки заготовок диаметром свыше 35 мм.
Для обработки заготовок меньшего диаметра рекомендуется
применять специальные гидрокопировальные станки, имеющие
меньшие габаритные размеры при значительной мощности при-
вода, повышенную жесткость и • повышенные скорости вспомога-
тельных ходов. При производстве инструмента применяют токар-
но-копировальный полуавтомат КТ-110, предназначенный для
токарно-копировальной обработки по круглому копиру в центрах
или в патроне заготовок концевого инструмента диаметром 10—
50 мм и длиной 100—350 мм. Для повышения производительности
эти станки нужно оснащать специальными поводковыми патро-
нами (рис. 15), которые при коротких циклах обработки поз-
воляют значительно сокращать время установки и снятия заго-
товки.
Конические хвостовики о лапками в мелкосерийном произ-
водстве обрабатывают на токарных станках с помощью копирной
линейки (рис. 16). В серийном и крупносерийном производстве
конические хвостовики обрабатывают на специальных токарных
полуавтоматах с гидрокопировальным устройством. Конические
хвостовики Морзе № 1 и № 2 обрабатывают на токарном полу-
автомате КТ-60, хвостовики Морзе № 2 и № 3 — на автоматах
КТ-61; КТ-61М, а хвостовики Морзе № 4 и № 5 — на токарных
65
Рис. 15. Поводковые патроны с базированием заготовок на центр и передачей
крутящего момента торцовыми зубьями (а) и на внутренний конус и передачей
крутящего момента внутренними зубьями (б)
автоматах МР-105. Для создания жесткости при обтачивании
хвостовика Морзе № 1 и №2 рекомендуется первоначально
обтачивать рабочую часть, а затем, закрепив ее в патроне, обтачи-
вать хвостовик в два прокода.
В мелкосерийном производстве эффективно применяют токар-
ную обработку на станках с ЧПУ при изготовления специального
инструмента (долбяков, шеверов, протяжек, корпусов сборного
инструмента и др.). Проектирование технологического процесса
Рис. 16, Схема токарной обработки конического хвостовика:
а — на станке общего назначения; б .— на гидрокопировальном станке в два прохода
66
обработки на станках с ЧПУ (составление циклограммы, алго-
ритма и управляющей программы) изложено в работах [13, 141.
В настоящее время разработаны системы автоматизирован-
ного расчета программ управления токарными станками с ЧПУ,
например «САПР-сверло». Среднее время подготовки исходных
данных для указанной системы 5—7 мин на деталь, время расчета
управляющей программы на ЭВМ — 1—2 мин. Оптимальный
вариант обработки определяется технико-экономическим расчетом.
§ 2. обработка лапок и квадратов
Лапки на конических хвостовиках сверл, разверток, зенкеров
и другого инструмента фрезеруют на горизонтально-фрезерных
или вертикально-фрезерных станках. Для фрезерования на гори-
зонтально-фрезерных станках конический хвостовик зажимают
в призмах одно- или двухместных приспособлений. В серийном
производстве применяют быстродействующие пневматические или
гидравлические зажимы. Лапки фрезеруют комплектом из двух
специальных фрез с двух сторон одновременно. При фрезеровании
в двухместном приспособлении применяют два комплекта фрез,
посаженных на одну общую оправку. В крупносерийном произ-
водстве эту операцию также выполняют на вертикально-фрезер-
ном станке с круглым столом, обеспечивающим непрерывность
процесса фрезерования. Закрепляют и снимают заготовки после
фрезерования при вращающемся столе.
Квадраты на метчиках, развертках и других инструментах
фрезеруют в делительных приспособлениях комплектом из двух
фрез с двух сторон одновременно. При этом применяют одно-
шпиндельные или многошпиндельные приспособления с цанговым
зажимом. В серийном и крупносерийном производстве применяют
приспособления с быстродействующим пневматическим или гидра-
влическим зажимом и автоматическим делением. В массовом про-
изводстве применяют холодную радиальную штамповку квадратов
метчиков.
§ 3. ОБРАБОТКА СТРУЖЕЧНЫХ КАНАВОК
Стружечные канавки на инструментах, имеющих форму тел
вращения (фрезах, зенкерах, метчиках, развертках, сверлах
и др.), обрабатывают фрезерованием или вышлифовывают. Прямые
канавки фрезеруют на горизонтально-фрезерных станках, винто-
вые — на универсально-фрезерных или специальных станках.
При фрезеровании используют делительные головки и делитель-
ные приспособления. В серийном производстве применяют много-
шпиндельные делительные головки. В крупносерийном произ-
водстве фрезерование стружечных канавок производят на спе-
циальных фрезерных станках, полуавтоматах и автоматах.
67
Рис, 17. Схема расчета при фрезеро-
вании прямых зубьев одноугловой
фрезой
Рис. 18. Схема расчета при фрезерова-
нии прямых зубьев двухугловон фре-
зой
Стружечные канавки в зависимости от их формы, обрабатывают
фасонными или угловыми фрезами. Угловые фрезы имеют бетро-
конечные (не затылованные) зубья, а фасонные фрезы выполняют
с затылованными или с остроконечными зубьями. Остроконечные
фрезы более производительны и обеспечивают меньшую шерохо-
ватость поверхности. Для переточки фасонных остроконечных фрез
требуются специальные станки или специальные приспособления
к заточным станкам, в связи с чем их целесообразно применять
в крупносерийном производстве
Прямые стружечные канавки зубьев на цилиндрической по-
верхности фрезеруют одноугловыми, двухугловыми или фасон-
ными фрезами. Двухугловые фрезы обеспечивают лучшее каче-
ство поверхности и имеют большую стойкость. Профил"ь дисковой
фрезы совпадает с профилем канавки, а установка фрезы по отно-
шению к оси заготовки осуществляется с помощью параметров
настройки Е и Н; параметр Е — горизонтальное смещение от оси
заготовки, а параметр Н — вертикальное смещение.
На рабочем чертеже инструмента профиль канавки задается
размерами фаски, высотой h, величиной переднего угла у и ра-
диусом у основания зуба г. При фрезеровании прямых зубьев
одноугловой фрезой (рис. 17) параметры Е и Н вычисляют' по
формулам
„ D-
Е = -g- sin у — г,
H = — cosy).
При фрезеровании двухугловой фрезой (рис. 18)
I Е = (0 -}- у) — h sin 0 — г У 2 sin (45° — 0);
Я = [-у cos (0 + у)-h cos о] — г [К2 cos (45° — 0) — 1],
где 0 принимают не менее 10—15°.
При фрезеровании зубьев фрезы устанавливают с помощью
контрольных валиков и'шаблонов. Одноуоловые фрезы можно
устанавливать по центру изделия с помощью угольника и срезан-
ного до оси валика, по оправке с нанесенной по оси риской, с по-
мощью специального шаблона (рис. 19, а) или специального при-
способления (рис. 19, б). После установки фрезы по оси, в центрах
устанавливают заготовку инструмента, подводят ее до касания
с фрезой и по лимбам смещают стол в горизонтальной плоскости
на величину Е и поднимают его в вертикальной плоскости на
величину Н.
Двухугловые фрезы устанавливают по центру с помощью
валика и шаблона или приспособления (рис. 19, в и а).
В крупносерийном и массовом производстве отрезных и про-
резных фрез зубья фрезеруют на эубофрезерных станках или спе-
69
Рис. 20. Фрезерование винтовых ка-
навок инструментов
циальных приспособлениях ме-
тодом обкатки. Зубья фрезе-
руют в пакете по 100—150 шт.
в зависимости от толщины об-
рабатываемых заготовок. Фре-
зерование методом обкатки
обеспечивает высокую точность
шага между зубьями и большую
производительность по сравне-
нию с фрезерованием в дли-
тельных головках. Высокая
точность шага между зубьями
позволяет после термической
обработки на оправке затачи-
вать фрезы в пакете, что зна-
чительно повышает производи-
тельность затачивания.
Фрезерование винтовых
стружечных канавок. При фрезе-
ровании винтовых канавок про-
филь фрезы и ее положение отно-
сительно заготовки опреде-
ляется в процессе профилирова-
ния. Фрезы, предназначенные
для обработки винтовых кана-
вок, теоретически должны иметь
криволинейный профиль. Про-
филь такой фрезы с достаточной для практики точностью часто за-
меняют прямолинейным профилем и обработку ведут двухугловьи^и
фрезами. В этом случае установка фрезы относительно заготовки
характеризуется не только величинами смещения Е и Н, но и.
углом поворота стола Oj (рис. 20). Для определения параметрон
настройки станка рассмотрим одно из торцовых сечений /—1\
винтовой канавки (рис. 20, а). В этом сечении передняя поверх-
ность располагается под углом у, и поэтому заготовку необходимо
повернуть вокруг своей оси на угол 0 + у (рис. 20, б) для того,
чтобы обработать переднюю поверхность дисковой угловой фрезой
с углом профиля одной из сторон, равным 0. В результате этого
поворота касательная ab к винтовой режущей кромке займет
положение а'Ь' и ее проекция будет составлять с осью заготовки
угол Wj. Приближенно угол поворота стола принимают равным
углу , который в этом случае рассчитывают по формуле:
= tgcocos (0 -J- у).
где сог — угол поворота стола станка; со — угол наклона винтовой
канавки; 0 — угол профиля той стороны фрезы, которая обраба-
тывает переднюю поверхность заготовки; у — передний угол
обрабатываемого инструмента.
70
Для определения вертикального и горизонтального смещения
фрезы (при фрезеровании заготовки с числом зубьев более четы-
рех) рассмотрим сечение обрабатываемой канавки вертикальной
плоскостью, проходящей через ось дисковой фрезы. Это сечение
пересекает цилиндрическую заготовку по эллипсу (рис. 20, в).
Радиус кривизны эллипса в точке b определяют по формуле:
1 _ cos2 а , sin2 а
Т кГ”1--RT’
где Rt и /?2 — главные радиусы кривизны поверхности соответ-
ственно в главных нормальных сечениях /—I и II—II (рис. 20, б)
цилиндрической поверхности; R — радиус кривизны в сече-
нии III—III.
В рассматриваемом случае радиус RT кривизны в сечении /—I
будет равен радиусу заготовки со, радиус кривизны Д.2 равен бес-
конечности, а угол а = сох. Следовательно,
1 COS2 COj
~R ~ 'г ’
отсюда
R = г
n cos2 toj
Приближенно можно считать, что точки b и с (рис. 20, в) фре-
зеруемой заготовки лежат на окружности радиусом R. Таким
образом, при обработке винтовых канавок величины Е и Н можно
рассчитывать так же, как и при фрезеровании прямых канавок,
вводя в расчетные формулы приведенную величину радиуса за-
готовки R — cosj(при числе зубьев заготовки более четырех).
При фрезеровании винтовых канавок станок настраивают
в следующей последовательности.
1. Поворотом стола универсально-фрезерного станка (или
специального фрезерного станка) поворачивают заготовку на
угол
2. Поперечным движением стола смещают рабочую фрезу по
отношению к оси заготовки на величину Е.
3. Вертикальным смещением стола с помощью специальных
блоков устанавливают фрезу на глубину Н под углом со
(см. рис. 19, д).
Обработка канавок и спинок сверл. Для изготовления канавок
и спинок сверл в зависимости от типов сверл и масштаба произ-
водства используют: фрезерование, глубинное шлифование, про-
дольно-винтовой прокат, горячую вальцовку с последующей за-
вивкой, прессование, литье в оболочковые формы и комбиниро-
ванные способы обработки (фрезерование канавок и шлифование
спинки, продольно-винтовой прокат и шлифование канавок).
Фрезерование — наиболее универсальный способ получения
винтовых канавок н спинок сверл. Его используют во всех типах
71
производства (от единичного до массового) для диаметров сверл
от 0,5 мм и выше. Характеризуется он тем, что профиль канавок
и спинок образуется фасонными канавочными и спиночными фре-
зами. Для получения утолщенной к хвостовику сердцевины за-
готовку устанавливают под углом к плоскости стола станка,
определяемым величиной утолщения. Для повышения произ-
водительности фрезерования канавок применяют многоцентровые
приспособления для одновременного фрезерования трех заготовок
и более.
В условиях крупносерийного производства сверл диаметром
0,5—60 мм применяют фрезерные автоматы (6791, 6792, 6793,
6794) и полуавтоматы (6787А, 6788, 6789, 6790). Для фрезе-
рования канавок и спинок сверл на автоматах и полуавтоматах
примейяют фрезерование одной канавки и одной спинки, фрезеро-
вание двух канавок затем двух спинок, одновременное фрезерова-
ние двух канавок и двух.спинок. Последний способ наиболее
производительный.
Канавки фрезеруют специальными фрезами с затылованным
или остроконечным зубом. Профиль фрезы определяют аналити-
чески, графически или графоаналитически [10, 23].
Угол1 установки фрезы к оси сверла cdj отличается от угла
наклона винтовой канавки сверла. Его принимают на 1—2° больше
или меньше угла наклона винтовой канавки со. Такой выбор
обеспечивает лучшее качество обрабатываемой поверхности и
исключает подрезание канавки.
Профиль фрезы определяют с учетом положения точки S
перекрещивания осей, которую координируют по отношению
к торцу фрезы (рис. 21, а).
При фрезеровании канавок сверл на сверлильно-фрезериых
полуавтоматах фрезу по отношению к оси заготовки устанавли-
вают с помощью мерных плиток от базового торца фрезы. Уста-
новку можно производить с помощью приспособления (рис. 21, б).
Приспособление состоит из втулки 1, надеваемой на эталон-заго-
товку сверла. Фрезу устанавливают на оправке 4, Размер #
выдерживают с помощью установочных шайб 3, насаженных на
оправку 5. Совмещение оси оправки 4 фрезы с осью оправки 5
достигается с помощью центроискателя. После установки фрезы
втулку 1 снимают и эталон 2 заменяет заготовкой 123).
Спинки фрезеруют фасонными фрезами, дисковыми трехсто-
ронними и коническими фрезами (рис. 21, б). У сверл диаметром
до 10 мм фрезеруют только винтовые канавки, а спинки шлифуют
после термической обработки на специальных шлифовальных
станках или на универсально-заточных станках.
Фрезерование канавок с неравномерным шагом. При фрезеро-
вании канавок разверток с неравномерным шагом для соблюдения
на зубьях фасок одинаковой ширины необходимо менять глубину
канавки и расстояние между осями развертки и фрезы. При фре-
зеровании одноугловыми фрезами при установке на глубину стол
72
аз-30
к
Ось сверла.
6-59
фрезы
Ось
сверла.
2 1
К=бО
Ось оправки,
фрезы
Ось оправки
фрезы
Режущая
кромка
сверли
Ось профиля
Рис. 21, Фрезерование сверл:
а — установка фрезы, 6 — установка
фрезеровании канавки * спинки
с помощью приспособления; в <— установка при
стайка перемещают только в вертикальном направлении на вели-
чину И. При обработке двухугловуми фрезами стол смещают
в вертикальном направлении на величину Н и в горизонтальном
направлении на величину Е:
_ D pi _ sin (6 + ф + <о) cos <р21 ____ C0S 2 ‘Р* ___I .
2 I sin ф J ф ’
L Sin "Т
с D sin (6 + ф — ш) sin ф2 ~ sin (ф — ф2)
£ ~~ 1 siiTrn Г —S ’
sm —
где D — диаметр заготовки после токарной обработки; со — цен-
тральный угол между зубьями; ср — угол впадины между зубьями."
Фо Фа — углы фрезы; 6 — угол, соответствующий ширине фаски
[2 JI.
При фрезеровании прямозубых разверток рекомендуется при-
менять специальные фрезы (рис. 22), обрабатывающие не канавку,
73
Рис. 22. Сборная фреза для фрезерования зубьев раз.
вертки
а профиль зуба развертки. В этом случае ши-
рина пера остается постоянной без изменения
глубины фрезерования.
Применяют и другую схему обработки,
когда канавки обрабатывают в два перехода
(рис. 23). По этой схеме вначале фрезеруются
все канавки с наименьшим центральным углом.
Ширина ленточки при этом получается самая
разнообразная. Затем на втором переходе осуществляется допол-
нительная обработка канавок, при этом центральный угол
превышает первоначальный [16].
Фрезерование стружечных канавок на торцовых и конических
поверхностях фрез. При фрезеровании канавок на торцовых и ко-
нических поверхностях режущего инструмента (торцовые, диско-
вые и угловые фрезы) для получения фаски одинаковой ширины
по всей длине зуба ось заготовки располагают под некоторым
углом, величину которого определяют расчетом. При фрезерова-
Рис. 23. Обработка стружечных канавок многозубого инструмента с неравно-
мерным угловым шагом зубьев:
о — за одни переход; б—г — за два перехода
Рис. 2 J. Установка делительной головки при фрезеровании зубьев:
а — на конической поверхности; б — иа торцовой поверхности
нин зубьев на коничебкой поверхности (рис. 24, а) угол установки
делительной головки
<Pj = ф — у; tg ф = cos a ctg 0;
sin у = sin ф tg а ctg О,
где ф — половина угла при вершине конуса заготовки; у — вспо-
могательный угол; & — угол профиля рабочей фрезы; а — цен-
тральный угол между зубьями изготавливаемой фрезы, а =------,
z — число зубьев изготавливаемой фрезы; а — центральный угол
между зубьями изготавливаемой фрезы; 0 — угол конуса обра-
батываемой фрезы, грдд.
Наибольшая глубина фрезерования h = •
Высота зуба по торцу Н = C?S1P + *Pi)
J COS p COS ф!
где R — радиус обрабатываемой фрезы.
При фрезеровании зубьев на торцовой поверхности (рис. 24, б)
угол установки фх делительной головки определяется ’по формуле
cos ф! = tg a ctg
Фрезерование па^ов в корпусах сборного инструмента. Ножи
сборного инструмента крепят различными способами. Пазы сбор-
ного инструмента в зависимости от способа крепления зубьев
изготовляют прямыми и клиновыми, гладкими и с рифлениями,
направленными параллельно или наклонно к оси корпуса. По
точности и чистоте поверхности пазы должны быть изготовлены
Пемдний тореи
-корпуса фреш
X
Лсъ поборота
берм шиты
0}
ширина^
Фрезы
Рис. 25. Схемы расчета уста-
новки при фрезеровании
сборных фрез:
а — определение угла поворота
при фрезеровании клинового па*
за; б — установка при фрезеро*
ванин торцовой фрезы
так, чтобы они обеспечивали взаимозаменяемость ножей и же*
сткость и монолитность инструмента после сборки. Как правило,
пазы фрезеруют. Пазы корпусов инструментов, у которых должна
быть обеспечена взаимозаменяемость ножей, дополнительно ка-
либруют протяжками или шлифуют.
Прямые пазы шириной 2—2,5 мм фрезеруют прорезными фре-
зами, шириной 6—8 мм — пазовыми затылованными, шириной
10 мм — дисковыми трехсторонними. Радиальные пазы под клино-
видный нож фрезеруют одноугловыми фрезами, осевые — пазо-
выми или трехсторонними фрезами.
Радиальные пазы фрезеруют ч: одной установки угловой фре-
зой. Пазы с осевым расположением фрезеруют с двух установок
пазовой фрезой, ширина которой равна минимальной ширине
паза. При первой установке образуется прямой паз, при второй —
делительную головку или приспособление поворачивают в гори-
зонтальной плоскости на угол <рх (рис. 25, а), обеспечивающий
получение паза с уклоном по одной из опорных поверхностей!
где Е и В — соответственно минимальная и максимальная ширина
паза; L — расстояние от оси поворота до торца.
Положение паза, обеспечивающее получение заданных углов
резания, определяется установкой стола в горизонтальной и вер-
тикальной', плоскостях относительно оси обрабатываемой заго-
товки.
Смещение стола в горизонтальной плоскости при фрезеровании
призматического паза торцовой фрезы (рис. 25, б)
Сг1 = Р sin Vi +(7tg©1(
где R — радиус фрезы; — передний угол в сечении, перпенди-
кулярном оси; — угол наклона ножа; q — величина вылета
ножа.
N-N
Рнс. 26. Смещение .стола при фрезеро-
вании паза в форме трапеции
Рис. 27. Схема зуботочения
Расстояние от осевой плоскости до дна впадины
I =х — = 7?cosV1 +
2 1 cos <i) 11 \ ' cos to /
Смещение стола в горизонтальной плоскости при фрезерова-
нии паза в форме трапеции (рис. 26):
для наклонной стенки со стороны передней поверхности зуба
"Ci = (Сг) cosХо + 1г sla Xq,
где К — длина цилиндрической части фрезы; В — толщина зуба;
Cz — ширина дна паза; со — угол наклона канавки; Хо — угол
наклона стенки;
для наклонной стенки со стороны, противоположной передней
поверхности зуба
Cz = (Cz с _ „cosXq — /г sin Xq,
\ VUO U/ f
raetgX0 = ^, X —см. рис. 26.
Формообразование винтовых канавок обкаточными резцами.
Метод зуботочения является наиболее общим случаем обработки
зубчатых деталей с цилиндрическими и винтовыми поверхностями
по методу обкатки. Образование зубьев (или формообразование
впадин между зубьями) детали производится многозубыми ин-
струментами (обкаточными резцами ОР) с наклонными прямыми
или винтовыми зубьями при скрещивающихся осях заготовки 1,
и обкаточного резца 2 (рис. 27).
Метод зуботрчения основан на использовании явления относи-
тельного скольжения боковых поверхностей зубьев при зацепле-
нии двух винтовых колес со скрещивающимися осями, которое
возникает в направлении осей вращения колес и характеризуется
тем, что ни в одной точке боковых поверхностей зубьев скольже-
ние не равно нулю. Это явление используется при зуботоченин
и при шевенговании для получения движения резания.
При зуботочении производительность в 2—4 раза выше по
сравнению с методами фрезерования дисковым инструментом.
Увеличение производительности объясняется кинематикой про-
цесса зуботочения. Образование стружечных канавок на заго-
товке производится при непрерывной обкатке заготовки и об-
каточного инструмента (ОР) за один проход обкаточного инстру-
мента независимо от числа зубьев обрабатываемой заготовки.
Многозубый инструмент (ОР), применяемый при зуботочении,
имеет г0 зубьев и кинематически равнозначен г0-заходной червяч-
ной фрезе, у которой в каждом витке имеется по одному зубу
и который находится в зацеплении с г-зубой деталью. Вследствие
этого во время одного оборота ОР производится г0/г оборота
обрабатываемой заготовки. За один оборот резец перемещается
на величину миллиметров вдоль оси заготовки:
«о мин = So«o-t- мм/мин; То маш = = —ТяВР — мин,
Л 50 МИН z0
где В — длина рабочей части обрабатываемой заготовки; s0 —
подача на оборот; и — частота вращения заготовки; /вр — длина
врезания резца.
Метод зуботочения в инструментальном производстве при-
меняют при нарезании червяка заготовок червячных фрез в усло-
виях крупносерийного производства на станке Е10А. При нарезке
червяка инструмент имеет форму зуборезного долбяка с эвольвент
ным профилем. Ось инструмента устанавливают под углом, рав-
ным углу наклона винтовой линии. Инструмент получает движе-
ние обкатки вдоль оси червяка.
Зуботочение применяют также при обработке канавок сверл
(фирма Felon) и винтовых канавок концевых фрез диаметром
более 15 мм (ВНИИинструмент). В настоящее время зуботочение
не нашло широкого применения вследствие отсутствия специаль-
ного оборудования и некоторых трудностей при профилировании
инструмента.
Фрезерование стружечных канавок плоских протяжек. Стру-
жечные канавки наружных, а также шпоночных протяжек фре-
зеруют на вертикально-фрезерных или на универсально-фрезер-
ных станках с вертикальной головкой. Применение станка с ЧПУ
мод. 6Р13ФЗ позволяет значительно повысить производительность
труда и точность обработки.
При фрезеровании протяжку устанавливают в параллельных
тисках или в универсальном приспособлении (рис. 28). В при-
способлении ее устанавливают в корпусе 1 и крепят планками 2.
Для установления режущей части протяжки параллельно пло-
скости стола корпус можно поворачивать вокруг горизонтальной
оси 5, а на угол подъема зубьев устанавливают с помощью мерного
валика 3 или пластин. Для фрезерования протяжек с наклонным
зубом верхнюю плиту 6 можно повернуть вокруг оси 4 относи-
па
Рис. 28. Приспособление для фрезерования зубьев наружных протяжек
тельно основания приспособления и затем закрепить под углом,
равным углу наклона зуба протяжки.
Калибрующие зубья фрезеруют при горизонтальном положе-
нии приспособления. На универсальных станках перемещение
протяжки на шаг осуществляется с помощью ходового винта
продольной подачи. Протяжки с наклонными зубьями, устано-
вленные под углом наклона <о, перемещаются на величину нор-
мального шага /я = t0 cos в>, где /0— осевой шаг. Поворот шпин-
деля станка относительно вертикальной оси на угол 6 произ-
водится с учетом переднего угла протяжки у, угла подъема зубьев
режущей части протяжки ф и угла наклона образующей конуса
фрезы 0 ;
6 = Р + <р — у.
Обработка стружечных канавок круглых протяжек. После
чистового обтачивания протяжки производят разметку и прота-
чивание выемок резцом на токарном станке. В условиях серий-
ного производства при шаге зубьев до 20 мм и высоте 5 мм для
разметки применяют комплект дисковых резцов, собранных на
общей оправке, или специальный разметочный резец, при шаге
более 20 мм используют блоки отрезных резцов, расстояние ме-
жду которыми выдерживают с помощью мерных прокладок. Пе-
ремещение суппорта на шаг осуществляется с помощью набора
мерных плиток, устанавливаемых между упором и суппортом
вдоль направляющей станины.
Обработку профиля начинают с режущих зубьев и проводят
ее при одной установке так же, как и при обтачивании конуса.
Калибрующие зубья обтачивают без смещения заднего центра.
При протачивании профиля зубьев применяют подвижный люнет,
устанавливаемый возле каждого обрабатываемого зуба.
Впадины между зубьями профилируют фасонными дисковыми
или призматическими резцами. В условиях серийного производ-
ства применяют блок резцов. Впадины профилируют в несколько
79
переходов, число которых зависит от формы впадины. Резец
перемещается в поперечном направлении на высоту зуба, образуя
при этом спинку зуба, а затем в продольном направлении для об-
разования переднего угла. Когда профиль впадины состоит из
сопряжения двух радиусов и прямой, при продольном перемещении
резца образуется прямая часть впадины. Профиль впадины про-
веряют шаблоном или специальным угломером со сменной плас-
тинкой для контроля радиуса впадины.
В настоящее время получает распространение обработка ка-
навок протяжек на станках с ЧПУ В качестве примера рассмот-
рим обработку зубьев протяжки на токарном станке с ЧПУ
(по данным Свердловского инструментального завода). У загото-
вки, поступающей на станок с ЧПУ для нарезания зубьев, обра-
ботаны задний и передний хвостовик, а передняя направляющая
и режущая часть обработаны по цилиндру в размер, равный
максимальному диаметру зубьев. Схема обработки протяжки на
станке с ЧПУ несколько отличается от схемы обработки на уни-
версальных станках: во-первых, на станке с ЧПУ за одну уста-
новку детали совмещаются две операции — чистовая токарная
обработка наружного диаметра режущей части и нарезание зуба;
во-вторых, резец врезается в заготовку под углом, равным перед-
нему углу зубьев протяжки, на универсальных же станках резец
врезается перпендикулярно оси протяжки, а затем при допол-
нительной подаче резца получают передний угол.
При врезании резца под углом повышается стойкость резца,
уменьшаются вибрации. При нарезании зубьев с удлиненной стру-
жечной канавкой применяют схему с дополнительной продольной
подачей. Для расчета программы на нарезку зубьев протяжки
вначале определяют траекторию движения инструмента. -Траек-
тории движения инструмента при обработке зубьев протяжки наи-
большего диаметра приведены на рис. 29, а, при нарезании зубьев
на коническом участке — на рис. 29, б, при нарезании зубьев
с удлиненной стружечной канавкой — на рис. 29, в.
В табл. 2 приведены алгоритмы перемещения и код подачи
при обработке на станке 1620ФЗ.
2. Алгоритм перемещения и код подачи
Участок перемеще- ния Алгоритм перемещения
0—1
1—2 Дх = —1 мм
2—3 Дх = —h Дг = х/г tgy
3—4 Дх = h Иг = —h tg у
4—5 Дх = 4-1 мм
5-6 Дх = — [ +1] Дг — — t
7—(л—2) —
(п-2)- -(л-1) (п—1)—п Дх= 180--у- Дг = (гь — г„_!)
1-2 Дх = — h Иг = -Н tg у
2—3 Их = h Иг = —Л tg у Дх = 1 мм
4—5 Дх= — (1+ А)
Код хюдачн Припои
См. рис 29, а
П27 180 — начальное расстояние, мм, до оси протяжки, быстрый подвод (вспомогательный ход)
ms 1 мм оставлен для безопасного подхода к детали
на уменьшенной подаче *
П24 Врезание в канавку: h — глубина канавки; у — пе- редний угол
П26 Выход кз канава
П16 1 мм прияят для выбора зазора в поперечном суп- порта
П14 Перемещение на шаг
— Перемещения с 7-й точки до точки (п—2) повто- ряются
П27 Отвод по ося X в исходное положена*
ПГ7 Отвод резца по ося Z в исходное положение
См. рис. 29, в
П24 Врезавяе в канавку
П26 Выход ва канавжя
П16 1 — дня, выбора люфта
П16 А — перепад между соседними диаметрами на ко- ническом участке
Если в процессе обработки необходимо произвести смену ин-
струмента, то в программе это отражается следующим образом.
Обработка последнего зуба данного профиля заканчивается
перемещением резца на участке 3—4 (см. рис. 29, б), после этого
резцедержатель отводят на расстояние 180 мм для смены инстру-
мента по алгоритму: Ах=4-08О—у-) на подаче П27, где
D, — диаметр, после обработки которого происходит смена ин-
струмента. Подводят резцедержатель инструментом нового про-
филя по алгоритму
Ах = — [180 - (^+ 1)] —>/727,
в этом алгоритме 1 мм оставлен для безопасного подхода к детали
на уменьшенной подаче П16; Dt —диаметр, от которого отводят
резец для смены инструмента. После смены инструмента переме-
щаются на шаг, равный шагу предыдущего профиля.
Следующим этапом в составлении программы является пере-
вод перемещений в импульсы. Для этого величину перемещений
в миллиметрах по координате X умножают на 100, а по коорди-
нате Z на 20 (для станка 1620ФЗ). Для записи расчета программы
и самой программы применяют бланки. Завершающим этапом
в программировании является кодирование. Процесс кодирова-
ния описан в руководстве, прилагаемом к станку.
Образование зубьев долбяков и шеверов. У мелкомодульных
долбяков зубья образуются шлифованием после термической об-
работки, у долбяков модулем выше 1,5 мм — фрезерованием или
реже зубодолблением. В единичном и мелкосерийном производ-
стве фрезерование ведут на горизонтально-фрезерном станке с по-
мощью делительной головки. Для получения задних боковых
углов зубьев долбяка ось делительной головки устанавливают
под углом к горизонтальной плоскости, равным величине заднего
угла на вершинах зубьев долбяка. Фрезерование производят спе-
циальной модульной фрезой с учетом припуска (0,5—0,9 мм)
на шлифование боковых поверхностей профиля зуба. По впадине
зуба припуск на шлифование не оставляют.
В условиях серийного производства образование зубьев дол-
бяка производят червячной модульной фрезой по методу обкатки
на зубофрезерном станке. В этом случае для получения задних
углов на боковых поверхностях зуба долбяка производят одновре-
менную вертикальную и радиальную подачу фрезы. При этом
Spaa/sBep = tg а, где а — задний угол на вершинах долбяка.
Когда имеющиеся соотношения вертикальной и радиальной подач
не обеспечивают получения нужных задних углов, необходимо
модернизировать станок.
Червячные фрезы, предназначенные для фрезерования зубьев
долбяков, должны иметь высоту зуба, обеспечивающую получение
окончательного размера диаметра окружности впадин и толщины
кубьев с учетом припуска на шлифование профиля долбяка. Для
долбяков с малым числом зубьев профиль червячной фрезы вы-
полняют с фланкированной головкой, что предотвращает под-
резание ножки зубьев долбяка. После фрезерования зубьев до-
пускается биение делительной окружности в пределах 0,1 мм.
Фрезерование зубьев дисковых шеверов аналогично фрезерова-
нию зубчатых колес. При определении размера зубьев фрезы нужно
учитывать двойной припуск на шлифование профиля зубьев ше-
вера (до и после термической обработки).
Долбление канавок на боковых поверхностях шевера можно
производить пластинчатой гребенкой на универсальном фрезерном
станке с долбежной головкой с помощью делительной головки,
при этом канавки получают неодинаковой глубины. Более точные
канавки получаются при долблении на специальном приспособле-
нии или специальном станке, обеспечивающем перемещение бо-
ковой поверхности зуба шевера по эвольвенте. В этом случае
шевер закрепляют на оправке, на которой закреплено зубчатое
колесо, диаметр делительной окружности колеса приблизительно
равен диаметру основной окружности шевера; зубчатое колесо
помещают между двумя рейками. В процессе работы приспособ-
ления движение обкатки сообщается шеверу посредством зубчатой
рецки, имеющей возвратно-поступательное перемещение. Для по-
лучения канавок, перпендикулярных оси шевера, применяют
косозубые гребенки с наклоном зубьев под углом <р к ее основа-
нию. В процессе работы гребенка должна быть повернута на этот
угол по отношению к оси шевера. Для обеспечения одновременного
начала работы всех канавок режущую кромку гребенки затачивают
под углом р. Углы <р и р определяют по формулам:
tgcp = tg® cos a; tg (J = tg ® sin а,
где а — угол давления шевера в нормальном сечении; со — угол
наклона винтовой линии шевера на делительной окружности.
§ 4. ЗАТЫЛОВАНИЕ
Затылование — процесс образования на зубьях инструментов
задней поверхности заданной формы, обеспечивающей при пере-
точках по передней поверхности постоянство профиля зуба и ве-
личины заднего угла в радиальном сечении. Этим двум условиям
отвечает затылование по архимедовой (логарифмической) спи-
рали.
Затылование осуществляется в результате сложения двух
движений: равномерного вращения затылуемой детали и возврат-
но-поступательного перемещения инструмента или заготовки в ра-
диальном направлении, осевом или под углом к оси (рис. 30).
В настоящее время применяют отечественные затыловочные
станки четырех типоразмеров (табл. 3). Затыловочные станки из-
готовляют по классу П (повышенной точности).
Рис. 30. Схема движения
резца 2 и изделия 1 при за-
тыловании от т. а до т. Ъ
3. Затыловочные станки
Модель Диаметр, мм Расстояние между цен- трами, мм Модуль
1810 50 80 2
1Е811 240 710 1—8
1Е812 360 1000 6—16
1813 500 1225 12—42
другие работают в полуавтоматичес-
Станки 1Е811, 1Е812 и
ком цикле. В них автоматизированы все основные перемещения
рабочих органов, необходимые для затылования. Выпускают
полуавтоматы для затылования дисковых фрез КТ-152, для заты-
лования червячных и дисковых фрез КТ-150 и КТ-151. Созданы за-
тыловочные станки с ЦПУ и ЧПУ.
Основной особенностью'затыловочного станка является нали-
чие механизма затылования. Суппорт затыловочных станков
совершает возвратно-поступательное перемещение в направлении
к затылуемой поверхности и от нее при вращении кулачка с опре-
деленной скоростью и скольжении по нему упора, жестко связан-
ного с суппортом станка. Возврат ползуна в исходное положение
обеспечивается пружинами, расположенными в суппорте. Кине-
матически вращение кулачка связано с вращением шпинделя стан-
ка о помощью делительной гитары. Гитару деления настраивают
так, чтобы за один оборот шпинделя с заготовкой кулачок повер-
нулся на число оборотов, равное числу зубьев инструмента по
окружности. Форма кулачка должна обеспечить за один оборот
поперечную подачу суппорта' и его отвод (рис. 31).
Профиль кулачка разделяют на рабочую и нерабочую части.
Рабочую часть кулачка выполняют по архимедовой спирали, а
нерабочую — по плавной кривой. Длина рабочей части кулачка
зависит от ширины зуба затылуемой фрезы и дополнительной ве-
личины на вход и выход инструмента. Для обеспечения затылова-
ния входа и выхода резца рабочая часть кулачка занимает цен-
тральный угол в 300, 315 или 330°, нерабочая часть соответственно
60, 45 или 30°. Выбор значения центрального угла зависит от соот-
ношения ширины зуба и впадины.
Величина подъема кулачка на рабочем участке равна величине
спада затылка затылуемого инструмента на окружном шаге»
К = tgaB,
ги
где К — величина затылования; Dea — наружный диаметр за-
тылуемого инструмента; га — число зубьев затылуемого инстру-
мента; ав — задний угол при вершине.
Рис. 31. Схема затылования зуба (а) и различные формы кулачков (6)1
АВС •— путь резца при затыловании
Для фрез со шлифованным профилем применяют двойное за-
тылование зубьев, которое устраняет увеличенный по высоте и
по сторонам непрошлифованный участок зуба. Нешлифованный
участок подвергают затылованию резцом с помощью кулачка,
величину спада которого делают в 1,5—1,75 раза больше величины
спада кулачка для шлифованной части.
Двойное затылование может быть выполнено путем раздель-
ного затылования двумя отдельными кулачками со спадами за-
тылка К и Ki или с помощью одного комбинированного кулачка,
снабженного двумя величинами спада /С и Ki- Для затылования
червячных зуборезных фрез основная кривая занимает централь-
ный угол 165°, дополнительная кривая — угол 135° и кривая вспо-
могательного хода — угол 60°.
В зависимости от направления движения резца или шлифо-
вального круга при затыловании по отношению к оси центров
Рис. 32. Схемы затылования
«танка различают три вида затылования: радиальное, косое,
осевое.
При радиальном затыловании (рис. 32, а) резец или шлифоваль-
ный круг совершает возвратно-поступательное перемещение пер-
пендикулярно оси центров станка; задний угол в сечении, перпен-
дикулярном оси фрезы,
tga;V = tgaBsin<p-^-,
где aN — задний угол в сечении, перпендикулярном режущей
кромке в любой точке профиля Л40; ср — угол между направлением
радиального затылования и касательной к профилю в точке Л40;
DM—диаметр окружности, на которой лежит точка М.
Задний угол в любой точке режущей кромки должен быть не
менее 3°. При наличии участка с углом aN менее 3° произво-
дится косое затылование (рис. 32, б, г). При косом затыловании
достигается большая величина заднего угла a,v на участках про-
филя с углом <р, стремящимся к нулю.
При косом затыловании задний угол a,v определяют по фор-
муле:
tg a,v = (sln Ф cos Ф + sin Ф)«
где ф — угол поворота суппорта.
По дайной формуле можно определить угол поворота суппорта
ф для обеспечения необходимого-заднего углаад, при определенном
значении величины затылования К-
Осевое затылование (рис. 32, в) применяют при наличии участ-
ков профиля с углом ср = 0 (фасонные фрезы и зенкеры). Фа-
сонные фрезы с передним углом, равным нулю, затылуют фасон-
ными резцами или по копиру. Фрезы с положительным передним
углом затылуют резцом с коррегированным профилем.
Положение затыловочного резца при затыловании фрез с по-
ложительным передним углом зависит от того, как рассчитан про-
филь резца и шаблона. Если профиль шаблона и резца построен
по проекции профиля зуба фрезы на осевую плоскость (радиаль-
ное сечение), то резец устанавливают на высоте линии центров.
При этом профиль в осевом сечении проверяют по шаблону.
Если профиль резца и шаблона построен в плоскости передней
поверхности зуба фрезы, то резец должен быть-установлен выше
линии центров. Профиль контролируют шаблоном по режущей
кромке.
При затыловании фрез с криволинейным профилем большой
длины (более 75—100 мм), если нет возможности использовать
широкий фасонный резец, затылование осуществляют по участкам
несколькими резцами или с помощью копировального устройства.
Для фрез со сложным фасонным профилем токарное затылование
в большинстве случаев является окончательной операцией.
Для повышения точности и уменьшения шероховатости чисто-
вое затылование осуществляют на заниженных режимах с приме-
нением смазки (веретенного или льняного масла). Затылованная
поверхность должна иметь шероховатость не выше 7?а=2,5мкм.
При проверке профиля шаблоном величина просвета для полукруг-
лых фрез в зависимости от радиуса профиля фрезы не должна пре-
вышать 0,05 мм для профиля радиусом 2,5 мм и 0,15 мм для
профиля радиусом 18—25 мм.
Для уменьшения трудоемкости процесса затылования фасон-
ных дисковых фрез целесообразно обтачивать фасонный профиль
фрез на токарном или токарно-затыловочном станке фасонным рез-
цом с оставлением припуска на затылование.
Проектирование режущего инструмейта для затылования.
Для затылования применяют токарные различные специальные
затыловочные резцы. Особое значение для затыловочных резцов
имеет правильный выбор заднего угла. В процессе резания зад-
ний угол а уменьшается на величину заднего угла затылуемой
поверхности aD :a =aCT—aB, гдеаст —задний угол в статике.'
Q7
Обычноа = 25-г-35°. Для облегчения изготовления и сохранения
неизменным профиля резца при переточках чаще всего затыловоч-
ные фасонные резцы выполняют с передним углом у = 0. Высот-
ные размеры профиля резца Лр по передней поверхностишри у = 0
совпадают с высотными размерами профиля фрезы Лф в осевой
плоскости при у = 0. Высотные размеры профиля затыловочного
резца /ipV (в нормальном сечении) подлежат корректировке по
отношению к высотным размерам профиля обрабатываемой фрезы
(с углом у = 0) согласно формуле:
/1рдг = /1ф COS 0Сст.
Угловые размеры 0К профиля резца в нормальном сечении
корректируют по формуле
ь 1 к cos аст
где Р —»угол профиля резца и фрезы в осевой плоскости.
Осевые размеры профиля резца равны соответствующим осе-
вым размерам профиля обрабатываемой фрезы.
При изготовлении фрез с передним углом у > 0 для получения
заданного контура на детали профиль фрезы в осевой плоскости,
а следовательно, контур резца должны быть скорректированы.
Профиль резца контролируют контршаблоном на просвет с до-
пустимым зазором 0,01 мм или на инструментальном микроскопе.
Режимы затылования. При радиальном затыловании фрез фа-
сонным резцом скорость резания выбирают в пределах 1—4 м/мин.
Определяющим параметром затылования является число вре-
заний (ударов) резца в минуту, которое выбирают в зависимости
от диаметра или модуля червячных фрез:
Диаметр фрезы, мм . .
Число врезаний, мин
Модуль, мм. . .
Число врезаний:
при черновом затыловании
при чистовом затыловании.
До 50 50—100 100—300
120 80—90 50—60
До 8 Более 8
120—130 70—80
80—90 30—40 •
Радиальная подача при черновом затыловании 0,08—
0,12 мм/об, при чистовом — 0,02—0,04 мм/об.
Для уменьшения шероховатости поверхности при токарном
затыловании зуба после предварительной токарной обработки
производят термическое улучшение заготовки: нагрев до 800—
820 °C с последующим охлаждением в масле; высокий отпуск
при температуре 620—660 °C с выдержкой 1—1,5 ч; последующее
охлаждение на воздухе. В результате такой термической обработки
твердость заготовки фрезы должна быть в пределах HRC 28—
32.
Проектирование шаблонов. При контроле профиля фасонного
инструмента с передним углом у = 0 шаблоны базируют в диа-
метральной плоскости. Если инструмент имеет передний угол
АО
Рис. 33. Контроль профиля фасонных фрез:
а и б — шаблоны для контроля профиля; в — приспособление Для базирования шабло-
нов; J призматическая опора; 2 шаблон; 3 — оправка; 4 — фреза
у > О, шаблон в радиальной плоскости размещают с помощью
приспособления. Приспособление состоит из двух призм, соеди-
ненных линейкой. Призмы накладывают на оправку, а шаблон
прижимают к линейке (рис. 33).
Базой для контроля затылуемой фасонной поверхности могут
быть либо -торцы фрезы, либо горизонтальные участки профиля.
Для фреТ с симметричным профилем шаблоны проектируют с ба-
зированием от двух торцов, при этом учитывается припуск на
последующее их шлифование. Допуск на линейные размеры уста-
навливают в пределах от ±0,010 до ±0,02 мм, а на угловые от
±2 до ±3' При проектировании шаблонов необходимо задавать
координаты всех точек сопряжения прямолинейных участков про-
филя с дугами окружностей или точки сопряжения двух дуг раз-
личных радиусов. Для проверки положения дуги окружности
и координат ее центра на шаблоне следует координировать две
точки данной дуги, тогда ее радиус и положение двух точек пол-
ностью определяют правильность изготовления данного участка
профиля. Криволинейный участок профиля задается координатами
нескольких точек. Технологичнее заменять криволинейный уча-
сток профиля дугами окружностей.
89
Затылование червячных фрез. Червячная фреза перед затыло-
ванием представляет собой червяк, прорезанный рядом продоль-
ных винтовых канавок. Затылование червячных фрез осущест-
вляется за две операции — черновую и чистовую за несколько
переходов. При черновой обработке производят затылование
вершин зубьев, впадин и профиля.
вершины червячных фрез мелких и средних модулей затыло-
вывают широким резцом с прямолинейной режущей кромкой.
При этом на затыловочном станке, настраивают гитары деления,
шага ходового винта и дифференциала.
При затыловании крупных фрез модулем более 10 мм затыло-
вание производят проходным резцом, работающим с небольшими
подачами суппорта. Впадины затыловывают прорезным резцом
при -настройке станка на ходовой винт.
При изготовлении партии фрез больше 15—20 шт. заготовки
фрез т — 1,5 4-2,35 затыловывают трехниточной гребенкой, за-
готовки фрез т = 3,0 4-4,5 — двухниточной гребенкой, а затем
затыловывают канавку. Заготовки фрез т = 5 4-10'затыловывают
в три перехода: по наружной поверхности — резцом, профиль
зуба — двухниточной гребенкой, а затем дно впадины резцом.
Заготовки фрез т = 10 4-12 затыловывают в пять переходов; по
наружной поверхности, по дну впадины между зубьями, боковые
поверхности каждой стороны в отдельности, затем радиус при
вершине.
При раздельном затыловании боковых поверхностей профиля
для улучшения условий резания резец разворачивают иод углом,
равным углу подъема винтовой линии.
Боковые стороны у фрез модулем более 20 мм затыловывают
с разворотом верхних салазок суппорта на угол, равный углу на-
клона боковой стороны профиля. При этом затылование ведут
с постепенным углублением затыловочного резца вдоль боковой
стороны зуба. После операции затылования у фрез, подлежащих
шлифованию по профилю, оставляют припуск по наружному диа-
метру и профилю, величина которого зависит от диаметра фрезы.
Для образования повышенных боковых задних углов, гаранти-
рующих отсутствие седловины на профиле фрез с углом подъема
винтовой линии более 5°, рекомендуется снимать второй затылок
по профилю методом косого затылования с разворотом суппорта
на 10—15°.
Насадные фрезы затылуют на специальной цилиндрической
оправке с двумя конусами. Один конус вставляют в шпиндель
станка, а второй — во втулку задней бабки, что обеспечивает
достаточную жесткость при затыловании.
Хвостовые фрезы затылуют в центрах. Лучшие результаты
дает установка хвостовика в шпинделе станка с фиксацией второго
конца во втулке задней бабки или заднем центре.
Шероховатость поверхности профиля фрезы после затылования
Ra = 2,5 мкм для фрез (класса В и С) с нешлифованным профи-
лем и Rz = 40-4-20 мкм для фрез, подлежащих шлифованию. При
проверке шаблоном допускаемый просвет для нешлифуемых
фрез 0,02—0,04 и для шлифуемых 0 ,05—0,12 мм. Для уменьшения
шероховатости поверхности при затыловании заготовки фрез под-
вергают специальной термической обработке — улучшению.
Профиль фрезы проверяют на инструментальном микроскопе,
проекторе, а также шаблонами. Контроль можно производить
в нормальном сечении или в проекции на осевую плоскость фрезы,
он может быть заменен контролем формы задней поверхности
зубьев в осевом сечении. Шаблоном обычно проверяют профиль
на рабочем месте при изготовлении фрез. Для фрез класса В и С
шаблоном можно прризводить окончательную проверку профиля.
В зависимости от метода затылования шаблоны выполняют на
половину профиля впадины, если производят затылование каждой
стороны в отдельности или на весь профиль впадины, если произ-
водят затылование всего профиля. Угол профиля шаблона задают
с допуском от ±2 до ±3', линейные размеры с допуском ±0,01 мм.
При измерении профиля в нормальном сечении шаблон ориен-
тируют относительно передней поверхности фрезы с помощью
стеклянной пластинки и базируют по вершинам двух зубьев.
Для червячных фрез модулем до 5 мм с прямолинейным про-
филем в нормальном сечении и углом подъема винтовой линии
канавки не более 5° угол профиля шаблона принимают равным
углу профиля исходного контура рейки, например 20°. Когда шаб-
лон проектируют для фрез модулем больше 5 мм и он является
окончательным средством контроля, его следует проектировать
с коррегированным углом по профилю. Углы левой аи. лев и
правой ия. пр сторон профиля будут различными. Например
для фрез модулем 8 ммаи. пев = ±4,' а для фрез модулем 16 мм
0&и. лев = ± 8 .
Когда профиль впадины фрезы проверяют по осевому сечению,
углы профиля аи. пр и а„. лев определяют по формулам:
ctg аи. up ctg ot ,
*
ctgaH. лев = ctha ± —,
где а' — угол профиля в осевоем сечении; К. — величина затыло-
вания; Т — шаг винтовой стружечной канавки; г — число зубьев
фрезы.
Для левозаходных фрез вторые члены имеют обратные знаки.
Для проверки профиля фрез модулем более 5 необходимо иметь
два шаблона с углами профиля аи. пр и аи. лев.
Между углом профиля в нормальном сечении, и углом профиля
в осевом сечении незатылованной фрезы имеется приближенная
зависимость
ctg a' = ctg a cos w,
nt
где а — угол профиля в нормальном сечении; со — угол подъема
винтовой линии по среднему расчетному диаметру,
При проверке профиля в осевом сечении шаблон базируют с по-
мощью приспособления (рис. 33, в). При проектировании шаблона'
для проверки шага у фрез с углом наклона винтовых канавок <р
(более 6—7°) шаблон необходимо размещать в осевом сечении
под углом ф.
