книги из ГПНТБ / Шорин А.И. Производство спирального металлорежущего инструмента методом скручивания двух металлов

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

которая герметически закрывается при помощи асбестовых прокладок.

Во внутренней части электропечи смонтирован специ­ альный вентилятор, который приводится в движение электромотором, смонтированным на поверхности откид­

ной крышки электропечи. На лопасти вентилятора через

патрубок, находящийся внутри электропечи, подается от

магистрального паропровода технологический пар дав­

лением 1,5—2 ат. Включение вентилятора и пара произ­ водится при достижении внутри печи температуры, рав­ ной 350° С, которая затем поднимается до 570° С в тече­ ние 20—30 мин. После этого электропечь выключают, и

когда температура снизится до 350°, выключают венти­

лятор и пар.

9. Заключительные процессы производства

После термической обработки заготовок для конце­ вых фрез (охлаждение после скручивания) они посту­ пают в механическое отделение, где производится отрез­ ка технологического конуса и обрезка конуса хвостовика.

Эта работа выполняется на токарно-винторезном станке. Так как наружный диаметр концевой фрезы имеет при­ пуск только на шлифовку, то он является базой для обра­ ботки, которая должна производиться твердосплавным

резцом (фиг. 22). Затем прорезают торцовые зубья.

В отличие от существующих, методом прорезания тор­ цовых зубьев у монолитных концевых фрез, изготовляе­ мых из круглого сортового материала, у фрез, изготов­

40

ленных методом скручивания, эта операция произво­ дится абразивным кругом на универсальном заточном

станке. После этого производится шлифовка режущей части конуса и окончательная заточка.

Насадные зенкеры после окончательной термической обработки поступают в механическое отделение для окон­ чательной отделки насадочного отверстия, шлифовки и

заточки. В отличие от изготовления монолитных насад­ ных зенкеров, у которых после термической обработки посадочное конусное отверстие должно шлифоваться, у насадных зенкеров, изготовленных методом скручива­ ния двух металлов, конусные отверстия (после оконча­ тельной термической обработки) развертывают конус­ ными развертками (фиг. 23). Трудоемкость этой операции при развертывании снижается в 8 раз по сравнению со

шлифованием.

10. Особенности технологии производства спиральных инструментов методом скручивания

при диаметрах до 40 мм

Применение метода скручивания двух различных ме­ таллов при изготовлении инструментов диаметром до 40 мм также целесообразно. В этом случае необходимо вводить дополнительные операции, для выполнения ко­

торых используют приспособление для обкатки загото­ вок.

Основной причиной, затрудняющей изготовление ре­ жущего инструмента малых диаметров методом скручи­ вания, является ослабление корпуса режущего инстру­ мента за счет фрезерования пазов. На заводе проведена серия опытов по изготовлению спирального инструмента диаметрами 30—35 мм.

Главной целью этих опытов являлось отыскание спо­

собов укрепления ослабленных корпусов малого диа­ метра.

Одним из таких найденных нами способов является кипячение заготовок в насыщенном водном растворе

буры.

Эта операция выполняется следующим образом.

Железную коробку с насыщенным раствором буры устанавливают на подогревательный прибор и доводят

41

раствор до кипячения. Затем в раствор опускают заго­ товки ножей и корпусов и кипятят их в течение 5—8 мин.

После кипячения вынимают заготовки и просушивают (за счет собственного тепла), затем производят сборку

корпусов с ножами.

Подготовленные и собранные таким образом заго­ товки поступают на фрезерование паза (будущего зуба). Нагревание для скручивания и последующей закалки производится тем же путем, как и нагревание заготовок

диаметром свыше 40 мм.

Скручивание также произво­

дится на том же станке с приме­ нением тех же приспособлений, которые применяются при изго­

товлении инструментов диамет­ ром свыше 40 мм.

После скручивания заготовки дополнительно подогревают и прокатывают на приспособлении,

изображенном на фиг. 24.

В процессе прокатки заготовки посыпают порошком ГФК, который при этом расплавляется и диффундирует в тончайшие зазоры скрученной заготовки. Затем заго­ товка подстуживается на воздухе до 900—950° С и по­ гружается в щелочную ванну с температурой 450— 500° С.

