- •Учебное пособие
- •1. Основные принципы работы
- •1.1. Режущие инструменты - основное звено в процессах формообразования
- •1.2. Основные конструктивные элементы
- •1.3. Типы режущего инструмента. Принципы формирования баз данных на режущие инструменты
- •1.4. Инструментальные материалы
- •1.4.1. Общие сведения
- •1.4.2. Углеродистые инструментальные стали
- •1.4.3. Легированные стали
- •1.4.4. Быстрорежущие стали
- •1.4.5. Твердые сплавы
- •1.4.6. Материалы керамические инструментальные
- •1.4.7. Сверхтвердые инструментальные материалы
- •1.4.8. Абразивные материалы
- •2. Режущий инструмент для обработки
- •2.1. Основные положения
- •2.2. Элементы резцов
- •2.4. Фасонные резцы
- •3. Режущие Инструменты для работы
- •3.1. Основные положения
- •3.2. Режущий инструмент для сверления
- •3.3. Режущий инструмент для зенкерования
- •3.4. Инструменты для расточки отверстий
- •3.5. Комбинированные инструменты
- •4. Режущий инструмент для работы
- •4.1. Основные положения
- •4.2. Типы фрез
- •4.3. Геометрические параметры фрез
- •4.4. Встречное и попутное фрезерование
- •5. РЕжУщИе инструменты для формирования резьбовых поверхностей
- •5.1. Основные положения
- •5.2. Нарезание резьбы резцами
- •5.3. Нарезание резьбы гребенками
- •5.4. Фрезерование резьбы
- •5.5. Нарезание резьбы плашками
- •5.6. Нарезание резьбы метчиками
- •5.7. Нарезание резьбы в коррозионно-стойких
- •5.8. Нарезание резьбы головками
- •5.9. Шлифование резьбы
- •6. Абразивные инструменты
- •6.1. Основные положения
- •6.2. Инструменты из электрокорунда и карбида кремния
- •6.2.1. Типы инструментов
- •6.2.2. Выбор зернистости абразивного инструмента
- •6.2.3. Выбор связок абразивного инструмента
- •6.3. Алмазные инструменты и инструменты из кубического нитрида бора
- •7. Режущий инструмент при протягивании
- •8. Инструменты для автоматизированного производства
- •9. Режущий инструмент для формирования зубчатых поверхностей
- •9.1. Инструмент для обработки зубчатых поверхностей
- •9.2. Инструменты для обработки зубчатых поверхностей методом обката
- •3 94026 Воронеж, Московский просп., 14
6.3. Алмазные инструменты и инструменты из кубического нитрида бора
Применение алмазов и кубического нитрида бора (эльбора, кубонита) для изготовления абразивных инструментов позволяет повысить их стойкость в 5 - 10 раз и более по сравнению с инструментами из электрокорунда и карбида кремния, дает возможность эффективно обрабатывать высокотвердые и труднообрабатываемые материалы и повысить качество и точность обрабатываемых заготовок.
Алмазные и эльборовые круги состоят из корпуса и закрепленного на нем рабочего слоя. Исключение составляют круги прямого профиля малых диаметров: алмазные до 13 мм, эльборовые до 22 мм, которые состоят целиком из рабочего слоя.
Алмазные и эльборовые шлифовальные круги изготавливают с учетом рекомендаций по ГОСТ 24747-81, который регламентирует форму корпуса круга, форму сечения рабочего слоя, расположение рабочего слоя на корпусе.
Размеры алмазных кругов выбирают по ГОСТ 16167-80 - ГОСТ 16180-82, кругов из эльбора - по ГОСТ 17123-79Е. В табл. 6.3 приведены основные формы и размеры алмазных и эльборовых кругов. Корпуса кругов обычно изготовляют из алюминия АК6 или из стали (сталь Ст3, 35 или 45). Для кругов на органической связке применяют также корпуса из пластмассы и алюминобакелита (90 % алюминиевого порошка и 10 % пульвербакелита). У кругов на керамической связке корпуса делают керамические из нормального или белого электрокорунда, связка та же, что и у рабочего слоя. Рабочий слой у кругов состоит из алмазных или эльборовых порошков, связки и наполнителя. Аналогичная конструкция и у кругов из кубонита.