Поверхность шаблона, прижимающаяся к вершинам фрезы,
наклонена к горизонтали под углом <р..Этот угол зависит от ве-
личины затылования /С, и его определяют по формуле
Для фрез с углом подъема винтовой канавки более Г5° шаблоны,
построенные на впадину и на зуб, в нормальном сечении значи-
тельно отличаются по углу и их рассчитывают по следующим
приближенном формулам:
1) определяют радиус кривизны вершин зубьев по передней
поверхности р = гя cosec2 сод;
2) определяют угол у, характеризующий отклонение площа-
док вершин зубьев от прямой линии: 81Пу = -Д-;
3) определяют угол профиля шаблона, построенного на зуб,
_ 6
аш. з — в 2 ’
где гд — радиус делительного цилиндра фрезы; б)д — угол подъ-
ема винтовой линии на делительном цилиндре; tn — нормальный
шаг резьбы фрез I.
§ 3. ОБРАЗОВАНИЕ РЕЗЬБЫ
На метчиках. В крупносерийном производстве метчики фрезе-
руют на резьбофрезериых станках гребенчатыми фрезами и нака-
тывают плоскими плашками или роликами (в условиях единич-
ного и мелкосерийного производства метчики нарезают резцом
или гребенкой). Накатывание резьбы на метчиках является наибо-
более производительным процессом.
Накатывание резьбы-роликами менее производительно, чем
накатывание плоскими плашками, но точность резьбы при нака-
тывании роликами выше. Накатыванием получают резьбу со
степенью точности НЗ. Метчики с шагом резьбы более 1—1,25 мм
из быстрорежущей стали накатывают с припуском на шлифование.
Резьбонакатные ролики для получения необходимого угла
подъема, равного углу подъема на метчиках, изготовляют много-
заходными. Число заходов резьбы где £>ср — средний
«СР
диаметр ролика; dcp — средний диаметр метчика. Дно впадины
ролика не должно участвовать в образовании резьбы; головка
резьбы накатываемого метчика, увеличенная на припуск под
шлифование по наружной поверхности, должна помещаться во
впадине ролика.-
Заготовки перед накатыванием шлифуют с допуском 0,02 мм.
Диаметр заготовки под накатку d3 = dcP—(0,074-0,09) мм, где
с£р — средний диаметр накатываемой резьбы.
На резьбонакатных роликах. Резьба на накатных роликах
образуется резьбофрезерованием или накаткой. Накаткой обес-
печивается резьба с меньшей шероховатостью и большей точностью.
Заготовки накатных роликов устанавливают на шпинделях резьбо-
накатного станка. Накатка осуществляется накатными валиками,
изготовленными из быстрорежущей стали, термически обрабо-.
танными до твердости HRC 58—62.
Для накатки роликов с винтовой резьбой применяют накатные
валики с винтовой резьбой, для накатки роликов с кольцевой
резьбой — накатные валики с кольцевой резьбой.
Расчет накатных валикоб ведут из условия обеспечения ра-
венства окружных скоростей точек накатного валика и накатывае-
мого ролика, расположенных на средних диаметрах их резьб;
пВ _
пр dB ’
где пв, пр — соответственно частота вращения накатного валика
и ролика; dB—dp — соответственно средний диаметр накатного
валика и ролика.
Число заходов резьбы накатного валика k = Отношение
числа заходов накатного ролика к числу заходов накатного
валика, так же как и отношение среднего диаметра ролика
к среднему диаметру накатного валика, должны быть целыми
числами.
Диаметр заготовки ролика под накатывание d3 = dp ±
± 0,05 Мм.
Ролик с шагом резьбы 3 мм накатывают в два-три прохода.
Для снятия наклепа перед окончательной накаткой ролики про-
ходят нормализацию. У роликов диаметром более 1,5 мм шлифуют
наружный диаметр для снятия провалов по вершине резьбы, обра-
зующихся в результате пластической деформации металла, и
стачивают торцы под углом 30°. При повышенных требованиях
к точности резьбы накатных роликов после термической обработки
резьбу шлифуюг.
На плоских резьбонакатных и резьбонарезных плашках. Резьбу
на плоских резьбонакатных плашках получают на горизонтально-
фрезерном станке повышенной точности гребенчатой фрезой
с помощью специального приспособления, обеспечивающего уста-
новку плашек в горизонтальной плоскости под углом подъема
резьбы обрабатываемой детали со смещением на 1/2 Шага у одной
из плашек, входящих в комплект. Точность резьбы зависит от
точности резьбовой фрезы, точности фрезерного станка и оправки.
Профиль резьбы на плашках проверяют на инструментальном
микроскопе по образцу или по слепку, снятому с фрезерованной
плашки. Угол подъема проверяют с помощью специального
приспособления или синусной линейкой и индикатором.
Резьбу на плоских резьбонарезных плашках получают фрезе-
рованием на горизонтально-фрезерном станке гребенчатой фрезой,
плашки устанавливают в специальном приспособлении по четыре
штуки, обеспечивающем смещение резьбы каждой плашки на 1/4
шага. Резьбу на плашках повышенной точности и па плашках,
изготовленных из твердого сплава, шлифуют.
Г ЛАВА V
ОБРАБОТКА ШЛИФОВАНИЕМ ЧАСТЕЙ ИНСТРУМЕНТА
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ ШЛИФОВАНИЯ
Геометрическая и размерная точность, шероховатость поверх-
ности и физико-механическое состояние поверхностного слоя ре-
жущих инструментов зависят от термической и окончательной
механической обработки рабочих поверхностей. Основной окон-
чательной механической обработкой рабочих поверхностей режу-
щих инструментов являются операции шлифования, заточки и
доводки абразивно-алмазными инструментами. Применяют также
электромеханическое шлифование и анодно-механическую обра-
ботку.
Шлифование, выполняемое после закалки и отпуска, улучшает
свойства поверхностного слоя (удаляется обезуглероженный слой,
уменьшается шероховатость поверхности, повышается прочность
и стойкость инструмента). Однако значительное тепловое воздей-
ствие на поверхностный слой, возникающее при шлифовании,
при некоторых условиях (зависящих от характеристики обраба-
тываемого материала инструмента, шлифовального круга, режимов
шлифований, 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 °C;
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 холод-
ного металла ири скорости охлаждения поверхностного слоя до
1000 °С/с;
г) температурное воздействие протекает в условиях повышен-
ных давлений.
По указанным причинам при шлифовании могут измениться
структура поверхностного слоя и возникнуть значительные на-
пряжения. В микроструктуре поверхностного слоя инструментов
после шлифования различают два слоя; светлый наружный, плохо
травящийся и нижележащий темнотравящийся, переходящий
в основную структуру. В зависимости от условий шлифования,
свойств и исходной структуры стали светлый слой может отсут-
ствовать.
Светлый наружный слой имеет аустенитно-мартенситную струк-
туру и является продуктом вторичной закалки, происходящей при
указанных условиях шлифования. Аустенит, образовавшийся при
быстром нагреве и охлаждении и больших давлениях, обладает;
а) высокой устойчивостью при охлаждении и сохраняется
в светлом слое в количестве до 60—70 % в стали в исходной мар-
тенситной структурой;
б) высокой твердостью (1000 HV) вследствие фазового наклепа,
поскольку при быстром нагреве не завершается рекристаллизация
аустенита;
в) пониженной устойчивостью против нагрева; он распада-
ется при 450—500 °C в быстрорежущей стали.
Образование вторично закаленного слоя сопровождается воз-
никновением новых напряжений, слой имеет пониженное сопро-
тивление пластической деформации, его устойчивость при нагреве
мала. Образование вторично закаленного слоя снижает стойкость
инструментов.
Темнотравящийся слой представляет собой дисперсную фер-
рито-карбидную смесь. Она возникает в области меньшего тепло-
вого воздействия и является продуктом отпуска. Твердость бы-
строрежущей стали снижается до HRC 55—58. Образование не-
посредственно на поверхности темнотравящейсй зоны пониженной
твердости недопустимо, так как при этом не только снижается
износостойкость инструмента, но и возможно налипание обраба-
тываемого металла на инструмент.
На глубину слоя с измененной структурой и количество оста-
точного аустенита влияют химический состав шлифуемого матери-
ала, характеристика шлифовального круга, режимы, условия шли-
фования, тип СОЖ и др. При шлифовании различных быстроре-
жущих сталей электрокорундовым кругом глубина светлого де-
фектного слоя и количество остаточного аустенита различны. Для
стали Р9Ф5 глубина светлого слоя 0,078 мм, количество оста-
точного аустенита 85 %. Для стали Р18 глубина светлого слоя
0,024 мм, количество остаточного аустенита 40 %.
На интенсивность теплообразования при шлифовании оказывает
значительное влияние характеристика шлифовального круга.
ОЕ
При шлифовании кругами из синтетического сверхтвердого ма-
териала КНБ температуры, возникающие в шлифуемом слое,
в 3—4 раза меньше, чем при шлифовании электрокорундом из-за
значительно большей твердости КНБ и меньшего коэффициента
трения. Структура и свойства шлифованного поверхностного слоя,
как правило, не ухудшаются при правильном подборе характе-
ристики круга и режима шлифования и мало зависят при этом от
шлифуемого материала
Очень чувствительны к термическим напряжениям и деформа-
циям твердые сплавы, для которых особенно опасны растягиваю-
щие напряжения, поскольку предел прочности твердых сплавов
при растяжении в 5—8 раз ниже, чем предел прочности при сжа-
тии. 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 электроабразив-
ного и электроалмазпого шлифования приводит в основном к по-
явлению сжимающих напряжений.
Высокие температуры, возникающие в зоне шлифования, явля-
ются основной причиной, приводящей к появлению прижогов и
трещин на обработанных поверхностях, поэтому технологические
мероприятия, способствующие снйжению 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 ин-
струментов; правильный выбор состава и способа подвода СОЖ;
применение вибрационного и упругого шлифования, выбора ра-
ционального способа правки кругов. *
Правка шлифовальных кругов. Для восстановления режущей
способности шлифовального круга и придания ему правильной
геометрической формы периодически или непрерывно в процессе
работы его правят. Правку осуществляют обтачиванием аЛмазным
инструментом, обкатыванием абразивными, твердосплавными и
металлическими дисками, шлифованием кругами из карбида крем-
ния и алмазно-металлическими дисками, шлифованием кругами
из карбида кремния и алмазно-металлическими роликами, накаты-
ванием стальными профильными роликами.
Абразивные круги на керамической, бакелитовой или вулкани-
товой связках,, а также эльборовые круги на керамической связке
правят алмазным карандашом и кристаллом алмаза, закрепленным
в специальной оправке.
Правка методом обтачивания представляет собой точение
хрупкого абразивного материала и связки шлифовального круга
правящим алмазным инструментом высокой твердости. Правку
осуществляют либо отдельными алмазными зернами, либо алмаз-
но-металлическими карандашами диаметром 8—10 мм. В алмаз-
но-металлических карандашах в определенном порядке разме-
щены кристаллы алмазов, прочно соединенные специальным
сплавом. В зависимости от характера расположения алмаз-
ных зерен, их размера и качества выпускают алмазно-метал-
лические карандаши трех типов Ц, С, Н (алмазы располо-
жены: Ц — цепочкой, С — слоями, Н — неориентированными
слоями).
Правка методом обкатывания представляет собой процесс
дробления и скалывания абразивных зерен на рабочей поверх-
ности круга правящим инструментом, получающим вращение
вследствие сил трения. В качестве правящих инструментов при
методе обкатывания применяют круги из карбида кремния, сталь-
ные диски, звездочки, твердосплавные ролики. Правку кругов
методом обкатывания применяют как предварительную, когда
необходимо снять большой слой абразива с недостаточно сбалан-
сированного круга.
Правка шлифованием представляет собой процесс срезания
и дробления абразивных зерен вращающимся правящим инстру-
ментом при его принудительном вращении. В качестве правящего
инструмента (в крупносерийном производстве) применяют ал-
мазные ролики на твердосплавной связке и круги из карбида
кремния при правке алмазных кругов на металлической связке.
Алмазные круги на металлической связке правят обкатыванием,
электрохимическими и электроэрозионными методами.
При правке алмазного круга на металлической связке шлифова-
нием для повышения интенсивности съема и снижения износа
правящего круга рекомендуется снижать скорость алмазного
круга до 0,5—1 м/с. При правке алмазного круга прямого про-
филя обкатыванием_рекомендуется применять специальное тор-
мозное устройство, способствующее- возникновению проскальзы-
вания между алмазным и правящим кругами, в результате чего
происходит процесс правки.
Наиболее экономичным и производительным методом правки
алмазных кругов на металлической связке является электроэро-
зионная обработка, которую проводят при скорости вращения
правящего электрода 18—20 м/с, алмазного круга 0,8—1 м/с
при напряжении 12—30 В. Этот метод позволяет править фасонные
алмазные круги огибанием при последовательном обходе профиля
и врезанием по всему профилю диском. Непрерывную правку
алмазных кругов на металлической связке осуществляют электро-
химическими и другими электрическими способами. Причем ал-
мазный круг на металлической связке является анодом, а правя-
щий электрод в виде специальной металлической пластины (ро-
лика) — катодом [1 ].
Смазочно-охлаждающие жидкости и способы их подачи. При-
менение смазочно-охлаждающих жидкостей снижает трение и
температуру в зоне контакта шлифовального круга с обрабатыва-
емой деталью, улучшает отвод тепла и удаление отходов шлифова-
ния из зоны резания, в результате чего уменьшается затупление,
засаливание и износ шлифовального круга, повышается произ-
водительность 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 % глице-
рина, 98,5 % воды), а при обработке быстрорежущей стали как
водные растворы (например 3 %-ная эмульсия), так и масла (на-
пример СОЖ 28, масло «индустриальное 12» с антиприжоговыми
ц противопенными добавками). К достоинствам масла следует
отнести высокие смазывающие свойства, способствующие сниже-
нию шероховатости, снижению износа круга и мощности шлифо-
вания, но масло в 5 раз хуже отводит тепло, поэтому его необ-
ходимо интенсивно подавать в зону обработки.
Интенсивность охлаждающего, смазывающего и моющего дей-
ствия СОЖ в значительной мере зависит от способа ее подачи.
Способ подачи СОЖ поливом наиболее широко применяют на уни-
версальных шлифовальных станках., СОЖ подают в зону резания
центробежным насосом через сопло, имеющее щелевое выходное
отверстие, скорость истечения жидкости 1 м/с. На эффективность
действия СОЖ большое влияние оказывают воздушные потоки,
создаваемые вращающимся шлифовальным кругом. Эти потоки
препятствуют взаимодействию СОЖ с рабочей поверхностью
шлифовального круга и попаданию СОЖ в зону контакта круга
и обрабатываемой детали.
Более эффективна подача СОЖ напорной струей под давлением
(1 4-1,5) 10е Па и более. Для подачн СОЖ под давлением исполь-
зуют специальные насосные установки. Применение-этого способа
требует надежный герметизации и рабочей зоны станка. Струйно-
напорным внезонным способом СОЖ подают под давлением на
рабочую поверхность шлифовальйого круга вне зоны резания
через одно или несколько сопл. Струи СОЖ с определенной силой
действуют на рабочую поверхность круга, очищают поры и абра-
зивные зерна от частиц металла и отходов шлифования. Поверх-
ность круга смачивается СОЖ и на ней формируются смазочные
пленки.
Применяют также комбинированный способ подачи одновремен-
но напорной струей через подвижное сопло 1 (рис. 34, а) и сво-
бодно падающей струей через щелевое сопло 2. Струйнонапорный
внезонный способ является эффективным при круглом наружном,
внутреннем й бесцентровом шлифовании.
Сущность гидродинамического способа подачи СОЖ (рис. 34, б)
заключается в использовании воздушных потоков, создаваемых
вращающимся шлифовальным кругом, для повышения скорости
движения жидкостного потока относительно рабочей поверхности
шлифовального круга и шлифуемой детали. С помощью специаль-
ных устройств активированный поток СОЖ направляется на ра-
по
Рис. 34. Подача СОЖ:
— комбинированным способом; б — гидродинамическим способом
бочую поверхность шлифовального круга, очищая ее от налипов
металла и отходов шлифования, а затем подается в зону контакта
круга с деталью, преодолевая в обоих случаях сопротивление
воздушных потоков. Гидродинамический способ подачи СОЖ
пока применяют преимущественно для кругов ПП и ЧП [1].
Выбор шлифовального круга для обработки инструмента из
быстрорежущей стали. Инструмент из быстрорежущей стали'шли-
фуют и затачивают кругами из электрокорунда, монокорунда и
КНБ (табл. 4). На шлифуемость инструмента из быстрорежущей
стали значительное влияние оказывает содержание в стали кар-
бидов ванадия и углерода. В сталях нормальной производитель-
ности по мере увеличения содержания ванадия шлифуемость
кругами из электрокорунда и монокорунда ухудшается. Входя-
щие в состав сталей повышенной производительности карбиды
ванадия имеют тот же порядок твердости [(20 4-22) 103 Н/мм2],
что и электрокорунд [(22 4-26)10® Н/мм2], поэтому шлифуемость
этих сталей ниже шлифуемости сталей нормальной производи-
тельности и с увеличением содержания ванадия их шлифуемость
ухудшается. Круги из эльбора хорошо обрабатывают все группы
быстрорежущей стали, так как твердость эльбора (92,5 -10® Н/мм2)
значительно выше твердости карбида ванадия [(17 4-21) • 102 Н/мм2],
входящего в состав этих сталей.
Зернистость абразивных кругов, применяемых при шлифова-
нии, затачивании и доводке инструмента из быстрорежущей стали,
зависит от требований к шероховатости и находится в пределах
от 40 до 6. Круги зернистостью 40 применяют для черновых работ.
Для чистовых работ наиболее часто применяют круги зернисто-
стью 25, 20, 16. При профильном шлифовании, выщлифовке стру-
жечных канавок и в других случаях, когда требуется малый ра-
диус закругления сопряженных поверхностей, применяют круги
зернистостью 12, 10, 8, 6.
g 4. Назначение шлифовальных кругов и пежимов затачивания инструмента
° из быстрорежущей стали 11]
Операция Характеристика шлифовального круга Режимы обработки
°кр, м/с snp, М/М ИИ snon, мм/дв. ход
Заточка: резцов, многолезвийного инструмента из стали: нормальной производительности 24А25-16МЗ-СМ1К 20—25 2—3 0,08—0,12
повышенной производительности Л100/80-50/4 Б 20—30 1—2
24А25-16МЗ-СМК 20—25 1—2 0,01—0,03
инструмента с прямолинейным зубом (разверток, метчиков, червячных фрез) Л63/50-50/40БК 24А25-16СМ1-СМ2К 20—25 2 з 0,03—0,05
инструмента с винтовым зубом (концевого и насадного) 24А16-12СМЗ-С1К 24А25-16СМЗ-С1К. 20—25 2—3 0,02—0,04
Доводка фасок и ленточек на рабочей части инструмента Л63/50-Л50/40К 25А8-6СМ2-С1Б 0,5—1 0,05—0,01
1 АСВА100/80—63/500 18—20 0,05—0,01
Вышлифовка стружечных канавок концевого инструмента Круглое шлифование инструмента 25А12-6СТ1-СТ2-В1 25А12-6СТ1-2Т2-БЗ 24А25-16С1-С2-К 35—60 25—30 0,5—1,5 0,02—0,06
ЛО (10—16) С1-СТ1 30—35 10—25 0,01—0,05
Твердость абразивных кругов для шлифования и затачивания
инструментов выбирают в пределах МЗ-С2. Стали повышенной
производительности обрабатывают мягкими кругами. Мягкие
круги М3 применяют также при больших площадях контакта, при
недостаточном охлаждении и при работе без охлаждения. При
линейном контакте круга с инструментом (например при круглом
шлифовании^ при затачивании сверл и т. д.) и интенсивном охла-
ждении шлифование и заточку можно производить кругами сред-
ней твердости Cl, С2.
При шлифовании инструмента из быстрорежущей стали наи-
большее распространение находят керамическая связка (К,
К1, КЗ, К5 и др.). Бакелитовую (Б, Б1, Б2, БЗ и др.) и вулка-
нитовую (В, Bl, В2, ВЗ и др.) связки применяют при изготовле-
нии кругов,^используемых при вышлифовке стружечных канавок,
чистовом затачивании и доводке инструмента.
На засаливание круга при шлифовании и затачивании влияет
структура круга. Структура характеризует строение абразивного
инструмента в зависимостй от количественного соотношения между
зернами, связкой и порами в единице объема. При шлифовании и
затачивании инструмента с низкой шлифуемостью рекомендуется
использовать круги с открытой структурой (7—12). Круги из
эльбора применяют для чистовой обработки и доводки после шлифо-
вания электрокорундовыми и монокорундовыми кругами, а
также для полной обработки при съеме припуска менее 0,3 мм.
Круги из эльбора изготовляют на керамической и органической
связках, а из кубанита — на металлической связке. Круги на
металлической связке обеспечивают большую производитель-;
ность и меньший удельный расход КНБ. Круги из эльбора на
органической связке применяют в основном для окончательного
затачивания без охлаждения.
Кубический нитрид бора (КНБ) синтезируется из гексаго-
нального нитрида бора — вещества, во многом похожего на гра-
фит. Обработка гексагонального нитрида бора в специальной
камере при высоком давлении и температуре в присутствии ката-
лизатора позволила получить вещество, кристаллическая решетка
и физико-механические свойства которого близки по свойствам
к алмазу. Твердость КНБ несколько ниже твердости алмаза, но
значительно выше других абразивных материалов. Преимуществом
КНБ перед алмазом, как инструментальным материалом является
также высокая теплостойкость (1200 °C) и диффузионная устойь.
чивость. Круги из КНБ являются наиболее перспективным ин-
струментом при обработке быстрорежущей стали, обеспечивают
высокую производительность и качество изготавливаемого ин-
струмента. КНБ изготовляются Ленинградским абразивным за-
водом «Ильич» под торговой маркой «эльбор» маркируется бук-
вами ЛО, ЛР, зернистость обозначается аналогично абразивным
кругам, например ЛО 40 СЮ 100 %. КНБ изготавливаемый Ин-
ститутом сверхтвердых материалов АН УССР выпускается под
торговой маркой кубанит и маркируется буквами КО, КР, зер-
нистость обозначается аналогично алмазам, например КР 50/40
МО4 100 %.
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 дер-
жавки.
На выбор твердости круга влияют площадь поверхности кон-
такта круга с затачиваемой поверхностью, величина зерна, требо-
вания к точности, состояние заточного станка и режимы затачи-
вания. 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 раз-
мерной стойкости круга. Для обдирочного затачивания и шлифо-
вания применяют крупнозернистые круги с открытой структурой.
Для окончательного затачивания и шлифования применяют мел-
козернистые 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 шлифоваль-
ными кругами из карбида кремния (63С) рекомендуется скорость
резания снижать до 8—15 м/с и поперечную подачу до 0,01 —
0,03 мм/да. ход. При затачивании твердосплавного инструмента
рекомендуется применять более мягкие круги, чем для затачива-
ния инструмента из стдли. Твердость кругов для вольфрамо-
вых сплавов СМ1—СМ2, для титановых М2—М3.
Затачивание инструмента из твердого сплава и минералокера-
мики простой конфигурации целесообразно осуществлять кругами
из карбида кремния зеленого на бакелитовой связке. Шлифоваль-
ные 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 бакеди-
товой связке, появляется при поперечных подачах выше 0,18—
0,25 мм/да. ход. При оптимальных режимах затачивания шерохо-
ватость поверхности соответствует Ra = 0,32 4-0,16 мкм и вели-
чина завалов не превышает 0,1—0,2 мм. При затачивании шли-
фовальными кругами Иа бакелитовой связке рекомендуются сле-
дующие режимы: окружная скорость круга 16—25 м/с, поперечная
1ПО
5. Режимы резания и шлифовальные круги для затачивания инструмента
с пластинками нз твердого сплава кругами из карбида кремния зеленого (63С) Jfl
Операция Форма шлифо- вально- го круга Обрабатываемый материал * Характеристика круга Режимы шлифования ‘ '
Зер- нистость Связка Твер- дость Ско- рость резания, м/с Про- дольная подача, м/мин Попереч- ная подача, мм/дв. ход
Круглое наружное шли- фование рабочей части ин- струмента пп тзок4, вке, Т15К6, Т14К8, ВК6, ВК8, Т5КЮ 25—40 К М3 8” 12 15 20 3-5 0,02 0,03 0,05
Затачивание резцов и задних поверхностей ра- бочей части многолезвий- ного инструмента 1 ЧП, чк Т30К4, ВК2, Т15К6, Т14К8 25—40 К Б К М2 мз М4 8 10 12 4-6 0,03—0,05
В Кб, ВК8, Т15К6 Б К Б СМ1 СМ1 СМ2 15 15 18 0,08—0,10
Затачивание передней поверхности многолез- вийного инструмента чк, т Т30К4 ВК2, Т15К6 16—25 К Б М3—СМ1 СМ1 10—12 15 0,02 0,03
Т14К8 К СМ2 18 0,05
ВК6, ВК8 Б К СМ2 С1 15 18
подача 0,15—0,20 мм/дв. ход, продольная подача 2—5 м/мин.
Недостатком кругов на бакелитовой связке является их повышен-
ный расход по сравнению с расходом керамических кругов.
При работе торцом шлифовального круга его связка и отдель-
ные зерна работают на сжатие и выдерживают нагрузку в 6—8 раз
большую, чем нагрузка на разрыв. При работе периферией пло-
ского круга или конической частью чашечного круга его связка
и отдельные зерна работают на изгиб и отрыв, что обеспечивает
лучшую самозатачиваемость круга. Работа периферией и кониче-
ской частью чашечного круга уменьшает также площадь и время
контакта между шлифовальным кругом и обрабатываемой по-
верхностью, что снижает теплообразование. Уменьшение площади
контакта при затачивании торцом круга обеспечивается его под-
нутрением 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.
ЗсГтачивание и доводка алмазными кругами. Применение син-
тетических алмазных кругов для шлифования, затачивания и до-
водки .инструмента из. твердого сплава обеспечивает получение
режущих кромок повышенного качества с минимальным радиусом
закругления 3—5 мкм, минимальной глубиной разрушения по-
верхностного слоя и малой шероховатостью поверхности.
Стойкость твердосплавного инструмента, заточенного и дове-
денного 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 затачи-
вания алмазными кругами в 2 раза выше производительности аб-
разивного 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 точ-
ности затачиваемого инструмента.
Алмазные круги характеризуются маркой алмаза, видом связ-
ки, зернистостью и концентрацией алмазов. В табл. 6 приведены
рекомендации по выбору характеристик алмазных кругов.
Для изготовления шлифовальных кругов выпускают шлиф-
порошки из синтетических алмазов марок АСО, АСР, АСВ. Круги
из АСО обладают меньшей прочностью и повышенной хрупкостью
по сравнению с природными алмазами и другими марками синте-
тических алмазов. Круги из АСО на бакелитовой связке могут
работать без охлаждения благодаря самозатачиванию они почти
не засаливаются, не требуют правки и обеспечивают малую
шероховатость поверхности.
Круги из АСР обладают большей прочностью, чем круги из
АСО, и их применяют при предварительной и чистовой обработке
в шлифовальных кругах на металлической связке.
6. Алмазные круги и режимы шлифования и затачивания инструмента из твердого сплава [1]
Операция Шерохова- тость Ra, мкм Характеристика шлифовального круга Режимы шлифования
г'кр. м/с *пр. м/мнн ’поп, мм/дв ход
Круглое наружное шлифование 0,32—0,63 АСР, АСВ200/160—100/80МВ1; МОВ 25—35 30—40 0,02—0,05
0,16—0,32 АСО160/125—63/50 Б1;ХБ1156 25—30 20—40 0,0025—0,005
Затачивание пластины из: Т30К4 Т15К6 ВК2 ВК8, В Кб Т5К10 0,32—0,63 АСР АСВ200/160—100/80 МВ1; 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
0,16—0,32 » АСО160/125—63/50 Б1; Б156 Т02
Доводка пластин 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 мел- коразмерного инструмента 0,08/0,16 АСВМ60/40—М14/10 М5; МВ1; Ml 15—20 0,2—1 ' До 5
Шлифпорошки марки АСВ рекомендуется для изготовления
инструмента на металлической связке, работающего при боль-
ших давлениях и используемого при электроалмазной обра-
ботке.
Одним из важных параметров алмазных и кругов из КНБ
является концентрация режущих зерен, которая определяется
их содержанием в рабочем слое инструмента. За 100%-ную кон-
центрацию принимают содержание 4,4 кар. алмазов в 1 см3 алмазо-
носного слоя. Концентрацию алмазных кругов необходимо вы-
бирать исходя из условий эксплуатации инструмента. На выбор
концентрации кругов влияют также вид сцрзки и материал режу-
щих зерен. С увеличением концентрации повышаются произво-
дительность шлифования, износостойкость и кромкостойкость
кругов, снижаются силы резания.
Профильное шлифование рекомендуется производить кругами
100 и 150 %-ной концентрации; предварительное, глубинное, а
также чистовое шлифование деталей, затачивание и доводку ре-
жущих инструментов кругами со 100—150 %-ной концентрации;
доводку и. шлифование — мелкозернистыми кругами 50—75 %-
ной концентрации. Круги на органических связках применяют
50, 75—100 %-ной концентрации, на металлических связках —
100—150 %-ной концентрации и на керамической связке—
100 %-ной концентрации.
Связка алмазных кругов во многом определяет их эксплуатаци-
онные свойства. Она не только удерживает режущие зерна в ра-
бочем слое инструмента, но и влияет на производительность об-
работки и качество шлифованных поверхностей, способствует
снижению коэффициента трения с обрабатываемой поверхностью,
обеспечивает работу инструмента в режиме самозатачивания, обус-
ловливает прочность, жесткость и износостойкость рабочего круга,
участвует в образовании и отводе тепла из зоны обработки. Для
алмазных кругов применяют связки органические и неорганиче-
ские (металлические и керамические). Органическую связку при-
меняют при чистовом затачивании и доводке и при работе без
охлаждения. Металлическую связку применяют при съеме боль-
ших припусков и при работе с охлаждением. Керамическая свя-
зка рекомендуется при совместной обработке твердого сплава
с державкой, при плоском шлифовании и затачивании инстру-
мента. Круги на керамической связке хорошо самозатачиваются
Область применения значительного числа связок в зависимо-
сти от условий шлифования приведены в справочной литера-
туре.
Институтом сверхтвердых материалов АН УССР разработаны
круги на связке М04. Алмазные круги на связке М04 позволяют
обрабатывать многолезвийный инструмент без трещин и прижо-
гов с шероховатостью поверхности не ниже Ra = 0,63 мкм одно-
временно по твердосплавной пластинке и стальному корпусу
на режимах глубинного шлифования (пкр = 20 м/с; snp = 0,3 -у
4-1,2 мм; snon = 0,03 4-0,7 мм), при этом для охлаждения исполь-
зуют натриево-содовый раствор.
Режимы шлифования и затачивания. Стойкость режущего
инструмента зависит от режимов, условий затачивания и характе-
риктики шлифовального круга. При выборе режимов одним из
основных критериев является температура шлифуемой поверх-
ности. Экспериментально установлено, что критическая темпера-
тура при шлифовании инструмента из быстрорежущей стали
650—750 °C. Критическая температура при шлифовании инстру-
мента из твердых сплавов находится в пределах 700—1100 5С
(в зависимости от марки твердого сплава и метода шлифования),
Оптимальные хатактеристики кругов, режимы резания и ус-
ловия шлифования и затачивания, не допускающие образования
дефектного слоя, определяют экспериментально; данные для под-
бора режимов шлифования и характеристики кругов при затачи-
вании инструмента приведены в [1]. Для повышения произво-
дительности 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, сни-
жать 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 ох-
лаждением кругами на металлической связке независимо от ре-
жимов 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.
Вибро шлифование и виброзатачивание. Значительное умень-
шение трения и увеличение самозатачивания кругов достигается
применением процессов виброшлифования и виброзатачивания.
При виброзатачивании на обычный процесс затачивания накла-
дываются вибрации с определенной частотой и амплитудой ко-
лебаний параллельно или перпендикулярно оси вращения круга.
Применение вибрации высокой частоты (1800 Гц) повышает
режущие свойства круга за счет быстрых колебательных движений
зерен круга, при этом резанне происходит в направлении главного
движения круга и в направлении колебания. У зерна круга, ра-
ботающего различными поверхностями, будет сохраняться или
уменьшаться площадь затупления вершины зерна.
При затачивании с вибрациями низкой частоты (100—25 Гц)
со значительными амплитудами колебания (0,1—0,6 мм) проис-
ходит постоянное и равномерное самозатачивание круга с меньшим
Рис 35, Прерывистые круги:
а абразивные, б — алмазные
засаливанием. Вибрационные движения круга вызывают минималь-
ный контакт его зерна с одним и тем же местом обрабатыва-
емой поверхности, что также снижает нагрев поверхности на 30—
50 %. При вибрационном шлифованнии износ круга увеличива-
ется на 25—30 %, поэтому его редко .применяют
Прерывистое шлифование. Температуру в зоне шлифования
можно понизить, если производить шлифование с определенными
интервалами, причем продолжительность резания между этими
интервалами сделать меньше продолжительности теплового на-
сыщения металла и за время разрыва процесса охладить деталь.
Такой процесс можно осуществить кругами, имеющими рабочую
поверхность не сплошную, а прерывистую, состоящую из ряда
чередующихся выступов и впадин определенной протяженности.
Шлифование происходит режущими выступами, разделенными
между собой пазами (рис. 35).
Работа шлифовального круга с прерывистой поверхностью
сопровождается периодическими ударами, воспринимаемыми аб-
разивными зернами зоны, прилегающей к передней кромке рабо-
чего выступа, вызывая интенсивное выкрашивание зерен из связки.
Режущие зерна, находясь на разных радиусах от центра вращения
круга, перемещаются по концентрическим окружностям и удаляют
припуск отдельными тонкими слоями. На одно абразивное зерно
круга с прерывистой рабочей поверхностью приходится объем
снимаемого металла значительно меньший, чем на зерно обычного
круга той же характеристики. Круги с прерывистой поверхностью
лучше самозатачиваются.
Число выступов на шлифовальном круге выбирают исходя из
конкретных условий шлифования, главным образом по теплона-
пряженности процесса. Величину выступов рассчитывают [30].
Электролитическая обработка. Электролитическое шлифование
применяют для повышения производительности, качества и гео-
метрической точности обрабатываемых деталей из твердых спла-
вов и других материалов. Метод основан на сочетании электро-
химического анодного растворения металла с механическим ре-
жущим действием абразивных или алмазных зерен.
Инструментом при электролитической алмазной и абразив-
ной обработке является токопроводящий алмазный или абразив-
ный круг на металлической связке. В цепь источника постоян-
ного тока круг подключают как катод, а обрабатываемую деталь —
как анод. Анодное растворение детали достигается применением
специального электролита.
Характерная для электролитической алмазной и абразивной
обработки высокая производительность объясняется большой
плотностью тока, достигающей при малом электродном зазоре
80—100 А/сма. Возможность электрической эрозии за счет искре-
ния исключена вследствие малого напряжения источника питания
(4—10 В). Износ алмазного и абразивного кругов при электроли-
тической обработке по* сравнению с износом их при обыч-
ном шлифовании в 2—10 раз меньше. Шероховатость обрабо-
танной поверхности достигает Ra = 0,02 4-0,32 мкм. Сокра-
щается брак твердосплавного инструмента по прижогам и тре-
щинам.
К разновидностям электролитического шлифования относятся:
электрохимическая обработка (катод — металлический диск),
электроалмазная, электроабразивная, электроалмазная с наложе-
нием ультразвуковых колебаний и электролитическая правка
алмазных кругов на металлической связке (электролитически
абразивная и катодная).
Состав электролита .выбирают в зависимости от обрабатыва-
емого материала. Для шлифования твердых сплавов Т5КЮ,
Т15К6 электролит содержит 5—10 % NaNO3, 1 % NaNO2 и
0—0,03 % Cu(NO3)2. Для сплавов ВК8, ВК15, ВК20 электролит
содержит 5—10 % NaNO3 и 10 % NaOH. Для совместного шлифо-
вания пластины из твердого сплава с державкой из стали реко-
мендуется в качестве электролита применять водный раствор
KNO3—NaCl, содержащий 5 % KNO3, 5 % NaCl и 1 % KNO2..
Добавление хлористого натрия в электролит способствует более
интенсивному растворению стальной державки, что обеспечивает
уменьшение засаливания алмазного круга [1].
По сравнению с обычным алмазным затачиванием электроли-
тическое шлифование обеспечивает некоторое повышение произ-
водительности обработки и снижение затупления шлифовального
круга. Достоинством электролитического шлифования является
возможность обработки инструмента из твердого сплава совместно
со стальной державкой при съеме больших припусков (0,5—1,5 мм)
и двух-, трехкратном превышении площади обрабатываемой дер-
жавки над площадью пластинки.
Рис. 36. Алмазно-катодное шлифование:
а — при обратной полярности; б — с электролитической правкой круга; А — меж-
электродный зазор
Алмазно-катодная обработка. При алмазно-катодной обработке
(рис. 36) круг является анодом, а деталь — катодом. Снятие метал-
ла осуществляется алмазными зернами, а режущие свойства
круга автоматически поддерживаются в процессе работы. В про-
цессе шлифования происходит непрерывное анодное растворение
тонкого слоя металлической связки круга, что способствует под-
держанию постоянного зазора между зернами и обрабатываемой
поверхностью, устраняет засаливание круга и обеспечивает
автоматическое обновление затупившихся зерен. Электрические
режимы при алмазно-катодном шлифовании должны исключить
искрение и ускоренное растворение связки. Скорость растворения
не должна превышать скорости износа алмазов.
Рекомендуется поддерживать напряжение в пределах 3—5 В
и силу тока 2—3 А. Оптимальные электрические режимы зависят
от механических режимов, в основном от глубины шлифования.
Для кругов АСП при поперечной подаче 0,04 мм/дв. ход напря-
жение 3,4—4 В, а при подаче 0,1 мм/дв. ход — 4,5—5 В. Экспе-
риментально установлено, что при использовании описанного
метода при затачивании передней поверхности винтовых твердо-
сплавных пластин съем металла за 1 мин остается практически
постоянным и равен максимальному съему.
Алмазное электроэрозионное шлифование (АЭЭШ). АЭЭШ —
комбинированный способ алмазного шлифования и электроэрози-
онного восстановления режущей способности круга. При этом
в межэлектродном зазоре возбуждаются электрические разряды,
разрушающие стружку, налипшую на зерна и связку круга.
В то же время по мере износа зерен эти разряды вскрывают новые
режущие зерна путем частичного разрушения металлической
связки. Регулируя интенсивность электроэрозионного воздей-
ствия на круг, можно для разных скоростей съема металла соз-
дать оптимальные условия, при которых существенно увеличива-
ется период стойкости круга, повышается его режущая способ-
ность, а в ряде случаев вообще исключается необходимость в прав-
ке. В отличие от способа электролитической обработки при
АЭЭШ вместо электролита используют обычные СОЖ, а источ-
ники постоянного тока заменены импульсными генераторами,
которые можно присоединять непосредственно к шлифовальному
кругу и детали или кругу и специальному правящему электроду,
электрически изолированным один от другого.
Для обработки способом АЭЭШ созданы новые модели станков.
Для круглого наружного и внутреннего шлифования применяют
станки ЗК12Р и ЗК227В и универсальный круглошлифовальный
станок ВТ-82. Для заточки твердосплавного и быстрорежущего
инструмента с напаянными пластинками выпускают полуавтоматы
ЗЕ624ЭР (для заточки резцов) и ЗЕ667Р (для заточки торцовых
фрез).
Для реализации АЭЭШ могут быть использованы высоковольт-
ные генераторы типа ШГИ и более универсальные низковольтные
низкочастотные генераторы типа ИТТ-35 более простые по кон-
струкции и надежные в работе, имеющие малые габаритные раз-
меры. В качестве инструмента для АЭЭШ применяют алмазные
круги на токопроводящих металлических связках Ml, МВ1,
М013Э, МД4, М016 с алмазами марки АСР, АСВ зернистостью
100/80—250/200, концентрацией —100 %.
Шлифование и затачивание алмазных инструментов и инстру-
ментов из синтетических материалов. Инструмент шлифуют алмаз-
ными кругами на металлической связке или чугунными дисками,
шаржированными алмазными порошками. Алмазные круги зерни-
стостью 25/20 или 40/28 100 %-ной концентрации применяют в том
случае, когда необходимо удалить сравнительно большой
слой. Окончательное шлифование и доводку алмазных резцов
производят дисками из чугуна СЧ 10 или СЧ 15. Для доводки
диски шаржируют порошками малых номеров и микропорошками.
Скорость- шлифования 20—25 м/с.
Шлифование алмазного резца начинают с передней поверхности.
Затем обрабатывают задние поверхности и радиус при вершине.
Последней операцией является доводка передней поверхности,
при этом устраняют все сколы, выкрашивания и другие дефекты.
При шлифовании и доводке передней поверхности резца направ-
ление вращения шлифовального круга или диска должно быть на
режущую кромку, а направление подачи навстречу кромке (наи-
большее отклонение до 45°), что позволяет избежать сколов ал-
маза. После окончательного шлифования и доводки шероховатость
режущих поверхностей алмаза должна находиться в пределах
Ra = 0,01 ч-0,04 мкм.
Ниже приведены рекомендуемые условия затачивания и
доводки резцов из эльбора-Р:
предварительная обработка корпуса (державки) шлифоваль-
ными кругами 24А25СМ2К при скорости v = 25 м/с, продоль-
ной подаче $пр = 3 м/мин; поперечной подаче snon =;
= 0,04 мм/дв. ход;
затачивание режущей кромки по главной вспомогательной
задней поверхностям алмазными кругами АСО 80/63—123/100
В1 100 % при v = 25 м/с, snp = 1 м/мин, $л0П = 0,01 -г-0,02 мм/дв.
ход;
доводка передней поверхности алмазными кругами АСМ
25/20—14/10Б1 100 % или пастами AM, АСМ, 28/20—20/14;
доводка задних поверхностей и радиуса при вершине пастой
AM, АСМ 28/20—20/14 или кругом АСМ 3/2 Б1 100;
после затачивания и доводки режущие поверхности инстру-
мента из эльбора-Р должны иметь шероховатость /?а = 0,16-г>
-5-0,08 мкм. Обработку режущих элементов из эльбофа-Р следует
проводить с применением СОЖ.
Наиболее эффективно шлифовать и затачивать инструмент
из синтетических сверхтвердых материалов по схеме алмазной элек-
тролитической обработки кругом АСВ 80/63 МВ1 100 % при на-
пряжении технологического тока 6—7 В и поперечной подаче
5под = 0,02 мм/дв. ход,
§ 2. ШЛИФОВАНИЕ КОНУСОВ И ОТВЕРСТИЙ
Шлифование конусов. В мелкосерийном производстве кониче-
ские хвостовики инструментов шлифуют на круглошлифовальных
станках с установленным под углом столом с продольной подачей.
В крупносерийном производстве конические хвостовики шлифуют
на круглошлифовальных станках (мод. ЗА151) широким кругом
методом врезания. Шлифовальный круг получает оснелирующее
движение и поперечную подачу.
При крупносерийном производстве сверл с коническим хвосто-
виком применяют совмещенное шлифование рабочей и хвостовой
частей на модернизированном бесцентрово-шлифовальном станке
(рис. 37) методом врезания или на специальных бесцентрово-
шлифовальных' станках для совмещенного шлифования рабочей и
хвостовой частей сверл с конусом Морзе 1—4 (полуавтоматы
ВШ-644Н1; ВШ-644Н2, ВШ-696 и автомат ВШ-696Н1 для сверл
диаметром 31—50 мм). Эти станки обеспечивают высокую про-
изводительность (1000—1200 шт./ч) и высокое качество обработки.
В связи с необходимостью одновремен-
ного шлифования рабочей части сверла из
быстрорежущей стали и хвостовой части из
конструкционной стали, имеющих различ-
ную твердость, рабочий шлифовальный круг
состоит из двух кругов с различными харак-
теристиками. Правку кругов производят
алмазным карандашом с помощью копиро-
вального приспособления.
На бесцентрово-шлифовальных станках
производят также совмещенное шлифование
наружных центров, рабочей и хвостовой
Рис. 37, Совмещенное
шлифование хвостовой
и рабочей частей сверла
Рис. 38. Шлифование отверстий и торцов инструмента
частей мелких машинно-ручных метчиков и мелких сверл диа-
метром до 8 мм с помощью фасонно-заправленного шлифоваль-
ного круга.
Шлифование отверстий и торцов. Отверстия и торцы в насад-
ном режущем инструменте являются основными базами. Отвер-
стия фрез обрабатывают по iT6 при шероховатости поверхности
Ra = 1,25ч-0,33 мкм, биение торцов допускается в пределах
до 0,02 мм на диаметре 100 мм. У червячных фрез классов А, АА,
долбяков и шеверов отверстия изготовляют по 5-му квалитету
с шероховатостью поверхности Ra = 0,63 4-0,16 мкм. Биение тор-
цов 0,01 мм на диаметре 100 мм. Прецизионные червячные фрезы,
долбяки и шевера изготовляют сдопуском по отверстию +0,005 мм.
Обработку.отверстий и торцов ведут по одной из схем (рис. 38).
По первой схеме за одну установку на внутришлифовальном
станке шлифуют отверстие и торец. По первой схеме работает
станок ЗК227В. Второй торец шлифуют на плоскошлифовальном
или круглошлифовальном станке на оправке (рис. 38, а). По вто-
рой схеме вначале шлифуют отверстие на внутришлифовальном
станке, а затем торцы на круглошлифовальном (рис. 38, б).
В этом случае деталь насаживают на коническую оправку (конус-
ностью 0,01—0,02 на 100 мм длины). По третьей схеме вначале
шлифуют два торца на карусельно-шлифовальном иди на плоско-
шлифовальном станке. Затем, базируясь по шлифовальным тор-
цам и отверстию, выставленному по калибру, шлифуют отверстия
(рис. 38, в). По этой схеме обычно шлифуют дисковые фрезы, дол-
бяки и шевера. У шеверов и долбяков после шлифования торцов
производят притирку. Отверстия шлифуют с базированием по
наружному диаметру, по вспомогательным базам или по шлифу-
емому отверстию.
При базировании по наружному диаметру используют цанго-
вые приспособления, самоцентрирующиеся патроны и специаль-
ные приспособления. Обычно при использовании самоцентрирую-
щих патронов применяют разжимное кольцо, через которое за-
крепляют шлифуемую деталь. Для повышения точности шлифо-
вания разжимное кольцо растачивают или шлифуют на месте в за-
жатом состоянии по размеру наружного диаметра шлифуемой де-
тали. При шлифовании червячных и червячно-шлицевых фрез
в качестве базы используют специально обработанные базы —
вспомогательные технологические пояски 1 (рис. 38, г).
Отверстия в фасонном инструменте или дисковые фрезы после
шлифования торцов шлифуют в приспособлении с базированием
по отверстию. Деталь центрируют с помощью установочного
двухступенчатого калибра. Направляющую ступень калибра
вводят в направляющее отверстие зажимного приспособления,
а центрирующую ступень —в отверстие шлифуемой детали. Для
лучшей установки шлифуемой детали центрирующая ступень
имеет конусность. После закрепления детали в зажимном при-
способлении калибр удаляют. Отверстия притирают мелкозернис-
тым абразивным порошком разжимными чугунными притирами
на -токарном или сверлильном станке. На притирку оставляют
припуск 0,02—0,05 мм. Применяют также окончательную обра-
ботку отверстий хонингованием эльборовыми брусками. Хонин-
гование эльборовыми брусками применяют при снятии припус-
ков до 0,1—0,2 мм. Оптимальная характеристика брусков Л 20
Ml — 100 %; режимы: оо до 40 м/мин; опр = 8 м/мин, СОЖ —
керосин. Удельный расход эльбора 0,5 мг на 1 г снятого ме-
талла.
У сборных комбинированных инструментов, имеющих два по-
садочных места (одно для соединения со шпинделем станка —
хвостовик — и другое для посадки сопряженного с ним инстру-
мента — посадочное отверстие), обработку можно производить
по двум вариантам.
Вначале обрабатывают хвостовик с базированием в центрах.
В этом случае используют в качестве базы центровое отверстие,
обработанное в хвостовике, и центровую фаску в посадочном от-
верстии или в посадочное отверстие должна быть установлена
пробка с центровым отверстием. Затем, используя в качестве базы
обработанную хвостовую часть, на внутришлифовальном станке
шлифуют посадочное отверстие. Для обеспечения точности реко-
мендуется втулку под хвостовик, установленную в шпиндель станка
или патрон, прошлифовать на месте.
Во втором Варианте на внутришлифовальном станке шлифуют
вначале коническое отверстие с базированием по хвостовику,
зажатом в патроне станка. Правильность установки может быть
проверена индикатором по внутреннему отверстию. После шли-
фования внутреннего посадочного конуса его принимают за базу,
а наружный конус шлифуют на консольной конической оправке
или на конической оправке в центрах.
§ 3. ВЫШЛИФОВЫВАНИЕ СТРУЖЕЧНЫХ КАНАВОК
Вышлифовывание — процесс профильного шлифования кацд-
вок инструмента, при котором канавки полностью или поэлементно
образуются на цельной (не имеющей канавок) предварительно
закаленной заготовке из быстрорежущей стали или окончательно
спеченной заготовки из твердого сплава. Основными достоинствами
процесса вышлифовывания являются высокая точность геомет-
рических .параметров н высокое качество рабочих поверхностей
стружечных канавок, а также сокращение цикла изготовления
инструмента. Приэтом исключается применение фрезерных станков.
Образование стружечных канавок методом вышлифовки приме-
няют на концевом инструменте диаметром до 15 мм (сверлах,
концевых фрезах, метчиках, зенкерах и развертках) (рис. 39).
Для вышлифовки канавок концевого инструмента диаметром до
40 мм и насадного инструмента диаметром до 150 мм создают
специальное оборудование. Помимо метода вышлифовки дисковым
шлифовальным кругом с раздельным шлифованием каждой ка-
навки применяют обработку канавок абразивными червячными
кругами по методу обкатки. Этот метод особенно перспективен для
вышлифовки канавок у инструментов с числом зубьев более 30.
Вышлифовку стружечных канавок можно производить по
двум схемам съема припуска — многопроходной и глубинной.
Наибольший эффект достигается при вышлифовке канавок
методом глубинного однопроходного шлифования. Глубинное
шлифование по сравнению с многопроходным имеет преимущество
прежде всего в повышении производительности операции вслед-
ствие возможности более интенсивного шлифования и в результате
сокращения потерь времени на вспомогательные хода, перебеги,
отводы и подводы круга и т. п., упрощается конструкция станка
и облегчается его автоматизация, уменьшается число термо-
циклов (нагрев — охлаждение), что повышает усталостную проч-
ность материала. При глубинном шлифовании значительно повы-
шается износостойкость шлифовального круга.’
