Алмазные инструменты в машиностроении
произаодительностью.
В зависимости от обрабатываемого материала, требований шероховатости и
условий процесса применяются пасты различной зернистости и концентрации
алмаза.
В табл. 7 приведены ориентировочные рекомендации НИИАлмаза по
концентрации алмаза в пастах в зависимости от обрабатываемого материала и
зернистости алмаза.
Таблица 7
Концентрация алмаза в пастах
|Зернистость|Твердые |Сталь |Сталь |
|пасты |сплавы |ШХ15 |ЭИ-347 |
| |ВК6М и | | |
| |ВК20 | | |
| |концентрация алмаза, в % |
|АМ40 |40 |20 |40—20 |
|АМ28 |20 |10 |20 |
|АМ14 |20 |10 |10—20 |
|АМ5 |8 |6 |— |
|АМЗ |6 |4 |— |
|АМ1 |6 |4 |— |
Из этой таблицы видно, что обработка вязких материалов требует
увеличения зернистости и концентрации алмаза в пасте.
Оптимальные условия доводки (полирования) стали ШХ15 алмазными пастами
следующие: скорость вращения детали—1,5—1,8 м/сек; удельное давление— 8—28
кг1см2; материалы полировальников—самшит или чугун марки СЧ21-40;
зернистость пасты—АМ14— АМ28; концентрация алмаза в пасте—10%.
Особо эффективные результаты получены НИИАлмазом совместно с заводом
«Калибр» при доводке вставок микрометров из твердого сплава ВК6М алмазной
пастой АМ14 10-процентной концентрации. В этом случае выбран следующий
режим: скорость вращения притира—6 м/мин; материал притира—чугун марки СЧ21-
40; давление притира на деталь—2 кг/см2; продолжительность доводки одного
микрометра — 30 сек. Шероховатость получаемой поверхности (12— (14-Й
классы.
Применение алмазной пасты АМ14 10-процентной концентрации на доводке
твердосплавных вставок микрометров позволило улучшить шероховатость
обрабатываемой поверхности на один класс по сравнению с доводкой свободными
алмазными порошками и сократить расход алмаза в 10 раз (с 1 до 0,01—0,08
мг). Наряду с этим установлена реальная возможность автоматизации процесса
нанесения пасты на притир, так как пасты более удобны для автоматизации,
чем свободные порошки.
Эффективность алмазных паст подтверждается и данными, полученными при
доводке редуцированных плашек из твердого сплава ВК20. Так, например,
алмазные пасты зернистостью АМЗ, АМ14 и АМ28 позволили получить 11-й класс
шероховатости.
Алмазные пасты АМ28 и АМ14 применяются на предварительной доводке при
съеме припуска 20—30 мк, а паста АМЗ—на окончательной доводке до требуемых
размеров. В этом случае расход алмаза составляет 2,5 карата на 10
комплектов плашек.
Как видно из табл. 8, алмазные пасты выпускаются двенадцати зернистостей,
которые условно делятся на четыре группы.
Таблица 8
Классификация алмазных паст
|Условное |Размер |Условная окраска упаковки|Условное |
|обозначение|зерен | |название группы |
|алмазной |основной | | |
|пасты |фракции, мк| | |
|АП100 |100-80 |Красная с черной полоской| |
|АП80 |.80—60 |Красная с серой полоской |Крупная |
|АП60 |60—40 |Красная с белой полоской | |
|АП40 |40—28 |Зеленая с черной полоской| |
|АП28 |28—20 |Зеленая с серой полоской |Средняя |
|АП20 |20—14 |Зеленая с белой полоской | |
|АП14 |14—10 |Голубая с черной полоской| |
|АП10 |10—7 |Голубая с серой полоской |Мелкая |
|АП7 |7—5 |Голубая с белой полоской | |
|АП5 |5—3 |Желтая с черной полоской | |
|АПЗ |3—1 |Желтая с серой полоской |Тонкая |
|АП1 |1 и мельче |Желтая с белой полоской | |
По концентрации алмазные пасты различаются на нормальную —Н (например,
АП14Н); повышенную—П (например, АП14П) и высокую—В (например, АП14В).