Таблица 6.3
Основные типы и размеры кругов из СТМ
Наименование и обозначение круга |
Форма круга |
Размеры, мм |
1 |
2 |
3 |
Шлифовальный плоский прямого профиля:
алмазные 1А1 (АПП)
эльборовые 1А1 (ЛПП) |
|
D = 16...500 H = 2...10 d = 6...203
|
|
D = 25...500 H = 4...50 d = 6...305
|
|
Шлифовальные плоские прямого профиля без корпуса:
алмазные А8 (А1ПП) эльборовые А8 (Л1ПП) |
|
D = 6...13 H = 6...10 d = 2...4
|
D = 1...22 H = 1,6...25 d = 0,5...8 |
Продолжение табл. 6.3
1 |
2 |
3 |
Алмазные шлифовальные плоские прямого профиля трехсторонние 14V1 (А2ПП) |
|
D = 125...250 H = 10...20 d = 32...76
|
Шлифовальные чашечные конические:
алмазные 12А2 = 45 (АЧК) эльборовые 11А2 (ЛЧК) |
|
D = 50...250 H = 19,5...52 d = 16...76
|
|
|
D = 75...150 H = 35; 50 d = 20; 32 |
Шлифовальные чашечные конические:
алмазные 12V5 - 45 (А2ЧК)
эльборовые 12V5 -45 (Л2ЧК) |
|
D = 50...150 H = 20...40 d = 16...51 |
D = 125; 150 H = 39; 41 d = 32 |
||
Шлифовальные тарельчатые алмазные 12А2 - 20 (АТ) эльборовые 12А2-20 (ЛТ) |
|
D = 50...250 H = 6...23 d = 10...51 |
D = 50...200 H = 10...21,5 d = 10...51 |
||
Шлифовальные тарельчатые эльборовые 12R9 |
|
D = 100; 125; 150 H = 10; 13; 16 d = 20...32 |
Окончание табл. 6.3
1 |
2 |
3 |
Шлифовальные плоские с двусторонним коническим профилем: алмазные 14ЕЕIX (А2П)
эльборовые 1D1 (Л2П-1) |
|
D = 25...40 H = 3...10 d = 6...203 = 30; 40; 60; 90; 120 |
|
D = 60...500 H = 10...20 d = 13...305 =15; 30; 40;60 |
|
Шлифовальные плоские с полукругловыпуклым профилем:
алмазные 1FF1X (А5П)
эльборовые 1FF1X (Л1ФП) |
|
D = 50...150 H = 2...32 d = 16...51 R = 1...16 |
|
D = 35...135 H = 5...29 d = 10...32 R = 5...17 |
|
Обозначение дано по ГОСТ 24747-81, а в скобках дано старое обозначение кругов. |
Концентрацию (содержание) алмаза и кубического нитрида бора выражают в процентах. Круги изготавливают с 25, 50, 100, 150 и 200 %-ной концентрацией. Концентрация определяет режущую способность абразивных инструментов, их производительность, срок службы и стоимость. За 100 %-ную концентрацию принимают содержание 0,88 г (4,4 кар) (1 кар = 0,2 г) режущих зерен в 1 см3 рабочего слоя. При этом объем режущих зерен составляет 25 % рабочего слоя. В настоящее время наиболее распространены круги со 100 %-ной концентрацией. Круги на органической связке для доводочных работ изготавливают также с 25 - 50%-ной концентрацией. Круги на металлической и керамической связке для обработки фасонных деталей, резьбошлифования, зубошлифования изготавливают с 100, 150 и 200 %-ной концентрацией.
Маркировку алмазных и эльборовых кругов с наружным диаметром 60 мм и выше наносят на корпус. В ней указывают товарный знак предприятия-изготовителя, обозначение круга, зернистость порошка, его концентрацию в рабочем слое, марку связки, номер круга, номер стандарта и год изготовления. У кругов из эльбора на керамической связке дополнительно указывают твердость и структуру круга. У кругов диаметром 200 мм и выше, кроме указанного, маркируют размеры круга и рабочего слоя, допустимую рабочую скорость. На корпусах кругов с наружным диаметром до 60 мм маркируют только номер круга и товарный знак завода-изготовителя. Полную маркировку этих кругов указывают на бирках из прессшпана.
Зерна синтетических алмазов и других сверхтвердых материалов не имеют строгой формы. За размер зерна принимают полусумму длины и ширины прямоугольника, условно описанного вокруг проекции зерна. Зернистость алмазов обозначают дробным числом (ГОСТ 9206-80Е), у которого числитель соответствует большему, а знаменатель меньшему размеру зерен основной фракции, выраженному в микрометрах. Порошки выпускают двух диапазонов зернистостей - широкой и узкой.