На операциях вышлифовывания стружечных канавок инстру-
мента широко применяют скоростное глубинное шлифование,
которое резко повышает режущую способность шлифовального
Рис. 39. Вышлифовывание канавок (а) и спинок (б и в) сверл
круга и позволяет увеличить производительность обработки в 2—
4 раза. Увеличение производительности шлифования с увеличе-
нием скорости резания объясняется следующим. Объем металла,
снимаемого в единицу времени, зависит от количества зерен, под-
водимых в рабочую зону в единицу времени, которая определя-
ется скоростью круга. С увеличением скорости резания уменьша-
ется сечение слоя, снимаемого единичным зерном. При сохранении
неизменной нагрузки на зерно можно соответственно увеличить
подачу и тем самым производительность.
С некоторыми допущениями можно принять, что структурное
состояние поверхностного слоя независимо от сочетания режимных
параметров для данной глубины однозначно определяется мощ-
ностью шлифования. По данным ВНИИинструмент при мощности
более 0,9—1 кВт появляются прижоги.
Значительное влияние на качество поверхности канавок и
производительность процесса оказывает характеристика шлифо-
вальных кругов. Условия резания при вышлифовывании канавок
соответствуют условиям чистового шлифования, в связи с чем
рекомендуется применять мелкозернистые круги.
Для исключения прижогов при вышлифовывании канавок у ин-
струментов из быстрорежущих сталей применяют круги на спе-
циальных органических связках, а при вышлифовывании канавок
у инструментов из твердых сплавов — круги на органических или
металлических связках, имеющих более высокую стойкость. Для
вышлифовывания канавок у инструмента из быстрорежущей стали
применяют круги из электрокорунда, а у инструмента из твердого
сплава — алмазные круги. АСО и АСР зернистостью 40/50 на
связках М5, МВ1, М20 и алмазоносного проката на связке МС6.
В настоящее время лучшие результаты получены при вышлифо-
вывании канавок у сверл из быстрорежущих сталей шлифоваль-
ными кругами из электрокорунда 25А10-12СТЗ на специальной
органической связке Б2, БЗ, Т2.
Для вышлифовки канавок сверл из твердого сплава диаметром
10 мм лучшие результаты получены при использовании кругов
АСР 40/50 М20 150 %.
При вышлифовывании канавок сверл из быстрорежущей стали
рекомендуется скорость шлифования при использовании круга из
электрокорунда цкр = 50-т-70 м/с, продольная подача snp = 0,5-у
-т-1,5 м/мин, при использовании круга из эльбора — окр
= 35 м/с и snp = 0,3 мм/мин.
Вышлифовывание стружечных канавок у инструмента из твер-
дого сплава производится при инр=22-ь25 м/с, $пр=0,02 4-0,2 мм/мин
при использовании кругов на органической связке и окр = 16 м/с
при использовании кругов на металлической связке М5.
Важное значение для однопроходного шлифования канавок
имеет правильный выбор смазочно-охлаждающей жидкости. Име-
ются рекомендации по применению для этой цели (при шлифовании
сверл из быстрорежущих сталей) осерненного маловязкого масла
с компонентами против пенообразования прн расходе СОЖ,
равном 150 л/мин. Применение масла И-12 и И-20 с антиприжого-
выми и противопенными добавками обеспечивает шероховатость
поверхности Ra = 0,63 -т-0,25 мкм.
При вышлифовывании стружечных канавок Инструмента из
твердого сплава рекомендуется применять 50 %-ную водную
эмульсию.
Для вышлифовывания стружечных канавок выпускают специ-
альные отечественные станки: канавки сверл диаметром до 12 мм
вышлифовывают на полуавтомате 3657, канавки метчиков М3
и М10 на автоматах 3680 и 3681, канавки концевых фрез диаметром
3—12 мм на станке 3684Г, канавки торцовых зубьев на станке
3684 [6]. Для вышлифовывания стружечных канавок могут быть
использованы модернизированные универсально-заточные станки,
в которых увеличена мощность привода до 4 кВт и модернизирован
привод продольной подачи.
Для вышлифовывания канавок и шлифования спинок инстру-
мента применяют однооперационные однопозиционные, много-
операционные однопозиционные и многооперационные много-
позиционные станки. В многооперационных однопозиционных
станках операции (обычно две) можно выполнять последовательно
или параллельно.
При последовательном проведении операции канавочный' и
спиночные круги располагают чаще всего на одном шпинделе и
в работу они вступают поочередно. При параллельном проведении
операций шлифовальные круги располагают на разных шпинделях
и шлифование канавки и спинки производится одновременно,
однако при этом значительно увеличивается тепловыделение в зоне
обработки и необходима более интенсивная подача СОЖ.
Многооперационные многопозиционные станки получают все
большее распространение. Таковы автоматы ЗА682, 3A683 (СССР),
Gefra (Голландия), Giiring (ФРГ). На этих-станках выполняют
вышлифовывание канавки и спинки (на двухпозиционных),
а также затачивание (на трехоперационных). Обработку ведут
способом скоростного шлифования 35—55 м/с с подачей СОЖ под
большим давлением.
Для вышлифовывания канавок на концевом инструменте из
твердого сплава, выпускают полуавтоматы И-119 для изделий
диаметром 0,25—3,0 мм и ВК-63 для изделий диаметром 1,5—6 мм.
Стружечные канавки шлифуют алмазными кругами за один проход
с глубиной обработки, равной глубине канавки. Алмазные круги
правят абразивным кругом на специальном приспособлении или
оборудовании. Цолуавтомат ВК-63 работает в комплекте со спе-
циальным станком для фасонной правки алмазных кругов. Для
уменьшения биения круг вместе со шпинделем переносят на станок
для правки.
Фирма Карр (ФРГ) выпускает станки с ЧПУ для вышлифовыва-
ния канавок плоских протяжек по целому фасонным кругом (наи-
Рис 40 Образование зубьев абразивным червяком с заостренной (а) и скруг-
ленной (б вершинами
большая глубина впадины 19,8 мм). Наибольшая длина обра-
ботки — 900 мм, ширина 480 мм, размер стола 1150 X 450 мм, мощ-
ность главного привода 6 кВт. Профилирование круга производят
алмазным роликом или по копиру. В стайке запрограммирован шаг
зуба, подъем на зуб, глубина впадины, число зубьев, правка круга.
Вышлифовывание производите обильным охлаждением (160 л/мин).
Использование метода глубинного шлифования имеет ограни-
чения по размерам инструментов из-за потребной мощности при-
вода и очевидного недостатка, связанного с низким коэффициентам
использования материалов.
В условиях крупносерийного производства рекомендуется для
инструмента диаметром более 15 мм применять глубинное шлифо-
вание профилей канавок после пластической 'Деформации (про-
дольно-винтового проката или прессования). Такая технология
обеспечит сочетание хорошей экономичности процесса и точности
инструмента.
Припуск на сторону под шлифование прокатанных заготовок
должен составлять 0,10 по ширине пера и 0,050 по сердцевине.
Шлифование проводят за один проход кругом 25А 12СМБЗ со
скоростью 50—60 м/с, продольной подачей 0,8—1 м/миц, с охлаж-
дением СОЖ на масляной основе в количестве 150 л/мин под
большим давлением.
Для образования зубьев отрезных и прорезных фрез разработан
способ [21 ] вышлифовывания зубьев абразивным червяком. Ввиду
невозможности получения требуемого профиля зубьев фрез с поло-.,
жительным углом у = 5ч-15° при обработке сопряженными
поверхностями методом обкатки формообразование передней по-
верхности осуществляется (профилированием по переходной кри-
вой) заостренной (рис. 40, а) или скругленной (рис. 40, б) вершиной
профиля витка инструмента.
Для обработки применяют абразивные червяки диаметром
400—500 мм, и при сравнительно малом шаге зубьев изделия (менее
10 мм) угол подъема витков червяка небольшой (до Г). Поэтому
процесс формообразования зубьев фрезы допустимо рассматривать
в плоскости как реечное зацепление.
При обработке по схеме, приведенной на рис. 40, а, передняя
поверхность и дно канавки описывается удлиненной эвольвентой,
а при обработке по схеме, приведенной на рис. 40, б, — экви-
дистантой удлиненной эвольвенты.
Применение метода обкатки абразивным червяком позволяет
улучшить форму зубьев благодаря приданию передней и задней
поверхностям криволинейной формы. Профиль абразивного чер-
вяка рассчитывают методами, описанными в литературе [21, 23].
Профиль абразивного червяка может быть образован накатными
или алмазными правящими роликами.
Зубья отрезных фрез можно вышлифовывать абразивным чер-
вяком на зубошлифовальном полуавтомате 5В835 абразивным
червяком из электр^орунда на керамической связке 24А
25НСТ26К6, скорость резания 30—35 м/с. Для отвода тепла из
зоны резания и предотвращения прижогов СОЖ подается под
давлением в количестве 80 л/мин.
Общая трудоемкость изготовления фрез снижается на 25—30 %
по сравнению с трудоемкостью при образовании зубьев методом
единичного деления. При этом радиальное биение находится в пре-
делах 0,02—0,03 мм. Для фрез с крупным шагом (более 10 мм)
экономичнее шлифование абразивным червяком предварительно
обрагзованных зубьев, например фрезерованием, штамповкой,
имеющих припуск на шлифование.
Шлифование многогранных неперетачиваемых пластин. Много-
гранные неперетачиваемые пластины изготовляют нормальной
точности и прецизионные. Биение главных режущих кромок у фрез
с шестью-, пятью- и четырехгранными пластинками на двух
смежных зубьях должно быть не более 0,12 мм, а на всей фрезе —
не более 0,2 n(m, торцовое биение допускается не более 0,2 мм.
Предельное отклонение положения зачистных фасок относительно
боковых поверхностей пластин повышенной точности ±0,01 и
прецизионных пластин ±0,003 мм. Многогранные пластинки по
биению главных режущих кромок сортируют по группам.
По плоскостям пластинки подвергают доводке или шлифованию.
Доводку выполняют на дисковом доводочном полуавтомате
ЗБ816И круглыми чугунными притирами с абразивной или алмаз-
ной суспензией. Более производительна обработка пластинок
шлифованием. Широко применяют при шлифовании твердосплав-
ных пластин станок 33731 с прямоугольным столом и вертикаль-
ным шпинделем, работающий по принципу электрохимического
шлифования.
Для алмазного шлифования твердосплавных многогранных
неперетачиваемых пластин выпускают специальные автоматизиро-
ванные станки. Плоскошлифовальный полуавтомат МШ-280 слу-
жит для шлифования опорных торцов пластин. Станок имеет два
стола, работающих поочередно.
Для шлифования граней и вершин многогранных неперетачи-
ваемых твердосплавных пластин повышенной точности и преци-
зионных пластин в условиях крупносерийного производства
применяют копировальный автомат МШ-289. Шлифование про-
изводят торцом чашечного алмазного шлифовального круга.
Станок оснащен системой циклового программного управления и
обеспечивает автоматический режим обработки. Точность обра-
ботки пластин по диаметру вписанной окружности 0,025 мм.
Шлифование пластин и вставок из синтетических сверхтвер-
дых материалов. Многогранные пластины из сверхтвердых мате-
риалов рекомендуется изготовлять из цилиндрических вставок
с последующим шлифованием граней алмазными кругами. ВНИИ-
инструмент рекомендует при бесцентровом шлифовании вставок
применять алмазные круги АВС 63/50 МВ1 100 % при окр =
= 35 м/с с обильным охлаждением, плоское шлифование граней и
•затачивание производить алмазными кругами АВС/АВР/80/63 Б1
100 % при окр = 18-5-20 м/с.
Доводку рекомендуется производить кругом АВС/АСР/40/28
(28/20) Б1 100 % (с охлаждением) при укр = 30 -г-35 м/с, sup =
— 1 м/мин, snon = 0,005-7-0,01 мм/дв. ход с двумя—четырьмя
выхаживающими проходами (snp = 0,5ч-0,6 м/мин).
При затачивании ножей-вставок, оснащенных синтетическим
сверхтвердым материалом, эффективным является алмазно-
электролитическое шлифование кругами АСВ 80/63 МВ1 100 при
напряжении V = 6-г-7 В, snon = 0,02 мм/оборот барабана
§ 4. ЗАТЫЛОВАНИЕ ШЛИФОВАНИЕМ
Затылование шлифованием является, как правило, финишной
операцией при изготовлении таких сложных затылованных инстру-
ментов, как фрезы (червячные зуборезные, червячные шлицевые,
резьбовые, реечные, фасонные дисковые и др.). При затыловании
шлифованием необходимо обеспечить высокую точность положе-
ния режущих кромок на исходной инструментальной поверхности
и неизменность этого положения при переточках по передней
поверхности.
i Шлифование инструмента по задним поверхностям произво-
дится двумя способами: на станках или приспособлениях с затыло-
вочным движением; без затыловочного движения при изготовлении
сборного инструмента с образованием задней поверхности по
поверхности вращения.
Затылование шлифованием осуществляют на универсально-
затыловочных станках повышенной точности, на специальных
шлифовально-затыловочных станках 58823; 58838, 5884, 5884В.
Затылование мелкомодульных червячных фрез и резьбового ин-
струмента, можно проводить на резьбошлифовальных станках. При
затыловании шлифованием на универсально-затыловочных стан-
ках применяют специальные приспособления.
Определение размера шли-
фовального круга. Наиболь-
ший диаметр шлифовального
круга выбирают в зависи-
мости от длины шлифован-
ной части зуба при условии,
что шлифовальный круг не
должен задевать соседний
зуб. Искомый диаметр шли-
фовального круга определяют
графически (рис. 41). Фасон-
ный профиль шлифоваль-
ного круга заправляют алма-
зом с помощью различных
копировальных приспособле-
ний или накатывают ро-
ликом.
Профиль шлифовального
круга для шлифования заты-
лованных фрез не совпадает
с профилем фрезы в осевом
сечении. Это связано с тем,
что круг контактирует с за-
тылованной поверхностью
зубьев фрезы по нормали к архимедовой спирали, а профиль фрезы
обычно задан по передней поверхности (рис. 42, а).
Профиль круга с наибольшим приближением к теоретическому
можно получить, используя накатной ролик, профиль которого
получен фасонным резцом. Для этого размеры накатного ролика
для шлифовального круга должны совпадать с размерами поверх-
ности вращения с наружным радиусом рр (рис. 42, в). Профиль
такого ролика в плоскости О$В должен совпадать с профилем
фрезы по передней поверхности. Таким образом, взяв заготовку
ролика диаметром Dp = 2рр, рассчитанного по формуле Dp =
= и установив фасонный резец (без переднего угла)
с профилем, совпадающим с профилем фрезы по передней поверх-
ности, выше оси ролика на величину г, рассчитанную по формуле
Кг .
г = -^-, получим в радиальной плоскости ролика профиль,
совпадающий с профилем шлифовального круга. Точность уста-
новки 0,02 мм.
Комплексное решение вопросов проектирования профиля
инструмента, шлифовального круга и его установки с использова-
нием ЭВМ изложены в ПО, 11, 29].
Затылование червячных фрез. Режущие кромки зубьев червяч-
ных фрез располагаются на поверхности витков базового (основ-
ного) червяка. По типу основного червяка червячные фрезы под-
ШмукАилши круг
Рис. 42. Определение профиля шлифовального круга:
а — фреза и круг в начальный момент затылования; б — положение круга в момент
касания определенной точки затылка зуба; в — определение профиля резца для обта-
чивания накатного ролика
разделяют на эвольвентные, фрезы с профилированием на базе
архимедова и конволютного червяка.
Точный эвольвентный профиль зуба червяка может быть получен
только на базе эвольвентного червяка. Образующая эвольвентного
червяка — прямая наклонная к оси под углом 0, равным углу
наклона винтовой линии на направляющем цилиндре диаметром
2г (рис. 43).
Однако для упрощения технологии изготовления и контроля
червячные фрезы изготовляют на базе архимедова червяка
с прямолинейным профилем в осевом сечении или на базе конво-
лютного червяка с прямолинейным профилем в нормальном сече-
нии. Архимедов червяк имеет наибольшее приближение к эволь-
вентному, поэтому чистовые фрезы профилируют на его основе.
Архимедов червяк образуется винтовым движением прямой,
пересекающей ось винтового движения.
Архимедова винтовая поверхность не развертывается на
плоскость и поэтому не может обрабатываться плоскостью. Она
может быть обработана только фасонной поверхностью или линией.
При шлифовании червячной фрезы дисковым шлифовальным кру-
Рис. 43. Способы образования винтовых поверхностей нарезки червяка:
а _ архимедова; б — эвольвентвого; л — конволютного
гом. заправленным по прямой, профиль фрезы в осевом сечении
имеет криволинейную форму. Профиль зубьев срезается у головок
и основания зуба и имеет форму выпуклой кривой. Величина
искажения профиля зубьев при прочих равных условиях зависит от
угла подъема винтовой линии <>. С увеличением угла подъема
искажение профиля увеличивается и при со = 4 -*-5° профиль
круга заправляется по кривой, координаты которой определяют
аналитически [10, 111. На основании этого расчета проектируют
шаблон и правку шлифовального круга по кривой производят
по копирам. В единичном и мелкосерийном производстве дисковые
шлифовальные круги правят по кривой с помощью составных алма-
зодержателей (рис. 44). Величину изгиба брусков алмазодержа-
теля определяют методом пробного шлифования. Широко при-
меняют правку круга накатным роликом.
Наибольшая точность профиля при шлифовании червячных
фрез может быть получена при шлифовании пальцевым шлифоваль-
ным кругом (рис. 45, в). При этом линия касания поверхности
круга и зуба приближается по своему характеру к прямой. При
затыловании фрез такими кругами не требуется образования на
зубьях второго затылка. Правильный профиль получается на
Рис. 44. Приспособление (п) и алмааддержатели с шарнирным соединением (б)
и со смещенными брусками (в) для правки кругов
большей длине зуба, что значительно увеличивает число возмож-
ных переточек. Однако в связи с трудностями получения высокой,
частоты вращения шпинделя и малой стойкости вершины круга,'
шлифование пальцевым кругом рекомендуется для фрез модулем
15 н выше.
Боковые стороны профиля рекомендуется шлифовать кони-
ческой стороной чашечного круга (оис. 45, б), ось которого развер-
нута на угол © подъема винтовой линии витков фрезы (в вертикаль-
ной йлоскости) н на угол р в горизонтальной плоскости. При этом
величина угла профиля круга О = ап + р, где ап — угол профиля
червячной фрезы. В этом случае линия касания поверхностей
шлифовального круга и зуба фрезы в бс/льшей мере приближается
по своему характеру к прямой и искажение профиля зубьев меньше,
Рис. 45. Образование профиля зубы червячной фрезы шлифовальными кругами:
а — дисковый; б — чашечным^ в —. пальцевым
Рис. 46, Шлифование и затылование зуба червячной фрезы дисковым кругом!
а — по вершинам зубьев; б и в — по профилю зубьев; 1 — т = 1,0* 2,0; 2 — т =
= 2,25 ф 5,5; 3 ₽- т = 6& 10
чем при затыловании дисковым кругом. Кроме того, поворот шли-
фовального шпинделя на угол дает возможность шлифовать фрезы
тех же модулей кругами меньшего диаметра и уменьшить седло-
вины по боковым сторонам профиля. Рекомендуется при шлифова-
нии червячных фрез модулем 2,5—8 мм применять чашечные
круги с углом профиля 35—37° и диаметром 70—80 мм.
Фрезы модулем 1,5—1,75 шлифуют одновременно по вершинам
и профилю двумя нитками круга по длине 1,5 шагов, фрезы моду-
лем. 2—3,5 мм —по профилю двух впадин на длине шага; фрезы
модулем 2,5—5,5 — по всему профилю зуба. У фрез модулем
6—10 мм и выше последовательно шлифуют боковые стороны и
радиус при вершине зуба (рис. 46). На участке /—// зуб на полной
высоте будет отшлифован правильно. На участке И—III пра-
вильно будет отшлифована верхняя боковая сторона зуба, а у нож-
ки зуба будет образовываться седловина или утолщение. За
сечением III профиль образуется непрофилирующим участком
круга и поэтому имеет значительные отклонения. Известны и дру-
гие схемы шлифования, например на заводе «Фрезер» фрезы моду-
лем 1,5—7 шлифуют по профилю впадины.
При шлифовании червячных фрез повышенной точности на
станке_5884В применяют устройство для правки профиля шлифо-
вального круга методом огибания. В процессе правки круга алмазу
сообщается движение по образующей винтовой поверхности,
Рис. 47. Прибор для коррекции профиля шлифовального круга:
а •г- при правке алмазом; б — прн правке коническим роликом
воспроизводящей в пространстве поверхность шлифуемого чер-
вяка. Заправленная таким образом поверхность круга является
огибающей поверхности червяка с осевым профилем требуемой
кривизны.
На затыловочном станке, настроенном для шлифования про-
филя червячной фрезы, в центрах станка вместо шлифуемого
червяка устанавливают приспособление (рис. 47, а), присоединяе-
мое к поводку шпинделя передней бабки. При правке приспособле-
ние движется вместе со столом и поворачивается относительно оси
центров со скоростью, установленной для шага шлифуемого чер-
вяка. Правку круга производят при возвратно-поступательном
перемещении стола и ползунка с алмазом. При шлифовании архи-
медова червяка острие алмаза должно находиться в плоскости,
проходящей через ось шлифуемого червяка. При шлифовании
эвольвентного червяка необходимо ползунок установить так,
чтобы алмаз перемещался по линии, расположенной в плоскости,
касательной к основному цилиндру.
На рис. 47, б показано еще одно приспособление для профили-
рования шлифовального круга методом огибания. При профилиро-
вании прибор 1 устанавливают в центрах затыловочного станка.
Прибор совершает относительно шлифовального круга винтовое
движение, индентичное обрабатываемой поверхности фрезы. При
этом правящий ролик 3 а рабочей частью в виде конического ролика
с углом при вершине 2ар огибает поверхность шлифовального
круга и формирует на последнем выпуклую поверхность вращения
с осевым профилем требуемой кривизны. Правящий, инструмент
может быть выполнен в виде стальнбго накатника или алмазного
ролика. В первом случае шлифовальный круг при профилировании
вращается от правящего ролика, во втором — круг имеет собствен-
ное вращение с рабочей скоростью от малогабаритного двигателя
2, передающего вращение посредством ременной передачи 6
шпинделю 4, который вращается в шпиндельном узле 5.
Угол осевого профиля правящего ролика ар определяют по
формуле:
tg ар’= tg aocosy1F,
где а0 — номинальный угол профиля исходного контура фрезы;
Уу? — угол подъема затылованной поверхности на делительном
цилиндре фрезы, tg = ——, здесь Р —; винтовой пара-
Г1Г
метр производящего червяка; К — величина затылования; r1F —
радиус делительного цилиндра фрезы.
Знак плюс относится к той стороне зуба, где затылок увеличи-
вает угол подъема витка, знак минус — к обратной стороне зуба.
Практика применения такого приспособления показала, что
радиальное перемещение шлифовального круга, в процессе его
профилирования (движения собственно затылования) с пара-
метром К целесообразно заменить на дополнительное осевое с пара-
метром К tg <х0. Осевой шаг относительно винтового движения
шлифовального круга t0 = 2л (Р + К tg a0).
При изготовлении серии фрез правку шлифовального круга
производят накатным роликом. Его профиль может быть прошли-
фован (после профилирования круга алмазом) ,на станке, для чего
вместо заправочного приспособления устанавливают оправку
с накатным роликом. В тех случаях, когда правку круга произ-
водят с помощью копирного приспособления по шаблону, заго-
товка шаблона может быть прошлифована кругом, спрофилиро-
ванным описанным способом.
Червячные фрезы с фланкированным профилем в зависимости
от формы фланка шлифуют в один или два перехода. При шлифова-
нии фланкированных фрез, образованных двумя прямолинейными
участками, шлифовальный круг правят с помощью универсального
приспособления при передвижении вручную линеек, размещенных
между двумя роликами. Толщину линеек подбирают так, чтобы
при постоянном положении упоров можно было заправлять
круг под двумя углами. При шлифовании червячных фрез с флан-
кированным профилем для обработки шестерен под шевингование
1
Рис. 48. Приспособление для правки шлифовального круга при шлифовании
червячно-модульных и шлицевых червячных фрез:
1 — винт подачи алмаза иа круг; 2 — постоянные ролики для заправки круга под углом?
3 — алмаз; 4 — шлифовальный круг; б — направляющая лннейка; 6 — вннт перемеще-
вня сережек; 7 — серьга; 8 — державка алмаза для правки по радиусу
боковые поверхности шйифуют в два перехода. Профиль фланки-
рованных фрез контролируют на микроскопе.
Затылование шлицевых фрез. Профиль червячной шлицевой
фрезы, работающей методом обкатки, шлифуют аналогично шлифо-
ванию червячно-модульных фрез. Профиль шлифовального круга
заправляют различными способами в зависимости от формы и
точности заданной кривой профиля фрезы. Когда профиль фрезы
задан одним радиусом заменяющей окружности, профиль шлифо-
вального круга заправляют алмазом с помощью приспособления
(рис. 48) при вращении державки с алмазом 8. Если профиль обра-
зуется двумя радиусами, в приспособлении растачивают два
отверстия для оси державки алмазд. Величину радиусов устанав-
ливают алмазодержателем по микрометру.
Когда профиль фрезы задан по кривой, шлифовальный круг
правят с помощью копировального приспособления (рис. 49)
Рис. 49. Приспособление для прав- Рис. 50. Правка шлифовального круга
ки шлифовального круга по ко- пантографом:
пиру: / — алмаз; 2 шлифовальный круп 3
1 — алмаз; 2 — шлифовальный круг; шаблон
3 — шаблон; 4 «— установочные отвер*
стия
или пантографа (рис. 50). При изготовлении серии фрез применяют
правку круга с помощью накатного ролика (рис. 51). Профиль
ролика протачивают фасонным резцом, применяемым при затыло-
вании с отрицательным углом. Профиль затылованного инстру-
мента шлифуют кругами из электрокорунда белого, монокорунда
и карбида кремния на керамической связке (табл. 7).
При шлифовании фрез из сталей Р6М5, РКЮ рекомендуется
применять шлифовальные круги из монокорунда с открытой
структурой 12—16 СМ1 К8.
При затыловании фрез шлифовальным кругом скорость вра-
щения фрезы выбирают в пределах 1—4 м/мин. Радиальная подача
при черновом шлифовании 0,01—0,06 мм/об, при чистовом 0,002—
0,008 мм/об. Круги из эльбора имеют стойкость между правками
в 5—6 раз выше и меньшую шероховатость по сравнению с кругами
из электро- и монокорунда. Для шлифования фрез из сталей
Р9К5, Р9Ф5 и другие и фрез класса ДА и АДА рекомендуются
7. Характеристика кругов из электрокорунда
для шлифования фрез
Модуль шлифуемых фрез Предварительное шлифование Окончательное шлифование
Зер- нис- тость Твердость Зер- нис- тость Твер- дость
1—1,25 12 СМ2 10 С1
1,5—2,75 16 СМ2—СМ1 12 С1—СМ2
3-4,5 25 СМ2—СМ 1 16 С1—СМ2
5-8 25 СМ1 16 . СМ2
Св. 8 40 СМ1 25 СМ2
Рис. 51. Правка шлифо-
вального круга накатным
роликом:
1 — ролик; 2 — шлифоваль*
ный круг
Рис. 52. Фреза с круглыми поворотными рейками:
а — положение реек в рабочем состоянии; б положение реек при шлифовании за*
й'ылка; / «— корпус; 2 — рейка
круги из эльбора ЛЮ—16 М3—£1 100 % СЮ. Режимы шлифова-
ния: рир = 25ч-30 м/с| уп = 2,5+3,5 м/мин, snon = 0,03-э
4-0,005 мм/об. Круги правят алмазными карандашами Н2—Н4.
Затылование поверхности вращения. Образование задней по-
верхности по поверхности вращения позволяет заменить обработку
на затыловочных станках обработкой на резьбошлифовальных,
червячношлифовальных и круглошлифовальных станках. Для
шлифования высокоточных фрез используют червячношлифоваль-
ный станок Б822Б. Отсутствие возвратно-поступательного движе-
ния при затыловании исключает вибрацию, что способствует повы-
шению точности по профилю и шагу. При шлифовании без затыло-
вочного движения обеспечивается получение точного профиля
по всей высоте зуба без седловины. Конструкция сборных фрез и
другого инструмента, затылованного по поверхности вращения
(рис. 52), позволяет увеличить задние углы по вершинам и боковым
поверхностям зубьев, что повышает их стойкость в работе.
При затыловании по поверх-
ности вращения режущую часть
сборного инструмента закреп-
ляют в технологическом или
рабочем корпусе (рис. 53).
Задний угол обеспечивается
соответствующим наклонным
положением круглых реек в ра-
бочем корпусе или рейку уста-
навливают со смещением а отно-
сительно оси цилиндрической
винтовой поверхности.
Для фрез с поворотными рей-
ками (рис. 54) при обработке
задней поверхности рейки по-
4 S)
Рис. 53. Положение рейки при обра-
ботке в технологическом (а) и в рабо-
чем (б) корпусах
Рис. 54. Фреза с поворотными рейками
вернуты на 180° по отношению к рабочему положению и уста-
новлены со смещением а относительно оси фрезы. По поверхности
вращения затылуют также резцы для нарезания конических
колес с прямыми зубьями.
Червячные фрезы с поворотными рейками. Главной особен-
ностью фрез фирмы Samputesili (Италия) является наличие
в корпусе паза трапециевидной формы под рейками, боковые сто-
роны которого смещены с оси корпуса. По отношению к оси сим-
метрии паза, проходящей через ось отверстия, одна сторона паза
составляет угол 32°, а другая угол 58°. Это дает возможность при
установке реек в положение, показанное на рис. 54 штриховой
линией, корпус 1 использовать в качестве технологического, так
как боковые поверхности зубьев реек располагаются по винтовой
поверхности, а вершина — на цилиндрической поверхности.
Рейки 2 имеют выступы на торцах, на которые с натягом 0,06—
0,08 мм надевают крепежные кольца, рейки устанавливают в две
полу кольцевые шпонки 3, а крышки 5 напрессовывают на устано-
вочные торцовые выступы реек и удерживают их в осевом и ра-
диальном направлениях. Крышки для надежности крепят вин-
тами 4.
Для шлифования рейки собирают с корпусом в технологиче-
ском положении. Рейки шпоночными пазами вставляют в центри-
рующие полукольцевые шпонки. На наружную поверхность реек
надевают втулку с винтами, которыми рейки прижимаются
к пазам.
В таком виде корпус насаживают на оправку и шлифуют на
круглошлифовальном станке выступы реек. Затем на прошлифо-
ванные выступы реек насаживают с натягом крепежные кольца.
В зависимости от модуля фрезы по профилю рейки шлифуют на
резьбошлифовальном или червячношлифовальном станке высокой
точности. Шлифование профиля ведут в две операции — предвари-
тельно и окончательно. Профилирование круга для шлифования
.профиля зубьев выполняют аналогично профилированию круга,
предназначенного для шлифования цилиндрического червяка.
Профиль червяка рассчитывают по точкам [10, 11, 29].
Профилирование кругов производят алмазным приспособле-
нием, профиль кругов, рассчитанный по точкам, может быть
заправлен с помощью копировального приспособления или накат-
кой роликом.
После шлифования профиля реек снимают крепежные кольца и
рейки переустанавливают в новое рабочее положение поворотом
на 180°. Затем шлифуют выступы и собирают с рабочими боковыми
кольцами.
Контроль червячных фрез. Контролируемые параметры чер-
вячных фрез делят на две группы: 1) непосредственно характери-
зующие отклонение режущих кромок фрезы от винтовой поверх-
ности основного червяка, т. е. погрешность зацепления, погреш-
ность винтовой линии, осевой шаг, профиль; 2) элементы, косвенно
влияющие на расположение режущих кромок фрезы, т. е. окруж-
ной шаг, шаг винтовых стружечных канавок, нерадиальность
передней поверхности зубьев, биение по наружному диаметру,
конусность по наружному диаметру, радиальное и торцовое биение
буртиков.
В процессе изготовления фрезы проверяют по всем параметрам.
В процессе эксплуатации червячных фрез после их затачивания
по передней поверхности контролируют шаг винтовых стружечных
канавок, нерадиальность передней поверхности, окружной шаг и
биение по наружному диаметру. Для проверки параметров после
затачивания используют прибор БВ-18550.
Профиль фрезы рекомендуется проверять на микроскопе, про-
екторе, шаблонами и на специальных приборах. На специальных
приборах профиль фрезы проверяют контактным способом. Для
контроля профиля непосредственно у станка фрез модулями 2—
20 мм выпускается прибор БВ-18805.
Осевой шаг и проекцию осевого шага фрезы измеряют от зуба
к зубу вдоль рейки с помощью универсального микроскопа или на
специальных приборах. Лучшими являются приборы для непре-
рывного измерения шага по винтовой линии. У фрез, канавки
которых выполнены по винтовой линии, непосредственное измере-
ние отклонений осевого шага невозможно, поэтому для таких фрез
при измерении шага вдоль реек вместо осевого шага определяют
шаг по нормали или проекцию его на ось фрезы, т. е. проекционный
шаг. Шаг по нормали t„ связан с осевым шагом t0 следующей
зависимостью:
/п = /оС05<0 или t0 = ^.
5 +10 или ° — s — <ПР ’
винтовых стружечных канавок; S — шаг
Величина проекции /к на осевую плоскость зависит от величины
осевого шага и шага винтовых канавок:
^пр =
где со — угол подъема
винтовых канавок.
При непрерывной проверке шага механизм, перемещающий
измерительный наконечник, кинематически связан с механизмом
вращения фрезы так, что при повороте фрезы на угол 0 измери-
тельный наконечник перемещается вдоль оси на расстояние,
пропорциональное изменению шага, т. е. на //2л0.
При непрерывной проверке отклонения режущих кромок от
теоретической винтовой поверхности могут быть определены не
только погрешности шага вдоль рейки, но и погрешности винтовой
линии фрезы. В некоторых из этих приборов наконечник переме-
щается с помощью синусного устройства вдоль линии зацепления
фрезы, что дает возможность определить также погрешность
зацепления.
Для непрерывной проверки шага наиболее распространены
приборы, основанные на применении эталонного винта и синусной
линейки.
Для контроля фрез модулем 0,3—2мм класса АА предназначен
прибор БВ-1025, а для фрез модулем 2—20 мм — универсально-
измерительный прибор БВ5005.
На рис. 55 представлена принципиальная схема прибора
БВ5005 для контроля червячных фрез классов АА и В модулем
1,5—20 мм. Проверка погрешности зацепления винтовой линии и
шага основана на кинематической связи поворота фрезы (в центрах
2 и 3) с перемещением измерительной каретки 1. При перемещении
стола 5 фрикционные линейки 6 через фрикционные ролики 4
вращают нижний центр 3 и следовательно фрезу. Одновременно
с этим с помощью главной синусной линейки 7 через сухарь 10
н ползун 9 измерительная каретка 1 со щупом 13 и датчиком 14
перемещается параллельно оси центров. Для проверки погрешности
зацепления измерительная каретка 1 получает дополнительное
перемещение в направлении оси фрезы с помощью установленной
под углом синусной линейки 8 и сухаря 11,
Профиль фрезы проверяют контактным способом. С.помощью
концевых мер 12 измерительную каретку 1 устанавливают под
соответствующим углом и перемещают в направлении оси фрезы.
Прибор работает от датчика с отсчетным показывающим прибором
или самописцем.
Затылование шлифованием задней поверхности резцов к голов-
кам для обработки конических зубчатых колес. Профиль резцов
для обработки конических зубчатых колес с круговыми зубьями
можно обрабатывать на токарно-затыловочных, специальных и
универсальных токарных и шлифовальных станках. Токарное
Рис. 65. Приспособление для контроля червячных фрез
затылование и затылование шлифованием осуществляется в при-
способлении, представляющем копию резцовой головки. Затыло-
вание производят по вершине, наружной и внутренней сторонам
профиля. Для наружных резцов величина спада кулачка для
затылования
Ке = —— cos <р
и для внутренних резцов
ьг stD / tff сс
— COS ф,
где De и Dt — образующие диаметры резцовой головки; а — задний
угол на вершине резца; ср — угол между направлением затылова-
ния и линией центров станка; г — число резцов.
Вначале шлифуют вершины резцов, затем последовательно
рабочую сторону профиля, нерабочую сторону и радиус закругле-
ния вершины резца. Профиль шлифуют предварительно и оконча-
тельно конической поверхностью круга. Требуемые углы профиля
получаются за счет поворота шлифовальной головки и соответ-
ствующей правки шлифовального круга.
В условиях серийного производства применяют специальный
шлифовально-затыловочный станок 5974, предназначенный для
обработки задних боковых поверхностей и вершины резцов зубо-
резных головок диаметром
100—500 мм для нареза-
ния круговых зубьев на
конических зубчатых ко-
лесах. Наружные и внут-
ренние поверхности рез-
цов, а также поверхности
при вершине обрабатывают
одновременно тремя шли-
фовальными кругами (рис.
56). В процессе шлифова-
ния изделие, вращаясь,
совершает поступательное
движение вдоль оси с по-
мощью сменного кулака.
Шпиндели шлифовальных
Рис. 56. Шлифование резцов головок для об-
работки конических зубчатых колес:
а — наружных, б внутренних
кругов имеют осевое осцел-
лирующее движение, что способствует уменьшению шероховатости
поверхности. Станок обеспечивает шероховатость боковых поверх-
ностей резца в пределах Ra = 0,32 4-0,125 мкм.
При обработке задних поверхностей профиля на универсаль-
ном круглошлифовальном станке резцы закрепляют в специальном
приспособлении под углом, необходимым для образования заднего
угла (рис. 57). Угол поворота в плоскости, перпендикулярной
к оси головки, равен заднему углу на боковой рабочей поверхности
резца. Положение резца в приспособлении характеризуется
Тангенциальным St и радиальным Sr смещениями. Из треуголь-
ника ОАС (рис. 57, а) находим
для головок с наружными резцами:
тангенциальное смещение S;o = sin а$0,
радиальное смещение Sr„ =-у-cos as0 —/0;
Рис. 57. Схема расчета
Смещения резцов при за-
тыловании иа универсаль-
ном круглошлифоваль-
ном станке
для головок с внутренними резцами:
тангенциальное смещение ==-^-slnaSj(
С 1
радиальное смещение 5^ == cosot^ —
где Do и Dt — образующие диаметры соответственно наружных
и внутренних резцов; 10 и lt — базовые расстояния резцов; aSo и
aS/ — задние углы на боковых рабочих поверхностях в плоскости
вращения головки.
Тангенциальное смещение наружных резцов для праворежущих
головок направлено вправо (рис. 57, а), внутренних резцов —
влево (рис. 57, б) при рассмотрении их с лицевой стороны резцовой
головки. Для леворежущих головок резцы в приспособлении
располагают несимметрично относительно оси. Для шлифования
одного комплекта резцов двусторонней головки требуются два
различных приспособления.
Резцы сборных головок для нарезания конических колес
с прямым зубом шлифуют на затыловочных, токарных либо шлифо-
вальных станках. На рис. 58 представлена схема приспособления
к токарному или шлифовальному станку для шлифования профиля
резцов сборной зуборезной головки для предварительного нареза-
ния прямозубых конических колес. Наборный диск 1 имеет 32
паза, расположенных под углом 12° к оси диска для образования
задних углов. Опорные плоскости у всех пазов дйска должны
лежать в одной плоскости и быть перпендикулярны к боковым
плоскостям.
Более технологично изготовлять диск составным. Опорные
поверхности располагать на гладком диске, а к нему крепить
Рис. 58. Шлифование резцов сборных головок для предварительного нарезания^
конических колес с прямым зубом
Рис. 59. Приспособление для шлифова-
ния ножей к остроэаточенным червячным
фрезам
диск в виде сепаратора со
сквозными пазами. Шлифо-
вальный круг правят накат-
ным роликом 2 или алмаз-
ным приспособлением.
Задние поверхности но-
жей к сборным остроконеч-
ным (незатылованным) чер-
вячным фрезам шлифуют на
плоскошлифовальном или на
круглошлифовальном станке.
На круглошлифовальном
станке одновременно шли-
фуют половину комплекта
ножей в специальном при-
способлении (рис. 59). При-
меняют два типоразмера
приспособлений: диаметром
390 мм для ножей модулем
8—12 мм; диаметром 430 мм
для ножей модулем 14—20 мм.
При шлифовании в данном
приспособлении задние углы
ножей получают наклоном пазов в дисках, в которых иожи кре-
пят винтами.
Порядок затачивания ножей следующий: половину комплекта
ножей ставят в пазы с правой стороны до упоров, закрепляют
винтами и шлифуют одну боковую сторону ножей. Для шлифова-
ния другой боковой стороны ножи в правом диске меняют местами
(пазы в диске разнонаправленные). В левом диске приспособления
шлифуют радиусы ножей, для чего шлифовальный круг правят по
радиусу с помощью специального приспособления.
Зубья фрезы из твердого сплава шлифуют в приспособлении, по-
казанном на рис. 60, алмазным кругом АСР 80/63-100/80-100% МВ1.
Рис. 60. Приспособление для шлифования зубьев червячной фрезы из твердого
сплава
( б, ШЛИФОВАНИЕ ФАСОННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
Фасонные поверхности в зависимости от их формы, размеров и
характера производства шлифуют двумя методами: копирования
и огибания.
Шлифование методом копирования. Шлифование методом ко-
пирования осуществляют на универсальных плоскошлифовальных
или круглошлифовальных станках периферией или торцом шлифо-
вального круга. Для профильного шлифования применяют уни-
версальные плоскошлифовальные станки ЗЕ711В с проектором
3710В, станки с программным съемом припуска и цифровой инди-
кацией ЗЕ711ВФ1, ЗЕ721ВФ2-1, ЗЕ721ВФЗ-1.
Призматические и зубострогальные резцы, профиль которых
образован прямыми линиями, можно шлифовать плоской поверх-
ностью. Для этого необходимо совместить шлифуемую поверхность
с периферией или торцом круга.
На рис. 61 показана установка шлифуемого призматического
резца с помощью синусной линейки. Для этой цели могут быть
использованы лекальные тиски, призмы, комбинированные синус-
ные линейки и специальные приспособления. На рис. 62 показана
схема магнитного приспособления для шлифования плоскостей
зубострогального резца.
Поверхности, состоящие из нескольких пересекающихся пло-
ских элементов или из криволинейных участков, шлифуют фасон-
ным шлифовальным кругом. В зависимости от сложности профиля
шлифование ведут или всего профиля одновременно, или по эле-
ментам (рис. 63). Точность шлифованного профиля ±0,025 мм,
шероховатость поверхности Ra = 0,63-н0,32 мкм.
Фасонную правку шлифовального круга производят обтачива-
нием алмазным инструментом, накаткой роликом нли шлифова-
нием алмазным или абразивным кругом. Для правки шлифоваль-
ного круга применяют различные приспособления. Для профили-
рования прямолинейных и наклонных участков — синусные ли-
нейки, призмы и другие приспособления. Для профилирования
Рис. 61. Шлифование ^профилированным кругом
с помощью призмы и синусной линейки
Рис. 62. Электромагнитные приспособления для шли-
фования зубострогальных резцов
Г и п и
дуговых участков — приспособления,
схемы которых показаны на рис. 64.
Для профилирования дуговых профи-
лей применяют приспособления, у ко-
торых острие алмаза смещено с оси вра-
щения алмазодержателя на величину
радиуса заправляемой дуги. Для вог-
нутой поверхности алмаз устанавли-
вают выше оси вращения, для выпук-
лой — ниже оси вращения.
Для профилирования сопряженных
участков, состоящих из дуг окружности
и прямых, применяют универсальные
приспособления (рис. 65). Универсаль-
ное приспособление имеет нижнюю
плиту 1 и верхнюю каретку 2 с направ-
лением для суппорта. Каретка может
поворачиваться вокруг оси на 360°.
Крестовый суппорт 3 имеет стойку 4
с алмазодержателем 5. При вращении верхней кареткн относи-
тельно оси правят дугообразные участки профиля. Величину
радиуса устанавливают перемещением салазок вдоль оси. Длину
дуги можно ограничивать штифтами. Прямолинейные участки
правят с помощью суппорта, получающего возвратно-поступатель-
ное движение. Наклонные участки профилируют при установке
верхней каретки под соответствующим углом. Каретку под углом
устанавливают по шкале 6 или с помощью мерных плиток, распо-
лагаемых между штифтами, находящимися на нижней плите и на
каретке.
Рис. 63. Профилирование
шлифовального круга для по-
элементного шлифования:
а — резец; б — профили кругов
Рис. 64. Приспособления для профилирования шлифовальных кругов по радиусу
S
Рис 65. Универсальное приспо-
собление для правки фасонного
профиля шлифовального круга
по дугам и сопряженным пря-
мым
ного круга и сокращения
Для профилирования шлифоваль-
ных кругов со сложным профилем
при наличии криволинейного уча-
стка применяют приспособления для
профилирования по копиру или
станки с ЧПУ. На рис. 66 показана
схема приспособления для правки
шлифовального круга на плоско-
шлифовальном станке с помощью
шаблона копира, который устанав-
ливают на магнитной плите. Стойку
с алмазодержателем перемещают
вручную. Для корректировки про-
филя инструмента (резца) из-за нали-
чия углов? и а необходимо шаблон-
копир устанавливать под углом <р.
Устройство с пантографом для
профилирования шлифовального
круга по копиру. Для повышения точ-
ности профилирования шлифоваль-
времени, затрачиваемого на про-
цесс правки сложных контуров, шлифовальные станки осна-
щают профилирующими устройствами, у которых точное копиро-
вание уменьшенного в соответствующем масштабе профиля копира
производят с помощью пантографа и рычажного приспособления
«Диаформ». Передаточные отношения пантографа у этих устройств
могут быть 1 : 10 и 1:5, Приспособление «Диаформ» (рис. 67)
состоит из рычажной системы 8 привода шпинделя с алмазным
инструментом, рычага 7 щупа, оси 6 щупа, маховика 5 щупа,
опоры4 рычага щупа. Эта подвижная часть устройства обеспечи-
вает передачу траектории движения щупа 3 алмазному инстру-
Рнс 66. Профилирование шлифовального круга с помощью шаблона копира (а)
и с учетом коррекции (б)
/ промежуточная плита, 2 шаблон, 3 — щуп, 4 магнитная плита
Рис. 67. Приспособление
«Диаформ» для профилиро-
вания шлифовальных кругов
по копиру
менту, закрепленному в державке 9. Копир закрепляют на салаз-
ках 13 эксцентричными штифтами 2, базовой планкой 1 и базовыми
штифтами. Салазки перемещают маховиком 12. Правящие инстру-
менты 11 (алмазные резцы) устанавливают в блоке 10 под углом 5°
и закрепляют винтами.
Конструктивной особенностью устройств типа «Диаформ» явля-
ется наличие двух алмазов, расположенных один над другим в вер-
тикальной плоскости. Один из алмазов выполняет всю черновую
работу по образованию профиля, а второй—только чистовую.
Система профилирования двумя алмазами уменьшает возможность
образования погрешностей профиля шлифовального круга из-за
износа алмаза в процессе длительной работы.
Устройства «Диаформ» с передаточным отношением пантографа
1 : 10 могут быть использованы при образовании на шлифовальном
круге шириной 25 мм профиля глубиной до 13 мм. Устройства
с передаточным отношением 1 : 5 рассчитаны на профилирование
шлифовального круга шириной до 50 мм на глубину до 50 мм.
Для корректировки профиля при шлифовании фасонных резцов
с учетом переднего у и заднего а углов (рис. 68) необходимо
Рис. 68. Установка алмазно-
го резца для профилирова-
ния круга при шлифовании
профиля призматического
резца
сместить алмазный резец на величину К относительно оси шлифо-
вального круга. Смещение алмазного резца
slop;
COSp =
/?2 + 7 (4R — 3T)
2Н (2R — Т) ’
где R — радиус шлифовального круга;»/1 — глубина профиля на
шлифовальном круге; Н — глубина копира.
Профилирование кругов стальными роликами применяют
в серийном производстве. Профилирование шлифовального круга
производят с помощью приспособления (рис. 69) вручную на
плоскошлифовальном станке. При работе на круглошлифовальном
станке накатный ролик на оправке устанавливают в центрах станка
вместо шлифуемой детали. Накатный ролик подводят до соприкос-
новения со шлифовальным кругом. Ось ролика смещена на 5 мм
относительно оси круга в направлении его вращения. Скорость
вращения 5—8 м/мин.
Накатку производят при давлении ролика на шлифовальный
круг, при непрерывном охлаждении. Давление ролика осуществля-
ется подачей шлифовального круга на 0,02 мм за каждый оборот
накатного ролика при предварительном профилировании и 0,01 мм
за каждый цикл при окончательном профилировании. Накатные
ролики изготавливают из инструментальной стали, они могут быть
закаленными и не закаленными. Профилирование алмазными
фасонными роликами или роликами из сверхтвердого материала
«Славутич» целесообразно в условиях крупносерийного и массо-
вого производства фасонных деталей. Процесс профилирования
круга алмазным фасонным роли-
ком представляет собой либо шли-
фование абразивного круга, либо
его накатку. Для получения шеро-
ховатости шлифованной поверх-
ности в пределах Ra = 0,63-г-
Рис. 70. Приспособление для зата-
чивания задней поверхности зуба-
фрезы по радиусу
Рис. С9. Приспособление для заправки
шлифовального круга накатыванием:
1 <— накатный ролик; 2 — оправка; 3, 4 »
центра; 5 — зубчатые колеса
-i-0,32 мкм рекомендуются ролики с зернистостью 80/63—125/100.
При правке круга врезанием рекомендуется поперечная подача
0,5—1 мм/мин, скорость вращения ролика 2—6 м/с с применение^
СОЖ. Фасонные ролики изготовляют методом гальваностегии
с последующей их правкой электроискровой обработкой и электро-
химической доводкой.
Кинематическое построение профиля. Фасонные поверхности,
состоящие из дуг окружностей, эвольвентных, архимедовых или
других кривых могут быть прошлифованы при кинематическом
воспроизведении профиля. При этом деталь перемещается относи-
тельно шлифовального круга по кривой, построенной по соответ-
ствующему закону. Дугообразные участки могут быть образованы
при вращении поверхности, касающейся шлифовального круга,
относительно центра дуги.
На этом принципе работают приспособления и специальные
станки для шлифования остроконечных (незатылованных) выпук-
лых и вогнутых фрез. На рис. 70 приведена схема приспособления
для затачивания зуба йо радиусу. Затачивание по радиусу произво-
дится при качании фрезы относительно торцовой плоскости шлифо-
вального круга вокруг оси, совпадающей с центром радиуса
закругления вершины зуба фрезы. Положение этой оси и величину
радиуса качания можно регулировать. Образование задней по-
верхности осуществляется путем установки затачиваемого инстру-
мента так, как указано выше.
