Файл: Шорин А.И. Производство спирального металлорежущего инструмента методом скручивания двух металлов.pdf

4. Обработка заготовок перед скручиванием

После запрессовки ножей в корпус производят допол­ нительное крепление собранных заготовок путем запе­ канки (обжимки) тела корпуса на длине 5—6 мм с обоих концов ножей. Это необходимо для того, чтобы предот­ вратить выпадание ножей при нагревании заготовок пе­

ред скручиванием, что может произойти в результате различного линейного расширения металлов.

Затем заготовки (для

концевых фрез) поступают на фрезерование профиля режущей части ножей.

Фрезерование зубьев (ножей) можно производить на-горизонтально- или уни­ версально-фрезерном стан­

ке (фиг. 18).

Особенностью этой опе­ рации в отличие от обыч­ ного метода изготовления спиральных инструментов является возможность фре­

зерования прямого профиля (до скручивания) режущих

зубьев. Начало фрезерования следует производить вре­ занием сверху вниз. Концы с двух сторон недофрезеровать на 5 мм.

Применяемая при этом угловая фреза должна иметь несколько измененный профиль с учетом того, что при скручивании профиль канавки изменяется и величина из­

менения будет тем больше, чем больше угол наклона спирали. Перерасчет угловой фрезы следует производить в сторону увеличения угла. Например, если требуется фреза, согласно нормали с углом равным 37°, то в нашем

случае нужно брать фрезу с углом равным 40° (на 3—4° больше).

При фрезеровании затылочной части ножей угловую

фрезу также пересчитывают.

Фрезеровка зубьев (ножей) у заготовок насадных зен­ керов производится после скручивания и отжига.

5. Нагревание заготовок перед скручиванием

Нагревание заготовок для скручивания производится в электропечах и в соляных ваннах. Поэтому размеры

31

заготовок должны сочетаться с размерами (глубиной)

имеющихся на заводе ванн.

В качестве нагревательных сред применяют смеси солей (расплавы) и водные растворы солей.

Станок для скручивания заготовок должен устанавли­ ваться в непосредственной близости от нагревательных ванн.

Предварительное нагревание до 400° производится в электропечи. Затем заготовки перемещают в соляную ванну и нагревают до 800—850°. Окончательное нагре­

вание до 1240—1250°, если' ножи изготовлены из стали Р9, и до 1260—1280°, если ножи изготовлены из стали Р18, производится в соляной ванне, расплавленная среда которой должна содержать 45% ВаС12 и 55% NaCl (хлорбариевая ванна).

Нагревание заготовок для насадных зенкеров перед скручиванием может производиться до меньших темпера­ тур (1150—1240°), потому что после скручивания они подвергаются отжигу и (после механической обработки)

закалке.

Нагревание заготовок для концевых фрез перед скру­ чиванием и охлаждение их после скручивания являются

одновременно и процессом термообработки инструмента.

6. Скручивание заготовок

Скручивание заготовок производится на специальном станке, изображенном на фиг. 19. На станке могут быть скручены заготовки диаметром 50—85 мм.

Максимальное расстояние между верхним и нижним зажимами 700 мм.

Станок приводится в' действие двигателем 1 мощ­ ностью 2,6 кет. Все узлы станка смонтированы на ста­ нине 2. На шпинделе 3 закреплено нижнее зажимное

приспособление 4 с ограничительным кольцом 5. Своей хвостовой частью заготовка 6 вставлена в кольцо 5. На верхнюю часть заготовки надето верхнее ограничитель­ ное кольцо 7, которое совместно с заготовкой вставляется в верхнее зажимное приспособление 8.

Верхнее зажимное приспособление закреплено в суп­

порте 9, который может перемещаться в вертикальном направлении на станине станка. Суппорт связан штоком 10 с поршнем пневматического цилиндра И, который

32

соединен трубопроводом 12 с магистралью сжатого су­ хого воздуха.

Пневматическое перемещение суппорта может осуще­ ствляться от баллона с сжатым воздухом через редуктор.

Фиг. 19. Схема станка для скручивания заготовок.

Для управления пневматическим перемещением суппор­ та имеется специальный кран 13.

На станине смонтированы автоматическая блокиров­ ка 14 для остановки станка при достижении необходи­ мого угла скручивания и кнопочное управление 15 стан­ ком для правого и левого закручивания спирали.

Для получения заданного угла скручивания заготовки на шпинделе станка смонтирован нониус 16, с кото­ рым связан фиксатор 17 автоматического выключения. Установка нониуса на заданный угол скручивания производится передаточным механизмом посредством шкива 18.

Конструкция верхнего и нижнего зажимных приспо­

соблений показана на фиг. 20. Хвостовая часть корпуса 1

крепится на шпинделе станка или к суппорту.