Алмазные бруски
Алмазные бруски изготовляются преимущественно из порошков синтетических
алмазов на органической и металлической связках шести типоразмеров (табл.
9). Алмазные бруски на металлической связке рекомендуется применять
зернистостью А8—А4, а бруски на органической связке—зернистостью АМ40—АМ10.
Таблица 9
Алмазные бруски на органической и металлической связках
|Наименование |Эскиз |Обозначение |Основные |
|бруска | | |размеры, мм |
|Плоский |[pic] |АБПл |B=6(10, l=40 |
| | | |L=120 |
| | | | |
| | | | |
|Трехгранный |[pic] |АБТ |B=6(10, l=40 |
| | | |L=120 |
| | | | |
|Полукруглый |[pic] |АБПк |B=6(10, l=40 |
| | | |L=120 |
| | | | |
Алмазные бруски применяются при ручных доводочных работах в процессе
изготовления твердосплавных штампов, пресс-форм, режущего и измерительного
инструмента.
Приемы работы алмазными брусками те же, что и абразивными. При
засаливании бруски на органической
Алмазные головки
Головки представляют собой алмазные круги, напрессованные на
цилиндрические хвостовики. Головки изготовляются на органической и
металлической связках той же зернистостью, что и круги, и работают от
пневматических турбинок со скоростью вращения до 10000 об/мин.
Головки находят широкое применение при обработке фасонных отверстий в
деталях из твердых сплавов.
Алмазные хонинговальные бруски
Алмазные хонинговальные бруски являются одним из наиболее перспективных
инструментов; они в 100— 120 раз более стойки, чем абразивные бруски. Кроме
того, высокая стойкость алмазных хонинго-вальных брусков позволила резко
сократить количество подналадок станков и автоматизировать процесс хонин-
гования, который происходит при низких температурах резания, благодаря
этому появилась возможность обрабатывать тонкостенные детали с большими
перепадами сечения стенки.
[pic]Рис. 1. Алмазный хонинговальный брусок:
1 — металлокерамическое основание; 3— алмазоносный слой.
Особенно успешно применяются алмазные хонинговальные бруски при обработке
точных отверстий малого диаметра (до 10 мм), когда отклонения отверстий по
диаметру находятся в пределах 3—5 мк, по непрямолинейности — в пределах 1
мк и по конусности — не более 3 мк. Это достигается благодаря высокой
механической прочности брусков.
Алмазные хонинговальные бруски (рис. 1), изготовляемые методом порошковой
металлургии, состоят из металлокерамического основания и алмазоносного
слоя.
Алмазные резцы
Вес алмазов находится в пределах 0,3—1,5 карата. Крупные кристаллы весом
более 1 карата применяются для отрезных резцов, более мелкие—для проходных.
Предназначенные для резцов алмазы должны иметь плотную структуру, на их
рабочей части не допускаются наружные и внутренние трещины, раковины и
включения, видимые при десятикратном увеличение. Также не должно быть
внутренних напряжений в кристалле алмаза, определяемых по наличию зон
двойного луча преломления в поляризационном микроскопе. В зависимости от
конфигурации и размеров алмазов они подвергаются разрезке, шлифованию и
креплению к державке резца по разработанной НИИАлмазом технологии.
Разрезка крупных кристаллов на две и более части дает возможность из
одного алмаза получить несколько резцов. Разрезка также позволяет отрезать
дефектные участки алмаза. Перед разрезкой алмаз должен быть ориентирован в
«мягком» направлении рентгеноскопическим методом.
Разрезают алмазы на специальных станках с помощью бронзовых дисков (95%
Cu, 4,7% Sn и 0,2% P) диаметром 75—90 мм и толщиной 0,05—0,07 мм, причем
алмаз закрепляют с помощью специального клея в двух латунных державках.
Предварительно на алмазе делают надрез глубиной до 0,3 мм диском толщиной
0,1— 0,12 мм. Скорость разрезания 6000 об/мин.