На столе 1 заточного станка смонтировано основание 2; уста-
новленная на нем плита 3 может получать качательные движения
от рукоятки 4. Салаз ки 5 и 6 на поворотном столе имеют взаимно
перпендикулярное перемещение от винтов 7 и 8. На салазках 6
закреплена стойка 9 с фасонной фрезой 10, поджимаемой центром
11. Положение зуба фиксируется пружинным упором 12, к кото-
рому подводится передняя поверхность зуба фрезы. Центр радиус-
ного выпуклого контура должен совпадать с осью .поворота плиты
3. Для быстрой установки служит упор 13, который при затачива-
нии отводят в сторону.
Шлифование по копиру. Фасонные поверхности, состоящие из
дугообразных, криволинейных участков и их сочетаний, иногда
шлифуют с помощью копировальных приспособлений или на спе-
циальных копировальных станках. Копировальные приспособле-
ния могут быть разделены на две группы: приспособления, на
которых копируются только выпуклые профили, и универсальные
приспособления. Копиры к ним могут быть выполнены в масштабе
1 : 1 или в большем масштабе. При этом значительно повышается
точность затачиваемого профиля фрезы. На рис. 71 представлена
схема копировального приспособления для затачивания фасонных
фрез с копиром, соответствующим профилю фрезы. Копир 3 обка-
тывается относительно неподвижного пальца 6, причем зуб фрезы
1, установленной на стойке 2, осуществляет аналогичное обкатыва-
ние относительно периферии шлифовального круга 8 при продоль-
Рис 7' Приспособление для
затачивания задних поверх-
ностей фасонных остроконеч-
ных фрез по копиру
ном и поперечном перемещении с по-
мощью крестового суппорта 5 и круго-
вых движений относительно поворот-
ного стола 4. Для получения профиля
зуба, соответствующего профилю ко-
пира, необходимо расположить затачи-
ваемый зуб так, чтобы его профиль сов-
падал с профилем копира, а режущая
кромка затачиваемого зуба, образу-
ющая шлифовального круга и торец
упора находились бы в одной полоско-
сти. Положение зуба фрезы фиксируется
упоркой 7.
Профиль фрез, состоящий из вогну-
тых, выпуклых и прямолинейных уча-
стков, может быть получен на копиро-
вальном приспособлении, предназна-
ченном для шлифования выпуклых
профилей комбинированным способом,
по методу касания профильным кру-
гом вогнутых участков и по методу
обкатки по копиру выпуклых и прямолинейных участков.
Заточка фасонных остроконечных (незатылованных) фрез по
задней поверхности может производиться на станках Kreizberg
(ФРГ) (рис. 72). Шпиндель 4 с абразивным кругом 6 вращается
в опорах, расположенных на хоботе 9 станка, который имеет ось
Рис 72. Схема заточки фасонной острозаточенной фрезы на станке Kreizberg
(ФРГ)
качания. Хобот со шпинделем уравновешивается грузом. На про-
дольном столе 2 станка закрепляется копирная стойка 3 с плоским
копиром. К контуру копира прижимается копирный палец 5,
закрепленный на шпинделе 4.
При поступательном перемещении стола 2 шлифовальный круг
получает вертикальное перемещение от копира и образует соответ-
ствующий профиль на фрезе 1. Радиус копирного пальца 5 должен
быть меньше минимального радиуса на копире. Периферия шлифо-
вального круга заправляется по радиусу, равному радиусу на
копирном пальце. Поворот фрезы на торцовый шаг осуществляется
с помощью упора 7, закрепленного на кронштейне 8. Положение
упора относительно оси фрезы определяется величиной заднего
угла. Подача на глубину заточки осуществляется опусканием
копира при вращении винта 10.
На копировальных станках Kreizberg можно затачивать по
передней поверхности затылованные фрезы с криволинейным дном
впадины
Витебский завод заточных станков им. XXII съезда КПСС
выпускает копировально-заточной полуавтомат ВЗ-71 для затачи-
вания задней поверхности остроконечных (незатылованных) фрез
с прямыми и винтовыми зубьями. Завод «Фрезер» для затачивания
канавочных фрез выпускает станки МФ-88 и МФ-89.
Для затачивания фасонных остроконечных (незатылованных)
фрез по копиру фирмы Hchtuder (Швейцария), Predform (Франция)
и другие выпускают заточные станки на «воздушной подушке».
Характерной особенностью этих станков является возможность
перемещения подвижной части станка, центровых стоек с затачива-
емой фрезой и копиром на «воздушной подушке» по плоскости стола.
Шлифовальный круг закреплен в шпиндельной бабке, жестко
связанной со столом. Подвижная к-аретка имеет центровые стойки,
для крепления затачиваемой фасонной фрезы. На нижней части
каретки имеется паз, куда вставляют и крепят копир, профиль
которого соответствует профилю затачиваемой фрезы. В процессе
работы станка, т. е. при затачивании фрезы, копир должен все
время находиться в контакте с копирным пальцем, расположенным
под кругом и имеющим радиус, равный радиусу тороидальной
поверхности заправленного круга. Каретка может свободно
передвигаться в любом направлении. Перемещение каретки по
плоской поверхности стола осуществляют вручную. Для этого
через клапан в нижней части каретки подается под давлением
воздух, образуя «воздушную подушку», оказывающую разгружаю-
щее действие и частично уравновешивающую массу каретки фрезы,
что в итоге облегчает перемещение каретки вручную. Свободное
перемещение каретки с копиром и фрезой дает возможность зата-
чивать крупные фасонные фрезы различного профиля с точностью
0,02—0,03 мм.
Шлифование фасонных поверхностей на профиле шлифоваль-
ных станках. Для шлифования с высокой точностью ±(0,005—
0,01 мм) сложных наружных профилей, фасонных роликов для
правки кругов, фасонных резцов и других деталей применяют
специальные профилешлифовальные станки с различными систе-
мами отсчета и контроля перемещений шлифовального круга по
шлифуемому контуру.
Для профилешлифовальных станков характерна небольшая
линия контакта шлифовального круга с обрабатываемой деталью.
В зависимости от системы отсчета и контроля перемещения шлифо-
вального круга различают;
1) оптические профилешлифовальные станки, работающие на
принципе совмещения обрабатываемого профиля с соответствую-
щим профилем чертежа, выполненном в увеличенном масштабе;
2) профилешлифовальные станки, работающие по принципу
копирования контура чертежа или шаблона, выполненного в уве-
личенном масштабе; копирование чертежа и его уменьшение до
требуемых размеров на детали осуществляется с помощью панто-
графа;
3) профилешлифовальные станки, основанные на принципе
геометрического построения отдельных участков профиля с по-
мощью координатной системы станка и измерительных инстру-
ментов;
4) профилешлифовальные станки с программным управлением.
Оптическая система станков 395М с экраном (рис. 73) пред-
ставляет собой проектор, с помощью которого изображение детали
3 проектируется на экран в 50-кратном увеличении. На экран I
накладывают чертеж детали на прозрачной кальке, выполненной
в масштабе 50 ; 1. Таким образом, оператор видит на экране 2
контур заготовки детали, контур увеличенного чертежа и контур
шлифовального круга. Перемещая круг с помощью механизмов
перемещения шлифовальной бабки, оператор ведет точку пери-
ферии круга на экране по линии контура увеличенного чертежа,
совмещая таким образом контур обрабатываемой поверхности
детали с контуром чертежа. Работа на станке 395М менее утоми-
тельна, чем работа на станках с оптическим устройством с микро-
скопом и пантографом. Шлифование криволинейных участков на
станках с экраном все время контролируется, в то время как при
работе на станках с пантографом его можно контролировать только
по отдельным точкам при перемещении иглы пантографа по увели-
ченному чертежу детали. Обработка на профилешлифовальном
станке позволяет обеспечить минимальный радиус (0,06—0,1 мм)
сопряжения смежных участков. На профилешлифовальных станках
возможно шлифование фасонных деталей с несквозным профилем.
В тех случаях, когда затруднено профилирование алмазных кру-
гов на плоскошлифовальных станках, рекомендуется твердосплав-
ные фасонные детали шлифовать на профнлешлифовальных стан-
ках.
На станке используют делительные и другие приспособления,
расширяющие его технологические возможности. Точность обра-
ботки без смены чертежа до 0,01 мм, шероховатость поверхности
Ra = 0,125>0,32 мкм. На станке можно обрабатывать детали из
закаленных сталей и твердого сплава. При шлифовании деталей
из твердого сплава следует применять алмазные круги.
Оптические профилешлифовальные станки эффективно при-
менять при обработке сложных профилей небольшого размера,
особенно при единичном производстве. Шлифование прямолиней-
ных участков значительной длины и профильных деталей больших
размеров можно более производительно выполнять на плоскошли-
фовальном станке с горизонтальным шпинделем.
Плоскошлифовальный станок с ЧПУ. На Оршанском станко-
строительном заводе «Красный борец» выпускают плоскошлифо-
вальный полуавтомат ЗЕ72ВФЗ-1 высокой точности, станок имеет
крестовый стол размерами 320x630 мм и горизонтальный шпи-
ндель и предназначен главным образом для профильного шлифо-
вания.
На станке программируются поперечное перемещение стола,
вертикальное перемещение шлифовальной бабки, вращение детали
и поворот алмаза при правке круга по радиусу. На станке с по-
мощью системы ЧПУ осуществляется правка круга по профилю
методом врезания; при заправленном круге по радиусу можно
шлифовать профиль детали обходом его по контуру. При установке
обрабатываемой детали в центрах можно шлифовать профиль
круглофасонных резцов, кулаков или пуансонов.
При обходе контура радиусным кругом отклонение от прямо-
линейности образующей составляет 0,01 мм на 100 мм, радиальное
биение дуги окружности до 0,005 мм, шероховатость обработанной
поверхности Ra = 0,5 мкм.
Профилешлифовальные станки с программным управлением.
На Вильнюсском заводе шлифовальных станков выпускают про-
филешлифовальный станок ЗГ95ФЗ с ЧПУ. На станке возможна
обработка профилей, состоящих из прямых и дуг окружностей.
Кривые аппроксимируются дугами окружностей. На станке
программируют формообразование в горизонтальной плоскости
(координаты X—V), ориентацию шлифовального круга относи-
тельно профиля (координата Z), правку круга, пуск и остановку
шлифовального круга и каретки. Станок обеспечивает точность
обработки линейных размеров 10 мкм, перпендикулярность 8 мкм,
шероховатость Ra = 0,34ч-0,25 мкм. Оптическа/f система станка'
обеспечивает наблюдение за процессом шлифования и облегчает
установку детали. Зона слежения сделана неподвижной, при этом
экран может быть минимальной величины, а длина обработки
неограниченной. Последнее исключает необходимость в переста-
новках. Чертеж в масштабе 1 ! 1 движется вместе с деталью, а зоны
обработки на чертеже и на заготовке совмещаются на экране.
В настоящее время на некоторых предприятиях нашей страны
введены в эксплуатацию созданные в ГДР оптические профиле-
шлифовальные станки с программным управлением SWPO80NC1,
оптический профилешлифовальный станок PFS4 фирмы Ре—te—we
(ФРГ), снабженный электронной системой управления, которая
осуществляет автоматическое шлифование заданного размера
прямых линий обрабатываемого контура, расположенных под
любым углом; точность обработки профиля 0,01 мм. Профилешли-
фовальный станок с пантографом RCM150 фирмы Studer (Швейца-
рия) оснащен электронным управлением, осуществляющим авто-
матический обход щупом профиля шаблона, а также автомати-
ческий (по программе) разворот щупа по нормали к профилю
шаблона. Применение шаговых двигателей в сочетании с электрон-
ными системами управления позволяет осуществлять гибкую
настройку и автоматическое управление циклами шлифования.
На профилешлифовальном станке SWA (Япония) с помощью
ЧПУ осуществляют контурную обработку деталей в результате
взаимосвязанных перемещений шлифовальной бабки по вертикаль-
ным направляющим и поперечного перемещения крестового суп-
порта со столом по горизонтальным направляющим. В этом станке
система ЧПУ позволяет также профилировать шлифовальный круг
по заданному профилю.
Профильное шлифование фасонных поверхностей вращения
инструментов. Шлифование круглых фасонных резцов, накатных
роликов, фасонных фрез осуществляют на универсальных кругло-
шлифовальных станках, резьбошлифовальных, шлифовально-
затыловочных, универсально-заточных, профилешлифовальных и
на специальных станках. Сложный профиль инструмента шлифуют
профилированным кругом по отдельным элементам профиля после-
довательно или по всему профилю одновременно. Шлифование
фасонного инструмента по всему профилю производится методом
врезания. Прямолинейные участки, наклонные к оси, шлифуют
периферией или торцом круга с поворотом шлифовальной головки
или стола иа соответствующий угол.
2
Рис. 74. Приспособление
для правки алмазного •
круга шлифованием
Обработка профиля фасонных поверхностей твердосплавного
инструмента. Профили' фасонных поверхностей инструмента из
твердого сплава обрабатывают шлифованием, анодно-механиче-
ским, электроискровым, электрохимическим и ультразвуковым
методами. Шлифование производят шлифовальными кругами из
карбида кремния ранее описанными способами. Алмазные круги
успешно применяют на профилешлифовальных станках и при
шлифовании непрофилированным кругом или специально изготов-
ленными профилированными кругами.
Шлифование абразивными кругами 63С и непрофилированными
алмазными кругами аналогично шлифованию инструмента из
быстрорежущей стали.
В профилировании алмазных кругов имеются некоторые особен-
ности. Для профилирования алмазных кругов применяют: метод
абразивного шлифования, электроискровую обработку, гальвано-
пластику с ориентированием алмазных зерен, шаржирование
с одновременным формированием профиля алмазоносного <;лоя на
органической связке и образование профиля круга путем пласти-
ческого деформирования алмазоносного слоя на металлической
связке фасонным накатным роликом. Накатывание роликом обеспе-
чивает точность профиля 0,005—0,01 мм при минимальном радиусе
закругления 0,03—0,04 мм, высокую производительность при
правке (время накатывания нового профиля 10—30 мин) и значи-
тельное снижение расхода алмазов.
На рис. 74 показана схема универсального приспособления
для правки алмазного круга 1 по радиусу и под углом методом
шлифования кругом 2. Для правки алмазного круга применяют
также оптические профилешлифовальные станки. При этом круг
устанавливают в приспособление для обработки круглых деталей.
Правку производят методом шлифования алмазным кругом из
природных алмазов или кругом из карбида кремния. Трудоемкость
правки шлифовальным кругом на этом станке очень велика. Умень-
Рис. 75. Правка алмазоносного круга
электроэрозиоииым способом:
1 — генератор импульсов; 2 — электриче*
ские контакты; 3 — алмазный шлнфоваль*
ный круг; 4 — ванна диэлектрика; 5
фасонный роликовый электрод для правки;
б фасонный токарный резец
шение трудоемкости дости-
гается модернизацией привода
шлифовального шпинделя и до-
ведением скорости вращения
круга до 60 м/с.
Электроэрозионный способ
правки алмазных кругов обе-
спечивает специальная уста-
новка (рис. 75). При электро-
эрозионной правке алмазы, за-
крепленные в связке алмазного
слоя, удаляются из нее под дей-
ствием электрических импуль-
сов и уносятся потоком диэлек-
трика. Точность профиля при
этом составляет 15—25 мкм.
Для обработки профиля фа-
сонных поверхностей методом
анодно-механической обработки
применяют полуавтоматические станки двойного копирования.
Профилирующим инструментом (катодом) является профильный
чугунный диск, подключенный к источнику постоянного тока
напряжением 24 В, положительный полюс присоединяют к за-
готовке обрабатываемого инструмента. В зону контакта диска
с обрабатываемой заготовкой через сопло подается электро-
лит. Для повышения устойчивости и производительности про-
цесса при обработке широких профилей со значительной пло-
щадью контакта подача электролита производится профилирую-
щим диском. Электролит подается в центр диска центробежной
силой, перемещается к периферии и через отверстия и прорези
диска подается в зону контактирования.
Профилирующий чугунный диск предварительно обрабатывают
на токарном станке и окончательно профилируют (обтачивают) на
планшайбе полуавтомата специальным фасонным резцом, установ-
ленным на суппорте. При этом число оборотов диска снижается до
20. Обработку ведут при скорости диска 20—30 м/с, съем по сплаву
Т5КЮ до 600 мм3/мин.
Профилирование призматических и дисковых резцов, оснащен-
ных твердосплавными пластинками, производится по способу
электроискровой обработки отдельными участками с применением
цилиндрических, конических и фасонных дисков. На станке
ЛК.3-54 электроискровую обработку производят методом двойного
копирования. Фасонным резцом профилируется алюминиевый
электродиск (закрепленный на шпинделе станка), который затем
обрабатывает поверхность резца из твердого сплава.
Обработку призматических резцов ведут при поступательном
перемещении стола. Дисковые резцы обрабатывают в приспособле-
нии, обеспечивающем вращение резца относительно оси. Вращение
1 сл
приспособления осуществляется электродвигателем. Точность пе-
ренесения профиля зависит от режима обработки и обусловлива-
ется величиной межэлектродного промежутка. При электроискро-
вой обработке может быть достигнута точность по 6-му квалитету
и шероховатость поверхности Ra = 1,25ч-0,63 мкм. Фасонные
профили твердосплавных резьбовых и фасонных резцов могут быть
вырезан^! электродом-проволокой по копиру на электроискровой
установке 4531 с электроконтактной копировальной системой или
на станке 4531ФЗ.
Технологический процесс заключается в следующем. Латунная
или медная проволока перематывается с одной катушки на другую,
одновременно обрабатываемая заготовка перемещается относи-
тельно проволоки по копиру. Проволока врезается в тело заготовки
и вырезает требуемый контур; шероховатость Ra = 2,5-4-0,63 мкм,
точность 0,003—0,005 мм.
Фасонные призматические и круглые резцы из твер цых сплавов
можно обрабатывать на электрохимическом станке ЭС-1 с помощью
профильного диска. Диск и резец подключают к источнику постоян-
ного тока низкого напряжения типа ВАС-600/300. Электролит
подают насосом ПА-22 в верхнюю часть вращающегося диска,
который увлекает электролит в межэлектродный зазор. Обработку
осуществляют на следующих оптимальных режимах: скорость
вращения диска 25—30 м/с, продольная подача 1,5—2 мм/мин при
обработке сплава Т15К6 и 0,6—0,7 мм/мин при обработке сплава
ВК8, напряжение технологического тока 4—8 В. В качестве
электролита при обработке титанокобальтовых сплавов применяют
20 %-ный водный раствор азотнокислого калия и при обработке
вольфрамокобальтовых сплавов — водный раствор: 10 % KNO3,
10 % NaCl и 5 % NaOH.
При электрохимической обработке точность 0,05 мм при шеро-
ховатости Ra = 1,25-^0,2 мкм. Износ электрода инструмента
незначителен. Для электрохимического шлифования фасонных
призматических твердосплавных инструментов применяют плоско-
шлифовальный станок ЗЭ70ВФЗ с горизонтальным шпинделем
с крестовым столом и числовым программным управлением.
Систему ЧПУ используют для правки графитового шлифовального
круга.
Шаблоны для проверки фасонного инструмента. Профиль
фасонного инструмента контролируют на проекторе по чертежу,
вычерченному в увеличенном масштабе, на микроскопе или с по-
мощью шаблонов на просвет. В зависимости от требуемой точности
проверяемого' инструмента допускается просвет 0,02—0,05 мм.
При проектировании шаблона определяют базовые поверхности, от
которых отсчитывают все размеры. В качестве базовых могут быть
горизонтальные участки профиля, торцовые поверхности или
узловые точки.
Профиль фасонных остроконечных (незатылованных) фрез
совпадает с профилем обработанной детали. Все размеры этого
Рис. 76. Шаблон и контршаблон для контроля профиля технологического (нор-
мального) сечения резцов
профиля переносят на шаблон без изменений. При проектировании
шаблонов для фасонных резцов и фрез о углом у > 0° необходимо
учитывать, что профиль резцов не совпадает с профилем обрабаты-
ваемой детали и его определяют расчетом. По результатам расчета
строят профиль шаблона.
Расстояния по оси инструмента между узловыми контурными
точками фасонного профиля шаблонов, предназначенных для
контроля точности фасонной поверхности радиальных резцов, ось
или база крепления которых параллельна осн обрабатываемых
деталей, а также тангенциальных резцов, равны расстояниям по
оси между одноименными узловыми точками фасонного профиля
деталей. Расстояния по оси между узловыми контурными точками
фасонного профиля шаблонов, предназначенных для контроля
точности шлифования фасонных поверхностей резцов, ось или база
крепления которых расположены под углом <р к оси обрабатывае-
мых деталей, не равны расстояниям по оси между одноименными
узловыми контурными точками обрабатываемых ими деталей, и их
рассчитывают.
Примеры построения и простановки размеров на шаблонах для
контрольного измерения призматических и круглых радиальных
резцов приведены на рис. 76, а, а тангенциальных резцов — на
рис. 76, б [5 ].
Для облегчения контрольных измерений точности изготовления
фасонного профиля шаблонов целесообразно вычислить и указать
на исполнительных чертежах шаблонов кроме координат, опре-
деляющих взаимное расположение узловых контурных точек
фасонного профиля, углы наклонных участков и длину прямо-
линейных участков.
Криволинейные участки резцов задают или координатами ряда
промежуточных точек, или дугой окружности, заданной тремя
точками. Точность изготовления заданных чертежом линейных
размеров фасонного профиля шаблона 0,01 мм.
В зависимости от сложности фасонного профиля и технологии
его изготовления шаблон проектируют на весь профиль или на
отдельные его элементы. Базой для измерения служат плоскость,
параллельная координатной линии, и плечики от боковой поверх-
ности инструмента.
В настоящее время профиль шаблонов шлифуют на профиле-
шлифовальном станке с применением чертежа, выполненного
в увеличенном масштабе. Для повышения точности изготовления
шаблона и чертежа-копира к профилешлифовальному станку
рекомендуется использовать графопостроитель, управляемый от
ЭВМ. По мере развития профилешлифовальных станков с ЧПУ
с помощью ЭВМ можно рассчитывать профиль фасонного инстру-
мента, профиль шаблона и управляющую программу к профиле-
шлифовальному станку. С помощью ЭВМ может быть получена
также управляющая программа для вырезания шаблона на электро-
эрозионном проволочном станке.
§ 6. ШЛИФОВАНИЕ РЕЗЬБЫ
После термообработки резьбу на метчиках, резьбовых фрезах,
накатных роликах, нарезных и накатных плашках и другом
резьбообразующем инструменте шлифуют на универсальных
резьбошлифовальных станках (МВ13 и др.), на специальных резь-
бошлифовальных полуавтоматах для шлифования метчиков 5996
(М4—М16), 5897 (М10—МЗЗ), на автомате 5897Б и др.
Резьбошлифовальные станки различают по следующим кон-
структивным признакам:
средствам настройки для получения заданного шага резьбы
(с помощью постоянного ходового винта и сменных зубчатых колес;
сменных ходовых винтов; сменных копиров без ходового винта);
способу установки на угол подъема винтовой линии поворотом
стола или поворотом шлифовальной бабки;
движению при затыловании, которое осуществляется: качанием
стола с заготовкой вокруг оси, параллельной оси изделия
(рис. 77, а), поперечным возвратно-поступательным движением
шлифовальной бабки (рис. 77, б), качанием шлифовальной бабки
вокруг оси, параллельной оси изделия (рис. 77, в), поворотом
эксцентричной гильзы шлифовальной головки (рис. 77, г), смеще-
нием центра задней бабки (рис. 77, д).
Применяют несколько методов шлифования резьбы (рис. 78)
на резьбошлифовальных станках: однониточным кругом, много-
ниточным цилиндрическим кругом, многониточным коническим
кругом и многониточным кругом с заборным конусом. Метод шли-
фования однониточным кругом применяют в тех случаях, когда
требуется высокая точность резьбы (по 1-му классу). Производи-
поворота
г)
S)
Рис. 77. Схемы затылования на
реэьбошлифовальиых станках
Рис. 78. Шлифование резьбы на метчиках:
а — отклонение от теоретического профиля; б шлифование методом врезания? 9 •
шлифование на проход миогонвточным кругом; г — заборная часть многоинточногви
круга; д «*> шлифование на проход однониточным кругом
тельность шлифования многониточным кругом в 2—10 раз выше
производительности шлифования однониточным кругом, но точ-
ность значительно ниже.
При шлифовании резьбы на деталях из быстрорежущих сталей
применяют шлифовальные круги из белого электрокорунда, зеле-
ного карбида кремния и монокорунда. Рекомендуется применять
круги из кубического нитрида бора (эльбора) или кубанита. Круги
из кубического нитрида бора имеют стойкость в 2—4 раза выше
стойкости абразивных кругов. Особо эффективно применение
кругов из эльбора или кубанита при шлифовании изделий из
вольфрамомолибденовых сталей н сплавов с повышенным содержа-
нием ванадия и кобальта.
При шлифовании резьбы на деталях из твердых сплавов реко-
мендуется применять алмазные кругй. Абразивные шлифовальные
круги применяют на керамических и органических связках, круги
из эльбора — на органической и керамической связках, круги из
кубанита — на металлической и керамической связках.
Алмазные круги на металлической связке. Круги на металли-
ческой связке обладают лучшей стойкостью кромок, но труднее
правятся. При электроалмазном шлифовании применяют круги
только на металлической связке. Абразивные круги на керами-
ческой связке применяют при шлифовании резьб высокой точности
и резьб, нарезанных до термообработки. Круги на органической
связке (вулканитовой) позволяют работать на высоких скоростях
(48 м/с) и обеспечивают высокую производительность. Однако Эти
круги эластичнее керамических и их применяют для шлифования
менее точных резьб, а также при шлифовании без предварительного
нарезания резьбы до термообработки.
Выбор характеристики шлифовального круга определяется
8. Зернистость и твердость кругов 24А и 63С,
применяемых при шлифовании метрической
резьбы
материалом шлифуемого
изделия, стойкостью
профиля шлифовального
круга, временем работы
круга до появления вол-
нистости и прижогов на
шлифуемой поверхно-
сти. Стойкость шлифо-
вального круга дости-
гается понижением но-
мера зернистости и уве-
личением твердости кру-
га, но при этом возра-
стают тепловыделение и
засаливание круга. Ре-
комендации по выбору
однониточных шлифо-
вальных кругов приве-
дены в табл. 8.
Шаг резьбы, мм Черновое шли- фование Чистовое шли- фование
Зерни- стость Твердость Зерни- 1 стость I Твердость
До 0,5 М28 С2 М20 С2
0,6—0,8 3 02 М28 С2
1—1,25 5 ^ 02 4—3 С2
1,5—1,75 5 СМ2 й—4 С1
2—2,5 6—5 СМ2—СМ 1 5 СМ2
3—4 8-6 СМ2—СМ1 6—5 СМ2—СМ!
4,5—5,5 10-8 СМ1 8—6 СМ2-СМ1
6 10 СМ1 8 СМ1
156
При многониточном шлифовании применяют круги более мяг-
кие и мелкозернистые, чем при однониточном шлифовании. Умень-
шение твердости многониточного круга облегчает процесс его нака-
тывания при заправке; уменьшение зернистости при этом должно
обеспечить его профильную стойкость. Применяют многониточные
шлифовальные круги на керамической связке. Круги на вулкани-
товой и бакелитовой связках не накатывают и для многониточного
шлифования не применяют.
Ленинградский абразивный завод «Ильич» рекомендует приме-
нять многониточные круги из эльбора Л5С2 К 100 % для шлифова-
ния метчиков и круги ЛМ40 для шлифования гребенок шагом
1,5 мм. Для однониточных кругов рекомендуется применять
эльборовые круги на керамической связке СЮ:
Шаг резьбы, мм . . . 0,5—0,75 0,8-1,0
Характеристика круга ЛМ28Т1-Т2К ЛМ40-Л4СТЗ-Т2К
Шаг резьбы, мм . . 1—1,5 1,5 и более
Характеристика круга Л4-Л6Т1-Т2К Л5-Л6Т1-Т2К
Эльборовые’ круги на керамической связке СЮ правят алмаз-
ными карандашами Н2-НЗ. Кубанитовые круги КР 63/50—
100/80 Ml 150 % рекомендуется применять для чистового шлифова-
ния предварительно шлифованных или накатанных метчиков. Для
шлифования метчиков из твердых сплавов применяют алмазные
круги АСР 50/40 150 % на металлической связке. Для многониточ-
ного шлифования применяют алмазные круги на связке МО7
с алмазами марок АСР и АСВ зернистостью 50/40—100/80 концент-
рации 75—100 %.
Резьбы с мелким шагом шлифуют предварительно и оконча-
тельно. При таком способе для предварительной операции выби-
рают шлифовальные круги с более крупным зерном и более мягкие,
что позволяет вести работу на более жестких режимах, не опасаясь
прижогов и увеличенного радиуса закругления. На окончательную
операцию оставляют припуск 0,10—0,15 мм.
Образование и обработку резьбы шагом 0,4—2,0 мм производят
шлифовальным кругом по целому без предварительного нарезания.
Выбор режимов шлифования определяется стойкостью профиля
заправленного круга и точностью резьбы по профилю и шагу;
появлением прижогов на шлифуемой поверхности и ухудшением
частоты обработки за период работы круга до правки.
Расчетную стойко'сть абразивного однониточного круга между
двумя правками в среднем принимают равной 10—15 мин для
чернового шлифования и 5 мин для чистового шлифования, для
многониточных кругов 20—30 мин.
При шлифовании режущего инструмента интенсивное выделе-
ние тепла приводит к образованию прижогов и структурным
изменениям поверхностного слоя, что является в большинстве
случаев наиболее важным технологическим ограничением при
назначении режимов шлифования.
Режимы резьбошлифования характеризуются интенсивностью
съема металла (мм3/мин) на 1 миллиметр активной режущей кромки
шлифовального круга. Интенсивность съема металла условно
характеризуется удельным съемом
(Зуд = 1000ои/ = CD“P₽.
где ои—окружная скорость изделия; D — диаметр изделия;
t—глубина шлифования; Р — шаг резьбы; С — приведенный
удельный съем металла.
Элементы режима шлифования влияют неодинаково при разных
ограничивающих факторах.
Существуют два способа шлифования резьбы — скоростной и
глубинный. Глубинный способ заключается в шлифовании с боль-
шой глубиной и малой окружной скоростью изделия (до 1—
1,5 м/мин). При черновом шлифовании многониточным кругом
врезанием по целому скорость вращения заготовки 25—50 мм/мин,
а на предварительно нарезанной 50—80 мм/мин. При шлифовании
однониточным кругом точных резьб скорость вращения 0,2—
0,3 м/мин.
Скоростной способ заключается в шлифовании резьбы со значи-
тельной окружной скоростью изделия (до 10 м/мин) и незначитель-
ной глубиной резания с большим числом проходов (до 8—20), при
автоматической подаче число проходов выбирают в зависимости от
шага резьбы. При скоростном методе интенсивность съема металла
в 2—3 раза выше, чем при глубинном. Следует отдать предпочтение
шлифованию с большой окружной скоростью изделия и с малой
глубиной резания, так как при этом уменьшается время контакта
шлифовального круга со шлифуемым инструментом и опасность
появления прижогов.
При скоростном шлифовании резко снижается время шлифова-
ния на один проход, но при этом возрастает время на вспомогатель-
ные ходы/ Оптимальная скорость вращения шлифуемого инстру-
мента
„ — ъ
Уопт — « р 1000г »
где k = 1 для быстрорежущей стали, k — 0,67 для углеродистой
стали;Ь — длина резьбы, мм; т — время на реверсирование, вспо-
могательные ходы и установку на глубину на один проход, мин;
Dp — диаметр резьбы, мм; Р — шаг резьбы, мм.
При шлифовании стали Р5Ф5 интенсивность съема снижается
по сравнению с интенсивностью съема при шлифовании стали Р18.
При использовании кругов из эльбора интенсивность съема
металла не снижается. При шлифовании резьб метчиков из быстро-
режущей стали кругами из эльбора рекомендуются следующие
режимы шлифования: икр = 35ч-40 м/с, оилд = 0,3 0,8 м/мин,
глубина при чистовом шлифовании t = 0, i мм, при черновом
шлифовании t = 0,2 -т-0,3 мм. При шлифовании метчиков из
157
Рис. 79. Приспособление для автоматиче-
ской правки резьбошлифовального круга:
а боковых поверхностей; б — радиуса
быстрорежущей стали кру-
гами из кубанита инр =
= 30ч-35 м/с; ииэд = 0,4 4-
0,6 мм/мин, / = 0,05 4-0,1 мм.
Скорость вращения обра-
батываемого инструмента
связана с допуском на шаг.
Чем меньше допуск, тем
меньше должна быть скорость
шлифуемого инструмента. На
предпоследних проходах ин-
тенсивность съема металла
должна быть уменьшена, а
последние проходы - осуще-
ствляются выхаживанием.
При автоматической подаче
два-три прохода проводят
без поперечной подачи, а при ручной — один проход без по-
перечной подачи.
Значительное влияние на производительность и качество по-
верхности шлифуемой резьбы оказывает применение СОЖ. В ка-
честве СОЖ при резьбошлифовании применяют сульфофрезол.
При шлифовании кубанитовыми кругами на связке Ml рекоменду-
ется применять индустриальное масло И-12 (веретенное 2) — 70 %
и сульфофрезол — 30 %, интенсивность подачи СОЖ 5—
6 л/мин.
Однониточный абразивный и эльборовый шлифовальный круг
на керамической и органической связках правят с помощью спе-
циального приспособления алмазом или алмазным карандашом.
Правка может производиться вручную или автоматически. При
чистовом шлифовании правку проводят с малыми подачами
(0,02—0,03 мм/ход) с охлаждением (рис. 79).
На некоторых резьбошлифовальных станках есть приспособле-
ния для правки многониточного шлифовального круга алмазом.
Для нарезания резьбы на шлифовальном круге применяют гранё-
ный алмаз с углом 40—45°. Алмаз при профилировании режет толь-
ко своей вершиной. Приспособление устанавливают на задней
бабке станка или в центрах.
Профилирование шлифовального круга происходит в резуль-
тате сложения продольного и поперечного перемещения алмаза.
Продольное перемещение осуществляется ходовым винтом, по-
перечное — специальным кулачком, осуществляющим возвратно-
поступательное перемещение алмаза.
Заправка многониточного круга на керамической связке про-
изводится также накатыванием металлическим роликом. Накатные
ролики изготовляют из высокоуглеродистой, легированной и
быстрорежущей стали. Более стойкие накатные ролики из стали
Р6М5 термически обработанные до твердости HRC 63—65.
Для удаления из зоны хрупкого деформирования круга частиц
связки и отдельных зерен абразива на ролике фрезеруют канавки
с неравномерным шагом или сверлят в шахматном порядке отвер-
стия. Форма и профиль накатного ролика соответствует форме н
профилю резьбы. Резьбонакатные ролики могут быть цилиндри-
ческими или коническими в зависимости от вида резьбы инстру»
мента. Кольцевую резьбу резьбонакатных роликов шлифуют на
резьбошлифовальном станке однониточным абразивным кругом.
Для повышения точности резьбы накатного ролика при его шлифо-
вании рекомендуется не отводить стол при переводе круга с одной
нитки на другую. Для этого на резьбонакатных роликах делают
выемку, а перевод круга к следующей нитке осуществляют без
отвода стола в тот момент, когда выемка находится против круга,
Для лучшего использования резьбонакатных роликов ширину ик
делают в 2—3 раза больше ширины заправляемого круга. Ролики
шлифуют на оправках с точными полированными центрами и йа
этих же оправках работают при правке кругов.
При правке круга ролик на оправке устанавливают в центрах
вместо шлифуемого изделия, подводят к шлифовальному кругу и
при малой скорости вращения круга накатывают резьбу. Правку*
производят при частоте вращения круга 75—100 об/мин, при давле-
нии порядка 787—1175 кН/м- при. непрерывном охлаждении и
смывании снятого абразива. Для обеспечения большой стойкости
ролика и высокой точности резьбы многониточных шлифовальных
кругов ВНИИАШ рекомендует правку кругов вести при определен-
ной подаче и числе циклов в зависимости от характеристики круга
и шага резьбы. Для предварительной заправки рекомендуется
глубина врезания ролика за один цикл 0,02 мм, для шага резьбы
0,75 мм — 25 циклов; для шага резьбы 1,5 мм — 50 циклов и для
шага 2 мм — 65 циклов. Для окончательной правки принимают
глубину врезания ролика за один цикл 0,01 мм, число циклов 4—8.
При правке накатыванием эльборовых многониточных кругов на
керамической связке время накатывания увеличивается вдвое.
Правку алмазного, кубанитового и эльборового кругов про-
изводят методом шлифования на резьбошлифовальном станке
с применением специального приспособления (рис. 80). Требуемая
скорость вращения алмазного круга 1—2 м/с достигается путем
отключения привода главного двигателя и включения специального
имеющегося на станке привода, предназначенного для накатывания
многониточных абразивных кругов. При отсутствии на резьбошли-
фовальном станке такого привода правку алмазных кругов следует
производить при минимальной скорости вращения шпинделя.
Правку осуществляют шлифованием кругами из карбида кремния
зеленого формы ПП на керамической связке, зернистостью на
2—3 номера больше зернистости алмазного круга и твердостью
СМ1—СМ2. Правку следует производить без применения охлаж-
дающей жидкости. Режимы правки алмазных кругов формы А2П:
скорость вращения алмазного круга 1—2 м/с; круга 63С 10—16 м/с,
1 tn
подача 0,1—0,5 мм/мин и глубина 0,02—0,005 мм, 3—6 двойных
ходов.
Предварительную правку эльборового и кубанитового кругов
для устранения биения производят алмазным кругом АПП
АСО16Б1 150 %. Чистовую правку круга, обеспечивающую над-
лежащую точность профиля и высокую режущую его способность,
производят электрокорундовым кругом ПП 100x6x20
25А16-СМ2-К7.
Правку круга производят с охлаждением. В качестве СОЖ
применяется масло И-12А или сульфофрезол. Лучшие результаты
получены при применении масла И-12А с примесью серы (на 10 л
масла 80 г серы). Охлаждение осуществляется поливом, расход
жидкости 5—8 л/мин.
Для повышения производительности правки алмазных и ку-
банитовых кругов на металлической связке применяют электро-
эрозионный метод правки (рис. 81). Токопроводящий правящий
абразивный круг ПП125Х 10x32 63С на металлической связке М5
служит катодом, а алмазный круг, подвергающийся правке,
анодом.
Приспособление для правки устанавливают на шлифовальной
бабке станка вместо каретки механизма для правки круга алмаз-
ным карандашом. Шпиндель вращается от электродвигателя
мощностью 0,18 кВт с частотой вращения 280 об/мин. Напряжение
к правящему кругу (катоду) подается через корпус приспособле-
ния для правки. Подвергаемый
правке алмазный шлифовальный
круг вращается со скоростью
1,6—1,7 м/с. Понижение ско-
рости вращения шпинделя осуще-
ствляется с помощью редуктора.
Рис. 80. Правка эльборового или
алмазного резьбошлифовального
круга на металлической связке:
1 — привод шлифовального круга;
2 — шлифовальный круг; 3 — резь-
бошлнфовальный круг; 4 ~ шлифу»
еыая деталь
l-o
220В
Рис. 81. Приспособление для электроэро-
зионной правки шлифовального круга:
1 — шлифовальный круг на металлической
связке; 2 =» резьбошлнфовальныЙ круг; 8
редуктор
Искровые разряды, возникающие между правящим и алмазным
кругами, вызывают поверхностное разрушение алмазоносного
слоя, в результате чего резко возрастает интенсивность механи-
ческого воздействия зерен вращающегося абразивного круга и
значительно снижается давление в зоне контакта, что повышает
точность правки. Правку рекомендуется проводить с охлаждением.
Машинное время при электроэрозионной правке алмазного
резьбошлифовального круга 2АП на металлической связке Ml
составляет 25—7 мин, при абразивной правке 190 мин. Расход
абразива снижается в 4—5 раз. При шлифовании твердосплавных
метчиков при черновых проходах правку производят после обра-
ботки 70—100 метчиков, а при чистовых проходах после обработки
10—15 метчиков.
Профилирование и правку алмазных многониточных кругов
можно осуществлять электроискровым способом или путем пла-
стического деформирования алмазного слоя на металлической
связке фасонным накатным роликом. Точность профиля, полу-
чаемого пластической деформацией, составляет 5—10 мкм при
радиусе закругления до 0,04 мм. Его преимуществами является
высокая производительность процесса (время накатывания но-
вого профиля 20—40 мин) и значительное снижение расхода алма-
зов при правке. Для уменьшения усилия при пластическом де-
формировании целесообразно производить подогрев алмазонос-
ного слоя ТВЧ до температуры 500 °C с последующей калибровкой
профиля в холодном состоянии. Для однопроходного многониточ-
ного шлифования в целях уменьшения усилий при правке приме-
няют круг, состоящий из заборной и калибрующей частей .и ра-
ботающий по_специальной схеме резания. При этой схеме реза-
ния каждая нитка по заборной части обрабатывает одинаковую
площадь в осевом сечении витка резьбы и выполнена с различными
углами профиля. Угол профиля нитки уменьшается по мере
приближения к калибрующим и на последней нитке равен углу
профиля накатываемой резьбы..
Благодаря снятию одинаковых объемов материала каждой
заборной ниткой и наличию малых площадок при вершине условия
шлифования значительно улучшаются, что обеспечивает равно-
мерный износ заборных и калибрующих ниток и высокое качество
обработанных изделий.
Испытания показали высокую износостойкость алмазных мно-
гониточных кругов диаметром 350 мм с шириной алмазоносного
слоя 22 и 15 мм на металлической связке МО7 с алмазами АСР
и АСВ -зернистостью 50/40—100/80 концентрацией 75—100 %.
Шлифование профиля резьбы метчиков из твердых сплавов
рекомендуется производить за один проход при следующих ре-
жимах: скорость алмазного многониточного круга 40—45 м/с,
глубина резания равна высоте профиля резьбы, скорость вращения
твердосплавного метчика для трубных резьб 1/2" — 8—10 об/мин;
3/4 — 6—8 об/мин; 1" — 5—7 об/мин;' 1/4" — 4—6 об/мин для
6 Палей М. М. 161
Рис. 82. Схема шлифования резьбы
спирального метчика
метрических резьб М10Х 1,5; 6—
8 об/мин для резьб М12Х1.75 и
М16Х2.
Алмазным многониточным кру-
гом за один период стойкости
можно прошлифовать до 4000 шт,
твердосплавных метчиков, а до
полного износа — 20 000 шт.
Резьбу метчиков с винтоврй
стружечной канавкой и затылован-
ным профилем шлифуют однони-
точным кругом. Шлифование одно-
ниточным кругом с одновремен-
ным затылованием производят
раздельно по среднему и наруж-
ному диаметрам.
Использование многониточ-
ных резьбошлифовальных кругов
с цилиндрическим расположением резьбообразующего профиля
для получения затылованных зубьев на метчиках с винтовыми
стружечными канавками невозможно. Для шлифования резьбы
метчиков с винтовыми канавками и затылованным зубом по всей
ширине используют многониточный шлифовальный круг с кони-
ческим профилем (рис. 82).
Угол конусности профиля резьбы круга
К sin со
где ф — угол наклона образующей конуса шлифовального круга;
К. — величина затылования; as — ширина пера в нормальном
сечении; со — угол наклона стружечной канавки.
Многониточный конический профиль на резьбошлифовальном
круге профилируют накатным роликом. При шлифовании резьбы
с шагом 1 мм применяют круг 25АЗСК5.
Резьбовые фрезы с винтовой канавкой можно шлифовать
с помощью многониточного конического круга аналогично мет-
чикам
Шлифование резьбы на метчиках через шаг. При нарезании
резьбы с мелким шагом (менее 0,8 мм) и в вязких материалах
для уменьшения заедания и поломки метчиков рекомендуется
изготовлять их с удвоенным шагом и со смещением зубьев на шаг
на следующий паре. Уменьшение чисел зубьев вдвое улучшает
условия шлифования резьбы, сокращает площадь трения при на-
резании резьбы, а увеличение расстояния между зубьями создает
лучшие условия для образования стружки.
Получение резьбы с зубом через шаг может быть осуществлено
на резьбошлифовальном станке с устройством для затылования
резьбы метчиков. При шлифовании одна половина кулачка обес-
162
печивает образование витка, а вторая — срезание зуба. Станок
настраивают так же, как для шлифования с затылованием. Зуб-
чатые колеса гитары деления рассчитывают так, чтобы за один
оборот кулачка шпиндель сделал два оборота. Срезание зубьев
через шаг может быть произведено с помощью многониточного
круга с прямоугольным профилем и с удвоенным шагом резьбы.
Шлифование резьбы резьбонакатных роликов. Резьба на резь*
бонакатных роликах к накатным станкам многозаходная. Резьбу
•шлифуют на резьбошлифовальных станках и реже на универсаль-
но-затыловочных станках. Шлифование резьбы производят одно-
ниточными или многониточными шлифовальными кругами. Шли-
фование однониточными кругами — трудоемкая операция и ее
производят только в тех случаях, когда на станке отсутствует
устройство для накатывания многониточной резьбы на шлифо-
вальном круге.
Для шлифования многозаходной резьбы однониточным кругом
применяют специальное приспособление для перемещения на шаг
после шлифования каждого захода. При шлифовании многони-
точным шлифовальным кругом станок настраивают на ход резьбы
и шлифование всех ходов производят одновременно.
Накатные ролики к резьбонакатным головкам имеют кониче-
скую заходную часть и калибрующую цилиндрическую часть
с кольцевой резьбой. Окончательное шлифование заборной и ка-
либрующей частей производят на резьбошлифовальном станке
методом врезания. Резьбу шлифуют на оправке с базовым торцом,
с полированными центрами и шлифовальной резьбой под крепеж-
ную гайку. Торец гайки шлифуют на резьбовой оправке. Биение
оправки по наружному диаметру и базовому торцу не допускается.
Сначала шлифуют калибрующую часть. Шлифуют все ролики од-
ного номера, затем все ролики другого номера и наконец все ро-
лики третьего номера. Ролики различают между собой смещением
на одну треть шага. При шлифовании, осуществляемом методом
врезания многониточного круга, проверяют в первую очередь
величину смещения опорного торца до впадины резьбы с помощью
специального приспособления путем сравнения с эталоном. Под-
гонку смещения осуществляют продольным перемещением стола
станка по показаниям индикатора. По показанию индикатора
производят также смещение стола при Переходе к шлифованию
ролика другого номера. После окончания шлифования всей пар-
тии роликов по калибрующей части шлифуют заборную часть
у всех роликов коническим многониточным шлифовальным
кругом.
При шлифовании роликов их средний диаметр проверяют
гладким микрометром с проволочками; углы профиля резьбы,
радиус закругления впадины резьбы и шаг проверяют на инстру-
ментальном микроскопе.
Шлифование резьбы раскатников (бесканавочных метчиков-
накатников). Раскатник представляет собой стержень с нарезан-
6* 163
ной резьбой и состоит из заборной и калибрующей частей. В по-
перечном сечении рабочая часть имеет форму затылованного мно-
гогранника со скругленными гранями. Резьбу шлифуют на резь-
бошлифовальных станках, имеющих механизм затылования, на-
пример на станках 5822, 5822М и др.
Станок настраивают на’ шлифование с затыловочным движе-
нием. Затылование осуществляется с помощью специальных
кулачков. Применяют кулачки двух типов: в виде эксцентрика
или специальные архимедовы кулачки. При использовании эксцен-
трика для затылования раскатников величину эксцентриситета
следует принимать равной 1 мм. Такая величина эксцентриситета
обеспечит изготовление раскатников диаметром до 40 мм. Диаметр
рабочей поверхности кулачка должен быть равен 70 мм. Затыло-
вание производят по двум сторонам профиля. Специальный кула-
чок для затылования по архимедовой спирали имеет симметрич-
ный профиль правой и левой стороны. Для обеспечения заданного
поперечного сечения раскатника половина профиля кулачка со-
стоит из цилиндрической площадки для профилирования грани
раскатника, рабочего участка, выполненного по спирали Архи-
меда, участка нерабочего профиля, выполненного по окружности.
Первоначально раскатник шлифуют по наружной цилиндри-
ческой поверхности и конической поверхности заборной части
кругами прямого профиля. Резьбу шлифуют однониточным или
многониточным кругом. При шлифовании быстрорежущих раскат-
ников лучшие результаты достигаются при использовании эльбо-
ровых шлифовальных кругов. При шлифовании однониточным
кругом станок настраивают на одновременное шлифование цилин-
дрической резьбы на калибрующей части и полнопрофильной
конической резьбы на заборной части. Это достигается примене-
нием специальных копирных линеек.
При шлифовании конической резьбы на заборной части не-
обходимо корректировать профиль или шаг на переходном витке
от конуса к цилиндру для устранения несоответствия шага резьбы
по вершине витков. При шлифовании резьбы многониточным
кругом корректировку вносят в накатной ролик.
Профиль твердосплавных гребенок шлифуют кругами из син-
тетических алмазов АПП на электрохимическом станке ЗЭ70ВФ2.
На кругах заправляют профиль, обратный профилю гребенки.
Правку круга осуществляют на модернизированном профиле-
шлифовальном станке 395М правящими роликами из природного
алмаза.
§7. шлифование ШЛИЦЕВ
Боковые поверхности шлицев у протяжного инструмента
шлифуют на плоскошлифовальных станках, специальных шлице-
шлифовальных станках и полуавтоматах 3451, ЗБ450В, ЗБ451,
3452В и на станках с ЧПУ. В зависимости от числа шлицев схемы
164
Рис. 83. Окончательное шли4ование профиля шлицевых протяжек:
а — шлифование профиля; б — прорезание канавки, в — поднутрение боковых сторон
шлицев
Рис. 84. Приспособление для правки шлифовального круга при шлифовании
шлипевых протяжек.
1 — алмаз; 2 — алмазодержатель, 3 — направляющая планка, 4, 5 — фиксирующие
штифты. 6 — плнта
шлифования боковых сторон различны тарельчатым кругом или
периферией круга каждой стороны, шлицевой впадины или фа-
сонно заправленным кругом обеих сторон одновременно. Перифе-
рией круга шлифуются боковые поверхности шлицев протяжек
с малым числом зубьев (2—4). Шлифование шестишлицевых про-
тяжек и протяжек с'большим числом шлицев производится фа-
сонно-заправленным кругом по всему контуру межшлицевой
канавки (рис. 83).