После проведения указанных дополнительных опера­ ций заготовки поступают на обработку по той же техно­ логии, которая применяется при изготовлении фрез и на­ садных зенкеров диаметром более 40 мм.

Следует отметить, что укрепление ножей в корпус происходит благодаря применению припоя ГФК, который обладает хорошими технологическими и техническими качествами.

Вместе с тем работами ряда научно-исследователь­ ских институтов, а также практикой заводов установлено,

что припой из меди или латуни не обеспечивает доста­ точно прочного соединения двух различных металлов ин­

струмента, применяемого при высоких режимах резания. А для изготовления многозубых составных инструмен­ тов с пластинами из быстрорежущей стали этот припой совершенно непригоден.

42

Химический состав тугоплавкого припоя ГФК состоит из следующих элементов: 3—4% Si, 5—6% Мп, 5—7% Fe, 4—5% Ni, 6—7% Zn и остальное Си.

По весу шихту составляют согласно табл. 9.

Процесс плавки шихты производят следующим обра­ зом. После подготовки индукционной электропечи

кплавке в графитовый тигель насыпают древесный уголь

изагружают всю навеску меди. Тигель закрывают асбе­

стовой крышкой и включают ток. Медь расплавляют и

перегревают до температуры 1280—1300° С. Затем вво­ дится вся навеска подогретого ферросилиция. После рас­ творения ферросилиция вводят поочередно подогретые

никель, железо и ферромарганец. Затем древесный уголь удаляют.

Температура ванны во время всей плавки должна быть в интервале 1280—1300° С. После полного расплав­ ления шихты сплав выливается в ковш. Для лучшего пе­ ремешивания сплав снова выливают в тигель и обратно в ковш, пока снижение температуры достигнет 1100— 1150° С. Последним вводят подогретый цинк, который во избежание активного искрения и разбрызгивания погру­ жают в колокольчике. Ферросплавы (ферромарганец и ферросилиций), применяемые для припоя ГФК, должны вводиться мелкими кусками диаметром 2—5 см.

После расплавления цинка сплав тщательно переме­ шивается графитовым стержнем и разливается в чугун­ ные или стальные изложницы. Сплав отливают в виде чушек, стержней диаметром 5 мм (электродов), ленты

43

толщиной 0,14 мм и пластин толщиной до 5 мм. Чаще припой применяется в виде стружки, получаемой путем фрезерования чушек резьбовой спиральной фрезой с ша­ гом 1,5—2 мм.

При плавке сплава в коксовом или нефтяном горне технологический процесс остается таким же, но требует тщательного перемешивания сплава графитовым стерж­ нем после расплавления каждого из компонентов.

Припой ГФК обладает качествами, которые пол­ ностью удовлетворяют техническим условиям на изготов­ ление спирального инструмента малых диаметров мето­ дом скручивания.

Припой ГФК обладает рядом положительных качеств,

которые могут быть использованы не только при произ­

водстве спирального инструмента методом скручивания, но и при изготовлении других видов режущего инстру­ мента.

Он обладает сравнительно низкой температурой плав­ ления (935°С), хорошо диффундирует и образует твер­

дые растворы железа с марганцем и кремнием.

При значительном перегреве относительно темпера­ туры плавления припоя (например, при нагреве до

1300°), припой ГФК не вытекает из мест соединения, как

это имеет место при пайке медью или латунью. Припой ГФК позволяет производить пайку при температурах до

1300° С быстрорежущей стали марок Р18 или Р9 при за­

калочном нагреве с другими твердыми сплавами стали, требующими более низкой температуры нагрева для пайки.

В результате проведенных опытов в процессе изготов­ ления спирального режущего инструмента малых диа­

метров методом свободного скручивания припой ГФК рекомендуется для широкого внедрения при производ­ стве самых ответственных паяльных работ.

11. Временная организация производства спирального

инструмента методом скручивания

Для первоначального накопления опыта по изготовле­

нию спирального режущего инструмента методом скру­ чивания и подбора соответствующих материалов целе­ сообразно изготовить простое приспособление для скру­ чивания заготовок.