Шлифование (огранка) алмазного резца осуществляется алмазно-
металлическими кругами и чугунными дисками, шаржированными алмазными
порошками, и производится так же, как и резка в «мягком» направлении.
Шлифование резца начинается с образования передней поверхности, затем
гранятся боковые поверхности и вершина рабочей части. Заключительной
операцией является доводка передней поверхности, при которой снимаются все
сколы, выкрашивания и другие дефекты, образовавшиеся на режущих кромках в
процессе огранки алмаза.
На операциях предварительного шлифования кристаллов алмаза, при которых
сошлифовывается наиболее трудно обрабатываемая часть, применяются алмазно-
металлические круги типа АЧЦ зернистостью А5— А4 100-процентной
концентрации. Шероховатость получаемой поверхности кристаллов соответствует
10— 11-му классам.
На операциях окончательного шлифования и доводки применяют чугунные
диски, шаржированные алмазными порошками зернистостью АМ40—АМ28 при
окончательном шлифовании и АМ10—АМЗ—при доводке. Материал диска—серый чугун
марки СЧ12-28 или СЧ15-32 по ГОСТ 1412-54. При доводке достигается 13—14-й
классы шероховатости. Скорость шлифования — 30— 40 м/сек; усилие прижима
алмаза к шлифовальному диску—1—3 кг; допустимое торцовое биение рабочей
поверхности шлифовального диска — 0,003—0,005 мм при его диаметре 250—300
мм.
Резцы с впаянными алмазами отличаются простотой конструкции, малыми
габаритами и возможностью использования кристаллов небольших размеров. Эти
резцы целесообразно применять главным образом при растачивании отверстий
малых диаметров. Недостаток крепления алмазов пайкой заключается в
сложности его восстановления после переточки.
При механическом креплении алмаз легко извлекается из державки резца,
перетачивается и вновь закрепляется. Однако 2/3 кристалла покрывается
прижимной планкой, и, следовательно, большая часть его не используется,
поэтому резцы с механическим креплением должны быть увеличенных размеров и
требуют применения более крупных алмазов.
Алмазные резцы различаются по конструкции. Нормалями машиностроения и
часовой промышленности предусмотрены различные формы алмазных резцов и
различные типы державок для крепления алмазов.
При конструировании новых алмазных резцов следует учитывать прежде всего
жесткость крепления кристалла алмаза в державке.
При выборе геометрии режущей части алмазных резцов необходимо
руководствоваться следующим.
1. Передняя и задняя поверхности и режущие кромки резцов должны быть
расположены в более прочных и износостойких кристаллографических сетках и
направлениях.
Передний угол ( алмазных проходных резцов необходимо выполнять в пределах
от 0 до 5°; чем меньше твердость обрабатываемого материала, тем больше
должно быть значение угла (.
Задний угол а следует принимать возможно меньшим (4—8°) при обработке
твердых материалов и увеличивать до 10—12° при обработке мягких материалов.
При расточке отверстий малых диаметров задний угол необходимо
увеличивать.
2. Большое значение для эффективности работы резца имеет величина
главного и вспомогательного углов в плане.
Увеличение главного угла в плане ( способствует уменьшению вибраций.
Уменьшение угла в плане до 0° значительно улучшает чистоту поверхности.
3. Упрочнение режущей кромки резца следует достигать за счет уменьшения
заднего и переднего углов, увеличения угла при вершине и радиуса
закругления между режущими кромками и повышения жесткости системы
станок—деталь—инструмент.
Применяемые режимы резания и степень нагрева инструмента определяют
износостойкость инструмента.
Алмаз, обладая высокой температуропроводностью и низким коэффициентом
трения, позволяет вести обработку с высокой скоростью резания. В настоящее
время скорости резания при работе алмазными резцами достигают 700 м/мин и
больше, при этом стойкость между переточками в зависимости от
обрабатываемого материала и режимов резания находится в пределах от 25 до
200 час. Алмазы весом 0,5—0,6 карата допускают от 6 до 10 переточек.