Шлифовальный круг правят с помощью алмаза или накаткой
роликом. При шлифовании на плоскошлифовальных станках при-
меняют приспособления с ручным перемещением алмазодержа-
теля. На шлицешлифовальных стайках применяют приспособле-
ния с автоматическим циклом работы.
Правку шлифовального круга для шлифования прямобочных
шлицев в приспособлении (рис. 84) производят перемещением
вручную алмазодержателя 2 относительно направляющей
планки 3. Направляющую планку 3 фиксируют штифтами 4 и 5.
С помощью мерной плитки, устанавливаемой между штифтом 5
и направляющей планкой 3, можно изменять угол профиля
правки.
У протяжек с прямоугольным профилем шлицевых зубьев
после шлифования боковых сторон прорезают канавки и шлифуют
поднутрения с оставлением ленточки на боковых сторонах. Под-
нутрение производят торцом шлифовального круга или шлифо-
вальным кругом, заправленным на угол, меньший угла профиля
впадины шлицевых зубьев на величину поднутрения.
При шлифовании протяжек из стали Р12, ХВСГ обычно приме-
няют круги 25А16—12СМС1—СМ2К при скорости вращения круга
35—45 м/с и скорости продольного перемещения изделия
6—8 м/мин. Оптимальные характеристики кругов при этом
24А25С1К9, 24А16СМ2КЮ и 43А16СМ2—Cl— KI0. Глубина шли-
Рис. 85. Схема коррегирования угла про-
филя протяжки
а 2П 125x20x32 ЛЮ—Л16
фования для чернового
прохода 0,06—0,08 мм,
для получистового 0,03—
0,02 мм и чистового
0,006 мм. Общий припуск
0,6—0,8 мм.
При шлифовании про-
тяжек из стали Р6М5 ре-
комендуется применять
круги из монокорунда
или эльбора, а протяжек
из стали Р12ФЗ круг из
М3—СМ1 100 % СЮ или
ПП 350х 15х 127 Л12 С2К 100 %, на режимах: икр = 26-5-30 м/с,
скорость детали 2,5—3,5 м/мин. Круг правят алмазным каран-
дашом Н2—Н4.
При шлифовании зубьев острошлицевых и модульных про-
тяжек для образования задних углов на боковых сторонах про-
филя задний центр поднимают. Величину подъема h рассчитывают
с учетом подъема каждого режущего зуба на величину 0,0015—
0,020 мм:
/i = (0,0015-i-0,02)z-^,
где г — число режущих зубьев протяжки; L — общая длина
протяжки; I — длина режущей части.
Поднятие заднего центра протяжки при шлифовании вызывает
некоторое искажение профиля, суживая его к основанию. В тех
случаях, когда это искажение выходит за пределы допусков,
производят коррегирование профиля. Коррегирование осуще-
ствляют таким образом, чтобы вершина всех шлицевых зубьев
протяжки расположилась на боковых сторонах профиля заготовки.
Коррегированный угол <рк профиля (рис. 85) подсчитывают по
формуле
। АВ hn , АВ 2йр ! ±
ctg фк = = — + ctg ф,
где hc — смещение зуба с наружным диаметром, равным dcp
относительно зуба диаметром d; hc = zh, здесь г — число зубьев,
находящихся между зубом диаметра d и зубом диаметра dcp!
Ф — исходный угол профиля; Т — размер впадины на dcp.
Шлифование винтовых шлицевых зубьев. Винтовые шлицы
шлифуют на специальных шлифовальных станках с поворотным
шпинделем. Для этой цели применяют также модернизированные
плоскошлифовальные станки, у которых шпиндельную головку
устанавливают под углом, равным углу подъема винтовой линии.
Короткие протяжки (прошивки) можно шлифовать на плоскошли-
фовальных станках с установкой приспособления под углом,
равным углу подъема винтовой линии.
1RR
Рис. 86. Приспособление
с барабаном и лентами
для шлифования винто-
вых протяжек:
Я — барабан; 2 — ленты;
3 ~ кронштейны; 4 •— смен*
вые зубчатые колеса; 5
сменный делительный диск;
6 — шлифовальная голов-
ка; 7 » электродвигатель
На рис. 86 представлена схема приспособления для шлифова-
ния винтовых протяжек с помощью барабана и лент. Приспособ-
ление состоит из передней и задней бабок, делительного меха-
низма, барабана обката 1, лент 2 и кронштейнов 3, закрепленных
на станине станка. Барабан сидит на валу, связанном через
систему зубчатых колес со шпинделем передней бабки. На бара-
бане закреплены ленты, концы которых прикреплены к крон-
штейнам. При продольном перемещении стола барабан поворачи-
вается, вызывая поворот шпинделя передней бабки и шлифуемой
протяжки, связанной с ним хомутиком. Диаметр барабана и смен-
ные зубчатые колеса подбирают таким образом, чтобы при про-
дольном перемещении стола на величину шага винтовой линии,
шпиндель со шлифуемой протяжкой повернулся на один оборот.
На рис. 87 представлена схема другого приспособления для
шлифования винтовых протяжек. Приспособление устанавливают
на прецизионном плоскошлифовальном станке под углом, равным
углу наклона винтовой линии, к оси шпинделя. Приспособление
состоит из передней и задней бабок, установленных на общей
плите, закрепленной на столе станка. В корпусе передней бабки 1
расположено устройство с делительным диском. На заднем конце
шпинделя закреплено зубчатое колесо 2, вращающееся при про-
дольных перемещениях от зуб-
чатой рейки 3. К рейке при-
креплен сухарь 4, свободно
скользящий в пазу линейки 5.
Линейка закреплена с помощью
специальной стойки на непо-
движной части станка под
углом Р к направлению движе-
ния стола. При перемещении
стола сухарь скользит в пазу
линейки и перемещает рейку,
которая вращает зубчатое ко-
лесо и вместе с ним шпиндель
передней бабки. При продоль-
Рис, 87, Приспособление с линейкой
для шлифования винтовых протяжек
ном перемещении стола про-
тяжка одновременно вращается,
167
благодаря чему осуществляется шлифование боковых поверхно-
стей по винтовой линии. Линейку 5 устанавливают с помощью
синусной линейки 6 на угол а, вычисляемый по формуле
где р — угол наклона винтовой линии протяжки; D — наружный
диаметр протяжки; d — диаметр делительной окружности зуб-
чатого колеса.
Профиль шлифовального круга заправляется с помощью спе-
циального приспособления 7 Приспособленце устанавливают на
столе станка, оно может поворачиваться по нониусу на угол
подъема винтовой линии.
Винтовые поверхности протяжек шлифуют также на токарно-
винторезных или токарно-затыловочных станках с применением
шлифовальной головки.
Шлифование стружкоразделительных канавок и выкружек
у протяжек. Стружкоразделительные канавки на круглых протяж-
ках шлифуют (прорезают) в шахматном порядке на станках 3601
для затачивания протяжек, оборудованных делительным устрой-
ством, или на специальных полуавтоматах ВЗ-89.
Канавки прорезают методом врезания шлифовальным кругом
25СМ1 на вулканитовой связке. Для создания задних углов на
вспомогательных боковых режущих кромках стружкораздели-
тельных канавок ось шлифовального круга должна быть смещена
относительно передней поверхности зуба так, чтобы дно стружко-
разделительной канавки располагалось приблизительно парал-
лельно задней поверхности зуба. Угол профиля стружкоразде-
лительной канавки назначают не менее 90°.
Станок ВЗ-24 для шлифования стружкоразделительных кана-
вок работает по полуавтоматическому циклу с автоматическим
делением в пределах ширины одного шлица. На станке прорезают
стружкоразделительные канавки узким шлифовальным кругом
(80 х 1 х20) методом врезания. Шлифовальной головке сообщается
возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости,
а изделию, установленному на столе, прерывистое продольное
перемещение, соответствующее шагу режущего зуба на протяжке,
и дискретное вращение с углом поворота, равным угловому шагу
стружкоразделительных канавок.
На станке обрабатывают круглую протяжку при прямом и
обратном ходе стола (строчками): при прямом ходе обрабатывают
последовательно все канавки, расположенные в одной строчке
на всех нечетных зубьях, при обратном ходе — на всех четных.
Выкружки на протяжках групповой схемы резания шлифуют
двумя способами: на проход или методом врезания (рис. 88).
Для шлифования на проход используют специальное приспособле-
ние к станку для затачивания протяжки. Приспособление для
круглых и шлицевых протяжек состоит из двух бабок: передней
168
Рис. 88, Вышлифовка стружкоразделительных канавок:
а — на проход; б — врезанием
с делительным диском и задней, центр которой может .переме-
щаться вертикально. Бабки расположены относительно стола
станка на наклонной плоскости под углом затылования выкружек.
Задний центр поднимается при этом на величину Н = L tg а,
где L — длина протяжки; а — задний угол выкружки, Шлифова-
ние производят кругом ПВ зернистостью 25—16, твердостью
С1—С2 при продольном перемещении стола.
Выкружки шлифуют также методом врезания — поперечной
подачей конического круга. Во избежание отпуска закаленной
стали шлифование ведут с небольшой подачей кругами 24А 25—16
СМ1К8. Эффективно прерывистое шлифование кругами с про-
резями.
§ 8. ШЛИФОВАНИЕ ЭВОЛЬВЕНТНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
Эвольвентные поверхности режущих инструментов шлифуют
по методу копирования и методом обкатки. Метод копирования
применяют при шлифовании эвольвентных протяжек и мелкозу-
бых долбяков, метод обкатки — при шлифовании долбяков и
шеверов.
Профилирование шлифовального круга при шлифовании
эвольвентных поверхностей методом копирования "производят
накаткой или с помощью приспособления, в котором использован
принцип образования эвольвенты при качении прямой пэ окруж-
ности (рис. 89, а).
В качестве примера на рис. 89, б приведено приспособление
для профилирования шлифовального круга при шлифовании
эвольвентных протяжек модулем 3 мм и более. Приспособление
позволяет править круг по эвольвенте с двух сторон (каждый
в отдельности).
В приспособлении роль производящей прямой выполняет
линейка /?. а роль основной окружности — сменный диск 2.
Алмаз 3 закрепляют в стойке 4, установленной на линейке. При ка-
чении линейки по ролику острие алмаза воспроизводит эволь-
венту.
При шлифовании протяжки профиль проверяют по шаблону и
по роликам. Более точную проверку производят на проекторе и
А' ь
окружность
Рис. 90. Принципиальная схема образо-
вания эвольвенты на зубошлифовальном
станке 5892
эвольвентомере на образцах,
шлифуемых одновременно
с шлифованием протяжки.
Наиболее распространен-
ным способом шлифования
эвольвентного профиля
зубьев долбяков и шеверов
является шлифование на спе-
циальных станках 5892 и
5893, работающих с по-
мощью эвольвентного ко-
пира. Схема работы станка
5892 показана на рис. 90.
Эвольвенты Оо—а, Ьо—Ь пред-
ставляют собой кривые,
образованные соответственно
точками одной и той же
производящей прямой С(—С'г
170
катящейся без скольжения по неподвижной основной окруж-
ности с радиусом г. Эвольвенте а0—а отвечает профиль зуба
долбяка 4t а эвольвенте Ьо—b — профиль копира 1, который
закреплен на одной оси со шлифуемым долбяком. При вра-
щении шпинделя станка основная окружность катится без сколь-
жения по неподвижной производящей прямой С—С вместе
с жестко связанными с ней эвольвентами а0—а и Ъо—Ь, которые
скользят при этом по касательным А'—А' и В’—В', имеющим
постоянное направление по отношению к направлению произво-
дящей прямой С’—С'. Роль касательной А'—А' к эвольвентному
профилю а0—а зуба долбяка выполняет шлифовальный круг,
а к касательной В'—В' — упор 2.
Эвольвентный профиль Ьо—b копира прижат к упору 2 гру-
зом 3 и при вращении шпинделя копир скользит вдоль упора по
касательной В'—В', что вызывает перемещение салазок рабочей
головки станка по направляющим станка, тем самым обеспечивает
качение основной окружности с радиусом г по производяцшр
прямой С—С. В процессе шлифования получаем беззазорное
зацепление зуба колеса (долбяка) и рейки (круга). Основная
окружность копира в процессе шлифования является ничем иным,
как начальной окружностью долбяка, а производящая прямая
С—С эвольвенты копира, располагающаяся вдоль линии
упора, — начальной прямой рейки. Производящая прямая
эвольвенты долбяка всегда расположена перпендикулярно к про-
филю рейки, т. е. к торцу круга и является линией зацепления.
Из теории эвольвентного зацепления известно, что при расположении пря-
мой профиля рейки перпендикулярно производящей прямой угол зацепления
равен нулю, а радиус основной окружности совпадает с радиусом делительной
окружности. Если иижняя точка круга (рейки) будет расположена ниже произ-
водящей прямой, то эвольвента долбяка будет подрезанной. При расположе-
нии же ее на производящей прямой круг будет работать только одной окруж-
ностью, описываемой точкой А. Это приводит к быстрому износу круга, а также
к понижению точности и качества обрабатываемой поверхности. При работе
станка по описанной схеме диаметры основной окружности копира и шлифуе-
мого долбяка должны точно совпадать. На станке 5893 направляющие салазок
ползуна вместе с производящей прямой С—С и упором имеют возможность по-
ворачиваться под любым углом (углом установки ауст) к горизонту, в то время
как шлифовальный круг продолжает занимать прежнее вертикальное положение.
При таком расположении круг будет работать уже некоторой кольцевой пло-
скостью, ширина которой возрастает с увеличением угла установки. Работа
по схеме, приведенной на рис. 91, позволяет при одном и том же копире шлифо-
вать долбяки с различными углами зацепления и эвольвентные профили, обра-
зованные от другой основной окружности, причем в обоих случаях требуется
лишь изменить соответствующим образом угол установки салазок.
Диаметр основной окружности копира равен диаметру делительной (началь-
ной) окружности шлифуемого долбяка. При расположении направляющих сала-
зок вместе с производящей прямой под углом к оси шлифовального шпинделя
центр основной окружности будет перемещаться по наклонной прямой ОХО2,
а профиль долбяка будет перемещаться по кольцевой поверхности круга от
точки Мх к точке М2, занимая последовательно положение —а2а2.
Под воздействием силы Q эвольвентный копир (эвольвента bi—Ьг) прижи-
мается к неподвижной опоре ВВ. При вращении копира вокруг его центра в на-
правлении стрелки F (на фигуре показаны два положения центра 02 и О2) его
171
Рис. 91. Схема образова-
ния эвольвенты на стан-
ке 5892
профиль (показан в двух положениях и Ь2Ь2), упираясь в неподвижную
опору ВВ, заставит ползун Р двигаться по направляющим, находящимся под
углом к плоскости АА шлифовального круга. При перемещении ползуна основ-
ная окружность копира будет катиться по производящей прямой СС. Пусть
в единицу времени основная окружность копира переместится из положения 1
в положение 2. Тогда скорость ее поступательного движения относительно опор-
ной плоскости ВВ, а также и окружная скорость ее вращения вокруг центра О
будет выражаться величиной С2С2 = О2О2. Назовем ее 1>,. За эту же единицу
времени центр О относительно плоскости АА шлифовального^ круга удалится
на величину CN2 = M2N2 — = O2N2. Отрезок CN2 будет выражать ско-
рость удаления центра долбяка от рейки (плоскость АА), а также скорость пере-
мещения точки зацепления по линии зацепления, перпендикулярной к рейке
(кругу) и касательной к основной окружности долбяка. Обозначим эту скорость
через и и найдем из заштрихованного треугольника О1О2£ соотношение между
v и v2:
v = f, cos ауст,
откуда
v
COS ССугт
и
или
COS CtycT
DK
где — диаметр основной окружности долбяка; DK — диаметр основной окруж-
ности копира; ауст — угол установки салазок.
За счет изменения угла ауст одним копиром можно шлифовать несколько
долбяков. Изменение угла установки для использования одивго копира при
шлифовании долбяков с различными диаметрами основной окружности нахо-
дится в пределах 16—25°.
Для сокращения числа копиров применяют косой упор, что позволяет
уменьшить фактический угол поворота салазок. При применении косо, о
172
упора угол установки определяют по
формуле
cos ауст = -у?5- cos Р,
‘-'к
где р — угол косого упора; с'ос — диа-
метр основной окружности долбяка.
Применение роликовых упоров по-
вышает износоустойчивость копира. Для
получения правильного профиля ось ро-
лика должна располагаться точно на
касательной к основной окружности
Рис. 92. Модифицирование зубьев
долбяка
копира. Неточная установка салазок
I риводит к искажению профиля долбяка. При утолщении головки необходимо
увеличить угол установки, при утонении уменьшить его. На профиль зуба дол-
Гяка у ножки влияет величина хода рабочей головки. В тех случаях, когда диа-
метр внутренней окружности долбяка меньше диаметра основной эвольвенты,
неэвольвентная часть ножки образуется в виде прямой или удлиненной эволь-
венты.
На станке 5893 можно шлифовать долбяки с модифицированными зубьями
(с утолщением ножки зуба) двумя способами: модифицированием по касательной
и модифицированием по огибающей. Модифицирование по касательной (рис. 92, а)
заключается в том, что шлифовальный круг, заправленный в виде плоскости,
в конечный момент шлифования ножки не доходит до оси долбяка и распола-
гается касательно к профилю зуба Вследствие этого зуб на участие АВ недо-
шлифовываегся, т. е. модифицируется. Осуществляется этот способ путем регу-
лирования длины хода головки станка после пробных измерений профиля зуба
на эвольвеитомере.
Более точным является модифицирование долбяка по огибающей (рис. 92,6).
При этом методе производят корректирование исходной рейки с углом а(, путем
дополнительного срезания шлифовального круга под углом вц. Величины
и йм должны быть заданы на чертеже. Модифицированный участок при этом спо-
собе образуется по эвольвенте. Профиль зуба долбяка, предназначенного для
нарезания зубчатых колес под шевингование с модифицированием ножки и утол-
щением у головки, образуется шлифовальным кругом, профилированным по шаб-
лону. Профилирование шлифовального круга для модифицирования долбяков
производится на станке с помощью приспособления, показанного на рис. 93.
Для образования боковых задних углов при шлифовании долбяков стойку
со шлифовальным шпинделем поворачивают на соответствующий угол. Угол
поворота для прямозубых долбяков рассчитывают по формуле
tga0C = tgaB sin 6^,
где аос — угол поворота шлифовального круга; ав — задний угол на вершине
зуба, равный 6°; aN — профильный угол контура исходной рейки.
Зубошлифовальный станок 5893, как и станок 5892А, работает
в полуавтоматическом цикле с периодическим делением. За каждый
цикл обрабатывается одна сторона зуба. Шлифование зубьев
рекомендуется производить в две операции: черновое с примене-
нием шлифовального круга 24А зернистостью 25—16, твердостью
СМ, с припуском 0,15—0,20 мм и чистовое кругом зернистостью
16—10, твердостью СМ или М, а при шлифовании эльборовым
кругом Л12 — 100 % — СМ1, СМ2, СМ10 (vK0 = 30 м/с: =
= 30 качаний/мин). <р д
173
Рис, 93. Приспособление для заправки шлифовального круга при фланкировании
Станок 5892А предназначен для обработки долбяков модулем
1—8 мм, а стйнок 5893 — для долбяков модулем 2—12 мм.
Эвольвентный профиль мелкомодульных долбяков диаметром
не менее 20 мм и модулем менее 0,5—0,8 мм с достаточно высокой
степенью точности шлифуют методом фасонного шлифования по
дуге, близкой к профилю эвольвенты. Шлифование ведут на пло-
скошлифовальном или универсально-заточном станке с помощью
делительного приспособления. Делительное приспособление уста-
навливают под углом 6°, равным заднему углу на вершине зуба
долбяка.
Точность долбяка по шагу зависит от конструкции и точности
делительного приспособления. Применяя делительные диски боль-
шого диаметра (по сравнению с диаметром долбяка), можно соот-
ветственно уменьшить ошибку в шаге долбяка по сравнению
с ошибкой в шаге делительного диска. При шлифовании мелко-
модульных долбяков по методу фасонного шлифования отклоне-
ния по шагу не выше 0,002—0,003 мм и по профилю не выше
0,005—0,008 мм.
Полуавтомат 5832 (рис. 94), предназначенный для шлифования
эвольвентного профиля долбяков, шеверов и зубчатых колес,
работает по принципу зацепления червяка с зубчатым колесом.
Шлифование производится с помощью абразивного червяка диа-
метром 380—450, шириной 63 мм. Особенность этого способа за-
ключается в шлифовании зубьев инструмента двумя сторонами
нескольких ниток абразивного червяка. В процессе резания
участвует длинная кромка и при этом происходит обработка не-
скольких зубьев одновременно, что обеспечивает высокую произ-
водительность. На зубошлифовальном полуавтомате можно шли-
фовать инструменты модулем 0,2—2 мм, диаметром 10—200 мм.
Правку шлифовального круга осуществляют накаткой. Для кон-
троля профиля абразивного червяка на станке установлен микро-
скоп. Абразивный червяк может самоустанавливаться и баланси-
роваться на станке с помощью виброметра.
При шлифовании долбяков (рис. 94, б) образование задних
углов достигается за счет установки передней поверхности дол-
бяка 1 выше оси 0 шлифовального круга (примерно на половину
толщины долбяка) под углом а к горизонтальной плоскости, рав-
ным заднему углу долбяка При этом подача каретки с суппортом
направлена сверху вниз. Шлифование зуба начинается с заднего
торца и подача выключается по достижении заданного положения.
Этот момент контролируют а помощью индикатора, установлен-
ного в пазу каретки суппорта изделия, и упора, закрепленного
на стойке станка. Глубину радиального врезания контролируют
по индикатору, устанавливаемому в пазу горизонтальных направ-
ляющих стоек станка. Для повышения точности долбяков на станке
ЕЗ-88 шлифование осуществляют на проход. При этом ось долбяка
устанавливают под углом а к направлению подачи.
174
В качестве абразивных червяков на станке 5832 применяют
круги ПП 50x63x203 из белого электрокорунда или эльбора на
керамической связке твердостью СМ—С1. Зернистость круга
выбирают в зависимости от модуля:
Модуль, мм. 1 0,7—0,8 0,6—0,5 0,5—0,4 0,3
Зернистость. 12,10 8,6 5,4 4,3 М20—М10
При шлифовании долбяков по мере изнашивания червяка
производят 12—15 передвижек. Между передвижками шлифуют
два-три долбяка. У долбяков модулем 0,6 и выше зуб фрезеруют
с припуском 0,4 мм. Профиль шлифуют в два прохода. На чистовое
шлифование оставляют припуск 0,15—0,20 мм.
Контроль долбяков. Профиль долбяков с малым модулем
(до 0,7) контролируют на проекционном аппарате; с модулем
выше 0,7 — на эвольвентомерах, работающих по принципу вос-
произведения схемы образования эвольвенты. Наиболее рас-
пространены дисковые эвольвентомеры. На одной оси с проверяе-
мым долбяком находится диск диаметром, равным диаметру
основной окружности
Do = Рд cos а,
где Рд — диаметр делительной окружности долбяка; а — угол
зацепления.
Диск находится в соприкосновении с линейкой. При переме-
щении линейки диск вместе с долбяком катится без скольжения по
линейке, при этом острие измерительного наконечника, находя-
щееся на уровне линейки, опишет эвольвенту. Измерительный
наконечник связан системой рычагов с индикаторным устройством
или самописцем. При соответствии проверяемого профиля теоре-
тической эвольвенте стрелка индикатора будет неподвижна, а са-
мописец вычерчивает прямую линию. Для проверки профиля
эвольвенты используется эвольвентомер БВ-1089 с устройством
для проверки винтовой линии косозубых долбяков и шеверов.
У мелкомодульных хвостовых долбяков при малых диаметрах
основной окружности на шейке оставляют цилиндрическую часть.
Эта цилиндрическая часть при измерении заменяет сменный основ-
ной диск. Мелкомодульные долбяки можно проверять на эволь-
вентомере БВ-5032.
На рис. 95 представлена схема универсального эвольвенто-
мера, работающего одним основным диском радиуса R, для про-
верки профилей с разными диаметрами основной окружности.
Катящаяся без скольжения по основному диску линейка 1 связана
с помощью рычага 2 с линейкой 3, которая при этом будет ка-
титься без скольжения по воображаемой окружности радиусом г.
Точка А описывает эвольвенту, основная окружность которой
имеет радиус г. Меняя расстояние между линейками, можно
линейкой 3 обкатывать воображаемую окружность, соответству-
ющую радиусу основной окружности проверяемого долбяка.
176
Рис. 95 Универсальный квольвентомер
Рис 96. Контроль наибольшей по-
грешности окружного шага долбяка
В точке А игла измерительного штифта, связанного с индикатором,
соприкасается с проверяемым профилем.
Контроль профиля долбяка включает проверку погрешности
эвольвенты в пределах границ активного профиля зуба, начало
н величину модифицирования (ГОСТ 9323—79). Допускаемое
отклонение от теоретической'эвольвенты в пределах немодифици-
рованного участка для долбяков класса А модуля 2,5 равно
0,005 мм; модуля 6 — 0,007 мм и свыше модуля 10 — 0,040 мм,
граница активного профиля зуба немодифицированного участка
определяется разностью углов развернутости на вершине зуба
и в граничной точке.
Эвольвентный профиль измеряют в расчетном сечении, от-
стоящем на 2,5 мм от переднего торца. Для этого сечения опреде-
ляют угол развернутости. В зависимости от конструкции эволь-
вентомера величину угла развернутости определяют по углу пово-
рота диска основной окружности (по шкале на диске) или по ве-
личине перемещения обкаточной линейки (по шкале на линейке).
Величину модификации определяют по углу развернутости
в начальной точке модификации; разности углов развернутости
в начальной и граничной точках модификации и нормальной
глубине модификации — по показанию индикатора или по откло-
нению от прямой линии при записи самописцем.
Разность соседних окружных шагов и накопленную погреш-
ность окружного шага проверяют с помощью прибора, схема
которого показана на рис. 96, или на приборе БВ-5015. Прибор
состоит из неподвижного упора и рычага, связанного с индика-
торным устройством. Долбяк крепят на втулку и вместе со втул-
кой долбяк надевают на палец, один зуб доводят до упора, а второй
касается конца рычага. После перестановки втулки долбяк под-
водят другим зубом до упора и по разности показаний судят
о разности соседних окружных шагов. Допустимая погрешность
соседних окружных шагов для долбяков класса А модуля 1—16
равна 5—8 мкм. После проверки всех шагов определяют алгебраи-
ческую разность между наибольшим и наименьшим показаниями,
т. е. наибольшую накопленную погрешность окружного шага.
Допустимая накопленная погрешность окружных шагов для
модулей 3,5—10 составляет 18 мкм. Радиальное биение зубчатого
венца Fro проверяют в центрах. Шариковый наконечник индика-
торного прибора последовательно вводят во впадины зуба и по
разности показания индикатора судят о радиальном биении
зубчатого венца. Допустимое радиальное биение на диаметре
120 мм составляет 16 мкм.
Толщину зубьев между разноименными профилями по общей
нормали контролируют скобами, специальными микрометрами
или скобами с индикатором. Номинальная длина общей нормали
L = т cos а (2п — 1) + zoj ,
где т — модуль; г — число зубьев проверяемого долбяка; п —
число зубьев, охватываемых скобой,
аг . I Q
п = + у; ° — инволюта угла давления на делительной ок-
ружности, равная разности tg а — а, где угол а выражен в
радианах.
Наиболее удобным средством контроля толщины зубьев по
общей нормали является индикаторная скоба. Скобу настраивают
на размер номинальной длины общей нормали с помощью блока
концевых мер или специального эталона.
Определение толщины зуба измерением общей нормали между
разноименными профилями исключает влияние отклонения на-
ружного диаметра на результаты измерения, что имеет место при
измерении зубомером.
Высоту головки зубьев контролируют тангенциальным зубо-
мером или предельными скобами. За базу при измерении зубоме-
ром принимают боковые поверхности зуба. Зубомер настраивают
по эталонному зубу или по мерному ролику.
Диаметр мерного ролика
2т ( cos а — f sin а j
W = -------:----------
1 — sin а
где / — коэффициент коррекции высоты зуба.
Диаметр окружности, проходящей через точки стыка переход-
ной кривой у ножки зуба или точки стыка модифицированного
участка с эвольвентным участком,
Лэ = У»о + (А/^)2»
где г0 — радиус основной окружности; Д/х = <рг — длина дуги
развернутости, с которой начинается эвольвентный участок;
ср — угол развернутости.
В зависимости от конструкции эвольвентомера величину угла
развернутости определяют по шкале на обкаточной линейке или
178
по шкале на обкаточном диске. Высота зуба от наружного диа-
метра до начала эвольвенты
h __
"а 2 ’
где DB — наружный диаметр долбяка.
Задний угол проверяют от внешней опорной поверхности
долбяка с помощью угломера или шаблона. Задний угол на боко-
вых сторонах зубьев проверяют с помощью специального приспо-
собления, на котором долбяк устанавливают на оправке, боковой
поверхностью доводят до неподвижного упора, и с помощью дву-
плечего рычага индикатором определяют отклонение от эталона.
Находит применение новый метод сквозного шлифования дол-
бяков, названный «Thruging». Принцип работы станков по дан-
ному методу заключается в следующем. Обычный тарельчатой
формы шлифовальный круг перемещается параллельно образу-
ющей впадины долбяка от его передней поверхности к торцу
при одновременном движении обкатки. Задний боковой угол дол-
бяков образуется за счет дополнительного разворота оси шлифо-
вального круга по отношению к оси долбяка. К преимуществам
этого метода относится исключение радиусной формы впадины
долбяка, что имеет место обычно при использовании зубошлифо-
вальных станков с фиксированным положением шлифовального
круга. Этим методом изготовляют также долбяки с неэвольвент-
ным профилем, работающие методом обкатки. В этом случае про-
филь долбяка шлифуют фасонно заправленным шлифовальным
кругом.
Профиль зубьев шеверов шлифуют на станках для шлифования
зубчатых колес с винтовым зубом или на специальных зубошли-
фовальных станках 5892 и 5893. При этом угол поворота шлифо-
вальной головки соо определяют по формуле
tg со0 = tg.co cos as,
где as — угол зацепления в торцовом сечении; tg as = .
Для исправления неточности профиля зубьев зубчатых колес,
получающейся при шевинговании шевером с правильной эвольвен-
той, применяют корригирование профиля шевера путем специаль-
ной правки шлифовального круга по шаблону в приспособлении
для правки круга. Форму шаблона для корригирования профиля
определяют путем замералрофиля, обработанного шевером колеса,
и построения диаграммы отклонения профиля от теоретической
эвольвенты. По оси ординат откладывают угол обкатки колеса Дт,
а по оси абсцисс — величину отклонения профиля от теоретиче-
ской эвольвенты в соответствующих точках. По диаграмме от-
клонения профиля колеса строят обратную диаграмму корриги-
рования профиля шевера. При построении шаблона для правки
шлифовального круга необходимо учитывать соотношение плеч
рычагов заправочного приспособления.
Рис 97 Правка шлифовального круга
при шлифовании модифицированных
шеверов
При шлифовании косозубых дол-
бяков и шеверов необходимая моди-
фикация (фланкирование) профиля
з)ба шевера осуществляется шлифо-
ванием фасонным заправленным шли-
фовальным кругом Так же как и при
модификации прямозубых долбяков и
шеверов шлифование косозубых дол
бяков и шеверов можно себе предста-
вить, как одновременное огибание
профиля зубьев дв\ мя жестко связан-
ными рейками, имеющими одинаковый
шаг, но различные углы профиля аш
и Лф ш в нормальном сечении (рис
97) Эта воображаемая рейка имеет
общую делительную прямую, которая
без скольжения катится по произво-
дящей окружности
Контроль шевера и косозу-
бого долбяка. Для контроля
профиля и хода винтовой линии
зуба шевера и косозубого дол-
бяка предназначен индивиду-
ально-дисковый эвольвентомер
и ходомер Б В-1089
Для непрерывной проверки эвольвенты и направления зуба
шевера путем контроля хода его винтовой линии на приборе преду-
смотрен электропривод, индуктивный датчик и электросамопи-
сец Прибор измеряет шеверы или долбяки с модулем 1—10 мм
и диаметром до 300 мм
На приборе БВ-5016 накопленная погрешность окружного
шага и разность соседних окружных шагов контролируется сравне-
нием углов поворота шевера или долбяка Прибор БВ-5015 пред-
назначен для контроля шеверов или долбяков модулем 1—12 мм
диаметром 40—400 мм Прибор снабжен специальным измеритель-
ным устройством, обеспечивающим контроль биения венца, основ-
ного шага, длины общей нормали Для контроля мелкомодульных
шеверов модулем 0,15—1,25 мм предназначен прибор БВ-5035.
Размер зуба проверяют с помощью ролика
Твердосплавный шевер. Предварительное шлифование про-
филя зубьев производят методом обкатки кругами АТ АСР 12—16
Ml 100 % при шлифовании на станках 5892А, 5893, 5А893, ра-
ботающих односторонним тарельчатым кругом
Чистовое шлифование профиля зубьев рекомендуется произ-
водить шлифовальным кругом АСО 10—6 на бакелитовой связке
Б1 с концентрацией 100—150 % для получения шероховатости
поверхности Ra = 0,324-0,16 мкм и кругом АСО4-АСП40 для
получения шероховатости Ra = 0,164-0,08 мкм Оптимальные
режимы для сплава Т15К6 пкр = 30 м/с для кругов на органиче-
ской связке Б1, Б2, ТО2 с $„оп = 0,014-0,03 мм/об, snp =
= 254-28 качаний/мин При использовании кругов на металличе-
180
ской связке Ml шероховатость уменьшается. При шлифовании
применяют различные СОЖ.
Правку алмазных кругов при зубошлифовании следует вести
на зубошлифовальном станке с помощью шлифовального приспо-
собления, установленного на место приспособления для алмазной
правки, абразивными кругами зернистостью А10—А12 и твер-
достью СМ1—СМ2. В качестве правящего материала для кругов
на органической связке целесообразно применять электрокорунд
белый, для кругов на металлической связке карбид кремния
зеленяй.
Прецизионные зуборезные инструменты. При изготовлении
прецизионных зуборезных инструментов должны быть решены
две задачи: обеспечение заданной точности и соблюдение ее ста-
бильности. Точность прецизионного инструмента зависит от точ-
ности обработки базовых поверхностей, прецизионного оборудо-
вания, измерительных приборов, термоконстантных и виброкон-
стантных условий производства и контроля и точности инстру-
мента второго порядка. Для шлифования червячных фрез рекомен-
дуют прецизионный станок 5884В, а для заточки червячных
фрез станок 3663 и др. Для шлифования долбяков и шеверов при-
меняют станок 5883 и станок SRS—400 фирмы К. Hurt (ФРГ).
Шлифовальные круги должны обладать значительной размер-
ной стойкостью. Базовые поверхности изготовляют с повышенной
точностью, например у шеверов отклонение от параллельности
и перпендикулярности торцов оси отверстия не должно превышать
2—3 мкм, радиальное биение оправок не должно превышать
2 мкм. В связи с этим требуются измерительные приборы с по-
грешностями измерения до десятых долей микрометра. Для кон-
троля червячных фрез рекомендуются приборы WMG-11 фирмы
Karl Zeiss-(ГДР) и мод. PWF-250 фирмы Klingelberg (ФРГ).
Для контроля долбяков и шеверов применяют приборы RFS-600
фирмы Klingelberg (ФРГ) и SU-300 ЕЕ фирмы Samputensile
(Италия).
При шлифовании должен сниматься равномерный припуск,
для чего предварительную обработку заготовок производят с вы-
сокой точностью, например перед чистовым шлифованием червяч-
ных фрез класса ААА предварительно заготовки должны быть
изготовлены с точностью класса А.
Стабильность размеров инструмента зависит от фазовых пре-
вращений металла после термической обработки и внутренних
напряжений, возникающих в процессе механической обработки.
Прецизионный инструмент подвергают старению после термиче-
ской обработки, а также после токарных, фрезерных и шлифо-
вальных операций.
Г Л А В A VI
ЗАТАЧИВАНИЕ ИНСТРУМЕНТА
§ 1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ЗАТАЧИВАНИЯ
Затачивание — это одна из окончательных технологических
операций, в процессе которой обрабатывают передние и задние
поверхности инструмента. При затачивании обеспечивается задан-
ная форма режущей кромки, геометрические параметры режущего
инструмента и качество его поверхности.
Процесс обработки при затачивании характеризуется:
1) кинематикой движения абразивного зерна — обработка тор-
цом или периферией круга;
2) характером контакта круга с деталью — прерывистый и
непрерывный;
3) регламентированием параметров производительности об-
работки — по регламентированной подаче (жесткое шлифование)
или по нормальной силе (упругое шлифование);
4) схемой съема припуска — многопроходной, глубинной или
врезной;
5) способом шлифования—механическим или электрохиии-
ческим.
Особенности кинематики движения абразивного зерна при
работе торцом круга по сравнению с работой периферией круга
приводят к резкому увеличению длины контакта шлифовального
круга с затачиваемой поверхностью, что при прочих равных
условиях является причиной увеличения производительности
обработки в 1,5—3 раза и снижения шероховатости поверхности.
Поэтому заточку торцом круга применяют почти во всех случаях,
допускаемых условиями формообразования и взаимного располо-
жения шлифовального круга и затачиваемого инструмента.
Для повышения производительности рекомендуется произ-
водить затачивание с непрерывным контактом. Регламентирование
поперечной подачи (жесткое шлифование) имеет преобладающее
применение в заточных станках. Оно обеспечивает повышение
жесткости системы СПИД и точность обработки, улучшает усло-
вия самозатачивания шлифовального круга и уменьшает зависи-
мость производительности обработки от степени затупления
круга.
Упругое затачивание режущего инструмента осуществляется
введением в систему станок-приспособление—круг-деталь звена
пониженной жесткости. Упругое затачивание обеспечивает ста-
билизацию динамических и тепловых явлений, сопровождающих
процесс резания. Поскольку эти факторы оказывают наибольшее
влияние на образование прижогов, трещин и других поверхност-
182
ных дефектов, применение упругого затачивания способствует
стабилизации качества заточенной поверхности.
Этот вид затачивания наиболее распространен при затачи-
вании резцов, оснащенных пластинками из твердого сплава.
Для упругого абразивного затачивания резцов выпускают станки
ЗА62А и ЗД62А, станок ЗЕ624 для алмазного затачивания, станок
3623 и ЗЕ624Э для электрохимического, алмазного затачивания.
Для выполнения упругого затачивания следует применять
круги на металлических или керамических связках. Средняя
интенсивность съема за период стойкости достигает максимума при
скорости вращения круга 22—25 м/с. При упругом затачивании
инструмента интенсивность съема обрабатываемого материала
определяют по силе прижима круга к инструменту и режущей
способности круга. Для сплава Т30К4 контактное давление со-
ставляет 5- 10 7 Па; для Т15К5, ВК2 — (8-н10)10“? Па, для Т5КЮ,
ВК6, ВК8—(12-i-15)10_? Па. Процесс затачивания заканчивается
выхаживанием.
Глубинное затачивание. Съем припуска при заточке инстру-
мента производят по схеме многопроходного, глубинного или врез-
ного шлифования. При многопроходной обработке припуск сни-
мают за большое число проходов при малой глубине шлифования
(0,005—0,1 мм) и повышенной продольной подаче (0,5—6 м/мин)
для алмазных и эльборовых и 3—10 м/мин для кругов из электро-
корунда и карбида кремния.
При глубинном способе весь припуск снимают обычно за один—
три прохода при большой глубине шлифования (О',2 до 2 мм при
затачивании и до 8 мм при вышлифовывании) и низкой продоль-
ной подаче (0,01—1 м/мин для алмазных и эльборовых кругов
и 0,3—2 м/мин для абразивных кругов).
Соотношение подачи и глубины резания должно быть таким,
чтобы обеспечивался съем всего припуска за один проход с учетом
мощности станка. Алмазное глубинное шлифование в зависимости
от режимов обеспечивает производительность по съему металла
560—1500 мм3/мин. Применение глубинного шлифования стало
возможным с появлением алмазных кругов на специальных ме-
таллических связках МО4, МН-1, МО13. При глубинном шлифо-
вании при съеме более 750 мм3/мин круги на связке МО13 обладают
в 1,5 раза большей работоспособностью, чем круги на связке Ml.
С применением глубинного шлифования стало целесообразно
применять алмазную обработку твердосплавного инструмента
без применения предварительной обработки кругами КЗ. Для
рационального использования алмазоносного слоя рекомендуется
использовать круги с заборным конусом. Прн обычном многопро-
ходном шлифовании происходит циклический нагрев и охлажде-
ние твердого сплава, что приводит к образованию трещин.
Образующийся при глубинном шлифовании заборный конус
на алмазном круге увеличивает площадь контакта круга с твердо-
сплавной пластинкой, в результате чего тепловой поток в зоне
1AQ
контакта распределяется более равномерно. Малые значения
продольных подач, характерные для глубинного процесса, уве-
личивают толщину прогретого слоя и тем самым снижают градиент
температур. Оба этих фактора уменьшают опасность возникнове-
ния трещин.
Следует, однако, отметить, что уменьшение продольной подачи
при глубинном затачивании увеличивает продолжительность воз-
действия нагрева на обрабатываемую поверхность, что может
привести к возникновению дефектного слоя на поверхности ин-
струмента. Во избежание этого глубинное затачивание ведут
с обильным охлаждением с подачей. СОЖ под давлением.
Электрохимическое затачивание. Большинство заточных опе-
раций осуществляется механическим шлифованием, при котором
съем припуска происходит в результате процесса резания обраба-
тываемого материала абразивными зернами. При электрохими-
ческой алмазной обработке совмещается анодное растворение и
механическое удаление частиц твердого сплава алмазными кру-
гами.
По сравнению с обычной алмазной заточкой электрохимиче-
ская заточка обеспечивает повышение производительности обра-
ботки и снижение степени затупления шлифовального круга,
позволяет обрабатывать инструмент из твердого сплава совместно
со стальной державкой. Основным недостатком электрохимической
обработки является сложность при обслуживании установки.
Технология заточки режущих инструментов. Основными ви-
дами операций является заточка передней и задней поверхностей,
доводка фасок и ленточек, заточка элементов, способствующих
разделению, завиванию и дроблению стружки.
Инструмент из быстрорежущей стали затачивают по следу-
ющим схемам обработки. 1. Затачивание кругами из электро-
корунда. 2. Затачивание кругами из электрокорунда, доводка
фасок и ленточек кругами из эльбора. 3. Затачивание кругами из
эльбора. Обработку по схеме 1 применяют при требуемой шерохо-
ватости поверхности Ra = 0,63 мкм, схемы 2 и 3 — при Ra =
= 0,32 мкм. Обработку по схеме 2 производят с припуском 0,2—
0,3 мм и более кругами из эльбора на связках Б1 и КБ или по
схеме 3 при величине припуска менее 0,2—0,3 мм.
Затачивание инструмента с напаянными пластинками из твер-
дого сплава выполняют по следующим схемам. 1. Затачивание
стального корпуса кругами из электрокорунда: затачивание твер-
досплавной пластины кругами карбида кремния зеленого (с целью
экономии алмазных кругов); доводка фасок и ленточек алмаз-
ными кругами. 2. Затачивание кругами КЗ (63С) одновременно
твердого сплава и стальной державки; доводка фасок и ленточек
алмазными кругами. 3. Затачивание одновременно твердого сплава
и стальной державки алмазными кругами на металлических
связках по методу электрохимического шлифования или алмаз-
ными кругами на керамических связках.
184
Схемы 1 и 2 применяют при припуске на заточку более 0,3—
0,4 мм; схемы 3 — при припуске менее 0,3—0,4 мм.
Известны алмазные круги на металлической связке, например
М04, допускающие заточку одновременно твердого сплава и
стальной-державки.
Контроль трещин на шлифованном или заточенном инстру-
менте. Выявление трещин производится несколькими способами:
невооруженным глазом, микроскопом с 15-кратным увеличением,
химическим травлением с последующей проверкой под микроско-
пом, магнитным и люминесцентным методами.
Рекомендуется' производить травление инструмента в спирто-
вом растворе азотной и соляной кислот по следующему техноло-
гическому процессу: обезжиривание очищенным бензином, сушка
на воздухе в течение 2 мин, промывка техническим спиртом, пер-
вое травление в 5 %-ном спиртовом растворе азотной кислоты
в течение 1 мин, второе травление в 12 %-ном спиртовом растворе
соляной кислоты в течение 1 мин, нейтрализация в 5 %-ном рас-
творе кальцинированной соды, промывка в составе из 3,5 %
эмульсола, 0,4 % кальцинированной соды, 0,5 % жидкого стекла
и воды (остальное), осушка ветошью и просмотр под микроскопом
всех поверхностей.
Для выявления глубины трещин и измерения микротвердости
на разных глубинах применяют после обезжиривания бензином
анодную обработку в электролите следующего состава: 29 % фос-
форной кислоты, 38 % воды и 33 % глицерина. Плотность тока
5000 А/м2 (50 А/дм2). Слой, стравленный в течение 5 мин травления,
равен 4—6 мкм.
Лучшие результаты дают физические методы. Магнитный ме-
тод акад. Акулова состоит в том что намагниченный образец
опускают в ванну с маслом, в котором взвешен магнитный поро-
шок (крокус). Края трещин, будучи полюсами магнита, притя-
гивают пылинки крокуса и на образце образуются линии из
порошка, рисующие направление и форму трещин.
Для обнаружения трещин применяют также люминесцентную
дефектоскопию. Сущность люминесцентной дефектоскопии за-
ключается в том, что на контролируемую поверхность инструмента
наносят флуоресцирующую жидкость, хорошо проникающую во
все трещины и поры. После удаления с инструмента избытка жид-
кости наличие трещин устанавливается по интенсивному свечению
раствора, вышедшему из трещин на поверхность инструмента
при освещении ультрафиолетовыми лучами. В качестве флуорес-
цирующей жидкости рекомендуется состав (примерно): 50 % ке-
росина, 25 % бензина, 25 % светлого минерального масла, 0,02—
0,03 % флуоресцирующего красителя.
Технология люминесцентной дефектоскопии состоит в сле-
дующем: обезжиривание в чистовом бензине, после просушки
погружение в ванну с флуоресцирующим раствором, просушка на
воздухе в течение 10—15 мин, промывка сильной струей воды
1 ЙК
в течение 5—10 с или протирка ветошью, смоченной в бензине;
после промывки инструмента в струе воды его сушат в струе
подогретого до 50—60 °C воздуха, что способствует лучшему вы-
ходу раствора из трещин. Для усиления выхода флуоресциру-
ющего раствора из трещин инструмент посыпают тонкоизмель-
ченным порошкообразным веществом, например силикагелем,
1
tut F окуляре \
Рис. 98. Способы контроля углов режущего инструмента
обладающим сильными адсорбирующими свойствами. Для.ультра-
фиолетового облучения обычно применяют ртутные лампы низ-
кого давления, изготовленные из пропускающего ультрафиоле-
товые лучи, тугоплавкого стекла, и ртутнокварцевые лампы высо-
кого и сверхвысокого давления. Люминесцентную дефектоскопию
применяют для проверки инструмента из стали и твердых сплавов.
Измерение углов режущих элементов рабочей части. Методы
и средства измерения углов режущих инструментов подразде-
ляются на четыре группы.
1. Измерение углов шаблонами на просвет (рис. 98, а).
2. Измерение углов универсальными и специальными угло-
мерами (рис. 98, б, в). В зависимости от способа базирования
специальные угломеры могут быть накладными и стационарными.
По способу контактирования специальные угломеры можно под-
разделить на угломеры с оценкой качества контакта измеритель-
ных поверхностей по световой щели и угломеры с автоматическим
контактированием. В угломерах последнего типа стрелки укреп-
лены на отводе и когда грань инструмента, по которой опреде-
ляется угол, подводят в упор к измерительной поверхности, отвес
занимает вполне определенное положение, которое фиксируется
положением стрелки.
3. Измерение углов с помощью индикатора, закрепленного
на стойке и в специальных приспособлениях по принципу опреде-
ления тангенса угла.
4 . Измерение углов с помощью оптических приборов (рис. 98, а,
д). В зависимости от характера проверяемых инструментов изме-
рение можно производить тремя способами: в проходящем свете
по теневому изображению изделия; в отраженном свете по отра-
женному изображению изделия; по способу светового сечения.
Сущность способа светового сечения заключается в том, что
исследуемый объект освещают плоским пучком света и рассматри-
вают освещенную зону поверхности через микроскоп. Плоский
пучок света, падая на исследуемую поверхность, создает световой
разрез (сечение). Способ светового сечения позволяет измерять
углы в любом месте на поверхности инструмента. Целесообраз-
ность применения тех или иных средств измерения определяется
требуемой точностью измерения и серийностью производства.
Допустимые отклонения углов заточки инструмента. При контроле допу
скаются следующие отклонения,
1. Резцы — допускаемые отклонения углов заточки, отклонения задних
углов и вспомогательных углов отрезных резг.ов ±15', режущей части не бо-
лее ± 1 .
2. Сверла — предельные отклонения заднего угла ±3°, угла при вершине
сверла и угла наклона винтовой линии ±2-ъ±3
3. Зенкера — отклонения переднего и заднего углов ± 1°, а угла в плане ±2°.
4. Разиертки — предельные отклонения переднего и заднего угла ± 1°,
рабочей части ±30'-ъ + 1°, угла в плане и угла наклона винтовых канавок ± 1°.
5. Метчики'—предельные отклонения переднего и заднего углов ± 1°,
а угла наклона винтовых канавок у метчиков с винтовым зубом ±2°
6. Фрезы торцовые — предельные отклонения углов заточки: главного угла
в плане ±2°; вспомогательного угла в плане, задних углов, радиального и осе-
вого передних углов и угла наклона режущей кромки ± 1°. Биение главных
режущих кромок, измеренное по нормали к ним, относительно посадочного от-
верстия не должно превышать для чистовых фрез диаметром 250—400 мм — двух
смежных зубьев 0,025 и противоположных 0,05 мм, а торцовое биение 0,025 мм.
7. Фрезы дисковые пазовые и трехсторонние — предельные отклонения
передних и задних углов ± 1°, а боковых задних углов ± 15' Радиальное биение
режущих кромок зубьев относительно отверстий ие должно превышать 0,03
для фрез диаметром свыше 600 мм.
8. Протяжки — предельные отклонения переднего угла ± 1°, заднего угла
черновых зубьев ±20', а чистовых и калибрующих зубьев— 15'.
§ 2. УНИВЕРСАЛЬНО-ЗАТОЧНЫЕ СТАНКИ
По характеру и конструкции заточные станки подразделяют
на точила, универсальные и специальные. В некоторых случаях
для заточки инструмента используют круглошлифовальные, пло-
скошлифовальные и профилешлифовальные станки. Станки под-
188
разделяют также по виду рабочего инструмента (для абразивной,
алмазной и электрохимической заточки). На некоторых станках
можно производить абразивную и алмазную заточку или электро-
химическую и алмазную, или абразивную заточку.
