ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.04.2024
Просмотров: 22
Скачиваний: 1
6Ш.6 |
\> С . ПУВЛИМНАИ , |
|
УЧН-ТЕХН^ |
-СКАЯ I |
|
Д - 3 6 |
аиаДИОТЕНА |
СОСР I |
2 ± ' 6 * f i
В брошюре главного технолога завода «Коммунист* (г. Маркс) Л. А. Дерума рассказывается о том, в каких отраслях промышленности можно использовать алмаз ные инструменты — резцы, волоки, шлифовальные круги м т. д., приводятся чертежи оборудования для обработ ки деталей алмазными инструментами.
Брошюра предназначена для работников всех отрас лей промышленности.
НЕМНОГО ОБ АЛМАЗАХ ВООБЩЕ
Героическими усилиями наших геологов в 1955 году в Якутии открыты богатейшие залежи естественных ал мазов, а в 1962 году завершилась битва ученых нашей страны за создание искусственных алмазов.
Трудно переоценить значение этих открытий, так как применение алмазов для обработки металла, кремния, керамики, твердого сплава, сгекла и многих других мате риалов позволяет разрешить успешно две основные зада чи: резко поднять производительность труда и значитель но улучшить качество изделий.
Использование алмазных резцов при обработке цвет ных металлов и пластмасс позволяет увеличить произво дительность труда в 20—50 раз, а применение алмазного абразивного инструмента для обработки твердого сплава дает сплаву «вторую жизнь», увеличивает стойкость в 2—5 раз и уменьшает расход его вдвое на тонну снимае мой стружки.
Начиная с XVIII века, во всем мире добыто 700 мил
лионов карат, или 140 |
т алмазов |
(карат равен по |
весу |
0,2 г). Ежегодная добыча (без СССР) составляет 32 |
мил |
||
лиона карат (6 г). 80 |
процентов |
их используется для |
|
промышленных целей. |
|
|
|
3
Что же такое алмазы? По современной теории, алмазы «рождаются» на глубине 200 км от поверхности земли при температуре 2500°С и фантастическом давлении 200—300 тысяч атм. Вот почему человечеству потребова лось более 150 лет напряженных поисков, чтобы научить ся создавать искусственные алмазы.
Алмаз по химическому составу — чистейший углерод. Кристаллы его чаще всего бывают октаэдрического и ромбододекаэдрического видов и реже — кубического. Кристалл алмаза анизотропен, то есть неодинаков по прочности во всех направлениях.
Основные физико-химические свойства алмазов
Удельный |
вес ........................... |
. . . . |
3,01 —3,54 |
Твердость по шкале Морса |
Ю |
||
Микротвердость, кгс/мм2 |
. . . . |
10060 |
|
Предел прочности при изгибе, кгс]мм2 |
30 |
||
Предел |
прочности при |
сжатии, |
200 |
кгс/мм2 |
|
сжатия, |
|
— Коэффициент объемного |
|
||
см2!к г |
............................................ |
(0,16—0,18)-10—“ |
-Модуль объемного сжатия, дин/см2 (5,6:6,3) 101*
Модуль упругости, кгс/мм2 . . . . |
(7,2 : 9,3)-104 |
|
Теплопроводность, кал/см •сек/град |
0,35 |
|
Тепловое расширение при 28—105°С |
1,45 10—» |
|
Теплоемкость, кал/град |
. . . . |
0,12 |
Температуропроводность, |
см2/сек , |
0,8 |
Как видно из приведенной таблицы, основные режу щие свойства алмазов определяются его твердостью, ве личиной модуля упругости, теплопроводностью, малым коэффициентом теплового расширения и минимальной величиной коэффициента трения. Тем не менее при экс плуатации алмазов нужно обратить внимание на их по вышенную хрупкость, небольшое сопротивление изгибу и вибрационным нагрузкам.
4
Однако при правильной ориентации гранения алмаз ного зерна в процессе обработки геометрической формы и при удачно выбранном способе крепления в державку резца, можно свести на нет или хотя бы значительно уменьшить эти недостатки.