Учитывая высокую хрупкость алмаза, продольная подача и глубина резания
при точении должны быть минимальными (S = 0,01—0,1 мм/об и t=0,01— 0,3
мм).
На рис. 2 приведены конструкции резцов с припаянным алмазом (рис. 2, а) и
с механическим креплением кристалла алмаза (рис. 2, б). Режущие кромки
(рис. 2, в) этих резцов могут быть прямолинейными (I), радиусными (II) и
фасеточными (III), обеспечивающими улучшение параметров шероховатости
обработанной поверхности.
Широко распространены резцы с механическим креплением составных вставок
(рис. 2, г), оснащенных кристаллами алмаза или композита, и с механическим
креплением многогранных пластин из композита (рис. 2, д)
[pic][pic]
Рис. 2. Конструкции резцов с режущими элементами из алмаза:
1—многогранная пластина; 2—корпус; 3— обойма; 4 — штифт; 5 — винт
крепления обоймы; 6 — прихват; 7 — винт крепления прихвата;
8—твердосплавная подкладка
Алмазный инструмент для правки шлифовальных кругов
Алмазная правка шлифовальных кругов относится к числу важнейших областей
применения алмазов в машиностроении.
Качество обработки шлифуемых деталей, стойкость круга и
производительность шлифования в значительной степени определяются точностью
формы шлифовального круга и микрорельефом его поверхностного слоя, которые
зависят от конструкции правящего инструмента, его износостойкости, режимов
и приемов правки.
Алмазная правка шлифовальных кругов обладает существенными преимуществами
по сравнению с другими способами. Благодаря весьма малой поверхности
контакта алмаза со шлифовальным кругом достигаются минимальные усилия,
которые в сочетании с высокой износостойкостью алмаза создают условия для
получения высокой точности геометрической фирмы круга, а отсюда и высокой
точности и чистоты поверхности у шлифуемых деталей.
Правка алмазным инструментом обеспечивает повышение стойкости круга в 1,5-
1,6 раза по сравнению с правкой безалмазными правящими инструментами .
В промышленности для правки шлифовальных кругов применяются следующие
инструменты:
1) алмазно-металлические карандаши;
2) алмазы естественной формы, закрепляемые в оправах;
3) ограненные (шлифованные) алмазные инструменты (резцы, иглы);
4) алмазные круги и бруски на металлической связке.
Алмазно-металлические карандаши.
Наибольшее применение в отечественной промышленности получили алмазно-
металлические карандаши, в которых алмазные зерна сцементированы
специальным сплавом методом порошковой металлургии. Этот сплав имеет почти
такой же коэффициент теплового расширения, как и алмаз, и поэтому при
изменениях температуры алмазно-металлического карандаша алмазы не
испытывают давления. Номенклатура алмазно-металлических карандашей и их
характеристика определены ГОСТом 607-63.
В зависимости от расположения алмазов карандаши выпускаются трех типов:
С—с алмазами, расположенными слоями;
Н—с алмазами без точного их расположения (неориентированные);
Ц—с алмазами, расположенными цепочкой вдоль оси карандаша.
Карандаши типа С выпускаются двух марок: многозернистые с повышенной
износостойкостью и количеством алмазных зерен в слое до 12—14 и однослойные
из технических алмазов с 5—7 зернами для автоматической правки. Эти
карандаши применяются для правки абразивных кругов при чистовом шлифовании.
Карандаши типа Н изготовляются из алмазов различного качества, в том
числе из дробленых, и применяются для правки только мелкозернистых
шлифовальных кругов на операциях круглого и бесцентрового шлифования, а
также для правки однониточных резьбо- шлифовальных, тарельчатых и дисковых
кругов при зубошлифовании.
Карандаши типа Ц изготовляются из высококачественных кристаллов алмазов
весом от 0,03 до 0,50 карата и имеют наибольшее применение при правке
кругов для внутреннего и наружного, круглого и бесцентрового шлифования
фасонных поверхностей.
В пределах каждого типа карандаши различаются по весу отдельных алмазов
или по номерам зернистости.