Точила имеют только вращательное движение шлифовального
круга. На них обычно- затачивают однолезвийный инструмент.
Иногда к таким станкам пристраивают приспособления для
заточки свеэт и зенкеров.
Универсально-заточные станки с помощью различных при-
способлений используют для заточки многолезв'ипного инстру-
мента (фрез, зенкеров, разверток, сверл, метчиков, долбяков,
червячных фрез, зуборезных головок, протяжек, резцов). Харак-
терным для универсально-заточных станков является возможность
перемещения инструмента относительно шлифовального круга по
трем взаимно перпендикулярным направлениям: вертикальному
(подъем шлифовальной бабки или стола), горизонтальному (про-
дольное или поперечное направление движение стола), поворот
вокруг вертикальной оси шлифовальной головки и стола станка.
Специальные станки подразделяют в основном в зависимости
от типа затачиваемого инструмента. В крупносерийном и массо-
вом производстве применяют преимущественно специальные
станки, полуавтоматы и автоматы. В настоящее время выпускают
универсальные станки ЗМ640, ЗМ641, ЗМ642, ЗМ642Е, ЗД642Е.
Эти станки полностью удовлетворяют требованиям, предъявляе-
мым к алмазной заточке, и приспособлены кроме обычных заточ-
ных работ для плоского, круглого наружного, внутреннего (кроме
3640) и фасонного шлифования.
Все станки (кроме 3640) пригодны для работы алмазными и
абразивными кругами без охлаждения и с охлаждением. Станки
ЗМ640,' ЗМ641, ЗМ642 имеют только ручное управление, станки
ЗМ642Е, ЗД642Е и 3M643E снабжены гидроприводом. Автома-
тическая поперечная подача на станке 3B643 обеспечивается
встроенным механизмом, на станке ЗБ642 —съемным, станок
ЗБ641 механизма автоматической поперечной подачи не имеет.
Для заточки инструмента применяют также станки с ЧПУ,
например универсально-заточной полуавтомат ЗМ642 для цилин-
дрических инструментов.
§ 3. ЗАТАЧИВАНИЕ РЕЗЦОВ
Для затачивания резцов применяют простейшие заточные
станки (точила), универсально-заточные станки, специальные за-
точные станки для заточки резцов 3621, 3622, 35632В и для элек-
тромеханической заточки 3622Э. В серийном и массовом произ-
водстве применяют полуавтоматы для абразивной (ЗД625), ал-
мазной (ЗД624, 3626) и электромеханической заточки (ЗД624Э).
При затачивании резец устанавливают относительно шлифо-
вального круга так, чтобы заточенная поверхность была парал-
189
а)
Рис. 99. Исходные поло-
жения резца при его за-
точке в универсальных
тисках:
а — плоскость поворота
резца; б — при затачнваиин
задней поверхности; в —
при затачивании передней
поверхности
лельна рабочей поверхности шлифовального круга. Резец отно-
сительно шлифовального круга устанавливают с помощью одно-
поворотных держателей, универсальных поворотных тисков и
резцовых головок (рис. 99). В резцовых головках одну из осей
(ось 1—/) поворота располагают вдоль тела резца, а две другие
(оси II—II, III—III) — поперек.
Резец в приспособлении поворачивают в продольной I—I
плоскости и поперечной II—II, не совпадающей с главной секущей
плоскостью, в которой задают на чертеже углы, определяющие
положение поверхностей и режущих кромок.
При настройке резцовой головки или тисков пересчитывают
заданные на чертеже углы резца а, у, ф на углы настройки
(рис. 99, а) по формулам:
tg Vn₽ = tg У cos ф + tg X sin ф;
tg Yn = tg.T sln Ф ± tg X cos ф;
ctg anp = ctg acoscp ± tgX 51Пф;
ctg an = ctg a sin ф =p tg cos ф.
Расчет углов поворота резцовой головки ведут по таблицам,
имеющимся на станке, или по формулам.
У резцов с припаянной пластинкой из твердого сплава необ-
ходимо стремиться к тому, чтобы площадь державки, шлифуемой
совместно с пластинками из твердого сплава, была возможно
меньшей. Этому способствует заточка державки на угол, превы-
шающий угол заточки пластинки на 6—8°.
190
Рис. 100. Положение резца с пластинкой из
твердого сплава при заточке
Рис. 101. Электроалмаэное затачивание резца
При наладке заточного станка вершину резца располагают
на 1—3 мм выше оси шлифовального круга во избежание захваты-
вания режущей кромки кругом. Вращение шлифовального круга
должно быть в направлении от режущей кромки на державку
(рис. 100). При этом равнодействующая сил резания должна быть
направлена так, чтобы пластинка из твердого сплава работала
на сжатие.
При работе торцом абразивного круга рекомендуется произво-
дить его поднутрение под углом 10° или по дуге окружности,
что уменьшает площадь контакта и опасность появления прижогов
и трещин. При алмазной заточке открытых поверхностей следует
применять круги АЧК 150x20x3. Для заточки полузакрытых
поверхностей отрезных и отогнутых резцов рекомендуются круги
АЧК 150x5x3. На рис. 101 показана схема электроалмазной
заточки резца.
§ 4. ЗАТАЧИВАНИЕ ФРЕЗ
Затачивание зубьев торцовых фрез по задней поверхности
производится торцовой плоскостью чашечного круга. Фрезы диа-
метром 130—400 мм затачивают на универсально-заточном станке
с установкой на универсальной головке П1 или в ручном приспо-
соблении П21.
Приспособление П21 имеет три оси поворота. Особенностью
приспособления П21 является наличие наклонной колодки, на
которой поворачивается головка. Поворот головки относительно
колодки осуществляется в плоскости, расположенной под углом
15° к основанию. Вследствие этого одновременно с поворотом
головки происходит наклон шинделя в вертикальной плоскости
до 15°.
Автоматическое приспособление П66 можно использовать на
станке с гидрофицированным приводом. Приспособления П21
и П66 применяют только для заточки по задним поверхностям.
На полуавтоматах ЗЕ667 затачивают торцовые фрезы диаметром
80—630 мм. На этом станке возможно перед заточкой произвести
круглое шлифование фрез по диаметру и фаскам. Полуавтомат
гидрофицирован н затачивание осуществляется автоматически.
1QI
Поэлементная заточка
профильная 'заточка
КругоВая
rlo аГ/ а.ле/,
Рис. 102. Способы затачивания фрез
Раздельная
Способы затачивания торцовых фрез. При заточке торцовых
фрез применяют следующие способы: поэлементный (круговой и
раздельный) и профильный (круговой и раздельный) (рис. 102).
Круговой способ заточки зубьев по элементам профиля состоит
в последовательной обработке всех зубьев по каждому элементу
за несколько оборотов с поперечной подачей на оборот фрезы до
полного снятия припуска. Раздельный способ заточки зуба по
элементам профиля состоит в снятии полного припуска на каждом
затачиваемом элементе за несколько проходов с поперечной пода-
чей за двойной ход стола, после чего поворачивают фрезу на
следующий зуб.
Круговой способ заточки по всему профилю состоит в после-
довательной заточке всех зубьев по всему профилю с обходом
круга по контуру зуба за несколько оборотов с поперечной пода-
чей на оборот фрезы до полного снятия припуска. Раздельный
способ заточки зубьев по всему профилю состоит в снятии полного
припуска на каждом затачиваемом зубе по всему профилю с об-
ходом круга по контуру зуба за несколько проходов, с поперечной
192
подачей на двойной ход стола, после чего затачивают следу-
ющий зуб.
Способы раздельной заточки зубьев фрез обеспечивают боль-
шую производительность по сравнению с методами круговой
заточки зубьев за счет сокращения вспомогательного времени на
поворот фрезы. Способы поэлементной и профильной раздельной
заточки применяют обычно для снятия основного припуска под
заточку.
Для чистовой заточки и доводки с целью обеспечения мини-
мального биения применяют круговой метод. На полуавтомате
ЗЕ667 производят поэлементную бескопирную заточку торцовых
фрез торцом или периферией абразивного, алмазного или эльбо-
рового круга.
На специальном полуавтомате ЗЕ667К торцовые фрезы за-
тачивают по профилю за одну установку, обходом двухуглового
шлифовального круга по контуру зуба (цилиндрической поверх-
ности по торцу и фаске) с помощью копира или специальных
кинематических устройств. Полуавтомат ЗЕ667 предназначен для
электрохимического затачивания торцовых насадных фрез,*осна-
щенных пластинками из твердого сплава. На станке можно про-
изводить круглое шлифование торцовых фрез по диаметру и фа-
скам. Затачивание осуществляется алмазным кругом формы АЧК
диаметром 150 мм на металлической связке. Шероховатость обра-
батываемых поверхностей Ra — 0,1604-0,100 мкм. Для алмазно-
эрозионной заточки применяют станок ЗЕ667РФ1 с числовым
программным управлением.
Затачивание фрез с остроконечным (незатылованным) зубом.
При изготовлении таких фрез их затачивают в следующей после-
довательности: вначале затачивают переднюю поверхность, затем
шлифуют ленточку по наружной поверхности, после чего зата-
чивают заднюю поверхность. В процессе эксплуатации инстру-
мента переточку обычно ведут только по задней поверхности.
Переднюю поверхность остроконечных (незатылованных) фрез
с прямыми, зубьями затачивают тарельчатым шлифовальным
кругом-(рис. 103). При переднем угле у = 0 (рис. 103, а) торец
шлифовального круга,совпадает с плоскостью, проходящей через
ось фрезы, а при у > 0 (рис. 103, б) передняя поверхность фрезы
смещается на величину
, D .
h = -у sm у,
где D — диаметр фрезы; у — передний угол в торцовом сечении.
Если заточку ведут конической поверхностью, то смещение
^ = 4"sin (V + P).
где Р — угол между торцовой плоскостью шлифовального круга
и образующей конуса.
7 Палей М. М
193
Рис. 103. Схема установки шлифовального круга для затачивания передней
поверхности
Шлифовальный круг при заточке передней поверхности фрезы
устанавливают с помощью шаблона (рис. 103, в). Призму 1 при-
бора ставят на оправку фрезы, линейку 2, помещенную в пазу^
призмы, устанавливают в нулевое положение,, затем линейку
винтом смещают на величину h, после чего плоскость шлифоваль-
ного круга совмещают с боковой плоскостью линейки.
При заточке фрез с винтовым зубом используют коническую
поверхность круга, ось которого устанавливают под углом 0
к оси инструмента: 0 = tg со cos (у + 0), где со — угол наклона
винтовых зубьев.
Величина смещения круга относительно оси инструмента
в плоскости, перпендикулярной винтовой линии зуба по наруж-
ному диаметру фрезы,
ОЯф51п(т + Р)
h = , . ,
2 V cos2 (yN + Р) + sin2 (yN + у) cos2 со
гдеуд, — передний угол в нормальном сечении; со — угол наклона
винтовой линии.
Установку рабочей поверхности шлифовального круга произ-
водят с помощью шаблона или приспособлений, представленного
на рис. 104.
Заточка передней поверхности производится при установке
фрезы в делительных головках или в центрах с помощью упора,
опирающегося о заднюю поверхность зуба. Переднюю поверх-
ность инструмента можно затачивать без делительных приспо-
соблений, так.как ошибка в шаге при сохранении ленточки на
цилиндрической части не влияет*на биение. Отклонение передней
поверхности допускается в пределах ±2°
Задние поверхности зубьев фрез затачивают на универсально-
заточном станке при установке фрезы в центрах или в специальной
головке торцом чашечного
шлифовального круга (рис.
105, а) или периферией пло-
ского круга (рис. 105, б).
При затачивании зад-
ней поверхности чашечным
кругом режущая кромка
смещается ниже оси фре-
зы, а при затачивании пе-
риферией плоского шли-
фовального круга — ниже
оси круга на величину
Я =-у-sin а,
где D — диаметр фрезы
Рис. 104 Прибор для установки шлифоваль-
ного круга при затачивании передней по-
верхности винтового зуба
при затачивании чашеч-
ным кругом и диаметр круга при затачивании периферией
плоского круга; а — задний угол.
Для уменьшения зоны контакта с затачиваемым инструментом
и вероятности прижогов на торцовой поверхности чашечного
круга производят поднутрение и оставляют ленточку шириной
2—3 мм, а ось шлифовальной головки разворачивают на I—2°
к направлению движения подачи.
Для уменьшения опасности прижогов применяют чашечные
круги, заправленные под двумя конусами. Образующую внутрен-
ней поверхности заправляют под углом 30—35°, образующую
наружной поверхности — под углом 15°. При работе ось круга
разворачивают на 15°. При заточке задней поверхности перифе-
рией шлифовального круга задняя поверхность получается вогну-
7*
Рис. 105. Схема затачивания задней поверхности зуба чашечным (а) и плоским (б)
кругами
195
той. Это ослабляет зуб и повы-
шает опасность прижога режу-
щей кромки..Увеличение диа-
метра круга уменьшает вели-
чину вогнутости, но при 'этом
возникает опасность подреза-
ния соседнего зуба.
Диаметр плоского шлифо-
вального круга
п . 180°
Оф sin——
П =__________________
. / 180-° \
sln (а--— )
где — диаметр фрезы; г —
число зубьев фрезы.
Рис. 106. прибор для установки упора При заточке зубьев, распо-
при заточке заднего угла зуба ложенных под углом К оси
фрезы (угловые фрезы и др.),
стол заточного станка устанавливают под углом ср. Величина
смещения И зависит от величины заднего угла а. Между углом
a1V и главным задним углом а имеется зависимость
tg a = tg aN sincp.
При определении величины Н для случая заточки угловых
зубьев величину угла 'а. следует отсчитывать от касательной
к эллипсу. Величина смещения режущей кромки
и fysina
sin2 <р + sin2 a cos2 <р
При заточке по задней поверхности зубьев, расположенных
на заборной конической части с углом в плане 10° и задним углом
a = 10°, с достаточной .для практики точностью величин смещения
упора Я =sin{a + ф).
Цилиндрические фрезы с винтовым зубом затачивают с по-
мощью копира, закрепляемого на одной оправке с фрезой. Число
канавок и угол наклона совпадают с затачиваемой фрезой. Крон-
штейн с упором крепят к шлифовальной головке станка. Жесткий
конец упора скользит- по канавкам копира и в результате осуще-
ствляется его поворот вместе с фрезой при продольном движении
стола.
Установку упора по высоте для обеспечения величины заднего
угла при заточке фрез периферией или торцом шлифовального
круга осуществляют с помощью, штангенрейсмуса или специаль-
ного приспособления, представленного на рис. 106. Приспособле-
ние устанавливают на столе так, чтобы ось центров проходила
через ось вращения поворотного диска приспособления. Линейку,
расположенную в пазу поворотного диска, выдвигают на вели-

чину а радиуса затачиваемой фрезы по делениям, нанесенным
на ней. С помощью поворотного диска линейку поворачивают на
величину заднего угла а фрезы. Вылет линейки при этом сместится
на расчетную величину R. К вырезу подводят упор.
Заточка концевых фрез с винтовым зубом осуществляется
способом жесткой (кинематической) или упругой (копировальной)
заточки. При жесткой заточке движение шлифовального круга
относительно инструмента создается кинематической цепью (на-
бором шестерен, копиром), настроенной на определенный пара-
метр винтового движения. При упругой заточке шлифовальный
круг в своем относительном движении следует за поверхностью
инструмента, прижимаясь к нему с определенной силой.
Способ жесткой заточки применяют для точных инструментов
с винтовым зубом (червячных, резьбовых фрез), а способ упругой
заточки можно использовать для - инструментов, где изменение
параметров винтовой поверхности фрезы не влияет на геометриче-
скую точность обработанной поверхности (например, цилиндри-
ческих, концевых и других фрез).
При жесткой заточке исправляются погрешности шага вин-
товой канавки предыдущей обработки, что приводит к несовпа-
дению винтового относительного движения шлифовального круга
с затачиваемой поверхностью, к снятию неравномерного припуска,
к большому съему металла в отдельных местах.
При упругой заточке необходимо получить качественные ре-
жущие кромки инструмента без соблюдения параметров винтовой
поверхности. При этом способе достигается совпадение шагов
относительных винтовых движений шлифовального круга с зата-
чиваемой поверхностью фрезы, поэтому снимаемый слой металла
получается незначительным и равномерным, что обеспечивает
повышение производительности заточки и позволяет избежать
прижогов. Глубина шлифования при упругой заточке зависит от
силы прижима поверхности инструмента к шлифовальному кругу
и площади контакта, т. е. от давления.
Ручная заточка не обеспечивает определенный момент прижа-
тия затачиваемой поверхности к шлифовальному кругу и его
постоянство по всей длине обрабатываемой поверхности. Высокое
качество поверхности и высокая производительность при заточке
(в 2—3 раза выше, чем при ручной заточке) достигается при авто-
матическом регулировании силы в процессе шлифования. Прин-
цип упругой заточки с автоматическим регулированием силы
шлифования при прямом и обратном ходе применен в конструкции
полуавтоматов 3685Д, 3685Г для заточки концевых фрез диаметром
14—50 мм по передней и задней поверхностям зубьев.
§ 5. ЗАТАЧИВАНИЕ СВЕРЛ
Сверла затачивают по задним главным поверхностям. Для
улучшения условий работы в некоторых случаях подтачивают
поперечную’кромку и ленточку. При заточке сверла обеспечи-
ваются заданная величина угла при вершине 2<р, задние углы а,
угол наклона поперечной кромки ф, симметричность главных ре-
жущих кромок и спад задних поверхностей.
Сверло затачивают при относительном движении шлифоваль-
ного круга и сверла, создаваемом кинематикой станка. Задняя
поверхность получается как огибающая последовательнь/х поло-
жений соприкасающейся со сверлом плоскости круга. В зависи-
мости от формы задней поверхности различают три основных
вида заточки: по конической поверхности, по винтовой поверх-
ности, и по двум плоскостям.
Коническое затачивание. При заточке по конической поверх-
ности задняя поверхность сверла является частью кругового
конуса с углом 6 (рис. 107, а), которая реально не существует
и создается' за счет кинематики и конструкции станка и приспо-
собления. Ось воображаемого конуса составляет угол с осью
сверла и отстоит от последней на величину h. Оси сверла и вооб-
ражаемого конуса параллельны и (для образования заднего угла)
смещены на расстояние' К. Коническая поверхность образуется
качанием сверла вокруг оси конуса заточки. Углы б, о и расстоя-
ния h и К могут иметь различные значения в ’зависимости от
модели станка (приспособления) и параметров режущей части.
Наиболее распространены следующие значения параметров: 6 =
= 45° или а = 20°; б = 134-15°, h = (1,8-2) D; К = (0,07 4-
4-0,05) D, где D — диаметр сверла.
Для ориентации сверла относительно оси качания и шлифо-
вального круга используют различные приспособления. Базами
сверла, как правило, являются цилиндрическая поверхность и
кромки ленточек, реже хвостовик сверла.
1ОЯ
Широко применяют базирование в призмах; при этом для угло-
вой ориентации служит специальная планка на конце призмы.
На некоторых станках применяют крепление сверла в центри-
рующих фигурных губках, базирующихся по цилиндрической
поверхности и кромкам ленточек; хвостовик сверла обязательно
поддерживается центром.
На рис. 107,б показано приспособление беспатронного типа
в виде «качалок», в котором расстояние К между осью сверла
и осью головки настраивают с помощью измерительных губок.
Неподвижная губка связана с осью качания, а подвижная —
с призма лл.
Для конической заточки на универсально-заточных станках
используют приспособление ЗА64ДП43. Для точильно-шлифо-
вальных станков выпускают приспособления ЗБ63150 для сверл
диаметром 3—12 мм, ЗБ632 для сверл диаметром 25 мм и ЗБбЗЗ-50
для сверл диаметром 12—50 мм. Для заточки по конической по-
верхности применяют станки ЗБ652, 3657, МФ73, МФ-201 и др.
Коническую заточку выполняют цилиндрической, конической
поверхностями или торцом круга. От этого зависит положение
сверла и оси качания его в приспособлении относительно рабочей
поверхности шлифовального круга. Задние поверхности каждого
пера по конической поверхности затачивают с разных установок
поворотом сверла на 180°. Технологический процесс конической
заточки заключается в удалении большей части припуска с одного
пера, возврате системы в исходное положение, делении на 180°,
съеме такого же припуска с другого пера и, наконец, послойном
шлифовании обеих перьев с делением после каждого качания
и выхаживанием. Коническое затачивание производят с ручным
управлением, его применяют для диаметров 3—80 мм в единичном
и мелкосерийном производстве.
По плоскости затачивают в основном сверла малых диаметров
(до 3 мм) из быстрорежущей стали и твердосплавные. Вследствие
простоты наладки и обслуживания, а также удобства автоматиза-
ции заточка по плоскости распространяется и на сверла диа-
метром до 40 мм. Ее можно применять в крупносерийном про-
изводстве.
При плоском затачивании задняя поверхность каждого пера
является частью одной из двух плоскостей (рис. 108). В связи
с этим различают одно- и двухплоскостную заточку сверл. В нор-
мальном сечении задний угол вдоль режущей кромки остается
постоянным. Для уменьшения возможности задирания обрабаты-
ваемой поверхности задней поверхностью сверла производят за-
точку задней поверхности с увеличенным задним углом для сверл,
диаметром 3—4 мм и заточку под двумя углами для сверл боль-
шого диаметра. Сверла, оснащенные твердосплавной пластинкой,
всегда затачивают по двум плоскостям. Первую плоскость зата-
чивают алмазным кругом, а вторую абразивным. Монолитные твер-
досплавные сверла целесообразно полностью затачивать алмаз-
199
Рис. 108. Затачивание сверл по двум плоскостям:
а — схема образования задней поверхности при плоской заточке; б — исходное поло*
жение двухповоротной головки при заточке сверла на универсальном заточном станке
ними кругами АСО 125/100, 100 % Б1 и Т02 или АСР 125/100,
150 % М5, если припуск не превышает 0,3—0,4 мм. При больших
припусках применяют предварительную заточку абразивными
кругами 63С.
Плоское затачивание производят на универсально заточном
станке в приспособлениях П1 или П2, полуавтоматах ЗБ650
(0,1—0,2 мм), ЗЕ651 (0,4—6 мм) и полуавтомате ЗД653 (сверла из
быстрорежущей стали и оснащенные пластинкой из твердого
сплава диаметром 5—40 мм).
Каждое перо сверла можно рассматривать как отдельный резец,
поэтому формулы для настройки аналогичны формулам для за-
точки резцов в трехповоротных тисках.
При двухплоскостном затачивании следует сначала заточить
плоскости, прилегающие к режущим кромкам, а затем следующие
за ними под-большим углом. На специальных станках (И169) двух-
плоскостную заточку можно выполнять двумя кругами, каждый из
которых обрабатывает одну из плоскостей задней поверхности.
При этом продольная подача сверла.происходит вдоль ребра пере-
сечения плоскостей.
Винтовая заточка задних поверхностей сверла. Винтовой вид
заточки включает два основных метода: винтовой и сложновинто-
вой. При винтовой заточке задняя поверхность каждого пера
сверла является частью эвольвентной винтовой поверхности, ось
которой совпадает с осью сверла (находят применение и другие
типы винтовой поверхности). Винтовое движение слагается из по-
ступательного и вращательного с одной и той же осью. Огибающая
поверхность, образованная винтовым движением плоскости, яв-
ляется открытой развертывающейся винтовой поверхностью, пря-
молинейные образующие которой отстоят от винтовой оси на рас-
стоянии z0 = Р tg Фо.^где Р — шаг винтовой канавки; <р0 — угол
ОЛП
Рис. 109. ‘ Затачивание сверла:
а — винтовое при двух поступательных движениях; б — сложновннтовое; 1 — парал-
лельно и перпендикулярно оси сверла; 2 — параллельно оси сверла и параллельно ли-
нии контакта; 3 — начальное положение; 4 — конечное положение; 3 — затылование;
В — вращение; П — поворот
между винтовой осью и образующей, равный углу между осью и
плоскостью в данный момент заточки винтового движения. Рас-
стояние г0 является также радиусом основного цилиндра, парал-
лельного винтовой оси, и касательного к образующим винтовой
поверхности.
Эвольвентной поверхностью является только та часть поверх-
ности пера, которая лежит вне основного цилиндра. Поверхность,
лежащая внутри основного цилиндра, диаметр которого близок
толщине сердцевины, является более сложной винтовой поверх-
ностью. Поперечная кромка формируется угловой кромкой шли-
фовального круга, которая заостряет кромку, т. е. уменьшает
отрицательные углы на ней. Для образования заднего угла при-
меняют различные варианты направления поступательного дви-
жения сверла. Винтовая заточка имеет следующие особенности;
постоянный угол (р0 между осью сверла и плоскостью шлифоваль-
ного круга; вращение вокруг оси сверла; поступательные переме-
щения, суммарный вектор скорости которых при прямом ходе
образует с осью сверла острый угол 0 = <р0 — (104-30°).-
Поступательное перемещение под углом к оси сверла обычно
получают слежением двух движений: затылования и осцилляции,
осуществляемых с помощью кулачков (рис. 109, а). Величину
заднего угла настраивают за'счет параметров sc поступательного
перемещения за время поворота сверла на 90° и угла0 . Угол а воз-
растает с увеличением sc или уменьшением 0. При винтовой за-
точке деление осуществляется кинематически за счет того, что на
каждый оборот сверла приходится два цикла.возвратно-поступа-
тельного движения.
Для улучшения геометрии сверла применяют сложновинто-
вую заточку.
Сложновинтовое затачивание. Сложновинтовая заточка
(рис. 109, б) имеет три формообразующих движения: вращение
201
вокруг оси сверла, движение затылования (возвратно-поступатель-
ное перемещение вдоль оси сверла), движение поворота (возврат-
но-касательное движение вокруг оси, перпендикулярной к оси
сверла, уменьшающее в процессе затачивания угол <р0). При пово-
роте угол фо между осью сверла и плоскостью шлифовального
круга во время заточки пера постепенно уменьшается на 4—6°.
Это улучшает геометрические параметры поперечной кромки
сверла и увеличивает спад кривой задней поверхности.
При сложновинтовой заточке сверло и круг могут свободно
осциллировать вдоль линии их контакта. На каждый оборот сверла
приходится два цикла движения затылования и поворота, т. е.
обеспечивается кинематическое деление.
Главное преимущество винтовой заточки в универсальности
применения для различных видов инструментов (сверл нормаль-
ных, ступенчатых и с выступом на вершине, зенкеров, метчиков
и др.). Винтовая и сложновинтовая заточка легко поддается авто-
матизации. По методу винтовой и сложновинтовой заточки рабо-
тают полуавтоматы и автоматы для массовой первичной и серийной
переточки сверл диаметром 2,5—80 мм [6]. Недостатком этого
метода является пониженная жесткость системы СПИД, а также
сравнительно сложная ^настройка станка.
Для винтовой заточки выпускают полуавтомат ЗГ653 для пере-
точки сверл, зенкеров и метчиков с диаметром 3—32 мм и автоматы
365Б1, 365Б2 для заточки сверл диаметром 3—6 и 6—15 мм мето-
дом скоростного глубинного шлифования.
§ 6. ЗАТАЧИВАНИЕ ЗЕНКЕРОВ И РАЗВЕРТОК
Задняя поверхность зубьев зенкера на заборном конусе может
являться частью плоскости или частью винтовой поверхности.
Зенкеры различной конструкции затачивают различными спосо-
бами. Цельные трех- и четырехперые зенкеры с винтовыми стру-
жечными канавками и винтовой задней поверхностью затачивают
только по задней поверхности на заточных станках 3658 и 3659
или на универсальном заточном станке с помощью приспособле-
ния П19. Заднюю поверхность затачивают на станках 3658 и 3659
при непрерывном вращении зенкера.
В приспособлении П19 имеется сменный кулачок с винтовой
поверхностью. Под действием пружины кулачок прижимается
к неподвижному, запрессованному в корпусе упору, в результате
чего при повороте шпинделя он перемещается в осевом направле-
нии, а установленный в-приспособлении инструмент совершает
винтовое движение.
Сборные и твердосплавные зенкера затачивают по плоскости
на универсальных заточных станках.
Плоские задние поверхности образуются торцом шлифоваль-
ного круга формы 4К и 4Ц при установке в центрах с базированием
по центровым отверстиям или в универсальной бабке с базирова-
нием по конусу хвостовика.
0Л9
Для совмещения затачиваемой задней поверхности зенкера
с торцом шлифовального круга необходимо повернуть зенкер во-
круг его горизонтальной оси, а затем вместе со столом вокруг вер-
тикальной оси соответственно на углы
tg0r = 'Sv: tgOB = tg<pcosOB.
Заточку по задней поверхности осуществляют с делением по
упорке или делительному диску. У порку устанавливают на столе
станка при заточке в центрах или на корпусе универсальной бабки.
Для осуществления деления по делительному диску при установке
зенкера в центрах вместо передней бабки используют универсаль-
ную бабку Ш с делительным механизмом.
При заточке задних поверхностей винтовых зубьев разверток
для сообщения винтового движения развертке и для деления ис-
пользуют упор. Упор устанавливают под режущей кромкой зуба,
для чего его опорную кромку шириной 3—4 мм разворачивают по
отношению к вертикальной плоскости на угол, равный углу на-
клона винтового зуба.
Зенкеры и развертки по передней поверхности затачивают
при их изготовлении и в случаях повреждения передней поверх-
ности в процессе эксплуатации. Для установки круга относи-
тельно инструмента используют специальный шаблон.
При наличии фаски с отрицательным передним углом смещение
круга относительно оси инструмента вычисляют по формуле
. _ D sin у
1 2 cos Р ’
где О — диаметр инструмента; у — передний угол;0 — угол прав-
ки круга.
§ 7. ЗАТАЧИВАНИЕ МЕТЧИКОВ
Метчики затачивают по передней и задней поверхностям,
как при изготовлении, так и в процессе эксплуатации. По задней
поверхности метчики затачивают на специальных заточных стан-
ках 4М, 3687, полуавтоматах 3686, а также на универсально-за-
точном или круглошлифовальном станке с использованием при-
способления.
Затылование по заборной части осуществляется на станке 3687
при непрерывном вращении метчика и его возвратно-поступа-
тельном движении в направлении, перпендикулярном оси мет-
чика. Стол станка устанавливают под углом заборного конуса.
Метчики с длиной заборного конуса до 35 мм затылуют с попереч-
ной подачей при длине заборной части более 35 мм, столу сооб-
щают продольное перемещение.
При затыловании метчика на универсально-заточных и кругло-
шлифовальных станках применяют приспособления, в которых
пло
затылование производят по цилиндрической поверхности за счет
качания метчика вокруг оси, смещенной относительно оси центров
метчика на величину в (рис. ПО). Величина заднего угла изме-
няется за счет изменения эксцентриситета заточки. Шлифоваль-
ный круг заправляют под углом заборного конуса или приспособ-
ление разворачивают на угол заборного конуса.
Известны различные конструкции станков для затылования,
например на автомате СП-018 осуществляют осевое затылование.
Движение затылования и отвод круга совершается в направ-
лении оси метчика.
Радиальное затылование шире применяют, чем осевое. При
радиальной схеме обеспечивается в несколько раз меньшее пере-
мещение затылующего узла, отпадает необходимость в дополни-
тельном вращении метчика с винтовыми стружечными канавками.
Метчики с винтовыми стружечными канавками затылуют
периферией круга прямого профиля или заправленным на конус
торцом чашечного круга.
Затылование метчиков с затылком по прямой производят на
плоскошлифовальном или универсально-заточ,ном станке. Зата-
чивание по передней поверхности при изготовлении метчиков диа-
метром до 12 мм рекомендуется совмещать с образованием канавки,
т. е. производить вышлифовку канавок? При изготовлении метчи-
ков диаметром более 12 мм и все метчики после их затупления за-
тачивают чаще всего на универсально-заточных станках в центрах
торцом круга, имеющим форму тарелки или чап1ки. Шлифоваль-
ный круг заправляют по шаблону так, чтобы обеспечить плавное
сопряжение передней поверхности с дном стружечной канавки.
В крупносерийном производстве применяют автоматы 3688 , 3688Б
и 3688Д.
Рис. ПО. Затылование метчика
в приспособлении на кругло-
шлифовальном станке
Рис. 111. Затачивание по передней поверх-
ности зуба круглой протяжки
204
Положение торца шлифовального круга относительно оси цен-
тров определяется величиной переднего угла метчика. При перед-
нем угле,'равном нулю, торец шлифовального круга устанавли-
вают по оси метчика. При наличии переднего угла шлифовальный
круг смещается относительно оси на величину
Н = -у sin у,
где D — наружный диаметр метчика.
Черновую заточку рекомендуется производить кругами
24АС1—СМ2 40—25К при икр = 204-25 м/с, snp = 34-5 м/мин,
snon = 0,054-0,1 мм/дв. ход. Чистовую заточку рекомендуется
производить кругами 63С 8—5 СМ2—СМ1 при vItp = 25 м/с,
snp = 14-2 м/мин, snon = 0,01.4-0,02 мм/дв. ход.
Для заточки метчиков из быстрорежущей стали с припуском
0,1—0,2 мм рекомендуется применять эльборовые круги Л12К Б
100 % при цнр = 254-30 м/с, snp = 14-2 м/мин, suon = 0,014-
4-0,02 мм/дв. ход. Круг правят„один раз в смену методом притирки
круга на чугунной плите порошком карбида кремния зернистостью
25. Шероховатость поверхности Ra = 0,634-0,32 мкм. Стойкость
метчиков, заточенных эльборовыми кругами, в 1,4—1,7 раз выше,
чем стойкость метчиков, заточенных электрокорундовыми кру-
гами. При заточке метчиков эльборовыми кругами, обладающими
большей режущей способностью, чем электрокорундовые круги,
происходит меньшее теплообразование и прижоги затачиваемой
поверхности, что обеспечивает повышение стойкости метчиков.
Допустимые отклонения на заточку машинных метчиков со-
гласно ГОСТ 3449—71 (СТ СЭВ 426—71): биение режущей (забор-
ной) части по наружному диаметру 0,03—0,04 мм; у = ± (24-1)°;
Ra = 1,25-^0,63 мкм.
§ 8. ЗАТАЧИВАНИЕ ПРОТЯЖЕК
Круглые шлицевые и плоские протяжки затачивают на спе-
циальных заточных станках 3601 и 3601-1 за три операции: заточка
по передней поверхности, шлифование спинки зуба, заточка по
задней поверхности.
Круглые протяжки затачивают по передней поверхности, имею-
щей форму конуса, конической поверхностью тарельчатого круга
(рис. 111). Для обеспечения заданного переднего угла кривизна
конической поверхности круга в сечении плоскостью, перпендику-
лярной образующей конуса, должна быть меньше кривизны перед-
ней поверхности в том же сечении. Это условие обеспечивается
подбором соответствующего диаметра круга и угла его установки
относительно оси протяжки. Диаметр круга рекомендуется рассчи-
тывать по формуле
n D1sin(p — у)
""Р-------згпГу ’
где Di — диаметр окружности, на которой расположена точка
сопряжения прямолинейной образующей передней поверхности
с радиусной впадиной зуба; = 0,850, здесь D — диаметр про-
тяжки; у — передний угол; Р — угол установки оси шпинделя
круга.
Угол установки шлифовального круга между осью протяжки
и осью круга назначают в пределах 60° и рассчитывают по формуле
* Р = <Р + Y.
где ср — угол наклона образующей конической поверхности шли-
фовального круга.
Спинку зуба шлифуют шлифовальным кругом, заправленным
по радиусу сопряжения спинки с основанием зуба. Шпиндель
шлифовального круга поворачивают на угол р = Ф1—ф2, где
Ф! — угол спинки зуба, ф2 — угол наклона образующей шлифо-
вального круга. ,
Плоские протяжки затачивают по передней и задней поверх-
ностям на заточных станках 3601, 3601-1 и 3601 Б. В отдельных
случаях заточку можно производить на плоскошлифовальном
или универсально-заточном станке. В крупносерийном производ-
стве применяют полуавтомат 3602Ф2 с автоматическим перемеще-
нием по шагу с ЦПУ
При заточке передней поверхности применяют круг тарельчатой
формы, заправленный по радиусу, равному радиусу впадины.
Подача при заточке осуществляется параллельно передней по-
верхности при поперечном возвратно-поступательном перемеще-
нии шлифовальной головки.
По задней поверхности протяжки затачивают чашечным кру-
гом, ось которого наклонена к оси протяжки па угол, равный
(90°—а). Спинку зуба протяжки можно затачивать отдельно
или совмешать с затачиванием передней поверхности. При совме-
щении заточки передней поверхности и спинки шлифовальный
круг должен быть заправлен по форме впадины зуба протяжки.
При заточке плоских протяжек с наклонным зубом протяжку
разворачивают в горизонтальной плоскости на угол наклона
зубьев протяжки. Плоские протяжки закрепляют на станке в спе-
циальном приспособлении, устанавливаемом на столе станка,
в тисках либо на магнитной плит\
Передний угол протяжки проверяют с помощью угломера со
сменными шаблонами для одновременной проверки радиуса впа-
дины зубьев протяжки. Базой при измерении служат режущие
кромки соседних зубьев. При измерении прибор накладывают опор-
ной плоскостью на зубья протяжки, поворачивают державку с ша-
блоном до совмещения измерительной грани шаблона с передней
поверхностью зуба протяжки и по шкале прибора производят от-
счет. Радиус впадины зубьев проверяют на просвет.
Задний угол протяжки проверяют угломером Бабчиницера,
Прибор накладывают на зубья протяжки и горизонтальный уча-
90R
сток шаблона совмещают с задней поверхностью зуба. Отсчет ве-
личины заднего угла ведется по левой стороне шкалы, против
знака оо на шкале угломера.
Для уменьшения шероховатости поверхности протяжек дово-
дят до Ra = 0,160-М),063 мкм. Круглые протяжки доводят при-
тиром пастой из карбида бора или ГОИ на токарном станке с по-
мощью доводочной головки.
Более эффективна чистовая обработка протяжек по задней и
передней поверхностям мелкозернистыми кругами из эльбора или
кубанита, Л6 Б1 100 % при икр = 32-?-38 м/с и ииэд = 78 4-
4-150 м/мин при упругой схеме резания и доводке по передней по-
верхности. Чистовую обработку эльборовыми кругами производят
на заточных и шлифовальных станках.
Для заточки круглых и плоских протяжек выпускают заточные
станки с числовым программным управлением, например фирма
Forst (ФРГ) выпускает станок QSWR 200 X 2000 и фирма К. Klink
станок ASR 2000. В качестве программоносителя по шагу зубьев
в этих станках используют затачиваемую протяжку. Позицирова-
ние стола с затачиваемой протяжкой осуществляется по сигналу
упорки, контактирующей с затачиваемы^ зубом во время деления
и отводящейся при заточке. Остальные параметры протяжки,
данные по режимам обработки, и частота правки круга задаются
специальными программными устройствами.
Фирма Карр (ФРГ) выпускает модель 2К950 для вышли-
фовки стружечных канавок и переточки плоских протяжек. На
этом станке вышлифовку канавок н затачивание изготовленных
на нем протяжек производят методом врезания профильным кру-
гом.
§ 9. ЗАТАЧИВАНИЕ ЧЕРВЯЧНЫХ ФРЕЗ
Червячные фрезы затачивают по передней поверхности. При
этом должны быть обеспечены следующие параметры: величина
переднего угла, прямолинейность передней поверхности, угол
наклона и шаг винтовой канавки по среднему расчетному диаметру
и равномерность окружного шага. Допустимые отклонения пара-
метров приведены в ГОСТ 9324—60.
Погрешности переднего угла приводят к несимметричности
профиля зуба, отклонение от радиальности — к искажению «ро-
филя. Ошибка окружного шага создает неравномерное располо-
жение зубьев по окружности и вызывает биение режущих кромок.
Отклонение шага винтовой стружечной канавки приводит к ко-
нусности и биению по наружному диаметру. Параметры заточки
проверяют на приспособлениях, приведенных на рис. 112.
Затачивание червячных фрез по передней поверхности произ-
водят на заточных полуавтоматах ЗА660, ЗА660Б, ЗА662, 3663,
3663П, 3664, на заточном полуавтомате ЗБ662В-Ф2 с ЧПУ высо-
кой точности и на универсально-заточном станке о- помощью при-
способлений.
Рис. 112. Приспособления для проверки червячной фрезы:
а — винтовой канавки; б — окружного шага
В приспособлениях к универсально-заточным станкам и на
многих полуавтоматах образование винтовой канавки осущест-
вляется с помощью копирной линейки или с помощью сменных
шестерен. Принцип копирной линейки следующий. Линейка
установлена под некоторым углом к направляющим станины и ох-
вачена ползуном, который через тягу перемещает две стальные
ленты, огибающие барабан, закрепленный на шпинделе передней
бабки. При перемещении стола поступательное движение лент
преобразуется во вращательное движение шпинделя и фрезы.
Более надежна' конструкция станков, в которых вращательное движение
шпинделя изделия получает непосредственно от синусной линейки через рейку
и шестерни’ На некоторых станках вращательное движение шпинделя изделия
осуществляется от возвратно-поступательно перемещающейся (закрепленной на
столе) зубчатой рейки и передается на шпиндель через систему зубчатых передач,
включающую гитару сменных зубчатых колес, служащих для заточки фрез
с различным шагом. К недостаткам этого способа относится необходимость на-
бора точных сменных зубчатых колес, трудность получения высокой точности
заточки при малых шагах стружечных канавок и длительность настройки.
На современных станках имеются и другие системы спиралеобразования.
Так, на полуавтомате ASA 305 фирмы Карр (ФРГ) спиралеобразование осу-
ществляется с помощью шарикового виита, закрепленного в станине, получаю-
щего вращение от гайки, связанной через двуплечий рычаг со шлифовальными
салазками. Шариковый-винт связан через систему шестерен с червяком, зацеп-
ляющимся с червячной шестерней, закрепленной на шпинделе изделия.
Фирма Walter (ФРГ) изготовляет станки с электрогидравлическим следящим
приводом поворота шпинделя изделия при заточке червячных фрез. Поступа-
тельное движение шлифовальных салазок трансформируется с помощью синус-
ной линейки и электрогидрайлического управления во вращательное движение
шпинделя изделия при полном отсутствии механической передачи от линейки
на шпиндель изделия.
В зависимости от материала затачиваемых фрез затачивание
производят электрокорундовыми, эльборовыми и алмазными
кругами. Конической поверхностью круга-затачивают при много-
проходной обработке. При заточке червячных фрез с прямыми ка-
навками чаще всего используют метод глубинной заточки- эльбо-
ровым и алмазными кругами.
2ПЯ
Рис. 113. Определение профиля виитов’ой канавки
Заточку червячных фрез по архимедовой винтовой поверхно-
сти ведут конической стороной шлифовального круга. Такой про-
филь круга дает практически, удовлетворительные результаты
при заточке червячных-фрез с углом наклона винтовой канавки
со с 5°. Лри са > 5° заточка коническим кругом приводит к зна-
чительному отклонению от радиальности передней поверхности.
Величина непрямолинейности образующей стружечной канавки
при заточке коническим кругом приближенно может быть опреде-
лена по методике, разработанной д-ром техн, наук В. А. Шишко-
вым.
При правильной установке образующая конической поверх-
ности шлифовального круга совпадает с прямолинейной образую-
щей CD винтовой поверхности (рис. 113, а). Будем считать, что
шлифовальный круг касается винтовой поверхности канавки
в точке М, лежащей на цилиндре, а угол наклона — канавки со.
На развертке цилиндра (рис. 113, б), проходящего через точку М,
сечение канавки дает прямую АВ, а сечение конуса — кривую,
радиус кривизны.которой р. На произвольном цилиндре, например
проходящем через точку X (рис. 113, в), величина среза по передней
поверхности
тх = р[1 — cos(cox —со)].
Приближенно радиус р на развертке цилиндра можно принять
равным радиусу кривизны эллипса пересечения поверхности круга
плоскостью Т—Т (рис. 113, а), касательной к рассматриваемому
цилиндру. Следовательно, р — ~2С -ф-> где Ф — угол конуса.
Тогда будем иметь
= 2^-ф К1 ~ C0S
Для точной обработки передней поверхности с прямолинейной
образующей в торцовом сечении шлифовальный круг должен
4 5
Рис 114 Приспособление для правки шлифовальных кругов по объемному (а)
и тастипчатому (б) копирам
иметь криволинейный профиль, координаты которого определяют
аналитически [10, 11].
На полуавтомате ЗА662 предусмотрена автоматическая правка
круга по кривой с помощью копира. Копиром в устройстве для
правки круга служит пластина, изогнутая асимметрично относи-
тельно средней точки (рис. 114).
На станках фирмы Карр применяют объемный копир
(рис. 114, а), поворачивающийся вокруг вертикальной оси при
настройке. На станке фирмы Klingelnberg (ФРГ) установлен ко-
пир с вогнутой цилиндрической рабочей поверхностью, поворачи-
вающейся при настройке вокруг вертикальной и горизонтальной
осей. Правка шлифовального круга осуществляется при возврат-
но-поступательном перемещении рычага 1 относительно шлифо-
вального круга 3 в направлении А. Упорный винт 4 контактирует
с копиром 5 и сообщает рычагу 1 и алмазному карандашу 2 пере-
мещение в направлении В. При этом алмазный карандаш осущест-
вляет правку круга по кривой, профиль которой соответствует
профилю копира. Копир 5 выполнен в виде диска с криволинейной
рабочей поверхностью.
Торцовая рабочая поверхность копира 5 представляет собой
цилиндрическую поверхность, ось которой параллельна основа-
нию копира. При настройке копир поворачивают вокруг верти-
кальной и горизонтальных осей. Разворачивая копир относи-
тельно направления поступательного перемещения рычага 1 (на-
правления Д), можно использовать различные сечения цилиндри-
ческой поверхности копира для получения различных профилей
на шлифовальном круге. Копир является универсальным и прак-
тически пригодным для правки шлифовального круга при различ-
ных параметрах затачиваемых винтовых поверхностей и размерах
круга. Копир 5 на станке устанавливают по размерам Elt Е2 и £3.
Эти размеры определяют аналитически, а затем корректируют
с учетом фактических отклонений.
Если исходная криволинейная поверхность копира представ-
ляет собой цилиндрическую поверхность заданного радиуса 7?,
то связь между радиусами кривизны р и искривлением Дкр по-
верхности в различных его сечениях можно представить зависи-
мостью [61:
ф = аге с os -у- У z Дкр£,
где ф — угол между заданным и исходным сечениями поверхно-
сти; Дкр — искривление профиля рабочей поверхности шлифо-
вального круга; R — радиус цилиндрической поверхности копира;
I — длина правки шлифовального круга, примерно равная вы-
соте затачиваемого зуба фрезы. Следовательно, для заданного
копира при Дкр = 0 ф = 90° и р = R, при
А“р = 8Т ф = 0 и р = оо.
На рис. 114,6 представлена схема механизма правки шлифо-
вального круга с помощью пружинного копира на полуавтомате
ЗД662. Возвратно-поступательное перемещение алмазного каран-
даша относительно образующей шлифовального круга 9 осущест-
вляется ползуном, выполненным в виде подвижного гидроцилин-
дра при неподвижном штоке с поршнем. Ползун, перемещаясь по
направляющим качения, песет рычаг 1, поворачивающийся вокруг
оси 2. Один конец рычага через щуп 7 поджат пружиной к копиру 4,
Л1 1
Рис. 115. Приспособления для заправки
шлифовального круга при заточке фрез
с углом подьема винтовой линии более 10°
представляющему собой пла-
стину. На другом конце
рычага 1 имеется алмазный
карандаш 3. Копир 4 закреп-
лен в кассете 5 и деформи-
руется микрометрическими
винтами 6 и 8. Величины
прогибов копира 4 опреде-
ляют расчетом и приводят
в инструкции к станку.
При заправке профиля
круга по копиру на точность
заточки оказывают большое
влияние параметры уста-
новки шлифовального круга.
При заточке червячных зуборезных фрез основным параметром
установки, определяющим положение оси шлифовального круга
относительно оси затачиваемого инструмента, является угол
скрещивания осей е. Угол е взаимосвязан с углом наклона
образующей шлифовального круга т (при со > 3-?5°, когда шли-
фовальный круг заправлен по кривой, угол т зависит от направ-
ления касательной к этому профилю) и с углом поворота оси шли-
фовального круг.а Р при настройке станка. В практике заточки
червячных фрез принято, что угол скрещивания е = 90° — со
л угол установкир = со в этом случае не учитывают ни уголт, ни
тип станка, на котором затачивают фрезу. Это приводит к искаже-
нию формы передней поверхности, а следовательно,’ и искажению
профиля.
На различных заточных станках поворот производят относи-
тельно различных осей, что должно учитываться при определении
угла установки Р. Канд. техн, наук В. А. Гречишников рекомен-
дует определять е по формуле:
cose = sin со cos т.
При заточке на универсально-заточном станке угол разворота
оси шлифовального круга р = 90° — е. На станке фирмы КИп-
gelnberg (ФРГ)Р = со; следовательно, sin р = На специаль-
ном станке 3662 sin р = , где р — угол наклона оси шпин-
деля.
Существуют приспособления, кинематически воспроизводя-
щие Профиль шлифовального круга (рис. 115). Приспособление
состоит из оправки 1 с помещенной на ней втулкой 2 с направляю-
щим пазом для движка с алмазом-3 и указателем длц точной уста-
новки. Оправку помещают в центрах вместо фрезы. При правке
оправка I получает винтовое движение с шагом, равным шагу
винтовой передней поверхности фрезы, а" алмаз — возвратно-по-
ступательное движение по прямолинейной образующей передней
поверхности. Таким образом, алмаз кинематически воспроизводит
переднюю поверхность червячной фрезы и правит круг по криво-
линейному профилю, который и обеспечивает .заточку фрезы без
отклонений по передней поверхности.
ГЛАВА VII
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
§ 1. отжиг
Термическая обработка инструмента предопределяет его физи-
ко-механические свойства: теплостойкость, износостойкость и
прочность. При термообработке инструмент подвергают отжигу,
закалке и отпуску, а также дополнительной химико-термической
обработке.
Отжиг проводят для снятия внутренних напряжений и пони-
жения твердости после горячей обработки давлением (прокатки,
ковки) и сварки заготовок, а также перед повторной закалкой ин-
струмента (если закалка и отпуск оказались неудовлетворитель-
ными). Заготовки из быстрорежущей стали отжигают при темпе-
ратуре 830—850° С с выдержкой 3—4 ч. Более высокая темпера-
тура нагрева усиливает окисление и обезуглероживание, увеличи-
вает легированность аустенита, повышает устойчивость против
распада в перлитной области, что усложняет выполнение отжига.