В настоящее время алмазы применяются очень широ ко, в том числе:
для обработки цветных металлов (обточки, расточки, фрезерования, сверления), алюминиевых сплавов, брон зы, магниевых сплавов и других цветных металлов;
для обработки (резания, шлифования, полировки) полупроводников, кремния и германия, кварца, феррита, специальной керамики;
для черновой и чистовой заточек твердосплавного ин струмента, резцов, фасонных резцов, сверл, зенкеров, разверток, протяжек всех видов, фрез, монолитного твер досплавного инструмента, зубков врубовых машин и гор ных комбайнов, буровых коронок и других видов инстру мента;
для наружного и внутреннего шлифования твердо сплавных инструментов, твердосплавных штампов (вы рубных, вытяжных и других видов), фильер для волоче ния проволоки, труб, прутков, деталей приборных под шипников и многих других изделий из твердого сплава;
для шлифовки кругами и доводки пастами меритель ного твердосплавного инструмента (скоб, шаблонов, резь бовых калибров, микрометров, штангенциркулей, пассаметровидр.);
для шлифовки и заточки твердосплавного инструмен та для обработки дерева;
для резания, шлифования, полировки пластмасс все возможных марок;
для алмазного хонингования отверстий и наружных
5
поверхностей изделий машиностроения, гильз двигателей всех назначений цилиндров гидравлической системы, деталей топливной аппаратуры, отверстий шестерен и т. д.; для обработки опор часовой промышленности из ага
та, яшмы, рубина и других материалов; для обработки оптического, технического, художест
венного стекла; для обработки естественных строительных материа
лов: гранита, мрамора, известняка и других горных по род, а также обработки искусственных строительных ма териалов, бетона (резание, сверление, фрезерование, шлифование);
Для оснащения буровых коронок алмазного буре ния шпуров по крепким и средним породам;.
для резания, шлифования, полировки пластмасс все возможных марок;
для обработки натуральных алмазов и др. драгоцен ных камней, алмазных фильер, наконечников приборов, резцов, бриллиантов и т. д.
Эти работы могут быть выполнены при помощи ал мазного инструмента, изготовляемого в виде резцов, шли фовальных кругов, паст и порошков в свободном состоя нии.
Познакомимся подробнее с некоторыми видами ал мазной обработки и инструментами, изготовляемыми для этой цели.
ТОЧЕНИЕ АЛМАЗНЫМИ РЕЗЦАМИ
В настоящее время тонкое точение алмазными резца ми применяется в основном для изделий из цветных ме таллов и сплавов, пластмасс и других неметаллических материалов. Для обработки стали алмазы до сих пор не
в
применялись, та?? как они были дефицитными, притом при обработке стали ферритные сплавы при температу рах, превышающих 800°, жадно впитывают углерод.
В настоящее время наша промышленность освоила производство алмазного инструмента, поэтому можно приступить к опытам обработки стали алмазными рез цами.
Алмазные резцы благодаря высокой твердости обла дают изумительной стойкостью, дающей возможность ав томатам работать целый месяц без переналадки. При этом обеспечивается 1-й класс точности обработанных из делий с одновременным получением 9—10-го класса чи стоты при точении на проход и 12—13-го класса при то чении методом врезания.
Институтом НИИАлмаз совместно с рядом заводов проведены сравнительные экспериментальные иссле дования по обработке деталей машин алмазными рез цами.
На Горьковском автозаводе при расточке твердо сплавными резцами бронзовой втулки верхней головки шатуна с точностью 0,003 мм приходилось через каждые 50 деталей делать подналадку станка.
Применение алмазных резцов позволило обработать 9000 деталей без подналадки, стойкость инструмента (время до затупления) увеличилась до 45 смен, а общая длина пути, пройденного резцом относительно обрабаты ваемой поверхности, превысила 1000 км.
При обработке деталей из пластмассы К211-3 твердо сплавными резцами ВКЗМ стойкость резцов составляла 10—12 деталей. Применение алмазных резцов увеличило стойкость инструмента до 2000 деталей и, самое главное, улучшило чистоту поверхности с 5 до 7-го класса, исклю чило необходимость дополнительной полировки детали. При обработке одного изделия из алюминиевых сплавов
?
стойкость твердосплавных резцов составляет 120—150 деталей, с применением алмазного резца стойкость воз росла до 50 000 деталей.
Нет нужды продолжать перечисление аналогичных
Рис. 1. Расточной резец с запаянным алмазом
примеров, так как приведенные с достаточной убедитель ностью показывают, что алмазные резцы в сравнении с твердосплавными обладают более высокой стойкостью, уменьшающей в десятки и сотни раз количество перена ладок станков. Кроме того, применение этих резцов улучшает качество обрабатываемой поверхности, а -сле-
9
довательно, качество и работоспособность изделия в це лом. А если еще учесть и многократное уменьшение бра ка, то станет очевидным огромное народнохозяйственное значение применения алмазов в промышленности.
Что же представляет собой алмазный резец?
На рис. 1 изображен расточной резец с запаянным алмазом. На рис. 2 — проходной резец с механическим креплением алмаза.
Рис. 2. Проходной токарный резец с механическим креплением алмаза.
В стальную державку алмаз впаивается при помощи серебряного припоя и в сборе с державкой окончательно гранится для придачи резцу необходимой геометриче ской формы.
