Фрезерное дело

Химико-механический способ является полуабразивным способом шлифования, заточки и доводки пластинок из твердого сплава. Заточка пластинок производится в электролите, состоящем из 20—25%-ного водного раствора медного купороса. На один литр раствора в ванну станка засыпается 0,3 кг абразивного зерна (обычно электрокорунда, реже — карбида кремния).
При заточке или доводке пластинки из твердого сплава крепят в многоместных приспособлениях и затем перемещают относительно рабочего диска. В зону обработки подается электролит с абразивом. Пластинки прижимают к шлифовальнику с давлением 0,1— 0,3 кгс/см2. Обработка производится при скорости вращения рабочего инструмента v = 1—2 м/мин и продольной подаче Snp = = 1 ч- 2 м/мин. Рабочий диск изготовляют из кислотоупорной стали и чугуна.
При химико-механическом способе обработки твердого сплава происходит разрушение его поверхностного слоя за счет реакции вытеснения кобальта твердого сплава медью и одновременного механического удаления абразивными зернами пленки меди, выделившейся на обработанной поверхности.
Качество обработки химико-механическим способом улучшается с уменьшением зернистости абразива, величины продольного перемещения обрабатываемого изделия (продольной подачи) и скорости вращения рабочего диска.
Для получения 7—9-го классов чистоты поверхности применяют абразивное зерно зернистостью 25—12, а для 10—11-го классов чистоты — зернистостью 8—5.

Электролит можно подводить двумя способами в зону обработки или к центру диска, вмонтированного в круг. При первом способе расход электролита должен составлять 4 -*- 6 л/мин, а при втором— 1,5 -=- 2 л/мин. При подводе электролита к центру диска (рис. 56) улучшается наблюдение за процессом заточки, но в этом случае электролит распиливается до тумано-образного состояния и поэтому необходимо применять индивидуальные герметичные устройства для его отсоса.
Электролит состоит из 5% азотнокислого калия, 0,3% нитрата натрия, остальное вода. При одновременной обработке твердосплавной пластинки и державки к этому составу электролита следует добавлять 0,3% фтористого натрия.
При электрохимической алмазной заточке интенсивность съема твердого сплава повышается в 1,5—2 раза по сравнению с обычной алмазной заточкой. Но расход алмазов при электрохимической заточке несколько выше (примерно на 30%).
Несмотря на увеличение расхода алмазов, стоимость съема единицы объема твердого сплава при электрохимической заточке снижается в 1,2—1,5 раза. Наиболее экономично применять электрохимическую заточку при обработке крупногабаритных резцов с шириной затачиваемой поверхности 6—10 мм и более.

Кроме обычных методов абразивно-алмазного шлифования для заточки резцов могут применяться электрохимические и химико-механические методы заточки.
Электрохимический метод заточки твердосплавных резцов находит широкое применение в промышленности.
Режущим инструментом является алмазный круг на металлической связке. Шпиндель изолируют от стола станка. Алмазный круг соединяют через токосъемные щетки с отрицательным полюсом источника постоянного тока, а изделие — с положительным. Таким образом, круг является катодом, изделие — анодом. Во время процесса заточки в зону резания подается электролит.
При электрохимической заточке материал снимается благодаря анодному растворению твердого сплава и механическому удалению его частиц алмазными зернами круга.
Для этой заточки следует применять круги с синтетическим алмазным зерном высокой прочности (АСВ) или с натуральным алмазом. В качестве связок рекомендуются металлические связки типа Ml; МИ и М5. Зернистость кругов 8—12 100%-ной концентрации.
Рекомендуемые режимы заточки: скорость круга 18—22 м/сек, давление резца на круг 10—15 кгс/см2, продольная подача 1—1,5 м/мин, величина сбега круга с обрабатываемой поверхности 1,5—2,5 мм.
При снятии основного припуска напряжение должно быть 3,5—5,0 в, а ток 30—80 а. В процессе заточки может возникать искрение, интенсивность которого зависит от величины напряжения, давления и других факторов.
Наличие процесса анодного растворения и искрения приводит к существенным изменениям структуры поверхностного слоя, состоящего из тонкой пленки окислов и слоя пониженной твердости. Кроме того, в поверхностном слое образуются лупки диаметром 10—-20 мкм, появляющиеся в результате действия электроискрового процесса. Общая глубина слоя измененной структуры может составлять 10—25 мкм.
Для обеспечения требуемого качества инструмента слой измененной структуры необходимо удалить. Поэтому в конце съема припуска ток следует отключить. Продолжительность работы без тока зависит от глубины слоя измененной структуры и составляет 1—5 сек.