По широкому диапазону алмазные порошки выпускают зернистостью: 400/250, 250/160, 160/100, 100/63, 63/40; по узкому: 400/315, 315/250, 250/200, 200/160, 160/125, 125/100, 100/80, 80/63, 63/50, 50/40. Микропорошки выпускают следующей зернистости: 50/40; 40/28; 28/20; 20/14;14/10;10/7; 7/5;5/3;3/2;2/1; 1/1. Субмикропорошки зернистостью 1/0,5; 0,5/0,3; 0,3/0,1; 0,1/0. Зернистость эльбора обозначают подобно абразивным кругам: шлифзерно и шлифпорошки (Л20 - Л4) в сотых долях миллиметра, микрошлифпорошки (ЛМ63 - ЛМ5) и особо тонкие микрошлифпорошки (ЛМЗ, ЛМ1) - в микрометрах. Зернистость кубонита обозначается так же, как зернистость алмазных кругов.
Зернистость алмазных инструментов выбирают в зависимости от требуемого качества обрабатываемой поверхности, согласно рекомендациям, приведенным в табл. 6.4.
Таблица 6.4
Выбор зернистости алмазных инструментов
Шероховатость обрабатываемой поверхности Ra, мкм
|
Зернистость круга со связкой |
||
органической |
металлической |
керамической |
|
0,63 - 1,25 0,32 - 0,63 0,16 - 0,32 0,08 - 0,16 0,04 - 0,08 0,04 |
200/1601 - 25/100 160/125 - 100/80 100/80 - 50/40 50/40 - 40/28 40/28 - 14/10 1 4/10 - 5/3 |
160/125 - 25/100 125/100 - 80/63 80/63 - 50/40 - - - |
160/125 - 125/100 125/100 - 80/63 80/63 - 50/40 63/50 - 40/28 - - |
Для изготовления алмазных кругов и кругов из кубического нитрида бора применяют металлические, органические и керамические связки различных составов. Наиболее распространенными металлическими связками являются связки M1 (80 % меди и 20 % олова) и М013 - медноалюминецинкового состава с наполнителем - карбидом бора. Большинство органических связок изготавливают на основе бакелита с добавлением различных наполнителей: Б1 - карбид бора, Б2 - железный порошок; Т02 - смесь карбида бора и медного порошка. Основными керамическими связками являются связки К1, состоящие из керамического шамота, алюминия и стекла с добавлением наполнителя карбида бора, и связки С10, рекомендуемой для кругов из эльбора.
Для инструмента из эльбора разработаны новые керамические связки: К 18, состоящие из стекла с наполнителем нихром, и ОП9, в которую входят плавиковый шпат и оксиды некоторых металлов. Эти связки по сравнению со связкой С10 повышают прочность сцепления с эльбором и снижают температуру обжига инструмента.
При выборе наполнителя (особенно абразивного) необходимо исходить из условия, , где - предел прочности на изгиб композиции эльбор + стеклосвязка; - предел прочности на изгиб композиции наполнитель + стеклосвязка. Если это условие не выдержано, резко возрастает вероятность появления прижогов, так как зерна наполнителя прочнее удерживаются связкой, чем зерна эльбора.
Круги на металлической связке работают только с охлаждением, иначе они быстро засаливаются. Вследствие большой износостойкости их рекомендуют для обдирочного шлифования, отрезки и заточки с большими съемами. Круги на органической связке работают с охлаждением и без него; рекомендуют их для чистового и обдирочного шлифования, чистовой заточки и доводки режущих инструментов. Круги на керамической связке обеспечивают у твердосплавного инструмента одновременную заточку пластины из твердого сплава и державки, что нельзя осуществить кругами на металлической или органической связке.
Круги из эльбора на керамической связке изготавливают различной твердости от М2 до Т2 и структуры № 6 - № 12, что значительно расширяет область их применения. Количество зерен связки и пор в круге на керамической связке определяют так же, как и у абразивных кругов. Из рассчитанного объема зерна в рабочем слое 25 % (при 100 %-ной концентрации) составляет эльбор, остальное - абразивный порошок из электрокорунда или карбида кремния.
Система составления рецептур для производства инструментов из эльбора на керамической связке разработана эмпирическим путем. Процент содержания связки, а также увлажнителя (жидкого бакелита), добавляемого для повышения прочности заготовки, определяют в зависимости от массы эльбора и абразивного порошка, содержащегося в рабочем слое.