2 З а к а з 4136 |
9 |
Резцы с впаянным алмазом проще по конструкции, позволяют использовать малогабаритное алмазное зер но, но они сложны в разборке.
В резце с механическим креплением алмаз может быть легко вынут, перешлифован и легко вставлен в дер жавку.
Если применить пятиили шестигранную заточку ал мазного зерна, то можно 5—6 раз поворачивать алмаз, не перетачивая его, но при этом нужны алмазы с более крупными зернами.
НИИАлмаз разработал конструкции алмазных рез цов, обобщенные в изданной Стандартном «Нормали машиностроения МН1388—МН1394-61» — «Резцы алмаз ные» и РТМ 61-62 — «Резцы алмазные для продольного точения».
В табл. 1 приводятся рекомендуемые величины гео метрических параметров резцов (по данным НИИ Алмаз) .
Таблица 1
Рекомендуемые величины геометрических параметров резцов
|
|
Геометрические параметры резцов |
\ |
|||
Обрабатываемый материал |
перед |
задний |
радиус |
главный |
вспомога |
|
ний |
тельный |
|||||
|
угол, |
угол, |
при вер |
угол вола угол в пла |
||
|
град. |
град. |
шине, мм |
не, град. |
не, |
град. |
Латунь, медь, алюми
ний, антифрикционные сплавы, пластмассы . . 0 - 3 8-12 0 , 2 - 0 , 8
Бронза, твердые алю миниевые сплавы, титан,
специальные пластмассы 3 - 5 6 - 8 0 , 2 - 0 , 8
30-90 |
0 - 1 0 |
30-90 |
0 - 1 0 |
Чем меньше жесткость и виброустойчивость летали и станка, тем больше должен быть главный угол в плане
(60—90°).
При необходимости получения высокой чистоты жела тельно вспомогательный угол в плане уменьшать вплоть до 0° и увеличивать радиус заточки у вершины до
1,5 мм.
Передние углы выбираются для увеличения стойкости до (—10) — (—12°), а задний угол — в пределах 2—4°.
Таблица 2
Рекомендуемые режимы резания для точения алмазными резцами
Скорость |
резания, |
Продольная подача, |
Глубина рэзания, |
|
м1 |
мш |
|
ммюб |
мм |
350800 |
|
0.01-0,1 |
0,01-0,3 |
|
Опыты, |
проведенные при обработке цветных метал |
лов, показывают, чго скорость резания в пределах, реко мендуемых в табл. 2, мало влияет на стойкость резцов, поэтому устанавливать ее следует максимальной (алмаз ный резец выдерживает температуру резания до 800°). Но при обработке таких материалов, как титан, скорость резания не должна превышать 300 м/мин, а при обработ ке пластмасс ее нужно снизить до 150 м1мин.
Алмазные резцы уже нашли широкое применение в часовой промышленности.
Так, например, на Пензенском часовом заводе в 1962 году внедрение алмазных резцов принесло заводу чистой прибыли 200 000 руб.
Производство алмазных резцов в нашей стране освое но на Томилинском, Петродворецком, ленинградском аб
разивном заводе «Ильич» |
и осваивается на Кабардино- |
Балкарском абразивном |
заводе. |
2* |
И |
АЛМАЗНОЕ ПОЛИРОВАНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДАВЛЕНИЕМ
Возьмем алмаз, у которого один угол заточен в виде сферы или цилиндра с радиусом от 0,8 до 3 мм. Если дер жавку с таким алмазом закрепить в резцедержателе то карного станка и придать суппорту то же движение, что и при точении, то произойдет выглаживание микронеров ностей обрабатываемой детали. Давление таким резцом
на изделие в осевом направлении не должно превышать
15 кг.
Процесс протекает без снятия стружки, величина мик ронеровностей уменьшается в 20—40 раз. Совершенно ясно, что при этом происходит еще и значительное упро чение поверхностного слоя изделия. Таким образом, этот метод намного улучшает качество изделия, в 3—5 раз увеличивает срок службы трущихся поверхностей, не вызывая при этом необходимости применения дорого стоящих металлов.
АЛМАЗНЫЕ ВОЛОКИ
Применение алмазов для протягивания проволоки — поистине техническая революция в этой области, ибо стойкость алмазных волок в сотни раз превышает стой
кость |
твердосплавных, |
что резко |
улучшает качество |
проволоки, позволяет протягивать |
ее с более жестки |
||
ми допусками. Из одного |
килограмма вольфрама мож |
||
но |
протянуть 450 000 |
м проволоки диаметром |
12мк.
Впоследнее время алмазные волоки применяются диаметром от 0,3 до 1,2 мм (ГОСТ 6271—60). Централи
12