Резцы большего сечения сначала обрабатывают кругами из электрокорунда по державке под углом а -\- 5°, а затем производят черновую заточку кругами КЗ только по твердому сплаву. После этого резцы доводят алмазными кругами по передней и задним поверхностям и по радиусу. Технологический процесс переточки твердосплавных резцов представлен в табл. 31.
Порядок операций при заточке и доводке резцов из быстрорежущей стали в основном соответствует порядку операций при заточке и доводке резцов с пластинками твердого сплава. Следует учитывать, что при обработке резцов с наваренными пластинками из быстрорежущей стали заточка по державке как отдельная операция не производится.
Резцы из быстрорежущей стали затачиваются кругами из электрокорунда Э9 на керамической связке, зернистостью 40—25 и твердостью СМ1—СМ2. При заточке необходимо применять обильное охлаждение с расходом 5—8 л/мин. Резцы доводятся мелкозернистыми кругами КЗ на бакелитовой связке. В этом случае можно получить чистоту поверхности 9—10-го классов. Доводка кругами КЗ может производиться как с охлаждением, так и всухую.

При выборе характеристики кругов из карбида кремния и режимов заточки следует руководствоваться следующим правилом: чем выше хрупкость твердого сплава, тем мягче должен быть круг и меньше его скорость. Наиболее мягкие круги и наименьшие скорости резания применяются при заточке резцов из сплавов Т30К4 и ВК2.
С увеличением продольной подачи уменьшается опасность образования трещин. Нельзя применять небольшие глубины шлифования, так как в этом случае происходит засаливание кругов и увеличивается число проходов для съема заданного припуска. Заточку твердосплавного инструмента кругами КЗ на универсально-заточном станке лучше проводить без охлаждения, так как при недостаточном расходе жидкости повышается опасность образования трещин.
При чистовой заточке твердосплавных резцов следует стремиться применять алмазные круги на металлической связке, так как в этом случае стоимость обработки меньше по сравнению с алмазными кругами на бакелитовой связке. Заточка кругами на металлической связке должна производиться с охлаждением. При доводке лучше применять алмазные круги на бакелитовой связке, которые обеспечивают получение более высокого класса чистоты поверхности, чем круги на металлической связке.
При изготовлении твердосплавных резцов заточка и доводка производятся в следующей последовательности. При наличии на-висания твердосплавной пластинки над державкой сначала выполняется чистовая заточка резцов по задним поверхностям под углом а + 2° (для стандартных резцов обычно под углом 8°). Затем доводится передняя поверхность по фаске шириной 2—4 мм. Затачивать всю площадь передней поверхности нецелесообразно, так как чистая (без припоя) поверхность твердого сплава обеспечивает требования технических условий по шероховатости поверхности.
Последней операцией является доводка главной задней поверхности и радиуса. Эта операция может выполняться вручную с подручника или в специальном приспособлении. Технологический процесс первичной заточки резцов с нависающей твердосплавной пластинкой представлен в табл. 30.
При переточках резцов приходится снимать больший припуск, чем при первичной заточке. Кроме того, в результате переточек исчезает нависание твердосплавной пластинки над державкой. Поэтому при переточках резцов необходимо произвести черновую заточку по передней и задним поверхностям кругами КЗ, причем, если резцы имеют сечение менее 20x30, то задние поверхности обрабатываются одновременно по твердому сплаву и стали.