Фиг. 20. Зажимное приспособление для скручивания.

В корпусе имеются три паза 2, в которых поме­ щаются три кулачка 3, вращающихся на конусных бол­ тах 4. Наружный диск 5 имеет три торцовых паза, в ко­ торые входят своей хвостовой частью кулачки. В резуль­ тате вращения ключом кольца 6 перемещается наруж­ ный диск 5, который, в свою очередь, поворачивает ку­ лачки, зажимающие заготовку. Для зажатия заготовки нужно поворотный /иск 5 перемещать против часовой стрелки, а для отжима — в обратном направлении. Уси­ лие зажима будет тем больше, чем больше усилие скру­ чивания.

Кулачки зажимных приспособлений (фиг. 21) изго­ товляются в виде правых и левых в зависимости от диа­ метра заготовок.

34

Необходимость применения при скручивании загото­ вок ограничительных колец (см. фиг. 12) рассмотрена нами ранее.

Серия ограничительных верхних и нижних колец должна охватывать одиннадцать размеров заготовок по указанной на фиг. 12 последовательности.

и ограничительные коль­ ца (верхние и нижние);

2)установить суппорт

9 (фиг. 19) на необходи­

мую высоту и закрепить

его винтом 19\

3)установить по но­ ниусу диск 16 с ограни­

5)рукояткой воздушного крана 13 поднять суппорт'

вверхнее положение;

6)проверить работу станка на холостом ходу (мо­ мент автоматического выключения).

Нагретая заготовка вставляется в нижнее ограничи­ тельное кольцо и фиксируется по центру фиксатором 21

(фиг. 19). Затем надевается верхнее ограничительное-

кольцо и после этого опускается суппорт. Поворотом ру­

кояток 22 и 23 зажимных приспособлений заготовка 6

зажимается.

Включается станок кнопкой правого или левого вра­

щения и вращается до автоматической остановки. Затем поворотом рукояток 22 и 23 в обратное направление

35-

■заготовка освобождается и после предварительного охлаждения на воздухе до 950—1000° погружается в щелочную ванну с температурой 450^—500° для даль­ нейшего охлаждения и последующего отпуска.

После скручивания заготовок для насадных зенкеров они поступают на отжиг.

7. Механическая обработка заготовок для насадных зенкеров

Скрученная и отожженная заготовка для насадных

зенкеров разрезается на шесть частей, после чего каж­ дая обрабатывается окончательно. Разрезка производит­ ся на обычном револьверном станке в специальной

втулке.

Производится подрезка первого торца, зацентровка,

сверление, расточка и предварительное развертывание базового отверстия. Затем подготовленная заготовка на­ саживается на оправку и на токарном станке произво­ дится протачивание по верху (с припуском на шлифовку)

и подрезка второго торца. После этого заготовки пере­ дают на фрезерование профиля зуба по спирали.

Фрезерование профиля зуба зенкера по спирали про­ изводится на универсальном горизонтально-фрезерном

■станке. Фрезерование следует начинать с заборной части зенкера.

После фрезерования профиля зуба, заборной части и паза зенкеры поступают на термическую обработку.

8.Термическая обработка

Всвязи с применением высоких скоростей резания и повышением производительности металлорежущих стан­ ков в современном машиностроении, к качеству режу­ щего инструмента предъявляются высокие требования.

Одним из основных факторов, определяющих качество биметаллического инструмента, изготовляемого методом

скручивания, является качество его термической обра­ ботки.

Быстрорежущая сталь, как и все высоколегированные стали, обладает малой теплопроводностью. Теплопровод­ ность стали Р18 приблизительно в 3 раза ниже, чем те­

36

плопроводность углеродистой стали с таким же содержа­

нием углерода.

Поэтому технологический процесс термической обра­ ботки биметаллического инструмента должен осущест­ вляться с особо тщательным контролем.

Не менее важными факторами, влияющими на каче­ ство инструмента, является обезуглероживание и окисле­ ние заготовок инструмента. Поэтому термическая обра­ ботка спирального инструмента должна сопровождаться рядом мер, направленных на предотвращение обезугле­

роживания и окисления. В результате длительного на­ блюдения за эксплуатацией инструмента, изготовляемого методом скручивания, установлено, что большая часть

•причин ненормальной работы относится к несоблюдению режима термообработки.

Нагрев инструмента в электропечах и в соляных ван­ нах сопровождается обезуглероживанием и окислением

поверхностного слоя металла. Окисление ножей и кор­ пуса приводит к образованию зазоров и ослабляет по­ садку ножей в корпусе. То же явление происходит и при обезуглероживании ножей и корпуса.