Условное обозначение алмазно-металлических карандашей составляется из
марки карандаша и номера ГОСТ
Таблица 10
Характеристика алмазно-металлических карандашей
| | | | | |
|Тип |Марк|Вес отдельных |Общий вес |Количество алмазов в|
| |а |кристаллов, в |алмазов, в |слое |
| | |каратах, или |каратах | |
| | |размер зерна по | | |
| | |ГОСТ 9206-59 | | |
| | | |номинал|Допуск| |
| | | |ьный |аемые | |
| | | | |отклон| |
| | | | |ения | |
|Ц |1 |От 0,03 до 0,05 |0,5 |±0.02 |1 |
| |2 | | | | |
| |3 |Св. 0,05 - 0,10 | | | |
| |4 | | | | |
| |5 |0,05 . 0,10 | | | |
| |6 |0,10 . 0,20 | | | |
| | |От 0,20 до 0,50 | | | |
| | |От 0,31 до 0,50 | | | |
| | | |1,0 | | |
| | | |Фактически | |
|С |1 |0,017—0,025 |1 |+0,02 |12—14 |
| |2 |0,05—0,10 | | |4-5 |
| |3 |0,05—0,10 | | |4-5 |
| |4 |Св. 0,10 до 0,2 | | | |
| |5 |0,11-0,2 | | | |
| | | |2 | |2-4 |
| | | |1 | |5-7 |
|Н |1 |А8 (ГОСТ |1 |±0,02 |Не регламентировано |
| |2 |9206-59) | | | |
| |3 |А12 (ГОСТ | | | |
| |4 |9206-59) | | | |
| |5 |А16 (ГОСТ | | | |
| |6 |9206-59) | | | |
| | |А25 (ГОСТ | | | |
| | |9206-59) | | | |
| | |А40 (ГОСТ | | | |
| | |9206-59) | | | |
| | |А50 (ГОСТ | | | |
| | |9206-59) | | | |
| |7 |0,0025—0,008 | | | |
Например, карандаш типа Н марки 4 обозначается так: Н4ГОСТ607-63.
Алмазы в оправах.
Алмазы с естественными гранями, закрепленные в оправах, имеют
преимущество перед алмазными карандашами в том, что изготовляются они из
более качественных алмазов, и, следовательно, их износостойкость
значительно выше.
Алмазные зерна закрепляются в оправах путем зачеканки или пайки.
К недостаткам этого вида инструмента относится необходимость перепайки,
что связано с большими затратами времени.
Для пайки алмазных зерен нашли применение медноцинковые, серебряные и
цинковоалюминиевые припои.
Ограненные алмазные инструменты
Применяются для правки кругов сложного профиля. Изготовляются они в виде
резцов с различным профилем алмаза.
Стоимость ограненных резцов значительно выше стоимости алмазов в оправах,
так как кристалл алмаза ограненных резцов необходимо шлифовать. Однако
высокая производительность правки кругов, повышение точности и качества
выпускаемых деталей, достигаемые при применении алмазных резцов, полностью
оправдывают расходы на правящий инструмент.
Рекомендации по выбору алмазного инструмента для правки кругов приведены
в табл. 11.
Режим правки влияет на износостойкость алмазного инструмента и качество
шлифования. Как показали исследования, при правке алмазно-металлическим
карандашом марки Ц шлифовального круга ПВД 600Х63Х305 ЭБ40СТ1К
при поперечной подаче 0,02 — 0,06 мм/дв. ход, продольной подаче 0,3 — 1,0
м/мин и скорости шлифовального круга 35 м/сек с увеличением продольной
подачи от 0,3 до 1,0 м/мин тангенциальная составляющая усилия резания
возрастает в 2,7 раза, а износ алмаза—в 2,3 раза.