К недостаткам заточки с прерывистым контактом следует также отнести наличие ударов в момент входа резца в контакт, которые вызывают в системе СПИД колебания (вибрацию).
Характерной особенностью заточки с прерывистым контактом является многократный циклический нагрев и охлаждение поверхностного слоя инструмента, что способствует образованию трещин при обработке твердосплавного инструмента. При непрерывном шлифовании затачиваемая поверхность нагревается до больших температур по сравнению с прерывистым шлифованием, так как не происходит охлаждения при холостых пробегах.
Поэтому при непрерывной заточке резцов из быстрорежущей стали повышается опасность образования прижогов. Однако при непрерывном шлифовании отсутствует цикличный нагрев и охлаждение поверхностного слоя, что уменьшает опасность образования трещин в твердосплавном инструменте.
Сопоставление особенностей этих методов показывает, что при заточке твердосплавного инструмента наиболее целесообразно применять шлифование с непрерывным контактом, а при заточке инструмента из быстрорежущей стали — шлифование с прерывистым контактом.
На универсально-заточном станке можно производить заточку и доводку резцов абразивными и алмазными кругами и ограничивать режимы обработки. Поэтому технологический процесс заточки резцов на универсально-заточном станке является типовым. Принципы его построения — порядок операций, выбор шлифовальных кругов и режимов обработки — можно использовать и при заточке резцов на специальных станках.
При заточке твердосплавных резцов применяются следующие операции: обработка державки по задним поверхностям, черновая заточка, чистовая заточка и доводка. Необходимость выполнения каждой из этих операций зависит от величины снимаемого припуска и требований к шероховатости затачиваемых поверхностей.

При заточке на универсально-заточном станке резцу придают два движения возвратно-поступательное перемещение вдоль рабочей поверхности круга (продольная подача—Snp) и перемещение на круг (подача на глубину шлифования — t). Оба
эти движения осуществляются столом станка (см. гл. V).
Подача на глубину шлифования может производиться на двойной или одинарный продольный ход стола относительно круга. При подаче на двойной ход стола съем после прямого хода больше, чем после обратного. Соотношение между величинами съема после прямого и обратного ходов зависит от жесткости системы СПИД. Чем выше жесткость, тем больше разница в съеме между прямым и обратным ходами.
При подаче на одинарный ход стола съем после прямого и обратного ходов одинаков. Поэтому производительность процесса заточки при подаче на одинар-
ный ход выше по сравнению с заточкой при подаче на двои-ной ход.
Однако на универсально-заточных станках резцы обычно затачиваются с подачей на двойной ход стола, так как подачу на одинарный ход при ручном управлении практически осуществить труднее.
Следует отметить, что процесс резания при подаче на двойной или одинарный ход стола сопровождается ударом, так как врезание круга происходит сразу на всю глубину шлифования. Это приводит к образованию завалов на затачиваемой поверхности и появлению значительных колебаний в системе СПИД.
Поэтому при автоматизации процесса заточки целесообразно применять непрерывную подачу, которая характеризуется скоростью перемещения инструмента на глубину резания (мм/мин). В этом случае круг плавно врезается в обрабатываемый материал и съем при прямом и обратном ходах стола одинаков. При автоматизации процесса заточки непрерывная подача обеспечивает повышение производительности процесса шлифования, снижение удельного расхода круга и уменьшение шероховатости обрабатываемой поверхности.
При заточке на универсально-заточном станке резцу придается возвратно-поступательное движение относительно шлифовального круга (продольная подача). При этом резец может находиться постоянно в контакте с рабочей поверхностью круга или при каждом ходе выходить из контакта с кругом (см. рис. 53). В первом случае процесс резания является непрерывным, а во втором — прерывистым.
При непрерывном шлифовании нет холостых пробегов резца, что приводит к повышению производительности процесса заточки по сравнению с прерывистым шлифованием.