Во избежание окисления и обезуглероживания отжиг после скручивания заготовок для насадных зенкеров сле­ дует производить в железных ящиках с отработанным

карбюризатором или в просеянной и обожженной чугун­ ной стружке.

Ступенчатый нагрев для закалки инструментов и для скручивания заготовок (концевых фрез) следует произ­ водить с применением защитных средств. Нагрев в элек­ тропечах должен производиться в защитной атмосфере.

•Погружение заготовок, подогретых до 140—150°, в пере­

насыщенный водный раствор буры на 1—2 мин. является хорошим защитным средством. Слой буры при оконча­ тельном нагреве расплавляется и образует защитную

пленку на поверхности и в пазах заготовок.

Следует также применять предварительный нагрев заготовок в железных ящиках с сухим древесным углем или с чугунной прокаленной и просеянной стружкой.

При окончательном нагреве заготовок для скручива­ ния с одновременной термообработкой и скрученных за­

готовок насадных зенкеров для термообработки следует применять раскисление соляных ванн.

37

В качестве раскислителя используется обезвоженная ■бура, которую добавляют в ванну 2—3 раза в смену в количестве 3—4% от веса соли в ванне.

Часто в качестве раскислителя соляной ванны при­ меняют высокопроцентный (70—80%) ферросилиций, ко­ торый добавляется в ванну в измельченном виде в коли­

честве 200—250 г 2 раза в смену (при рабочей темпера­ туре ванны). После введения раскислителя ванну следует перемешать и очистить от пены и шлака.

Ванные рабочей температурой до 900°С рекомен­ дуется раскислять желтой кровяной солью путем добавления в них по 25—50 г каждый час.

В процессе термообработки может возникнуть де­ формация инструмента, что является результатом не­

равномерности нагрева и охлаждения, а также в ре­ зультате неравномерности фазовых превращений по сечению инструмента, состоящего из двух различных металлов.

При закалке стали 55С2 или 60С2 достаточно нагреть ■ее до 870—890° С и охладить в масле, подогретом до 50— 100° С. Температура отпуска для получения твердости

корпуса Rc = 40-г-45 должна быть в пределах 400—420°. Температура закалки и отпуска быстрорежущей стали

Р9 и Р18 значительно выше, причем подогрев должен быть ступенчатый, тогда как сталь 62С2 или 60С2 этого не требует.

Следовательно, для того чтобы избежать резких де­ формаций заготовок и образования трещин при скручи­ вании и охлаждении, нужно строго соблюдать ступенча­ тый нагрев и охлаждение заготовок со строгим соблю­ дением времени выдержки.

Оптимальная продолжительность подогрева и на­ грева заготовок инструмента, выполненных из стали

55С2 или 60С2 и быстрорежущей стали Р9 или Р18, опре­ деляется следующими величинами на 1 мм2 поперечного

сечения заготовки:

1)Подогрев в электропечи до температуры 500—

550° С — 1 мин.

2)Второй подогрев в соляной ванне до температуры

800—850° С — 0,25 мин.

3)Окончательное нагревание в соляной (хлорбарие­ вой) ванне до температуры 1240—1250° С (при ножах из

38

стали Р9) и 1260—1280° С (при ножах из стали Р18) —

0,12 мин.

Если температура ванны или печи снизится при за­ грузке заготовок или инструмента, указанное время вы­

держки должно отсчитываться с момента установления заданной температуры.

Жидкостному, цианированию инструмент, изготовлен­ ный методом скручивания, подвергать не рекомендуется,

так как в зазорах между ножами и корпусом могут за­ держиваться цианистые соли, что недопустимо по усло­

Состав водного раствора для промывки инструмента дол­

жен содержать 5—8% каустической соды или 3—5% уг­ лекислого натрия.

Затем инструмент промывают сначала в холодной,

а после этого в горячей воде.

Уменьшение закалочной деформации и улучшение структуры инструмента достигается также путем ступен­ чатого охлаждения заготовок.

Нагретые заготовки после скручивания подстуживают

совых процентов NaNOs с рабочей температурой 300— 400° С. Затем после непродолжительной выдержки за­

готовки выгружают на воздух для окончательного осты­ вания.

Для повышения стойкости режущий инструмент, из­ готовленный методом скручивания, после окончательной шлифовки и заточки следует подвергать низкотемпера­ турному (550—560° С) цианированию в газовой среде, состоящей из 60—70% (по объему) науглероживающего газа и 30—40% аммиака.

Для придания хорошего внешнего вида, а также для получения повышенной стойкости целесообразно произ­ водить отпуск инструмента в электропечи при паро-воз­ душной среде. Окончательно прошлифованный, заточен­ ный и доведенный по режущим кромкам инструмент укла­ дывается в железные противни на металлические решетки. Противни устанавливаются в электропечь,

39