книги из ГПНТБ / Шорин А.И. Производство спирального металлорежущего инструмента методом скручивания двух металлов
.pdfА. И. ШОРИН и В. М. СТАРООТЙ
ЧИТ. ЗАЛ
ГПНТБ СССР
ПРОИЗВОДСТВО СПИРАЛЬНОГО МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
МЕТОДОМ СКРУЧИВАНИЯ
ДВУХ МЕТАЛЛОВ
МАШГИЗ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Москва 1960
Вкниге освещается опыт конструирования
ипроизводства спиральных металлорежу
щих инструментов (торцовых фрез насад ных зенкеров и др.) методом свободного скручивания двух различных металлов в го рячем состоянии, разработанным и освоен ным на Коломенском тепловозостроитель ном заводе им. Куйбышева.
Новый технологический процесс сущест венно отличается от обычно применяемых процессов и может быть использован при массовом производстве металлорежущего спирального инструмента.
В книге излагаются методы и примеры расчетов заготовок и особенности техноло гического процесса механической и терми ческой обработки в сравнении с действую щими методами производства спирального инструмента, которые могут представлять интерес для конструкторов и технологов ин струментальной промышленности и маши ностроительных предприятий.
Рецензент Г. В. Подгурский
Редакция литературы по металлообработке и станкостроению
Зав. редакцией инж. В. В. РЖАВИНСКИИ
ПРЕДИСЛОВИЕ
На заводах машиностроительной и других отраслей промышленности СССР потребляется большое количе ство спирального режущего инструмента — фрез, зенке ров, сверл и разверток. Этот инструмент изготовляется,
как правило, из быстрорежущих сталей или их замени телей, которые являются дефицитными и дорогостоя щими материалами.
Поэтому изыскание конструкций и методов изготов ления спирального режущего инструмента, которые,
наряду с повышением его износоустойчивости и произ водительности, привели бы к минимальным затратам быстрорежущей стали, является делом первостепенной
важности.
Материалы, помещаемые в этой книге, представляют
собой результаты длительных исследований и обобще ния опыта изготовления биметаллического режущего ин
струмента методом свободного скручивания двух метал
лов в горячем состоянии.
Попытки изготовлять спиральные режущие инстру: менты из двух металлов другими способами до сих пор не привели к положительным результатам. Например, установка ножей из быстрорежущей стали в гнезда корпуса, выполненного из углеродистой стали, с после дующей заливкой их баббитом, при изготовлении круп ногабаритных концевых фрез приводила к быстрому выпаданию ножей или поломке их вследствие недоста точной устойчивости в гнездах. В дальнейшем этот спо соб крепления ножей был заменен заваркой ножей
3
в гнездах корпуса электродами различных марок. Фре
зы получались более устойчивыми, однако вследствие большой разности коэффициентов линейного расшире
ния |
металлов (углеродистой |
и быстрорежущей стали) |
на |
ножах образовывались |
многочисленные трещины, |
основания ножей «разваривались», вследствие чего
прочность их резко снижалась.
Изготовление фрез методом зачеканки корпусов и фрез со вставными рифлеными зубьями также не приве
ло к желаемым результатам, так как в процессе эксплуа тации под действием сил резания ножи быстро расшаты вались, начиналась их вибрация и затем выкрашивание.
В настоящее время очень широко распространен в на шей промышленности и за рубежом способ изготовления режущего концевого инструмента методом сварки бы
строрежущей стали Р9 или Р18 (режущая часть) с ин струментальной конструкционной сталью 40Х или 45Х (хвостовая часть).
При этом методе в процессе сварки и последующего отжига часть легирующих компонентов из быстрорежу
щей стали выгорает. Практикой установлено, что свароч ные швы являются непрочными, так как при малейшем
нарушении режима сварки появляются кольцевые тре щины.
Очень часто в сварочных швах обнаруживаются
зашлакованные места, ослабляющие инструмент. Это ограничивает применение инструмента при повышенных режимах резания.
Следовательно, все до сих пор известные методы из
готовления биметаллического режущего спирального ин
струмента ограничивают его применение при повышен ных режимах резания из-за низких прочностных свойств
иразнообразие конструкций этого инструмента.
Разработанный новый способ изготовления спираль
ного режущего инструмента методом свободного скручи вания двух металлов в горячем состоянии принципиально
4 .