44

На фиг. 25 изображена конструкция такого приспо-

собления.

На плите 1 установлены две колонки 2 и 3, на кото­ рых смонтирована верхняя плита 4. В нижней плите имеется квадратное отверстие. К верхней плите прива­ рена втулка 5, в которую вставляется ограничительное кольцо 6. Сверху ограничительного кольца вставляют

Фиг. 25. Ручное приспособление для скручивания заготовок,

конусную шайбу с делениями на градусы, при помощи

которой устанавливается заданный угол закручивания. Воротком 8 производится скручивание заготовки.

в нижней плите квадрат. Затем на заготовку надевается верхнее ограничительное кольцо и конусная шайба. За­ готовка скручивается вручную воротком 8.

После скручивания заготовки подвергаются механи­ ческой и термической обработке.

12. Технический контроль

Технический контроль производства спирального ин­ струмента, изготовляемого методом скручивания, осу­ ществляется на основании технических условий, специ­ ально разработанных для этой цели.

После окончательной приемки готового инструмента в целях предохранения от корродирования его пассиви­

45

руют в 3—5 %-ном растворе NaNO2 при температуре 70—80° С. Весь готовый инструмент должен отвечать следующим основным техническим условиям.

1.Все поверхности инструмента после термообработ­

ки должны быть тщательно очищены на пескоструйном аппарате и в щелочных ваннах, в результате чего они приобретают матовый оттенок.

2.На режущих зубьях не должно быть трещин, за­ усенцев и следов коррозии.

3.Режущие кромки зубьев инструмента не должны иметь прижогов (потемнений), цветов побежалости и вы­ крошенных мест.

4.Инструмент с забоинами и вмятинами на режущей

иконцевой конусной части, а также на хвостовиках и посадочных отверстиях должен браковаться.

5.Зубья должны быть остро заточены, без заусенцев

игрубых следов шлифовального круга. Не допускается завал режущих кромок.

6.Центровые и посадочные отверстия после термо­ обработки должны быть зачищены. Центральные отвер­ стия не должны иметь забоин, заусенцев и разработанных

мест.

7.Передняя грань зубьев должна быть чисто обра­ ботана, фаски зубьев, хвостовики и посадочные места от­ верстий должны шлифоваться.

8.Шлифованные поверхности не должны иметь чер­ новик и царапин (допускаются небольшие черновины на поверхности цилиндрической части хвостовиков, если общая площадь черновик не превышает 5% от всей шли­ фованной поверхности).

9.Острые кромки нерабочих поверхностей .инстру­ мента должны затупляться.

10.Все переходные шейки к рабочей части и хвосто­ вику, а также внутренние углы торцовых выточек должны быть закруглены.

13.Результаты испытаний спиральных инструментов, изготовленных методом скручивания

С целью исследования технических качеств и досто­ инств спирального инструмента, изготовляемого методом

скручивания, на заводе проделана серия опытов и испы­

•46

таний инструментов в производственных условиях. Кроме этого, в лаборатории завода производились исследова­ ния этого инструмента на микроструктуру, твердость и химический состав металлов, входящих в состав инстру­ ментов.

В табл. 10 помещены результаты лабораторных ис­

пытаний двух концевых фрез, изготовленных методом скручивания. Корпус одной из них выполнен из стали марки Ст,- 6, а второй из стали марки 60С2. Режущая часть (ножи) у обеих фрез выполнена из быстрорежу­ щей стали марки Р18.

остита

Врезультате ряда систематических лабораторных проверок установлено, что в отдельных случаях наблю­ дается незначительный рост зерен металла в корпусах заготовок, изготовленных из стали 60С2 или 55С2. Но

так как корпусы являются лишь несущими органами ин­

струмента, то этому явлению особого значения придавать не следует.

Впериод освоения новой технологии производства спиральных режущих инструментов проведено много практических эксплуатационных испытаний. При испыта­ ниях сравнивались технические показатели и режимы резания, установленные ГОСТом 4049-48 для концевых фрез и ГОСТом 1677-53 для насадных зенкеров, изготов­ ляемых сварным или цельномонолитным способами. При

47

* Размер диаметра отверстия.