Способ заточки резцов на точильно-шлифовальных станках является наиболее простым и производительным, но он имеет ряд существенных недостатков. В этом случае трудно получить заданные геометрические параметры режущей части резца, а также нельзя гарантировать отсутствие прижогов и трещин в поверхностном слое резцов, так как правильность выполнения заточных операций зависит только от квалификации заточника. Кроме того, для получения требуемой шероховатости поверхности резцы следует доводить на универсально-заточных или специальных станках.
Заточка резцов на универсально-заточном станке в трехповоротных тисках обеспечивает получение заданных геометрических параметров режущей части резца.
Для настройки тисков необходимо рассчитать величины углов, на которые следует повернуть тиски по трем шкалам с тем, чтобы правильно расположить резец относительно рабочей поверхности шлифовального круга.
Начальное положение резца относительно шлифовального круга показано на рис. 52, а. На основании /, служащем для установки тисков на столе станка, расположены два колена 2 и 3, а также узел 4 закрепления резца 5, с помощью которых осуществляются все необходимые повороты резца вокруг осей А; Б; В. Отсчет углов поворота производится по шкалам, нанесенным на фланцах колен. Цена деления Г. Поворот в любом из трех направлений можно производить от 0 до 360°.
Формулы настройки трехповоротных тисков при заточке передней поверхности. При заточке передней поверхности резец поворачивают вокруг оси В на угол, равный углу ф (рис. 52, б). Тогда плоскость, проходящая через главную режущую кромку и перпендикулярная опорной плоскости резца, окажется перпендикулярной оси Б. В результате последующего поворота резца вокруг оси Б на угол, равный углу А, главная режущая кромка будет параллельна оси А. Причем плоскость, проходящая через главную режущую кромку и параллельная рабочей поверхности круга, будет составлять с опорной плоскостью резца угол, равный углу %.

При заточке резцов на точильно-шлифовальных станках можно строго ограничить только характеристику круга и его скорость. Подачи на глубину шлифования и продольная выполняются вручную и полностью зависят от квалификации заточника. С увеличением скорости вращения круга повышается производительность процесса обработки, но при этом возрастает опасность появления прижогов при заточке резцов из быстрорежущей стали и трещин при заточке твердосплавных резцов.
Очень важно с точки зрения производительности процесса обработки и качества заточенного инструмента обеспечить соответствующую силу прижима резца к кругу. С увеличением силы прижима возрастает производительность труда, но повышается опасность появления прижогов и трещин. Рекомендуется затачивать резцы с силой прижима 2—3 кгс.
Резцы из быстрорежущей стали обрабатываются в следующей последовательности: сначала затачивается передняя поверхность, а затем главная и вспомогательная задние поверхности и вершина резца. При заточке твердосплавных резцов применяется такой же порядок операций, только предварительно следует обработать задние поверхности резца по державке кругами из электрокорунда Э40С1К. Обработка державки производится под углом на 2—3° большим по сравнению с углом заточки по пластинке твердого сплава.

Заточка резцов производится в основном на точильно-шлифр-вальных и универсально-заточных станках.
При заточке на точи льно -шл ифо в альных станках резец устанавливают на поворотный столик или подручник, а затем вручную прижимают к шлифовальному кругу обрабатываемой поверхностью. Для равномерного износа круга резец необходимо перемещать по столику или подручнику относительно рабочей поверхности круга .
При заточке резца по задним поверхностям столик или подручник поворачивают на заданный задний угол. Резец кладут на столик или подручник опорной поверхностью так, чтобы режущая кромка располагалась параллельно рабочей поверхности круга.
Переднюю поверхность резца чаще всего затачивают боковой поверхностью круга, при этом резец базируется боковой поверхностью на подручнике, который располагается горизонтально. Переднюю поверхность можно затачивать и периферией круга, однако такой способ менее удобен.
Резцы на точильно-шлифовальных станках затачиваются абразивными кругами прямого профиля, диаметр которых зависит от модели станка. При заточке периферией круга прямого профиля поверхности резцов получаются не плоскими, а вогнутыми, но величина этой вогнутости при диаметре круга 300—400 мм незначительна. На новых моделях станков (см. главу V) применяются также круги формы ПВ.
Круг должен вращаться в направлении от режущей кромки в тело резца. Это правило должно соблюдаться при заточке и доводке всех видов инструмента, так как в этом случае получается более высокое качество режущей кромки — меньшая шероховатость и незначительные выкрашивания (особенно для твердосплавного инструмента).