Таблица 11
Выбор инструмента для правки кругов в зависимости от вида фасонного
шлифования
|Вил шлифования |Правящий инструмент |
|Фасонное шлифование срезанием |Алмазы в оправах; ограненные |
|изделий сложных контуров |алмазы |
|Фасонное шлифование вреза-нием |Алмазы в оправах; |
|изделий конической и сферической |алмазно-металлические |
|форм |карандаши ННМ |
|Зубошлифование методом обкатки |Алмазы в оправах; |
|тарельчатыми кругами |алмазно-металлические |
| |карандаши ЦМ, ЦНМ |
|Зубошлифование методом обкатки |Алмазы в оправах |
|дисковыми кругами (без осевой | |
|подачи) | |
|Зубошлифование методом |Алмазы в оправах; |
|копирования профильными кругами |алмазно-металлические |
| |карандаши ЦМ; ограненные |
| |алмазы |
|Зубошлифование методом обкатки |Ограненные алмазы |
|абразивными червяками | |
|Резьбошлифование многониточными |Ограненные алмазы |
|кругами | |
Поэтому увеличение продольной подачи алмазно-металлических карандашей выше
0,5 м/мин недопустимо в связи с большим износом алмаза.
На внутришлифовальных станках можно работать с большими продольными
подачами, но не выше 2 м/мин.
Для алмазов в оправе величины продольных подач должны быть меньше, чем
для карандашей, а для ограненных алмазов —еще меньше. При правке алмазными
резцами многорасточных резбошлифовальных кругов продольная подача резца
должна быть не более 0,5 м1мин.
[pic]
Рис. 3. Инструменты для правки шлифовальных кругов методом обтачивания:
а—б—алмаз в оправе, крепление соответственно колпаком и зачеканкой;
в—алмазная игла, крепление алмаза зачеканкой или пайкой; г—алмазные
карандаши с расположением алмазов цепочкой (01), слоями (02), на
сферической поверхности (03), с неориентированными алмазами (04)
Правку методами обтачивания производят необработанными алмазами массой
0,2—1 кар 3, закрепленными механическим способом с помощью колпачка 4 и
контргайки 1 зачеканкой или пайкой на оправке 2 (рис.3, а). Кроме
механического крепления, крепление алмаза в оправке может производиться
зачеканкой в медном вкладыше 5, установленном на оправке 2, или пайкой
(рис.3, б). Для правки однониточных резьбошлифовальных кругов и правки
фасонных профилей по копиру применяют алмазные иглы (рис.3, б), оснащенные
спрофилированными алмазами размером 0,1— 0,25 кар. Алмазные иглы имеют
угол у вершины «, равный 60° или 90°. Оправку обычно делают с углом (=(-
10°, т. е. с углом 50° или 80°.
Разнообразие алмазного инструмента по величине, геометрической форме,
точности изготовления и чистоте поверхностей и т.д. требует в каждом
отдельном случае специальных станков для обработки алмазных кристаллов и
приборов для их контроля.
|содержание: |
|Алмазные инструменты (введение) |2 |
|Круги шлифовальные алмазные |3 |
|Круги отрезные алмазные |6 |
|Алмазные порошки |7 |
|Алмазные пасты |8 |
|Алмазные бруски |9 |
|Алмазные головки |10 |
|Алмазные хонинговальные бруски |10 |
|Алмазные резцы |11 |
|Алмазные инструменты для правки шлифовальных кругов | |
| |13 |
|Алмазно-металлические карандаши |14 |
|Алмазы в оправах |15 |
|Ограненные алмазные инструменты |15 |
|Содержание |19 |
|Список использованной литературы |20 |
Список использованной литературы :
1. Алмазные инструменты в машиностроении / Под ред. И.Г. Космачева.
Лениздат 1965. 264с.
2. Сахаров Г.Н., Арбузов О.Б., Боровой Ю.Л. Металлорежущие инструменты М.:
Машиностроение 1989. 328с.
3. Грановский Г.Н., Грановский В.Г. Резание металлов М.: Высшая школа 1986.
304с.
4. Резание конструкционных материалов, режущие станки и инструменты / Под
ред. В.А. Кривоухова М.: Машиностроение 1967. 656с.
5. Филипов Г.В. Режущий инструмент Л.: Машиностроение, 1981. 173с.
Страницы: 1, 2
|