Продолжительность нагрева быстрорежущей стали при темпера-
туре отжига влияет на теплостойкость стали после закалки и от-
пуска.
Заготовки после отжига охлаждают вместе с печью первона-
чально до температуры 750—760 °C со скоростью 30—40 °С/ч, затем
до 600 °C со. скоростью 40—50 °С/ч и далее на воздухе.
Предпочтительно производить изотермический отжиг: нагрев
до 850—870 °C, выдержка 3—4 ч, охлаждение до 720—730 °C со
скоростью 40—50 °С/ч, изотермическая выдержка при этой темпе-
ратуре 2—4 ч, охлаждение вместе с печью до температуры 500—
400 °C и далее охлаждение на воздухе. При изотермическом отжиге
твердость получается выше, чем при нормальном отжиге.
Отжиг инструментальных сталей можно производить в камер-
ных, шахтных и конвейерных печах. Печи должны иметь автома-
тический контроль температуры. Наиболее совершенным обору-
дованием для отжига являются печи с программным управлением
по заданному режиму отжига и с нейтральной атмосферой для
защиты от окисления и обезуглероживания.
Отжиг заготовок с малыми припусками на механическую обра-
ботку рекомендуется производить в ящиках, засыпанных отрабо-
танным карбюризатором, древесным углем и чугунной стружкой.
Для отжига быстрорежущих- и высокохромистых сталей приме-
няют смесь, состоящую из 50% древесного угля и 50 % чугунной
стружки.
Для обеспечения процесса формоизменения быстрорежущей
стали в холодном состоянии (волочение, редуцирование, прокат
тонких листов, штамповка, рубка) рекомендуется проведение тер-
мической обработки, заключающейся в нагреве до 720—780 °C и
выдержке после нагрева в течение 1 ч; после прогрева — охла-
ждение в масле или на воздухе. Термическая обработка по указан-
ному режиму повышает пластичность и вязкость быстрорежущей
стали и значительно улучшает ее обработку в холодном состоянии.
§ 2. ЗАКАЛКА
Закалка является основной и важнейшей операцией термиче-
ской обработки инструмента, определяющей в значительной мере
вместе с последующим отпуском его стойкость в процессе эксплуа-
тации. Закалка должна обеспечивать высокую твердость, износо-
устойчивость, теплостойкость и высокую механическую прочность
инструмента. Этим требованиям удовлетворяет наличие мартен-
сита в закаленной стали. Мартенсит углеродистой стали предста-
вляет собой твердый раствор углерода в а-железе, который обла-
дает низкой теплостойкостью.
При отпуске закаленной стали из мартенсита начинают выде-
ляться частицы карбида. Пока они находятся в мельчайшем со-
стоянии, что соответствует температуре менее 200 °C, заметного
снижения твердости не наблюдается. По мере же повышения тем-
пературы (свыше 200 °C) карбиды начинают выделяться из твердого
раствора в возрастающем количестве с одновременным укрупне-
нием (коагуляцией). В результате этого твердость углеродистой
стали резко снижается и при нагреве до 500 °C она становится при-
близительно равной твердости стали цотодженном состоянии.
Выделение и укрупнение (коагуляцию) карбидов можно за-
. держать путем введения в сталь лигирующих элементов, образую-
щих специальный карбид. Теплостойкость создается легированием
стали карбидообразующими элементами при введении их в сталь
в таком количестве, когда они связывают почти весь углерод в спе-
циальный карбид. Специфичностью этих карбидов является то,
что они выделяются из мартенсита и коагулируют при более высо-
ких температурах (свыше 500—600 °C). Карбидообразующими эле-
ментами являются хром, вольфрам, молибден, кобальт, ванадий
и др.
Мартенсит закаленной быстрорежущей стали является твер-
дым раствором в у-железе не только углерода, но и легирующих
элементов. Теплостойкость быстрорежущей стали зависит от пере-
см л
хода в твердый раствор углерода и легирующих элементов. Пере-
ход легирующих элементов в твердый раствор зависит от темпе-
ратуры нагрева и времени выдержки.
Аустенит при закалке превращается в мартенсит, который со-
храняет в растворе элементы, растворившиеся в аустените. Сле-
довательно, мартенсит, полученный из более легированного ау-
стенита, также будет более легирован и будет обладать более вы-
сокой теплостойкостью.
Для' получения высоколегированного и устойчивого мартен-
сита быстрорежущую сталь следует закаливать при возможно
более высокой температуре. Однако нагрев выше определенной
оптимальной температуры (для каждой марки стали) ведет к зна-
чительному росту зерна, образованию сетки карбидов, а иногда
даже к оплавлению и' появлению эвтектической структурной со-
ставляющей.
Выбор температуры нагрева зависит от марки стали, формы,
размеров, назначения и условий работы инструмента. Мелкие ин-
струменты, выходящие из строя вследствие низкой прочности,
целесообразно закаливать при температуре, дающей более высо-
кую прочность при несколько пониженной теплостойкости.
Для инструментов большого сечения, испытывающих меньшие
напряжения и удельные нагрузки, целесообразно.применять более
высокую температуру закалки, обеспечивающую получение луч-
шей теплостойкости. Для инструментов, работающих в условиях
повышенного нагрева, следует назначать температуру закалки,
обеспечивающую получение максимальной теплостойкости.
Нагрев инструмента для закалки не должен быть очень быст-
рым, чтобы материал успел равномерно прогреться. Быстрый на-
грев приводит к образованию трещин. Слишком медленный нагрев
инструмента, особенно в окислительной атмосфере, вызывает появ-
ление окалины и обезуглероженности поверхностного слоя.
Инструмент из быстрорежущей'стали подвергается двум подо-
гревам, до температуры 400—500 и 780—840 °C для крупногаба-
ритного диаметром 30 мм и фасонного инструмента и до 780—840 °C
•для остального инструмента (табл. 9).
Продолжительность подогрева и окончательного нагрева под
закалку зависит от различных факторов. Главные из них: химиче-
ский состав стали, ее теплоемкость и теплопроводность, продол-
жительность фазовых превращений и процессов растворения кар-
бидов в аустените, температура и физические свойства нагреваю-
щей среды, конфигурация и величина нагреваемого инструмента.
Ориентировочно принимают время выдержки при окончательном
нагреве инструмента из быстрорежущей стали 6—7 с на каждый
миллиметр сечения инструмента в хлоробариевых ваннах, 10—12 с
при нагреве в пламенных и электрических печах. Рекомендуется
рассчитывать продолжительность нагрева независимости от кон-
фигурации инструмента, его габаритных размеров и нагреватель-
ной среды. ‘
9. Температура нагрева при закаливании быстрорежущей стали
Инструмент Температура для сталей, РС
Р6М5, Р6МЗ Р12, Р9 Р18
Резцы, сверла диаметром более 15— 20 мм 1220—1240. 1240—1255 1280—1300
Фасонные инструменты (фрезы/ про- тяжки и др.) диаметром 10—70 мм Сверла диаметром 5—15 мм 1215—1230 1220—1240 1270—1290
Фасонные инструменты диаметром 5— 10 мм и более 70 мм 1205—1220 1210—1230 1260—1280
Фасонные инструменты диаметром ме- нее 5 мм 1200—1210 1200—1220 1250—1270
Температуру нагрева и время выдержки нужно тщательно
контролировать, допустимое отклонение температуры от опти-
мальной ±10''С. Нагрев под закалку контролируют по величине
аустенитного зерна. Нагрев считается удовлетворительным, если
величина зерна аустенита соответствует баллу 10—11 шкалы
(ГОСТ 5639—65). Повышенная температура нагрева и излишнее
время выдержки в печах окончательного нагрева под закалку при-
водят к образованию крупноигольчатого мартенсита и ледебурит-
ной сетки. Мартенсит закалки должен быть скрытокристалличе-
ского или мелкоигольчатого строения. Укрупненная структура
мартенсита для сложного инструмента (метчиков, шеверов, про-
тяжек) не допускается. Инструмент с укрупненной или крупной
структурой мартенсита можег быть исправлен путем отжига и по-
вторной закалки. Повторная закалка без промежуточного отжига
приводит к образованию в структуре нафтали ни стого излома.
Инструмент с ледебуритной сеткой исправлению не подлежит и
его окончательно забраковывают. Нагрев инструмента под за-
калку рекомендуется' вести в ваннах с расплавленными солями,
в печах с восстановительной атмосферей или в вакууме.
Охлаждение стали при закалке до температуры мартенситного
превращения должно быть быстрым, чтебы аустенит не успел пре-
вратиться в промежуточные структуры. Каждой марке стали соот-
ветствует своя постоянная скорость охлаждения, при которой ау-
стенит сохраняется до перехода в мартенсит.
На практике эта скорость достигается охлаждением нагретых
сталей в различных средах (воде, масле, солях, щелочах и на воз-
духе). Переход аустенита в мартенсит сопровождается изменением
объема. При быстром охлаждении это приводит к появлению
трещин и короблению инструмента. Во избежание этого в интер-
вале температур мартенситного превращения 300—200 °C охла-
ждение следует вести замедленно, применяя комбинированные
методы закалки.
Большое влияние на коробление инструмента оказывает способ
погружения инструмента в охлажденную среду. Для уменьшения
коробления стержневой инструмент погружают строго вдоль про-
дольной оси, остальной вдоль оси наименьшего сечения.
Выбор метода закалки зависит от состава стали, сложности
инструмента и требуемых свойств. Инструмент простой конфигу-
рации из углеродистой стали закаливают в одном охладителе
(воде). Инструмент из углеродистой стали сложной конфигурации
охлаждают ч двух средах: сначала в воде примерно до темпера-
туры 250—300 °C, затем в масле. Инструмент сложной конфигура-
ции для уменьшения деформации подвергается изотермической
закалке. Ступенчатую закалку применяют для инструмента слож-
ной конфигурации, подлежащего правке после закалки.
Быстрорежущая сталь получает лучшую теплостойкость при
ускоренном охлаждении в области температур 900—950 °C и
в области перлитного превращения 400—500 °C, так как замедле-
ние охлаждения при этих температурах способствует выделению
части карбидов из аустенита.
Различные способы охлаждения влияют главным образом на
величину напряжений и деформаций в закаленном состоянии.
Охлаждение при закалке необходимо выбирать в зависимости от
формы и сечения инструмента. Инструмент простой формы целе-
сообразно охлаждать в масле, инструмент небольшого сечения
(до 3—5 мм) — на воздухе или сжатым воздухом,
Ступенчатую закалку применяют для фасонного инструмента,
за исключением особенно крупных с большим отношением длины
к диаметру, с целью снижения деформации инструмента- при за-
калке. Ступенчатую закалку проводят после нагрева инструмента
до оптимальных температур с кратковременной выдержкой (2—
5 мин в зависимости от сечения инструмента) в области наиболь-
шей устойчивости аустенита путем охлаждения и выдержки в рас-
плавленной соли с температурой 450—550 °C с последующим
охлаждением на воздухе. В качестве соли для ступенчатой закалки
с выдержкой при 450—550 °C применяют калиевую селитру KNO3.
Менее желательно применение натриевой селитры NaNO3 'из-за
более сильного разъедающего действия на закаливаемую сталь.
Изотермическая закалка значительно уменьшает напряжения
и деформацию. Рекомендуется применять изотермическую за-
калку для инструментов сложной формы, крупных размеров и
большой длины. При изотермической закалке инструмент охла-
ждают в расплавленной соли с температурой 200—300 °C, выдер-
живают в ней, а затем охлаждают на воздухе. Продолжительность
выдержки 40—60 мин при охлаждении в соли с температурой 250—
300 °C и 30’—40 мин при охлаждении в соли с температурой 200—
250 °C. В качестве охлаждающей среды применяют смесь едких
щелочей NaOH и КОН, при закалке в которой быстрорежущая
сталь сохраняет светлую поверхность; смесь селитр KNO3 (56 %) и
NaNO3 (44 %).
§ 3. ОТПУСК
Инструмент нз углеродистой или легированной стали отпускают
в масляной или селитровой ванне из смеси калиевой и натриевой
селитры (55' % KNO3 и 45 % NaNO3), либо в электрических от-
пускных печах. В этих же печах производят отпуск инструмента
из быстрорежущей стали. Выдержка при температуре отпуска
зависит от размеров инструмента.
Структура быстрорежущей стали после закалки состоит из
мартенсита, остаточного аустенита и карбидов. Отпуск быстроре-
жущей стали необходим для превращения остаточного аустенита,
а также для отпуска первичного и вторичного мартенсита и снятия
при этом внутренних напряжений. Превращение остаточного ау-
стенита в мартенсите в быстрорежущей стали достигается длитель-
ным отпуском при температуре 560—570 °C в течение 3—4 ч или
многократным отпуском с более короткими выдержками. Это пре-
вращение тем полнее, чем больше число отпусков. При многократ-
ном отпуске полученный мартенсит более легирован, так как пре-
вращения происходят при более низких температурах. Во время
отпуска быстрорежущей стали при 525—575 °C происходит пре-
вращение остаточного аустенита и выделение мелкодисперсных
и устойчивых против коагуляции карбидов, что вызывает диспер-
сионное твердение, называемое вторичной твердостью. Высокая
твердость, полученная при отпуске, сохраняется при последующем
нагреве до 600 °C, что обеспечивает теплостойкость быстрорежу-
щей стали. Многократный отпуск, не меняя теплостойкости, по-
вышает механическую прочность инструмента за счет уменьшения
напряжений, образовавшихся при превращении остаточного аусте-
нита.
Низкий (до 400 °C) и высокий (выше 600 °C) отпуск приводит
к понижению твердости быстрорежущей стали.
Для уменьшения шероховатости поверхностей инструментов,
не подвергаемых шлифованию, применяют неполную закалку ин-
струмента с высоким отпуском: нагрев до 920—950 °C, охлаждение
на воздухе или в масле и высокий отпуск при 700—720 °C. После
отпуска сталь имеет твердость НВ 260—270.
Отпуск инструмента из быстрорежущей стали производят
в электровоздушных печах, селитровых ваннах и печах газовой
цементации Ц-30 с атмосферой перегретого пара. При отпуске в се-
литре обеспечивается более быстрый и равномерный прогрев,
примерно в 2—3 раза быстрее, чем в воздушной среде. Недостат-
ком является необходимость химической очистки инструмента
травлением. При отпуске в воздушной среде на поверхности
инструмента образуется окалина, которую необходимо удалять
травлением или гидрополированием. Основным способом контроля
технологического процесса термической обработки является кон-
троль температуры на всех операциях. Температуру закалочных
соляных ванн контролируют автоматическим радиационным пи-
OIO
рометром, отпускных ванн — автоматическими электронными
приборами.
Температурный режим закалки устанавливается по величине
зерна, а также по микроанализу, твердости и излому пробных об-
разцов. Качество отпуска быстрорежущей стали проверяют по
твердости, микроструктуре металлографическим методом и на
специальных магнитных анализаторах (аустениметрах). Эти при-
боры основаны на принципе сравнительного измерения магнитной
проницаемости быстрорежущей стали с разным содержанием ау-
стенита.
Анализатор для плоского инструмента универсален и позволяет
выявить наличие остаточного аустенита в инструменте любых раз-
меров и формы с плоскими параллельными поверхностями. Анали-
затор для круглого хвостового инструмента тарируют для каж-
дого типоразмера.
В крупносерийном производстве применяют агрегаты, полу-
автоматические и автоматические линии для термической обра-
ботки инструмента [15].
ГЛАВА VII!
СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ РЕЖУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ
ИНСТРУМЕНТА
§ 1. ЦИАНИРОВАНИЕ
Важным средством повышения режущей способности инстру-
мента является химико-термическая обработка, преследующая
цель изменения химического состава и свойств поверхностных
слоев стали. Эти изменения достигаются за счет диффузии различ-
ных элементов из внешней среды в сталь. В результате достигается
высокая твердость и сопротивление изнашиванию поверхностных
слоев при одновременном повышении общей прочности инструмента
за счет увеличения предела выносливости.
Для увеличения износостойкости применяют нанесение износо-
стойких покрытий, упрочнение лучом лазера, электроискровое
упрочнение, алмазное выглаживание поверхности инструмента.
При выборе способа повышения режущей способности инстру-
мента необходимо учитывать соответствие метода характеру тех-
нологического процесса условиям работы режущего инструмента
и др.
Для повышения износостойкости быстрорежущего инструмента
применяют низкотемпературное цианирование — диффузионное
насыщение поверхностного слоя инструмента одновременно угле-
родом и азотом. Применяют жидкостное, газовое и реже твердое
цианирование и карбонитрацию.
Наибольшее распространение получило жидкостное цианиро-
вание. Жидкостное цианирование ведут в расплавленных циани-
стых солях. В состав ванн для жидкостного Цианирования входит
технический цианистый натрий NaCN, температура плавления
550—500 С° или смесь технического цианистого натрия и циани-
стого калия KCN, температура плавления 460—480 °C. Для изме-
нения температуры плавления иногда добавляют соду. Смеси
NaCN и KCN применяют сравнительно редко. Это объясняется
высокой стоимостью и меньшим содержанием в нем группы CN.
Цианирование осуществляют в электрических печах, печах-ван-
нах или в газовых печах в железных тиглях.
Цианистые соли являются сильными ядами и требуют специаль-
ных мер предосторожности в работе. Печи для цианирования и
шкафы снабжают кожухами с плотно закрытыми дверцами и мощ-
ной вытяжной вентиляцией. Жидкостное цианирование осущест-
вляется в специальных изолированных помещениях. После циани-
рования инструмент охлаждают в специальных шкафах-на воздухе
и промывают: в теплой воде при температуре 50—60 °C в течение
5—10 мин, в 2 %-ном растворе сернокислого железа — 1—2 мин,
в холодной проточной воде, затем пассивируют в растворе 3 %-ного
триэталономина и 1 %-ного нитрита натрия при температуре
50—60 °C в течение 3—5 мин.
Процесс цианирования инструмента осуществляется при тем-
пературе отпуска быстрорежущего инструмента после оконча-
тельной термической и механической обработки. В зависимости от
состава ванны и времени выдержки глубина цианированного слоя
составляет 0,02—0,07 мм. Цианирование повышает хрупкость по-
верхностного слоя инструмента. z
Вследствие одновременного насыщения передней и задней по-
верхностей режущая кромка на определенной глубине циани-
руется насквозь. Во избежание выкрашивания' режущей кромки
инструментов с малыми углами заострения цианирование нужно
производить на минимальную глубину. Резьбонарезной инстру-
мент с мелкой резьбой не рекомендуется цианировать. Сварной ин-'
струмент погружают в ванны до места сварки.
Рекомендуется цианировать в первую очередь инструмент,
изнашивающийся по задней поверхности, например долбяки, чер-
вячные фрезы, фасонные резцы и другие, которые затачивают по
передней поверхности и для которых требуется сохранение циани-
рованного слоя на протяжении всего периода работы инструмента.
Инструмент, перетачиваемый по задним поверхностям, например
резцы и острозаточенные фрезы, нужно подвергать повторному
цианированию после каждого затачивания.
Газовое цианирование осуществляют в смеси, состоящей из
одной части аммиака (NH3) и трех частей углеродосодержащего
газа. При этом применяют газы, богатые углеводородами, напри-
99А
мер метан, или газы, содержащие окись углерода в качестве основ-
ной составляющей, такие, как газ гидролиза керосина, каменно-
угольный или древесноугольный генераторный газ и широко при-
меняемый природный газ. Сварной инструмент в газовых печах не
цианируют, так как при этом резко снижается твердость хвостовика.
Карбонитрацию осуществляют при температуре 550—5ЕОСС
с использованием солей циановокисл'ого калия KCNO. В расплаве
KCNO накапливается меньшее количество цианидов, чем при жид-
костном цианировании в солях NaCN.
§ 2. ХРОМИРОВАНИЕ
Электролитическое покрытие инструмента хромом обеспечивает
увеличение износостойкости режущей части инструмента. Лучшие
результаты дает покрытие тонким слоем хрома (5—10 мкм) на-ин-
струментах, работающих при снятии малых стружек. Покрытие
хромом значительно Снижает налипание материала на режущие
поверхности, что наблюдается особенно при обработке вязких
материалов. Хромирование производят после шлифования и за-
точки инструмента. Для лучшего сцепления хрома с инструментом
и повышения чистоты хромированного слоя рекомендуется поли-
ровать хромируемые места.
Инструмент, подлежащий хромированию, подвергается обез-
жириванию и декапированию. Лучшие результаты дает обезжири-
вание электролитическим способом в ванне с водным раствором
серной .кислоты (H2SO4) — 15 г/л, ортофосфорной кислоты
(Н3РО4) — 25 г/л и декстрина — 2 г/л. При плотности тока 500
500 А/м2 (5 А/дм2) продолжительность процесса обезжиривания
составляет 5—15 мин. При этом инструмент подвешен в ванне
как анод или катод. После обезжиривания инструмент промывают
в проточной воде.
Декапирование, производят для стравливания слабых струк-
турных составляющих на поверхности инструмента с целью обес-
печения лучшей сцепляемости хрома с основным ’ материалом.
При декапировании применяют гальваническую ванну следую-
щего состава: 100 г хромового ангидрида (СОЭ), 2—3 г серной кис-
лоты (H2SO4) на 1 л воды при плотности тока 500 А/м2 (5 .А/дм2),
температуре 18—20 °C, времени выдержки 1 мин.
Хромирование осуществляют в гальванических ванных с элект-
ролитом, состоящим из хромового ангидрида (СгО3) — 150—
200 г/л и серной кислоты (H2SO4) — 1,5—1,9 г/л при температуре
50—60 °C и плотности тока 2000—3500 А/м2 (20—35 А/дм2). Ин-
струмент подвешивают на катодную шину.. В качестве анода при-
меняют свинцовые пластины. В зависимости от формы инструмента
анод может быть плоским, цилиндрическим или фигурным.
Хромированный инструмент промывают и сушат, после чего
подвергают старению в масляной ванне в течение 1 ч при темпера-
туре 180 °C. Старение снижает хрупкость хромированного слоя,
так как при этом из него удаляется водород.
§ 3. ИЗНОСОСТОЙКИЕ ПОКРЫТИЯ
Одним из эффективных методов повышения стойкости металло-
режущего инструмента является нанесение тонких износостойких
покрытий на контактирующие при резании поверхности инстру-
мента: карбида вольфрама (WC); карбида титана (TiQ, нитрида
титана (TiN), окиси алюминия (А12ОЭ), нитрида циркония (ZrN),
нитрида молибдена (MoN), окиси хрома (СгО), карбида ниобия
(NbQ и др.
Элементы для покрытия выбирают в зависимости от материала
покрываемого инструмента и условий его работы (обрабатываемого
материала и режимов резания). Применяют однослойные (3—
10 мкм) и многослойные покрытия с различными свойствами каж-
дого слоя. Эффективность износостойких покрытий определяется
их химическим составом. Применение покрытий повышает стой-
кость инструмента 1,4—5 раз. Известно несколько способов нане-
сения покрытия.
Газофазный способ (ГТ) (рис. 116) основан на конденсации
газообразных соединений титана (TiCl4 + Н2 + СН2) с образо-
ванием твердых осадков карбидов титана TiC на покрываемом ин-
струменте. Процесс проходит при высокой температуре (до 1000 °C)
и применим для покрытия твердосплавных инструментов.
Термодиффузионный способ (ДТ) основан на диффузии легиру-
ющих элементов в инструмент с образованием химических соеди-
нений, его применяют для нанесения покрытий на твердосплавные
многогранные пластинки. В вакууме при температуре 1370—
1455 °C происходят следующие реакции: 2WC -> W2C + С затем
TiO2 + 2С -> Ti + 2СО и Ti + W2C -+ TiC + 2W.
Реактивное электронно-лучевое плазменное осаждение (РЭП)
основано на том, что плазменный поток металла, образующийся
с помощью вакуумной дуги (кольцевой термокатод и анод, пред-
ставляющий собой разогретый электронным пучком до плавления
напыляемый металл), ориентируется в направлении инструмента
с последующей конденсацией на нем ионов и нейтральных атомов
при одновременном прохож-
дении плазмохимической ре-
акции их с реактивным
газом.
Способ конденсации- веще-
ства из плазменной фазы в
условиях ионной бомбарди-
ровки (КИБ). Этот способ
наиболее универсальный, он
позволяет наносить покрытия
на инструмент из твердого
сплава и быстрорежущей
стали без риска их разруше-
ния, так как процесс про-
Рис. 116. Установка для нанесения изно-
состойких покрытий газофазным способом:
1 печь; 2 — фильтры; 3 — испаритель;
4 — реактор; 5 — насос
222
ходит при температуре до 600 °C. Процесс нанесения покрытий
способом КИБ, осуществляемый в специальных установках «Бу-
лат», «Пуск» и др.
Внедрение промышленной технологии КИБ и создание специа-
лизированных участков на ряде предприятий страны уже сегодня
позволяет решить важную народнохозяйственную задачу — по-
высить эффективность большой номенклатуры режущих инстру-
ментов при обработке различных сталей и сплавов, в том числе
и труднообрабатываемых, и снизить удельный расход дорогостоя-
щих инструментальных материалов. Особенно эффективно пок-
рытия повышают стойкость инструмента сложных типов — про-
тяжек, метчиков, долбяков, червячных фрез, разверток, фасон-
ных резцов и т. д.
Анализ рассматриваемых методов ионно-плазменного реак-
тивного напыления износостойких .покрытий позволяет сделать
вывод, что наиболее перспективными в настоящее время явля-
ются методы КИБ и РЭП.
В настоящее время во ВНИИ проводятся исследования по
выбору химического состава-покрытий, .их толщины, зон нане-
сения покрытий и их конструкций (многослойность) в зависи-
мости от вида обработки и режимов резания. х
Стойкость режущего инструмента, покрытого способом КИБ,
в значительной мере зависит от режимов процесса: плотности тока,
напряжения, температуры подложки (инструмента), давления
в камере, расстояния от катода до подложки (инструмента),
времени напыления. Для получения качественных покрытий необ-
ходимо строгое фиксирование основных технологических параме-
тров и автоматическое поддержание их на заданном уровне в тече-
ние технологического цикла.
Известны низкотемпературные методы для нанесения покры-
тий на инструмент из быстрорежущей стали (метод ARE). При этом
методе испаряемые атомы титана и .молекулы этилена ионизи-
руются и вступают в реакцию, осаждая на инструмент карбиды
титана. ’
Повышения долговечности твердосплавных спеченных заготовок
и инструмента в настоящее время добиваются различными спосо-
бами: вибрационной, дробеструйной, термической, термовибра-
ционной обработкой. В результате упрочнения термической обра-
боткой спеченных вольфрамокобальтовых сплавов прочность при
изгибе увеличивается на 10—15 %, ударная вязкость — на 20—
30 %.
Особенно эффективно упрочнение изделий, работающих
в условиях циклического нагружения. Долговечность при удар-
ных и гармонических циклических нагрузках упрочненных
твердых сплавов увеличивается в 2—4 раза. Для твердого
сплава ВК6М рекомендуется нагрев до 1200 °C и охлаждение
в масле.
§ 4. ДОВОДКА И АЛМАЗНОЕ ВЫГЛАЖИВАНИЕ
Доводку применяют для устранения геометрических неровно-
стей, завалов и удаления дефектного слоя после шлифования и за-
точки. Доводке подвергают упрочняющие фаски на передней по-
верхности резцов и фрез, закругления вершин по радиусу у рез-
цов, переходные кромки у торцовых фрез, фаски у сверл и раз-
верток и др.
Доводка твердосплавного инструмента осуществляется мелко-
зернистыми алмазными кругами на органической связке, мелко-
зернистыми алмазными пастами и менее эффективно карбидом
бора. Доводку алмазными кругами проводят на станках повышен-
ной точности, доводку с помощью паст и мелкозернистых порош-
ков — на вращающихся чугунных дисках. Для доводки быстро-
режущего инструмента применяют мелкозернистые круги из КНБ
на органических связках и пасты на основе КНБ.
Доводку эльборовыми и алмазными кругами проводят с охла-
ждением эмульсией, %: тринатрийфосфата 0,60; вазелинового
масла 0,05; буры 0,3; кальцинированной соды 0,25; нитрата натрия
0,1 и остальное воды. Доводку рекомендуется проводить на лен-
точке шириной н'е более 2,5 мм. При доводке фасок режущего ин-
струмента алмазными и эльборовыми кругами рекомендуются
следующие режимы шлифования: укр = 25ч-30 м/с; sup =
= 0,75 м/мин; $поп = 0,005 4-0,01 мм/дв.ход. При доводке, как и
при заточке, следует стремиться к минимально возможному кон-
такту шлифовального круга с режущим инструментом (см. реко-
мендации по заточке).
Алмазное выглаживание. Перспективным методом повышения
качества поверхностного слоя инструмента является алмазное вы-
глаживание. Алмазное выглаживание протяжек производят на
токарных станках обычной точности алмазным выглаживателем
с радиусом сферы 1,2 мм, закрепленным в пружинной оправке,
после предварительной заточки и шлифования зубьев по задней
поверхности до нарезания стружкоделительных канавок. Выгла-
живание ведут напроход с подачей, направленной от затылка зуба
к режущей кромке: при выходе алмазный индентор деформирует
режущую кромку.
Выглаживание ведут с поливом веретенного масла при скоро-
сти выглаживания 20—40 м/мин. Более высокие скорости ухуд-
шают ^качество выглаженной поверхности. Оптимальной подачей
является $ = 0,03 мм/об. Дальнейшее уменьшение подачи, снижая
производительность, не 'улучшает качества поверхности. Повтор-
ные проходы, значительно снижающие 'производительность, не
улучшают качества поверхности. Оптимальная сила выглажива-
ния 200 Н. С увеличением силы выглаживания шероховатость по-
верхности уменьшается, а микротвердость растет пропорционально
изменению силы. При дальнейшем увеличении силы шерохова-
тость и микротвердость изменяются незначительно. При выглажи-
9 94
вании шероховатость поверхности уменьшается от /?я = 0,63 до
Ra = 0,25 мкм.
Стойкость выглаженных круглых протяжек, испытанных на
автомобильном заводе им. Ленинского комсомола, оказалась на
30—100 % выше стойкости невыглажённых протяжек.
На алмазное выглаживание необходимо оставлять припуск
0,01—0,035 мм в зависимости от величины заднего угла. При вы-
глаживании зубьев без ленточек при заднем угле а — 3° и силе
150 Н диаметр уменьшается на 0,035 мм, при а = 2° — на
0,027 мм. На калибрующих зубьях при выглаживании по ленточке
диаметр уменьшается на 0,01 мм, На выглаживание протяжки
диаметром 40 мм и длинойЧООО мм требуется 20—30 мин.
ГЛАВА IX
АВТОМАТИЧЕСКИЕ ЛИНИИ
И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИИ
ПРОИЗВОДСТВА ИНСТРУМЕНТА
§ 1. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ЛИНИИ
Автоматические линии могут состоять из универсальных, аг-
регатных, автоматических или роторных станков. Выбор того или
иного типа оборудования диктуется объемом выпуска на основе
технико-экономического анализа соответствующих вариантов.
Основными показателями технико-экономической эффектив-
ности автоматических линий служат:
а) себестоимость продукции;
б) повышение производительности труда и улучшение условий
работы;
в) увеличение выпуска продукции с единицы оборудования и
площади;
г) повышение качества выпускаемых изделий;
д) срок окупаемости затрат на механизацию и автоматизацию
производственных процессов.
Выбор типа линии зависит от масштаба производства. Автома-
тические линии подразделяют на следующие типы.
1. Автоматические линии из модернизированных универсаль-
ных станков (с автоматическим циклом работы, автоматизацией
загрузки, установки, разгрузки, контроля и др.). Линии такого
типа имеют гибкую транспортную систему. Линии из автоматизи-
рованных универсальных станков (сверлильных, фрезерных, шли-
фовальных и др.) применяют при обработке метчиков, отделочных
операциях изготовления сверл и др.
2. Автоматические переналаживаемые линии из станков ши-
рокого назначения с гибкой транспортной системой. Такие линии
8 Палей М. М.
225
применяют при производстве концевого режущего инструмента
(фрез, зенкеров, разверток), насадного инструмента (долбяков,
корпусов фрез), на отдельных участках производства сверл и
другого инструмента.
3. Автоматические линии из специальных станков для инстру-
ментального производства. Специальные станки-автоматы для
инструментального производства могут работать как на автомати-
ческих линиях, так и отдельно.
4. Роторные линии и линии из агрегатных многошпиндельных
станков непрерывного действия. Роторные линии высокопроизво-
дительны, особенно при обработке мелкоразмерного инструмента.
СКВ спроектированы роторные агрегаты для нескольких операций
производства метчиков (агрегат Л32С) и круглых плашек (агрегат
Л35СЛ).
Автоматические линии нужно создавать из типовых станков
инструментального производства, типового оборудования, типо-
вых загрузочных, зажимных, контрольных и транспортных систем
и другйх типовых элементов. Применение типовых станков и узлов
при создании автоматических линий значительно сокращает их
стоимость и время окупаемости и создает возможность быстрой
переналадки их на производство инструмента другого типоразмера.
Применение типовых устройств позволяет внедрять автомати-
зацию производственных процессов даже при сравнительно не-
больших партиях выпускаемого инструмента.
В зависимости от конструкции транспортных устройств, авто-
матические линии выполняют трех видов:
1) как неразрывная цепь автоматически действующих техноло-
гических агрегатов с жесткой связью между ними, т. е. непосред-
ственной передачей заготовок с одной позиции на другую; такие
линии называют сблокированными;
2) как система гибко связанных независимых технологических
агрегатов, где каждая гибкая связь представляет собой устройство
для приема, хранения и выдачи в соответствующее,время запаса
заготовок; линии эти называют расчлененными на самостоятель-
ные агрегаты;
3) как система гибко связанных групп технологических агре-
гатов, в каждой из которых технологические агрегаты соединены
между собой жесткой связью; гибкая связь между группами (участ-
ками) представляет собой устройства для приема, хранения и вы-
дачи запасов заготовок; эти линии называют расчлененными на
участки.
В инструментальном производстве применяют линии второго
и третьего вида. В условиях инструментального производства
целесообразно применение автоматических линий с гибкой связью,
дающей возможность переналадки линии на обработку инстру-
мента другого типоразмера.
Рассмотрим в качестве примера одну из автоматических линий
отделочных операций обработки цилиндрических сверл. Автома-
226
тическая линия ИЛ-01 предназначена для отделки сверл диаме-
тром 3—6 мм, длиной 70—100 мм. На этой линии производятся
следующие операции:
1) окончательное шлифование цилиндрического хвостовика и
рабочей части с образованием обратной конусности;
2) заточка по винтовой поверхности;
3) клеймение.
Вне линии проводят дополнительные операции:
1) промывку, пассивирование и сушку;
2) визуальный контроль.
Производительность линии 360 шт./ч. Годовой выпуск при
двухсменной работе 15 млн. сверл. Линия обеспечивает увеличение
производительности на 72 %. Срок окупаемости линии 2,5 г.
Станки в линии установлены по порядку технологического про-
цесса (рис. 117). На автоматизированном бесцентровом станке
3180 смонтированы кронштейн с вибробункером, механизм за-
грузки и лотки. За бесцентрово-шлифовальным станком 1 уста-
новлены вертикальный инерционный транспортер 2, стойка с вибро-
бункером <3, автомат 4 для заточки сверл и автомат5 для клеймения.
Термически обработанные заготовки загружают в чашу вибро-
бункера, установленного на бесцентрово-шлифовальном станке.
Вибробункер осуществляет поштучную выдачу и ориентацию
сверл хвостовиком вперед по команде механизма загрузки. Сверла,
проходя по наклонному лотку, попадают в механизм загрузки.
Последний поворачивает каждое сверло на 90° и с помощью толка-
теля подает его в зону шлифования. Шлифовальный круг заправ-
лен на угол обратной конусности сверла. Шлифование осущест-
вляется по методу продольной подачи до упора. Когда хвостовая
часть сверла при продольной подаче выйдет из зоны шлифования,
она наталкивается на скошенный упор, который опрокидывает
сверло в наклонный лоток. При шлифовании рабочая часть полу-
чит обратную конусность за счет угла заправки шлифовального
круга. Прошлифованное сверло по наклонному лотку соскальзы-
вает на желоб вертикального инерционного транспортера, кото-
рый поднимает его и по желобу подает в вибробункер загрузки
автомата для заточки сверл.
В верхней части вибрационного бункера проверяется ориен-
тация сверл и производится их поштучная выдача по команде ме-
ханизма загрузки. По наклонному лотку сверла поступают хво-
стовиком вперед в приемную призму заточного автомата. Из
призмы заточного автомата сверло подается толкателем в шпин-
дель бабки изделия. В шпинделе положение сверла ориентируется
по стружечным канавкам с помощью специальных губок. Бабка
изделия поворачивается в позицию обработки, на которой произ-
водится заточка сверла. По окончании заточки бабка изделия ^эз-
в,ращается в позицию загрузки, а заточенное сверло выталки-
вается новым сверлом и падает на наклонный лоток, отводящий
сверло к автомату для клеймения. Клеймение осуществляется
£♦
007
3050
Рис. 117. Автоматическая линия ИЛ-01
для шлифования сверл
путем прокатывания сверл по плоскости. При клеймении ведется
подсчет сверл.
После клеймения сверла транспортером поднимаются на лен-
точный транспортер сбора и подачи сверл на моечно-пассивирую-
щий агрегат. Отсюда сверла подаются на визуальный контроль.
Моечно-пассивирующий агрегат принадлежит к числу устано-
вок вибрационного типа и представляет собой машину непрерыв-
ного действия. На основании расположена камера промывки и
сушки. Она соединена питающей трубкой с насосной установкой.
Основание представляет собой сварной бак, в котором имеются
электронагреватели, температурное реле-термометр, вентиляторы,
насос и трубопроводы подвода воды и слива раствора. Камера
промывки и сушки трехсекционная. В верхней секции произво-
дится мойка. Лоток, по которому перемещаются сверла, имеет
подъем в сторону движения. Л1оюще-пассивирующий состав по-
дается с верхней части лотка навстречу движению сверл. Во вто-
рой и третьей секции сверла перемещаются по горизонтальным
лоткам, на которых осуществляется сушка. В третьей секции уста-
новлен вентилятор, который подает в секции воздух навстречу
сверлам.
ЭНИМСом разработаны проекты автоматических линий для
изготовления ножей из быстрорежущей стали и с пластинками
твердых сплавов к сборным фрезам (рис. 118). Для изготовления
ножей с твердосплавными пластинками используют горячеката-
ную полосу. На линии производятся следующие операции:
1) рубка заготовки на штамповочном прессе мод. К116Г (/);
2) протягивание заготовок по боковым сторонам и опорной по-
верхности на горизонтально-протяжном станке нег р фывного
действия МА-17 (2);
3) протягивание двух ребер и скоса на другом станке МА-17
(3, на рисунке не показано);
4) фрезерование гнезда под пластинку твердого сплава тор-
цовой фрезой у двух заготовок одновременно (4, 5);
5) пайка пластинок на агрегате автоматического действия (6);
6) охлаждение (7);
7) очистка (8);
8) сортировка по группам (для выравнивания припуска под
шлифование после пайки) (9 на рисунке не показано);
9) шлифование державки на двухшциндельном автомате торцом
сегментного круга (10);
10) шлифование на трехшпиндельном автомате передней по-
верхности пластинки твердого сплава (11 на рисунке не показано);
11) шлифование боковых и торцовой поверхностей твердо-
сплавной пластинки на двухшпиндельных автоматах (12 — 14
на рисунке операции не показаны);
12) клеймение (15);
13) протягивание плоскости под углом и рифлений на горизон-
тально-протяжном автомате МА-17 (16);
229
Рис. 118. Автоматическая линия для обработки ножей торцовых фрез
Рис, 119. Автоматическая линия для обработки торцовых фрез до термообработки
14> мойка (17).
Транспортировка ножей предусмотрена вибрационными транс-
портными устройствами. При выпуске 10 млн. ножей в год линия
обеспечивает повышение производительности в сравнении с су-
ществующей технологией в 3,2 раза и окупается в течение 1,6 г.
ЭНИМСом запроектирована автоматическая линия обработки
корпусов торцовых фрез диаметром 90—150 мм. Заготовки для
корпусов фрез изготовляют с отверстием по методу безоблойной
штамповки. На линии (рис. 119) предусматривается:
1) токарная обработка корпуса с двух сторон на двух четырех-
шпнндельных (или шестишпиндельных) токарных автоматах
1265 П-4 или 1256 П-6 (/, 2 на рисунке не показано);
2) фрезерование шпоночного паза трехсторонней фрезой (5);
3) автоматическое перегружение (4);
4) фрезерование прямого паза на фрезерном агрегате МА29
по методу врезания фрезой диаметром 275 мм (5);
5) фрезерование клинового паза на агрегате МА29 (6, на ри-
сунке не показано);
6) фрезерование стружечных канавок на агрегате МА-30 (7 на
рисунке не показано);
7) протягивание рифлений в пазах на автоматизированном
вертикально-протяжном станке 770—30 (8);
8) снятие заусенцев по электрохимическому методу на уста-
новке МА-31 (9).
Линия состоит из 18 агрегатов, связанных транспортным уст-
ройством, расположенным внизу перед станками и состоящим из
непрерывно движущихся стальных площадок, закрепленных на
цепях. Около каждого станка установлен питатель, подающий на
станок заготовки с транспортера и забирающий обработанные заго-
товки. Подача заготовки и удаления обработанной заготовки про-
изводится устройством в виде механической руки.
Заготовки, поступающие на обработку, помещаются в загру-
зочный бункер, установленный в начале линии, откуда периоди-
чески подаются на транспортер и перемещаются до отсекателя,
находящегося у первого станка. Отсюда питатель подает заготовку
в патрон станка и одновременно забирает из него обработанную
заготовку. Последняя укладывается питателем за отсекателем и
транспортируется дальше. Транспортирование заготов'ок проис-
ходит непрерывно. Управление последовательностью цикла осу-
ществляется путевыми выключателями. Невыполнение какой-либо
операции приводит к остановке станка. Перед отсекателями стан-
ков может находиться до 20 заготовок. Отсутствие жесткого транс-
портного устройства позволяет не соблюдать точную синхрониза-
цию в работе станков.
Автоматическая линия АЛ-5Б (рис. 120) предназначена для
предварительного шлифования ленточек спиральных сверл с по-
следующей обточкой хвостовика заготовок, полученных прокаткой.
Вначале при базировании заготовки на центровое отверстие и на
231
Рнс. 120. Автоматическая линия АЛ-5Б для обработки ленточек спиральны»
сверл
режущую часть шлифуют ленточки сверла, а затем при базирова-
нии на шлифованную рабочую часть и центровое отверстие в хво-
стовике обтачивается хвостовик [16].
После включения с пульта управления 1 из бункера питателя 2
заготовка попадает на шаговый транспортер 3, где захватывается
флажками 7 и подается в позицию загрузки круглошлифовального
станка 6 (мод. ЗА151) откуда автооператор 4, установленный на
стойке 5, перемещает ее в рабочую зону станка. После зажима
заготовки в центрах станка, рука автооператора 4 возвращается
в исходную позицию и принимает следующую заготовку, подан-
ную из питателя. Одновременно ранее отшлифованная заготовка
падает в V-образный лоток руки автооператора и транспортер
подается к кантователю 8. Кантователь разворачивает заготовку
на 180°, ориентируя ее хвостовиком вперед. С лотка кантователя
заготовка флажками 7 загрузчика токарно-копировального авто-
мата 9 (мод. КТ-61) перемещается в его захваты, которыми она
переносится в рабочую зону автомата, где зажимается И обтачи-
вается. Обработанная заготовка захватами автомата выносится
на транспортер, откуда по разгрузочному лотку падает в тару.
§ 2. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
Основным направлением в развитии инструментального произ-
водства является стандартизация и нормализация конструкции
инструмента и углубленная специализация производства на ин-
струментальных заводах и инструментальных цехах машино-
строительных заводов. На основе специализации производства
намечено более быстрое освоение новейших достижений науки и
техники, специального оборудования и совершенной организации
производства. Получат более широкое применение стали повышен-
232
ной теплостойкости, быстрорежущие стали из порошков, -стали
с интерметаллидным упрочнением, с повышенным содержанием
углерода, твердые сплавы с особо мелкозернистой структурой
с повышенным содержанием кобальта, сплавы на основе карбидов
тантала и другие, безвольфрамовые твердые сплавы и синтетиче-
ские твердые материалы, оксидно-карбидная керамика. По-преж-
нему перспективными остаются технологические направления на
получение заготовок, максимально приближенных по форме и
размерам к готовому инструменту, применение точных и специаль-
ных профилей проката и биметаллических заготовок.
Примером удачного решения этого направления, осуществляе-
мого с помощью специального оборудования, является продольно-
винтовая прокатка сверл. В ближайшие годы получат развитие
(преимущественно в массовом производстве) и другие способы пла-
стической деформации, такие, как ротационная ковка зубьев раз-
верток, скоростная объемная точная штамповка дисковых инстру-
ментов и прессование стержневого инструмента, продольно-винто-
вая прокатка заготовок с коническими хвостовиками, горячее и
холодное выдавливание и др.
Перспективными как для массового, так и для мелкосерийного
производства являются технология производства заготовок режу-
щих инструментов методом точного литья и порошковой металлур-
гией, применение клеевых соединений, диффузионной сварки и
контактной наплавки.
В конструкциях режущих инструментов следует выделить
в первую очередь быстро развивающуюся группу монолитных твер-
досплавных инструментов. Создание этих инструментов позволило
применять твердые сплавы в той области металлообработки, где
они раньше вообще не использовались, а именно: при обработке
отверстий и пазов мелких размеров (диаметром менее 10 мм), т. е.
наиболее часто встречающихся элементов деталей машин. Если
принять во внимание расширяющееся распространение труднооб-
рабатываемых и композиционных материалов, для которых ис-
пользование инструментов из быстрорежущих сталей малоэффек-
тивно, то можно предвидеть широкое использование монолитных
твердосплавных инструментов для большинства таких операций,
как сверление, развертывание, фрезерование пазов и уступов,
резьбонарезанпе, зубонарезание, растачивание и др.
Конструктивно монолитные инструменты выполняют в двух
вариантах: цельными — из заготовки, получаемой методами по-
рошковой металлургии (прямым прессованием и спеканием или
окончательным спеканием обрабатываемой в пластифицирован-
ном состоянии заготовки), и составными — когда цельной изго-
товляют только коронку или головку, припаиваемую затем или
механически закрепляемую на державке.
Технологический процесс изготовления инструментов такого
типа состоит преимущественно (а для цельных — исключительно)
из шлифовально-заточных операций, выполняемых алмазными
инструментами, и сГусдсглпсасг необходимость применения стан-
ков повышенной и высокой точности и жесткости со специальными
электроэрозионными устройствами для правки алмазных кругов,
развитыми системами подачи смазочно-охлаждающей жидкости и
ее счистки. Для изтотовлекья твердосплавных инструментов все
шире используют станки и инструменты, действующие по схеме
электрохимической алмазной и электроэрозионной обработки то-
копроводящим кругом. В инструментальном производстве полу-
чают широкое распространение лезвийные инструменты из сверх-
твердых материалов.
Другой группой перспективных инструментов являются ин-
струменты с механическим креплением многогранных пластин из
твердого сплава и синтетических сверхтвердых материалов. В на-
стоящее время с механическим креплением многогранных пластин
из твердого сплава выполняют самые разнообразные инструменты,
начиная от токарных резцов и торцовых фрез и вплоть до слесар-
ных шаберов. Следует особо отметить, что преимущество примене-
ния инструментов с механическим креплением заключается не
только в повышенной производительности процесса резания, но и
в преобразовании организации труда рабочего, использующего
такие инструменты, так как отпадает необходимость в переточках,
снятиях инструмента со станка и т. д. Поэтому следует ожидать
широкого распространения такого рода инструментов.
Одним из перспективных направлений в резании следует счи-
тать подвод СОЖ непосредственно в зону обработки. В связи
с этим расширяется применение в первую очередь сверл с внутрен-
ним подводом СОЖ. Эти инструменты, оснащенные, как правило,
пластинами из твердого сплава, имеют глубокие каналы малого
диаметра и нередко их изготовляют из труб или прутков специаль-
ного профиля. В технологию их обработки входят операции обра-
зования этих каналов. В связи с этим появились конструкции
специализированных станков для глубокого сверлейия.
В технологии инструментального произврдства в настоящее
время происходит ряд коренных преобразований. Изменения эти
связаны в основном с двумя новыми направлениями в металло-
обработке вообще: с использованием искусственных сверхтвердых
шлифующих материалов на основе алмаза и кубического нитрида
бора н с внедрением методов так называемого глубинного шлифо-
вания. Применение искусственных алмазов, а затем эльбора и ку-
банита выдвинуло новые требования к шлифовально-заточным
станкам. С одной стороны, повысились требования к точности и
жесткости станков, а с другой со станков были сняты такие слож-
ные механизмы, как механизм автоматической правки и компен-
сации износа круга.
В настоящее время почти на всех типах шлифовально-заточных
станков уже используют инструменты из синтетических сверх-
твердых материалов, однако наиболее эффективного их использо-
вания можно добиться лишь на специализированных станках.

В ближайшие годы специализированные станки для алмазной
обработки получат значительное распространение.
Развитие техники шлифования (на примере инструментального
производства) в последние годы показало, что стремление к уве-
личению числа проходов и уменьшение величины припуска, сни-
маемого за проходдля обеспечения качества поверхности, зачастую
неоправдано. В настоящее время в крупносерийном производстве
инструментов уже используют станки и методы, позволяющие про-
изводить образование стружечных канавок инструментов в цель-
ной (предварительно закаленной) заготовке из быстрорежущей
стали или в окончательно спеченных заготовках из твердого сплава
вышлифовкой. Обработка ведется при этом как абразивными, так
и алмазными кругами за один или несколько проходов с глубиной
резания до 6 мм и продольной подачей до 1200 мм/мин с обильным
охлаждением. Таким методом в- настоящее время вышлифовывают
стружечные канавки сверл, разверток, концевых фрез, метчиков,
многониточными кругами шлифуется профиль резьбообразующих
инструментов и т. д.
Высокое качество поверхности и точность элементов профиля
инструментов наряду с высокой производительностью при сокра-
щенном производственном цикле делают такой технологический
процесс очень перспективным, особенно для концевых инструмен-
тов из быстрорежущих сталей и твердых сплавов диаметром до
15 мм. В этом случае отпадает необходимость в станках для фрезе-
рования стружечных канавок и сокращается потребность в заточ-
ных станках.