отличается от всех методов, применяемых как в отечест венной промышленности, так и в зарубежной, и являет ся прогрессивным и надежным средством улучшения качества и удешевления себестоимости инструмента. В 1957 и 1958 гг. эта работа экспонировалась на Все союзной сельскохозяйственной выставке и удостоена
диплома.
Предлагаемым методом можно изготовлять различ ные разновидности спирального режущего инструмента
по нормалям, действующим в совнархозах, и по специ
альным чертежам.
В настоящее время технология производства режу щего спирального инструмента методом свободного скру чивания двух металлов в горячем состоянии освоена только для определенного количества типоразмеров. Од нако это позволяет в самое ближайшее время расши рить номенклатуру спирального режущего инструмента, изготовляемого новым методом. Подробная технология изготовления насадных зенкеров и концевых фрез по но вому методу излагается в этой книге.
Глава I
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СПИРАЛЬНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ,
ИЗГОТОВЛЯЕМЫХ МЕТОДОМ СКРУЧИВАНИЯ
1. Типоразмеры инструментов
Методом свободного скручивания двух различных ме- •
таллов (конструкционной стали 55С2 или 60С2 и быстро режущей стали Р9 или Р18) в горячем состоянии можно производить значительное количество типоразмеров и наименований спирального режущего инструмента. Ве личины основных параметров, характеризующих спи
ральный режущий инструмент, находятся в широких пре делах:
а — угол наклона спирали режущих кромок от 7
до 60°;
D — наружный диаметр инструмента от 40 до 160 мм; I — длина режущей части от 40 до 400 мм;
z — число режущих зубьев от двух и более, уста навливается в зависимости от диаметра инстру мента и конструктивных возможностей.
В числе спиральных режущих инструментов, изготов ляемых методом свободного скручивания двух металлов, находятся:
I) насадные фрезы диаметром 40—160 мм и длиной
режущей части до 250 мм;
2)концевые фрезы диаметром 40—100 мм с кониче ским хвостовиком и длиной режущей части 70—300 мм;
3)концевые фрезы диаметром 40—100 мм без торцо вого фрезерования и длиной режущей части 60—300 мм;
4)лобовые фрезы диаметром 40—120 мм без торцо вого фрезерования и длиной режущей части 100—300 мм;
7
5) спиральные сверла диаметром 40—85 мм и длиной режущей части 100—400 мм;
6) трехзубые и четырехзубые зенкеры (цельные) диаметром 40—100 мм и длиной режущей части
60—400 мм;
7)насадные четырехзубые зенкеры диаметром 35— 100 мм и длиной режущей части 40—80 мм;
8)развертки цилиндрические диаметром 40—80 мм и
длиной режущей части 60—300 мм;
9)конические развертки с неравномерным наклоном
спирали с наименьшим диаметром конуса 40 мм и дли ной режущей части 60—180 мм;
10) концевые фрезы с цилиндрическим хвостовиком
диаметром 40—80 мм и длиной режущей части 10— 80 мм.
2. Общие технические требования при конструировании инструментов
При конструировании инструментов следует учиты вать, что в процессе скручивания заготовок, нагретых до высокой температуры (1240—1280°), линейные размеры их резко изменяются. Длина заготовок за счет скручива ния на спираль сокращается, особенно при большом угле наклона спирали будущего режущего инструмента.
Пазы в корпусах при нагреве значительно расши ряются, в результате чего ножи могут выпасть, если не предусмотреть соответствующего натяга в холодном со стоянии при запрессовке.
Следует особенно подчеркнуть сложность процесса изменения объемных величин самой заготовки при скру
чивании в горячем состоянии, в результате чего проис ходит надежное крепление ножей в корпусах.
В целях предупреждения поперечного смещения в ножах (заготовках режущей части инструмента) пре дусматривается уклон величиной 1—1,5°, который запол няется металлом корпуса в процессе скручивания. Кроме
того, предусматриваются выемки, которые также запол няются металлом корпуса в процессе скручивания, что гарантирует надежность крепления ножей относительно осевого направления. Заполнение в процессе горячего скручивания выемок ножа металлом корпуса достигает ся в результате того, что нагретая сталь 55С2 или 60С2,
8