Однако эффективно осуществить глубинное и скоростное шли-
фование можно только на специализированных станках, конструк-
ции которых должны получить значительное развитие в бликхй-
шие годы.
Все эти методы эффективны лишь при использовании специали-
зированного и специального оборудования, применения загрузоч-
ных устройств и манипуляторов.
Широкое применение в инсгрументальном производстве полу-
чат станки с ЧПУ, а также с позиционным управлением. При из-
готовлении корпусов инструмента с механическим креплением
найдут применение многоинструментальные станки с ЧПУ.
В крупносерийном производстве получит дальнейшее развитие
производство инструмента на автоматических и комплексно-авто-
матических линиях. Следует ожидать развития быстроперенала-
живаемых автоматических линий из станков с ЧПУ.
Перспективным направлением в инструментальном производ-
стве является применение системы «Автоприз» автоматического
проектирования и производства инструмента и инструмента вто-
рого порядка. С помощью ЭВМ производится расчет и конструи-
рование сложнорежущего инструмента. Рабочий чертеж инстру-
мента вычерчивается специальным чертежным автоматом и вы-
дается на печать технологическая и технико-экономическая карта
очи
со всеми необходимыми данными, а также управляющая программа
для станков с ЧПУ
Получит развитие упрочнение режущего инструмента лучом
лазера, износостойкими покрытиями TiC, TiM и др. Будет создано
для этой цели автоматизированное оборудование.
ГЛАВА X
МАРШРУТНАЯ И УНИФИЦИРОВАННАЯ
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНСТРУМЕНТА
§ 1. СТЕРЖНЕВОЙ ИНСТРУМЕНТ
Цельные быстрорежущие сверла с цилиндрическим хвостовиком
точного исполнения (ГОСТ 10904—64).
1. Отрезная. Отрезать заготовку с образованием угла 120°
с одной стороны и прямого торца с другой База — наружная по-
верхность. Вертикально-отрезной автомат МФ-124 или МФ-327.
Отрезнг й резец, и = 15 м/мин, s = 0,017 мм/об.
2. Галтовочная.
3. Термическая. Закалка, Отпуск. Специальный агрегат.
4. Шлифовальная. Шлифовать по наружной поверхности пред-
варительно. База — шлифуемая поверхность. Станок бесцентро-
во-шлифовальный ЗГ182 или 3184, шлифовальный круг 63G
25Н-СМ1 Cl 7К5, цкр = 35 м/с, s„p = 1100 мм/мин.
5. Шлифовальная. Вышлифовать стружечные канавки. База —
наружная поверхность. Автомат 3657 для сверл диаметром 6—13 мм
и автомат 3681 для сверл диаметром 3—6 мм, шлифовальный круг
24А ЮН СТЗ Б3,цнр = 45ч-55 м/с, snp = 8004-900 мм/мин, охла-
ждение под давлением 8-Ю8 Па.
6. Шлифовальная. Шлифовать по диаметру с образованием об-
ратной конусности. Станок бесцентрово-шлифовальный ЗГ182,
шлифовальный круг 63С-25-16Н СМ1-СТ1-7К5, окр = 35 м/с,
sup = 400 мм/мин, для врезного шлифования $пр = 0,94-1,1 мм/мин.
7. Шлифовальная. Вышлифовать спинки, автоматы 3657 и
RB-1A, шлифовальный круг 24А 10—16Н Cl 1 БЗ, цнр = 50 м/с,
shP = 7004-800 мм/мин.
8. Заточная. Заточить задние поверхности сверла. Заточный
автомат А4Ф-174 для сверл-диаметром 2—2,95, автоматы 365Б1 и
36562 для сверл диаметром 3—6 мм, автомат ЗГ653 для сверл диа-
метром свыше 6 мм, шлифовальный круг 24А 25—16 ПСМ1-СМ2 7
Кб, онр = 24 м/с, snp = 700 мм/мин.
Концевые цельные зенкеры диаметром 10—30 мм
(ГОСТ 12489—71) (крупносерийное производство).
9.ЧА
1—2. Отрезная. Отрезать заготовку рабочей и хвостовой ча-
стей. Станок — абразивно-отрезной автомат СИ-30, v = 80 м/с,
s = 4 4-6 мм/с.
3. Галтовочная. Очистить под сварку.
5. Токарная. Обточить ступень под сварку у заготовки боль-
шего диаметра. Станок-специальный полуавтомат ВТ-12, резцовая
головка с механическим креплением пластинки, v = 120 м/мин,
s = 0,3 мм/об.
6. Сварочная. Сварить заготовки. Машина для сварки тре-
нием. МФ-327, п = 1000-4-1500 об/мин.
7. Термическая. Отжечь сварную заготовку. Печь шахтная
Ш100.
8. Токарная. Удалить сварной грат. Специальный полуавтомат
ВТ-12. Резцовая головка, v = 120 м/мин, s = 0,3 мм/об.
9. Правильная.
11. Токарная. Центровать торцы с одновременной подрезкой
со стороны хвостовой части под углом 8°. Торцеподрезной полуав-
томат ВТ-13. Державка с механическим креплением пластийки,
о = 24 м/мин, v = 80 м/мин.
12. Токарная. Проточить рабочую часть и заборный конус.
Токарный полуавтомат КТ-60, v = 90 м/мин, s = 0,3 мм/об.
13. Токарная. Проточить ступень под лапку, конус Морзе и
шейку. Токарный полуавтомат КТ-60,о = 90 м/мин, s =
« 0,3 мм/об.
14. Фрезерная. Фрезеровать стружечные канавки на четырех
изделиях одновременно. Фрезерный полуавтомат СИ-017. Фрезы
для канавки и спинки, и = 40 м/мин, s = 0,032 мм/зуб.
15. Фрезерная. Фрезеровать лапку. Фрезерный полуавтомат
68—12. Фрезы для лапок, v = 45 м/мин, v — 0,07 мм/зуб.
16. Клеймение. Полуавтомат 36А.
17. Термическая. Закалить, отпустить, подкалить лапку.
18. Зачистная. Зачистить центровые отверстия. Вертикально-
сверлильный станок 2Н118. Зенковка твердосплавная.
19. Заточная. Заточить переднюю поверхность зубьев. Универ-
сально-заточный станок ЗБ642, шлифовальный круг А8-Л10 МО
4 100 %,vKp = 40 м/с, snp = 1,54-2 м/мин.
20. Шлифовальная. Шлифовать хвостовую часть. Круглошли-
фовальный полуавтомат ЗП151. Шлифовальный круг 24А
25-16СМ-СТ2 Кб, vKp = 35 м/с, пизд = 200 об/мин, t = 0,005 мм.
21. Шлифовальная. Шлифовать ленточки рабочей части по
цилиндру. Круглошлифовальный полуавтомат ЗА151, v = 35 м/с,
пд = 200 об/мин, snp = 2 м/мин, snon = 0,015 мм/ход стола.
22. Заточная. Заточить режущую поверхность под углом 30°
с задним углом-8э. Универсально-заточной станок ЗА64Д. Шли-
фовальный круг 4К Л8-Л10 М04 100 %, v — 35 м/с.
23. Заточная. Заточить плоскости под углом 40°.
24. Химикотермическая. Цианировать. Полуавтоматический
агрегат.
00*7
Шлицевые протяжки (мелкосерийное производство).
1. Отрезная. Абразивно-отрезной станок МФ-332. Отрезать
заготовку для режущей и хвостовой частей.
2. Правильная. Правка заготовок.
3. Очистка свариваемых поверхностей заготовки от окалины
и грязи.
4. Сварочная. Электросварочная машина. Сварить заготовки.
5. Термическая. Отжиг заготовки.
6. Центровальная. Специальный центровальный станок. Цен-
тровать заготовки с двух сторон. База — наружная поверхность.
7. Токарная. Станок токарный 16К20. Обточить предварительно
место под люнет по наружному диаметру, переднюю направляю-
щую, хвостовик, шейку и замок. База — центровые отверстия и
наружный диаметр шейки под люнет.
8. Токарная. Станок токарный. Подрезать торцы и расточить
защитные выточки с двух сторон. База — наружная поверхность.
Один конец заготовки зажимают в патрон, второй поддерживается
люнетом.'
9. Токарная. Проточить место под люнет начисто.
10. Токарная. Станок токарный 16К20 или станок с ЧПУ.
Окончательно обточить шейки хвостовика, передней направляющей
и снять фаски на хвостовике.
11. Токарная. Станок токарный 16К20. Окончательно обточить
калибрующую часть, заднюю направляющую и снятие фасок на
торце задней направляющей.
лоо
12. Токарная. Станок токарный. Окончательно обточить ре-
жущие зубья на конце. База центровые отверстия.
13. Токарная. Станок токарный 16К2О или токарный станок
с ЧПУ мод. 16К20ФЗ или РТ 706ФЗ. Обточить зубья по переднему
углу и спинке режущих и калибрующих зубьев. База-центровые
отверстия и шейка под люнет.
14. Токарная. Исправить центровые отверстия.
15. Правильная. Править на прессе.
16. Фрезерная. Станок 6Н83 или 6622 Cl (L > 1500 мм). Фре-
зеровать шлицы на зубьях и заднем направлении. База — центро-
вые отверстия и шейка под люнет.
17. Фрезерная. Станок 6Н63. Фрезеровать выкружки.
18. Термическая. Закалить, отпустить.
19. Рихтовальная. Рихтовать.
20. Шлифовальная. Станок 3922. Шлифовать центровые отвер-
стия.
21. Заточная. Станок 3601 или станок с ЧПУ мод. ASK-2000
заточить передние поверхности и спинки зубьев. База — центров
вые отверстия.
22. Круглошлифовальная. Шлифовать шейку под люнет пред-
варительно. База — центровые отверстия.
23— 24. Круглошлифовальная. Шлифовать переднюю и заднюю
направляющие и переходный конус.
25. Круглошлифовальная. Станок 3131 (280X1400), ЗА144.
(400 Х2000) или станок с ЧПУ. Шлифовать по диаметру калибру-
ющие и режущие зубья.
26. Круглошлифовальная. Шлифовать задние поверхности ка-
либрующих и режущих зубьев.
27. Шлицешлифовальная. Шлифовать шлицы. Станок шлице-
шлифовальный, ЗБ451 и 3452В. База — центровые отверстия.
28. Шлифовальная. Прорезать впадины и поднутрить шлице-
вые зубья. Станок шлицешлифовальный. База — центровые от-
верстия .
29. Шлифовальная. Прорезать стружкор,азделительные ка-
навки. Станок заточной 3601 или специальный полуавтомат.
Твердосплавные винтовые сверла диаметром 0,25—12 мм.
Исходные заготовки — твердосплавные стержни.
1. Сортировка исходной заготовки по группам по наружному
диаметру. Проверка кривизны. По просвету. Допускаемая кри-
визна для заготовок диаметром 1,5—2,7 мм—0,15 мм; 2,7—4,7 mm-
о.2 мм, свыше 5,5 мм — 0,25 мм.
2. Шлифовальная. Шлифовать цилиндрическую поверхность
на проход. База — шлифуемая поверхность. Бесцентрошлифо-
вальный станок МФ-63 для заготовок диаметром 1—2 мм и ЗМ-182
для заготовок диаметром 2—5 мм. Алмазный шлифовальный круг
АСР 100/80 — 80/63 Ml 100 %, окр = 30 м/с, s = 800 - м/мин,
цзаг = 16 м/мин, Ra = 1,254-0,63 мкм.
3, 4. Шлифовальная. Шлифовать базовые поверхности — на-,
ружные центры. База — наружная поверхность стержня. Круг-
лошлифовальный станок ЗА10П. Цанговый патрон. Алмазный
шлифовальный круг АСР 80/63 Ml 100 %, vKp = 35 м/с, v3ar =
= 3-н5 м/мин, sn = 0,5 м/мин.
5. Шлифовальная. Шлифовать рабочую часть заготовки пред-
варительно. База — наружные центры. Станок круглошлифоваль-
ный ЗА10П. Алмазный шлифовальный круг АСР 80/63 Ml 100 %,
цкр = 35 м/с, озаг =-34-5 м/мин, s = 0,5 м/мин.
6. Шлифовальная. Шлифовать хвостовую часть заготовки.
База — наружные центры. Станок круглошлифовальный ЗА10П.
Шлифовальный круг АСП 50/40 Б2 100 %.
7. Шлифовальная. Шлифовать рабочую часть начисто с обра-
зованием конусности. База — наружные центры. Станок кругло-
240
шлифовальный ЗА10П. Шлифовальный круг АСР 40/28 Б1
100 %.
8. Шлифовальная. Вышлифовать стружечные канавки. База —
цилиндрическая поверхность, закрепление сверла в спутнике.
Полуавтомат И-119 для сверл диаметром 1—2,0 мм, ВК-63 для
сверл диаметром 1,5—6 мм и И-159 для сверл диаметром 3—12 мм.
Специальный профильный алмазный круг АСМ 20/14 М10 100 %
или 50/40 ТМ2 100 %. Правка круга вне станка на специальном
приспособлении Б-503 или специальных станках ВК-65 абразив-
ным кругом 63С 25П М2-СМ2 7 К5. Профиль круга контролируют
по шлифовальному образцу. Правка с охлаждением 3 %-ной
эмульсией марки 33В. ►
9. Шлифовальная. Вышлифовать спинки. База и оборудова-
ние — см. операцию 8 в цанговых оправках-спутниках, о11р =
= 20 м/с, 5дР = 0,054-0,25 м/мин. Охлаждение эмульсией.
10. Заточная. Заточить задние поверхности. База — наружная
цилиндрическая поверхность. Полуавтоматы ЗБ650, ЗЕ651, ВК64
и ЗД653. Алмазный круг АСР — АСВ 40/28 Б1 100 %.
§ 2. НАСАДНОЙ (ВТУЛОЧНЫЙ) ИНСТРУМЕНТ
Насадные цельные развертки диаметром 25—52 мм
(ГОСТ 1672—71) (крупносерийное производство) [16].
1. Отрезная. Отрезать заготовку. Токарно отрезной полуавто-
мат МК-244. Резец отрезной, Ь = 4 мм,о = 20 м/мин, s = 0,2 мм/об.
2. Шлифовальная. Снять остаток после отрезки с одной сто-
роны. Точильно-шлифовальный станок. Шлифовальный круг ПП
500x63x127 24А24 СТ1 К, Цкр = 20 м/с. Ручная.
3. Токарная. Обработать отверстие и первый торец. Токарный
полуавтомат 1А240П-6. База — наружный диаметр.
Позиция I: центровать. Сверло спиральное 2<р = 90°, v =
= 15 м/мин, s = 0,13 мм/об. Подрезать торец предварительно.
Резец подрезной из Т15К6, и = 35 м/мин, snon = 0,09 мм/об.
Позиция II: сверлить. Сверл'о спиральное, v = 15 м/мин,
snp = 0,13 мм/об. Проточить по наружному диаметру предва-
рительно. Резец проходной из Т15К6, v = 35 м/мин, snp =
= 0,13 мм/об.
Позиция III: сверлить насквозь. Сверло спиральное, v =
= 15 м/мин, snp = 0,13 мм/об. Проточить по наружному диа-
метру на длину Резец проходной из Т15К6, v = 35 м/мин,
snon — 0,09. мм/об. Подрезать торец в размер £». Резец подрезной
из Т15К6.
Позиция IV: развернуть конусное отверстие предварительно.
Развертка коническая черновая, v = 8 м/мин, snp = 0,2 мм/об.
Проточить ступень. Резец проходной из Т15К6. Снять фаску.
Резец фасонный, и = 35 м/мин, s = 0,04 мм/об.
Позиция V: развернуть конусное отверстие окончательно.
Развертка коническая чистовая, v = 8 м/мин, snp =-0,2 мм/об.
OAI
4. Токарная. Обработать второй торец и наружный диаметр.
Токарный полуавтомат 1А240П-6. База — проточенная часть
наружного диаметра.
Позиция VI: Снять деталь, установить заготовку. Топ ~ 0,84-
4-1,05 мин.
Позиция I: подрезать торец предварительно. Резец подрезной
из Т15К6, v = 47 м/мип, $поп = 0,09 мм/об.
Позиция II: проточить по наружному диаметру предварительно.
Резец проходной из Т15К6, v = 47 м/мин, sQon = 0,1-4 мм/об,
Л>п = 0,8 4-1,05 мин.
Позиция III: подрезать торец окончательно. Резец подрезной
из Т15К6, v = 47 м/мин, s = 0,09 мм/об.
Позиция IV: проточить по наружному диаметру. Резец <р = 45°
из Т15К6, о=47 м/мин, s = 0,14 мм/об. Проточить фаску.
Резец проходной из Т15К6, v = 47 м/мин, s = 0,14 мм/об,
Топ = 0,8 =1,05 мин.
Позиция V: зенковать фаску в отверстии под углом 45°. Зен-
ковка, и = 20 м/мин, s = 0,15 мм/об.
5. Токарная. Обточить по наружному диаметру окончательно.
Токарно-револьверный станок 1341. База — отверстие. Подрезать
торец рабочей части и подправить фаску. Резец проходной прямой
из Т15К6, v - 120 м/мин, snp = 0,2 мм/об, snon = 0,1 мм/об,
7’оп = 0,79=1,23 мин.
6. Токарная. Подрезать торец хвостовой части и'подправить
фаску. Токарный полуавтомат КТ-60. Резец проходной прямой из
Т15К6, v — 120 м/мин, s = 0,1 мм/об, Тоа = 2,04-2,4 мин.
7. Расточная. Расточить выточку.„База — наружный диаметр.
Специальный токарный модернизированный полуавтомат на базе
автомата КТ-60. Резец расточной из Т15К6, v = 80 м/мин.
s = 0,1 мм/об, Топ = 0,8 4-1,0 мин.
8. Фрезерная. Фрезеровать шпоночный паз. Фрезерный полу-
автомат 6В-2. Фрезз дисковая, v = 36 м/мин, s = 200 мм/мин.
Топ = 0,734-1,5 мин.
9. Фрезерная. Фрезеровать стружечные канавки на восьми
изделиях одновременно. Фрезерный полуавтомат 6В-2МР. База —
отверстие или центровые фаски. Фрезы угловые диаметром 70 мм,
г = 20 (комплект из 8 шт.), и = 44 м/мин, s = 250 мм/мин, Топ =
= 0,434-0,41 мин.
10. Слесарная. Снять заусенцы после фрезерования. Снять фа-
ску на ребрах шпоночного паза. Слесарный верстак. Напильник
№ 1—2 В = 125 мм, Топ = 0,56 4-0,73 мин.
11. Клеймильная. Маркировать. Пресс П472А. Клейма из
твердого сплава ВК-20, Топ = 0,24-0,26 мин.
12. Термическая. Закалить, отпустить полуавтоматический
агрегат для комплексной термообработки. Температура закалки
1260—1280° С, отпуск при 560 °C.
13. Шлифовальная. Шлифовать отверстие. База — наружный
диаметр. Внутришлифовэльный полуавтомат ЗА-225. Шлифо-
242
вальный круг ПП 24А15—25 СМ1—СМ2 К8, окр = 18 м/с, ояад =
= 25 м/мин, snp = 4 м/мин,'5ИОП = 0,01 мм/дв. ход, Тои = 1,87 ч-
ч-2,08 мин.
14. Шлифовальная. Шлифовать по наружному диаметру пред-
варительно. Круглошлифовальный станок Б-153. Шлифовальный
круг ПП 350 X 40X127 24А 25-40 СМ1— СМ2К, окр = 35 м/с,
Оцзд = 25 м/мин, $пр = 1,0 м/мин, Топ = 0,76 4-0,98 мин.
15. Шлифовальная. Шлифовать по наружному диаметру с при-
пуском под окончательное шлифование. Круглошлифовальный
станок ЗБ-153, окр = 35 м/с, пизд = 20 м/мин, snp = 4 м/мин,
Топ = 0,854-1,22 мин.
16. Заточная. Заточить передние поверхности зубьев. База —
отверстие. Заточный станок ЗА64Д. Шлифовальный круг Л (8—10)
М04 100 %, аЕР = 40 м/с, = 10 м/мин, Тоа = 1,54-2,07 мин.
17. Заточная. Заточить задние поверхности зубьев на калиб-
рующей части под углом а = 8 ± 2°. Заточный станок ЗА64Д,
v = 25 м/с, snp = 4 м/мин, 5П0П = 0,04 мм/дв. ход, Тоа =1,04-
— 1,1 мин.
18. Заточная. Заточить задние поверхности зубьев на заборном
конусе предварительно под углом а = 8 ± 2°. Заточный станок
ЗА64Д, v = 25 м/с, s=4 м/мин, Тов = 0,674-0,73 мин.
19. Заточная. Заточить задние поверхности зубьев на заборном
конусе окончательно под углом а = 8 ± 2°. Заточный
станок ЗА64Д, окр = 4 м/с, snp = 1,0 м/мин.
943
20. Шлифовальная. Шлифовать обратный конус па калибрую-
щей части. Круглошлифовальный станок ЗБ153У, и = 20 м/с,
8пр = 1,0 м/мин, Тоа = 0,65 мин.
21. Шлифовальная. Шлифовать зубья развертки по наружному
диаметру окончательно. Круглошлифовальный станок ЗЕ 153.
Шлифовальный круг ЛПП 300X 15x75x5 ЛИ8—ЛМ10 КБ 100 %,
икр = 35 м/с, snp = 1,0 м/мин, глубина резания t = 0,03 мм,
Топ — 1,13-7-1,54 мин.
22. Химико-термическая, цианирование. Полуавтоматический
агрегат.
Червячные фрезы.
1. Отрезка заготовки. Станок абразивно-отрезной МФ-332.
2. Ковка, отжиг, травление.
3. Токарная-револьверная. Станок 1В340 или 1П365:
а) подрезать торец, сверлить отверстие и предварительно обто-
чить наружный диаметр до кулачков, проточить бурт, расточить
выточку, снять фаску в отверстии;
б) переустановить заготовку и подрезать торец, проточить
бурт и обточить по наружному диаметру до кулачков.
База — наружный диаметр и торец.
4. Протяжная. Станок 7А510 или 7Б520. Протянуть отверстие
База — торец и отверстие.
5. Токарная. Станок 15К20. Обточить по наружному диаметру,
подрезать торцы и снять фаски. База — отверстие и торец.
6. Протяжная. Станок 5Б520. Протянуть шпоночный паз.
7. Резьбофрезерная. Станок Е310А или ГФ812М. Фрезеровать
витки червяка. База — отверстие и торец.
8. Фрезерная. Станок ГФ-507, 6М82, 6Н82. Фрезеровать ка-
навки для стружки. База — отверстие и торец.
9. Заточная. Станок 3662. Заточить предварительно передние
поверхности. База — отверстие и торец.
10. Затыловочная. Станок 1Б811. Затыловать: а) по наружно '!
поверхности; б) по профилю и канавки, m = 1,5—2 трехниточно 1
^гребенкой, m — 54-10 двухниточной; m = 11ч-12 каждой сто-
роны раздельно.
11. Фрезерная. Станок 6М11. Фрезеровать неполные витки.
12. Клеймение.
13. Термическая. Закалить, отпустить, очистить.
14. Внутришлифовальная. Станок ЗА228В. Шлифовать отвер-
стие и торец. База — наружный диаметр.
15. Хонинговальная или доводочная. Довести отверстие.
16. Круглошлифовальная. Станок ЗА151. Шлифовать торцы и
бур гики. База — отверстие.
17. Заточная. Станок 3662. Заточить передние поверхности.
База — отверстие и торец.
18. Затыловочно-шлифовальная. Станок КТ-70, 1Б811, 5884В.
Шлифовать вершины, профиль зубьев, и радиуса раздельно с пра-
вой и левой сторон. База — отверстие и торец.

19. Термо-химическая. Цианировать.
20. Контроль.
Монолитные червячные фрезы из твердого сплава
1. Исходную заготовку получают прессованием.
2. Шлифовка посадочного отверстия. База — наружный диа-
метр. Алмазный круг АСО 100/80—80/63 Б1 100 %. snon =s
= 0,01 мм/дв. ход.
3. Доводка (черновая и чистовая). Алмазная паста АМ-20/14
и AM-5/3.
4. Шлифование опорных буртиков с двух сторон за две уста-
новки. Станок 3110. База — внутреннее отверстие, на оправке.
Алмазный круг АЧК АСР 63/50Б1 100 %.
5. Шлифование фасок с двух сторон. База — отверстие, на
разжимной оправке. Станок 3110.
6. Черновое и чистовое затачивание передней поверхности.
Специальный заточной полуавтомат. База — отверстие, на оправке.
Алмазный круг АСР—АСО 69/50 Б1 100 %.
7. Черновое затылование по диаметру. Станок шлифовально-
затыловочный. Алмазный rjpyr АСР 80/63—63/50 Б1 100—150 %,
окр = 36 м/с, изаг = 0,8 м/мин, s = 2,5 мм/мин.
8. Черновое шлифование профиля. Шлифовально-затыловоч-
ный станок. Алмазный круг А2П 125x32x40x6 АСР 100/80—
80/63 Б1 100 %. База — внутренний диаметр, на оправке.
9. Чистовое шлифование по профилю и наружному диаметру.
Станок шлифовально-затыловочный. Алмазный круг 2АП 50 X 16 X
X 40 X 6 АСР 50/40—40/28 Б1 100 %, п„р ~ 24 м/с, омг = 1,2 м/мин.
База — отверстие, на цилиндрической оправке.
§ 3. ДИСКОВЫЙ ИНСТРУМЕНТ
Дисковые зуборезные долбяки.
1. Заготовительная. Отрезать заготовку. Абразивно-отрезной
станок МФ332.
2. Кузнечная. Штамповать заготовку. Пресс.
3. Термическая. Отжечь заготовку. Галтовочная (очистить
заготовку).
4. Токарно-револьверная. Станок 1П365 или станок с ЧПУ.
База—торец и наружный диаметр. Подрезать торец, сверлить от-
верстие обточить наружный диаметр до кулачков. Переустановить
заготовку. Подрезать другой торец, обточить оставшуюся часть
наружного диаметра, расточить отверстие, выточку, проточить
кольцевую канавку, расточить канавку в выточке, обточить торец
на конус под 5°, снять фаску по отверстию.
5. Токарная. Станок 1К62. База — торец и отверстие. Обто-
чить по наружному диаметру на конус.
6. Зубофрезерная. База — торец и отверстие. Фрезеровать про-
филь зубьев червячно-модульной фрезой. Образование задних
углов на долбяке в этом случае обеспечивается комбинированием
продольной и радиальной подач.
246
7. Термическая. Закалить, отпустить. Очистить.
8. Шлифовальная. Станок карусельно-шлифовальный ЗД7428.
Шлифовать ленточку на переднем торце и опорный торец.
9. Размагнитить.
10. Притирочная. Притереть опорный торец.
11. Внутришлифовальная. Станок ЗА2278. Шлифовать отвер-
стие и внутренний опорный торец. База — опорный торец и шли-
фуемое отверстие.
12. Доводочная или хонинговальная. Довести отверстие.
13. Шлифовальная. Плоскошлифовальный станок с круглым
столом ЗД742В. Предварительно заточить переднюю поверхность
под углом 6°.
14. Круглошлифовальная. Станок ЗАЛО предварительно шли-
фовать по задней поверхности. База — торец и отверстие.
15. Зубошлифовальная. Станок 5893. База — отверстие и то-
рец. Шлифовать профиль зубьев с одной и другой стороны предва-
рительно.
16. Зубошлифовальная. Шлифовать профиль зубьев с одной и
другой стороны окончательно. Контроль на эвольвентомере.
17. Круглошлифовальная. Шлифовать по окружности высту-
пов окончательно. База — отверстие и торец.
18. Шлифовальная. Станок ЗД742В. Заточить по передней по-
верхности окончательно. База — опорный торец и отверстие.
19. Круглошлифовальная. Шлифовать скос.
20. Притупление вершин. Абразивным бруском.
21. Полирование профиля. Станок специальный.
22. Размагничивание.
23. Контроль.
24. Цианирование.
Дисковые трехсторонние фрезы с разнонаправленными зубьями
диаметром 60—100 мм (ГОСТ 9474—60) (крупносерийное произ-
водство) 116].
1. Отрезная. Отрезать заготовку. Абразивно-отрезной полу-
автомат МФ-352, v = 50 м/с, s= 360 мм/мин, Т оп = 0,214-
4-0,32 мин.
2. Термическая. Нагреть заготовки под штамповку. Пламен-
ная нагревательная печь. Тнаг = 950 4-1150 °C, Тои = 0,1 мин.
3. Штамповочная. Штамповать заготовку: осадить заготовку,
ковать в кольцо, выбить заготовку из кольца. Ковочный молот
М-132, Топ = ОД мин.
4. Термическая. Отжечь заготовки. Шахтная электропечь,
Тотж = 860 °C, Топ = 1,54-3,5 мин.
5. Галтовочная. Галтовать заготовки. Галтовочный барабан,
п = 25 об/мин, Топ = 0,02 4-0,15 мин.
6. Токарная. Обработать отверстие и первый торец. Токарный
полуавтомат 1А240 П-6. База — наружный диаметр и торец.
Позиция VI: снять деталь, установить заготовку Топ = 0,44-
4-0,6 мин.
Ленточка | 0109,5
Позиция I: центровать, специальное сверло 2<р = 90°, и —
= 17,5 м/мин, s = 0,l мм/об. Подрезать торец предварительно.
Резец специальный из Т15К6, v = 40 м/мин, $ = 0,1 мм/об.
Позиция II: сверлить отверстие. Сверло специальное, v =
= 13 м/мин, s = 0,1 мм/об.
Позиция III: проточить выточку, подрезать дно вы-
точки. Резцы специальные — из Т15К.6, v = 22 м/мин, $ =
= 0,1 мм/об.

Позиция IV: развернуть отверстие предварительно. Развертка
специальная, v= 12,2 м/мин, s = 0,l мм/об. Подрезать торец
окончательно. Резец специальный из Т15К6.
Позиция V: развернуть отверстие окончательно. Развертка
специальная, о = 12,2 м/мин, s = 0,1 мм/об.
7. Токарная. Токарный полуавтомат 1А240П-6. Обработать
второй торец. База — обработанный наружный диаметр жторед.
Позиция VI: снять деталь, установить заготовку.
Позиция I: проточить по наружному диаметру. Резец специаль-
ный из Т15К6, v = 43 м/мин, s = 0,1 мм/об.
Позиция II: подрезать торец окончательно. Резец специальный,
из Т15К6, v = 43 м/мин, s = 0,1 мм/об.
Позиция III: проточить канавку на торце. Резец специальный
нз Т15К6, v = 25 м/мин, s = 0,1 мм/об.
Позиция IV: подрезать дно выточки. Резец специальный из
Т15К6, v = 23 м/мин, s = 0,1 мм/об.
Позиция V: снять фаску в отверстии. Резец специальный из
Т15К6, v = 25 м/мин, s = 0,1 мм/об.
8. Клеймильная. Маркировать. Пресс П472А. Набор твердо-
сплавных клейм из ВК20. Тои = 0,1 мин.
9. Протяжная. Протянуть шпоночный паз. База — отверстие
и торец. Горизонтально-протяжной полуавтомат 7А510. Про-
тяжка шпоночная с фасонными зубьями, v = 4 м/мин, s =
= 0,02 мм/зуб, Топ = 0,12-?0,4 мин.
10. Токарная. Проточить по наружному диаметру пакетом.
База—отверстие и торцы. Токарный полуавтомат КТ-60, v =
= 126 м/мин, s = 0,3 мм/об, То„ = 0,054-0,12 мин.
11. Фрезерная. Фрезеровать левые стружечные канавки на
цилиндрической части. База — отверстие и торец. Фрезерный
полуавтомат СИ-017Н. Комплект из четырех канавочных фрез,
и = 28,3 м/мин, s = 120 мм/мин, Топ = 1,15 4-2,4 мин.
12. Фрезерная. Фрезеровать правые стружечные канавки па
цилиндрической части. Фрезерный полуавтомат СИ-017Н. Ком-
плект из четырех канавочных фрез, v = 28,3 м/мин, s = 120 мм/мин,
Топ = 1,154-2,4 мин.
13. Фрезерная. Фрезеровать правые стружечные канавки на
торце. Фрезерный полуавтомат СИ-016. Комплект фрез, и —
= 15 м/мин, s = 50 мм/мин, Топ = 0,74-1,0 мин.
14. Фрезерная. Фрезеровать левые стружечные канавки на
торце. Фрезерный полуавтомат СИ-016. Комплект фрез, v =
= 15 м/мин, s = 150 мм/мин, Топ = 0,74-1,0 мин.
15. Термическая. Закалить, отпустить. Полуавтоматический
агрегат для комплексной термообработки. Закалка -при темпера-
туре 1280—1240 °C, отпуск при 560 °C.
16. Шлифовальная. Шлифовать отверстие и торец. База —
наружный диаметр и торец Внутришлифовальный полуавтомат
ЗА227. Шлифовальный круг ПП 20 X 20 X 6 24А 40—25 СМ1 —СМ2 К.
249
v = 25 м/с, s = 3 м/мин, snon = 0,003 мм/об, Totl = 1,24-1,7 мин.
Шлифовать первый торец. Шлифовальный круг ЧК 150x50x32
24А 40—25, СМ1—СМ2 К, пиэд = 400 об/мин.
17. Шлифовальная. Плоскошлифовальный станок 3756. Шли-
фовать второй торец. База — прошлифованный торец. Шлифо-
вальные сегменты 5С 100x85 24А 50—40 СМ1—СМ2 К, и = 68 м/с,
з = 0,02 мм/об, Топ = 0,14-0,13 мин.
18. Заточная. База — отверстие и торец. Заточный станок
ЗА64Д. Заточить по передней поверхности зубья с левым накло-
ном. Шлифовальный круг Л8—ЛЮ М04 100 %, v = 40 м/с, snp =
= 3 м/мин, suon = 0,1 мм/дв. ход, Топ = 0,1254-0,3 мин.
19. Заточная. Заточный станок ЗА63Д. Заточить по передней
поверхности зубья с правым наклоном, v = 40 м/с, snp = 3 м/мин,
зцоп = 0,1 мм/дв. ход, Топ = 0,1254-0,3 мин.
250
20. Заточная. Заточный станок ЗА64Д. Заточить зубья с пра-
вым наклоном по задней поверхности, v = 40 м/с, snp = 3 м/миц,
5поп ~ 0,1 мм/дв. ход, Топ = 0,125-т-0,3 мин.
21. Заточная. Заточный станок ЗА64Д. Заточить зубья с левый
наклоном по задней поверхности, v = 40 м/с, sap = 3 м/ми.т,
$поп = 0,1 мм/дв. ход, Топ = 0,1254-0,3 мин.
22. Шлифовальная. Внутришлифовальный полуавтомат ЗА227.
Шлифовать опорные торцы, v = 25 м/с, s = 0,01 мм/об, Топ ==
= 0,4-т-0,6 мин.
23. Заточная. Заточный станок ЗА64Д. Заточить по задней по-
верхности торцовые зубья, v = 40 м/с, snp = 3 м/мин, 5Д0П =
= 0,1 мм/дв.ход. Топ = 0,125-7-0,3 мин.
24. Заточная. Заточный станок ЗА64Д. Заточить заднюю по-
верхность на фасках зубьев, v — 40 м/с, snp = 3 м/мин, snon =
= 0,1 мм/дв. ход, T0JS = 0,1264-0,3 мин.
25. Химико-термическая. Цианировать. Полуавтоматический
агрегат.
Торцовые насадные фрезы с пятигранными пластинами.
1. Токарно-револьверная. Подрезать торец; сверлить отвер-
стие; рассчитать торцовую выточку; расточить отверстие и обто-
чить до кулачков, развернуть отверстие, черновая база — торец
и наружный диаметр. Станок револьверный 1П365 или 1П426ФЗ.
2. Токарная. Обточить по наружному диаметру; подрезать
второй торец; подрезать буртик. База — отверстие и торец. Ста-
нок 1К62.
3. Токарная. Проточить прямоугольную канавку на торце
канавочным резцом; проточить профильную канавку на торце
профильным резцом. База — торец и отверстие. Станок токарный
16К2Э.
4. Фрезерная. Фрезеровать шпоночный паз. База — торец и
отверстие, горизонтально-фрезерный станок 6К82.
5. Фрезерная. Фрезеровать пазы под державку. База — от-
верстие и торец. Станок 6В—1М или 6К12.
6. Протяжная. Протянуть пазы. База — отверстие и торец.
Станок вертикально-протяжной 7В1.
7. Сверлильная. Зенкеровать лунки под втулки. База — отвер-
стие и торец. Станок сверлильный 2135.
8. Маркировать.
9. Термическая. Закалить и отпустить.
10. Шлифовальная. Шлифовать внутренний диаметр. Шлифо-
вать базовый торец. Проверочная база — отверстия и торец. Ста-
нок внутришлифовальный ЗА227.
11. Токарная. Подрезать торец выточки. База — базовый
торец и наружный диаметр.
12. Токарная. Проточить профильную канавку на торце.
База — отверстие и базовый торец. Станок 1К62.
13. Фрезерная. Фрезеровать базовые фаски. База базовый то-
рец и отверстие. Станок вертикально-фрезерный 6ПРО.
Пятигранная пластинка (твердый сплав Т15К6, T5KJ0, ВК8)
1. Сортировать по высоте и граням.
2, 3. Шлифовальная. Шлифовать по ленточке; шлифовать по
базовой плоскости. База — противоположная плоскость. Станок
электрохимический ЗЭ731 или .плоскошлифовальный МШ280.
Шлифование производят алмазным- кругом.
4. Профильно-шлифовальная. Шлифовать грани и вершины.
База — опорный торец и отверстие. Копировально-шлифовальный
полуавтомат МШ289. Алмазный чашечный круг.
Фреза (сборка)
1. Подготовить детали для сборки: корпус (1 шт.), по 5 шт.
втулок, державок, штифтов цилиндрических, пружин, шайб,
болтов, режущих пластин.
2. Надеть шайбу и пружины на болт.
3. Вставить втулки в лунки корпуса.
4. Вставить державки с надетыми на штифт режущими пла-
стинками в пазы корпуса, ввернуть болты в державки.
Проверить на специальном приспособлении радиальное и тор-
цовое биение режущих кромок пластин относительно отверстия и
базового торца корпуса.
§ 4. ПЛОСКИЙ ИНСТРУМЕНТ
Плоские резьбонарезные гребенки сечением 9x20, 10x25,
16x40 мм [16].
1. Отрезная. Разрезать полосы на заготовки. Отрезной станок
8А66. Дисковая пила 710x72; В-6, v = 15 м/мин, s = 2 мм/об,
Топ = 0,274-0,67 мин.
2. Шлифовальная. Шлифовать плоскость А в размер Шли-
фовать плоскость В в размер Нг. Размагнитить, промыть. Плоско-
252
шлифовальный полуавтомат ЗБ756. Сегменты абразивные 5С85
63С50 СМ1 Б или 63С СМ2 Б, v = 25 м/с, s = 0,05 мм/об. стола,
ТОп = 0,36-5-1,07 мин.
3. Шлифовальная. Шлифовать ребро пакетом. Размагнитить,
промыть. Плоскошлифовальный полуавтомат ЗБ756, и = 25 м/с,
s = 0,05 мм/об. стола, Топ — 0,044-0,25 мин.
4. Фрезерная. Фрезеровать опорные плоскости пакетом. Вер-
тикально-фрезерный станок 6М12П, v = 180 м/мин, s = 3,0 м/мин,
Топ = 0,174-0,70 мин.
5. Фрезерная. Фрезеровать ласточкин хвост, снять заусенцы
и очистить от стружки. Фрезерный полуавтомат 6В-2, v = 274-
4-35 м/мин, s — 60-4-88 мм/мин, Топ = 0,19-4-0,64 мин.
6. Фрезерная. Фрезеровать заборную часть. Фрезерный полу-
автомат 6Б-2. Фреза дисковая, v = 31 м/мин, s = 300 мм/мин,
Топ = 0,144-0,37 мин.
7. Фрезерная. Фрезеровать переднюю поверхность под углом
Фрезерный полуавтомат 6В-2, v = 31 м/мин, «.= 300 мм/мин,
Т6п = 0,074-0,44 мин.
8. Фрезерная. Фрезеровать резьбовые и неполную нитки (каж-
дой плашки), промыть в керосине и продуть воздухом. Фрезерный,
полуавтомат 6В-2. Фрезы резьбовые из твердого сплава Т5КЮ
диаметром 65, мм, г = 12 (комплект из двух фрез), v = 35 м/мин,
s = 100—170 мм/мин, Топ = 0,27-е-1,60 мин.
9. Клеймильная. Маркировать. Клеймильный автомат СИ-022.
Клейма машинные твердосплавные ВК20, и = 28 ход/мин, Тоа —
— 0,10—0,33 мин.
10. Термическая. Закалить. Отпустить. Полуавтоматический
агрегат для комплексной термообработки. Закалка при темпера-
туре 1220—1240 С, отпуск при 560 СС.
11. Шлифовальная. Шлифовать заборную часть. Плоскошли-
фовальный станок ЗБ-722, v = 30 м/с, s = 24 мм/ход, Тоа =
= 0,294-0,53 мин.
12. Шлифовальная. Шлифовать торец Л в размер. Шлифовать
торец В в размер. Универсально-Заточный станок ЗА64Д, v =
= 30 м/с, «поп = 0,05 мм/дв. ход, snp = 1,54-2 мм/мин, Топ =
= 0,16-4-0,36 м 1н.
13. Заточная. Заточить предварительно переднюю поверхность
под углом у. Универсально-заточный станок ЗА64Д, v = 30 м/с,
snon = 0,06 мм/дв. ход, snp = 1,5 -н2 м/мин, Топ = 0,29 ч-
-т- 0,66 мин.
14. Заточная. Заточить окончательно переднюю поверхность
под углом у. Универсально-заточный станок ЗА64Д. Шлифоваль-
ный круг ЧК 125x5x3x32 Л6 М04 100 %, v = 40 м/с, «поп =
?= 0,03 мм/дв. ход, «„р = 1,04-1,5 м/мин, Тоа = 0,094-0,32 мин.
15. Химико-термическая. Цианировать.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
I. Абразивная и алмазная обработка. Справочник/Под ред. А. Н. Рез-
никова. М.: Машиностроение, 1977. 391 с.
2. Автоматизированные системы технологической подготовки производ-
ства в машиностроении. М.: Машиностроение, 1976. 240 с.
3. Балакшин Б. С. Основы технологии машиностроения. M.I Машино-
строение, 1969. 359 с.
4. Геллер Ю. Д. Инструментальные стали. М.: Металлургия, 1975. 584 с.
5. Грановский Г. И., Панченко К- П. Фасонные резцы. М.: Машинострое-
ние, 1976. 309 с.
6. Дибнер Л. Г., Цофин Э. К. Заточные автоматы и полуавтоматы. M.J
Машиностроение, 1978. 390 с.
7. Котельников В. К. Приспособления для изготовления металлорежущего
инструмента. М.: Машиностроение, 1977. 175 с.
8. Кудевицкнй Я. В. Фасонные фрезы. Л.: Машиностроение, 1978. 196 с.
9. Кудряшов А. А. Станки инструментального производства. М.: Машино-
строение, 1968. 254 с.
10. Лашиев С. И., Юликов М. И. Расчет и конструирование металлорежу-
щих инструментов с применением ЭВМ. М.: Машиностроение, 1975. 392 с.
11. Литвин Ф. Л. Теория зубчатых зацеплений. М.: Наука, 1968. 584 с.
197 12. Маслов Е. Н. Теория шлифования материалов. М.: Машиностроение,
13. Маталин А. А., Френкель Б. И., Панов Ф. С. Проектирование техно-
логических процессов обработки деталей на станках с ЧПУ. Л.: Изд-во ЛГУ,
1977. 240 с.
14. Митрофанове. П., Гульнов Ю. А., Куликов Д. Д. Автоматизация техно-
логической подготовки серийного производства. М.: Машиностроение, 1974.360 с.
15. Оборудование, рекомендуемое для централизованного производства
металлорежущего инструмента. М.: НИИМАШ, 1979. 116 с.
16. Ординарцев И. А., Филиппов Г. В. Автоматизация производства режу-
щего инструмента. Л.: Машиностроение, 1972. 264 с.
17. Основы технологии машиностроения/Под ред. В. С. Корсакова. М.:
Машиностроение, 1977. 416 с.
18. Палей М. М., Проскуркин Г. А. Специализация производства инстру-
мента и технологической оснастки в машиностроительной отрасли. — Вестник
машиностроения, 1972, № 6.
19. Попов С. А., Малевский И. П., Терещенко Л. М. Алмазно-абразивная
обработка металлов и твердых сплавов. М.: Машиностроение. 1977. 263 с.
20. Ревис И. А., Лебедев Т. А. Структура и свойства литого режушего ин-
струмента. Л.: Машиностроение, 1972. 128 с.
21. Сахаров Г. Н., Дибнер Л. Г. Образование зубьев отрезных и прорезных
фрез абразивным червяком. — Станки и инструмент, 1979, № 2, с. 21—23.
22. Сверденко В. П., Марас В. С., Суходрев Э. Ш. Горячее гидродинамиче-
ское выдавливание режущего инструмента. Минск: Паука и техника, 1974. 256 с.
23. Семенченко И. И., Матюшин В. М., Сахаров Г. Н. Проектирование ме-
таллорежущего инструмента. М.: Машгиз, 1963. 953 с.
24. Справочник металлиста/Под ред. А. Н. Малова. Изд. 3-е. Т. HI. М.:
Машиностроение, 1977. 749 с.
25. Справочник технолога-машиностронтеля/Под ред. А. Г. Косиловой и
Р. К. Мещерякова. Изд. 3-е, перераб. М.: Машиностроение, 1973. 694 с.
26. Типовая методика определения экономической эффективности капи-
тальных вложений. М.: Экономика, 1969. 15 с.
27. Эльбор в машиностроенни/Под ред. В. С. Лысансва. Л.: Машинострое-
ние, 1978. 280 с.
28. Цветков В. Д. Система автоматизации проектирования технологических
процессов. М.: Машиностроение, 1972. 240 с.
29. Цепков А. В. Профилирование затылованных инструментов. М.: Маши-
ностроение, 1979. 150 с.
30. Якимов А. В. Оптимизация процесса шлифования. М.: Машиностроение,
1975. 176 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие.......................................................... 3
Введение............................................................. 5
Глава I. Основы проектирования технологических процессов изго-
товления инструмента ..............................................' 9
§ 1. Порядок разработки технологических процесссв................ 9
§ 2. Основные этапы технологии изготовления..................... 12
§ 3. Выбор и обработка баз ..................................... 17
§ 4. Выбор метода и маршрута обработки.......................... 24
§ 5. Построение операций механической обработки................. 25
§ 6. Технико-экономический анализ технологических процессов ... 26
§ 7. Определение припусков на механическую обработку............ 28
Глава И. Выбор заготовок для металлорежущего инструмента и ме-
тоды их обработки .................................................. 31
§ 1. Выбор материала заготовок в состоянии поставки............................... 31
§ 2. Заготовительные операции........................................................................... 39
§ 3. Ковка и штамповка........................................................................... 42
§ 4. Заготовки, получаемые литьем. 43
§ 5. Сварка. 45
§ 6. Приваривание и припаивание пластин из быстрорежущей стали 49
§ 7. Наплавление режущих частей инструмента. ЕО
§ 8. Припаивание пластин из твердых сплавов . 51
§ 9. Клеевые соединения режущих инструментов ....... 53
§ 10. Способы закрепления кристаллов нз сверхтвердых материалов 55
Глава III. Формообразование заготовок пластическим деформирова-
нием .............................................................................................................................. 56
§ 1. Методы пластического формообразования...................................................................................... 56
§ 2. Прессование в специальных штампах.......................................................................................... 56
§ 3. Гидродинамическое выдавливание............................................................................................. 57
§ 4. Продольно-винтовое прокатывание ........................................................................................ 59
§ 5. Горячее вальцевание..................". ........ 61
§ 6. Редуцирование.............................................................................................................. 61
§ 7. Ротационное обжатие ....................................................................................................... 62
Глава IV. Механическая обработка заготовки инструмента............................................................................. 63
§ 1. Обработка поверхностей тел вращения и их элементов........................................................................ 63
§ 2. Обработка лапок и квадратов .............................................................................................. 67
§ 3. Обработка стружечных канавок.............................................................................................. 67
§ 4. Затылование............................................................................................................... 83
§ 5. Образование резьбы...................................................................................................... 92
Глава V. Обработка шлифованием частей инструмента ...... 94
§ 1. Общие сведения о процессе шлифования ... ..... 94
§ 2. Шлифование конусов и отверстий.......................................................................................... 112
§ 3. Вышлифовывание стружечных канавок . ... 115
§ 4. Затылование шлифованием................................................................................................. 120
§ 5. Шлифование фасонных поверхностей ..................... 138
§ 6. Шлифование резьбы....................................... 153
§ 7. Шлифование шлицев.......................... ......... 164
§ 8. Шлифование эвольвеитных поверхностей ................... 169
255
Глава VI. Затачивание инструмента................................. 182
§ 1. Общие вопросы затачивании ............................... 182
§ 2. Универсально-заточные станки ............................ 188
§ 3. Затачивание резцов ...................................... 189
§ 4. Затачивание фрез ........................................ 191
§ 5. Затачивание сверл ....................................... 197
§ 6. Затачивание зенкеров и разверток ........................ 202
§ 7. Затачивание метчиков..................................... 203
§ 8. Затачивание протяжек..................................... 205
§ 9. Затачивание червячных фрез............................... 207
Глава VII. Термическая обработка.................................. 213
§ 1. Отжиг.................................................... 213
§ 2. Закалка.................................................. 214
§ 3. Отпуск................................................... 218
Глава VIII. Способы повышения режущей способнести инструмента 219:
§ 1. Цианирование........................................... 2Г9
§ 2. Хромирование............................................. 221
§ 3. Износостойкие покрытия................................... 222
§ 4. Доводка и алмазное вьплажпвание.........* .......... 223
Глава IX. Автоматические линии и перспективы развития техноло-
гии производства инструмента ..................................... 225
§ 1. Автоматические линии..................................... 225
§ 2. Перспективы развития..................................... 232
Глава X. Маршрутная и унифицированная технология изготовления
инструмента....................................................... 238
§ 1. Стержневой инструмент (сверла, зенкера, протяжки, сверла
из твердого сплава)....................................... 236
§ 2, Насадной (втулочный) инструмент (развертки, червячные фрезы,
монолитные твердосплавные червячные фрезы).................... 244
§ 3. Дисковый инструмент (зуборезные долбяки, трехсторонние
фрезы, торцовые насадные фрезы с механическим креплением
пластин).................................................. 246
§ 4. Плоский инструмент (резцы с механическим креплением пла-
стины и резьбонарезные гребенки) .......................... 252
Список литературы................................................. 254