>>> Перейти на мобильный размер сайта >>>

Учебное пособие

Шлифовальные работы

       

14.3. Назначение заточки и доводки режущего инструмента

В процессе резания металлов, как говорилось выше, стружка перемещается по передней поверхности инструмента, а обработанная поверхность детали перемещается относительно задних поверхностей инструмента. Благодаря относительному движению и силовому воздействию на этих поверхностях инструмента возникает трение и происходит износ инструмента. Износу подвергаются все поверхности лезвия инструмента, однако величина износа в различных точках различная.

Поверхности лезвия инструмента, которые находятся под большими нагрузками и под действием более высоких температур, будут изнашиваться быстрее по сравнению с менее напряженными (в силовом и температурном отношении) поверхностями. При внешнем осмотре многих инструментов можно установить, что в одних случаях износ наблюдается только по задней поверхности, в других— только по передней поверхности, а в третьих — одновременно по задней и передней поверхностям (табл. 14.1).

14.1. Характерные виды износа
и схемы заточки резцов

Помимо образования площадок износа наблюдается разрушение инструмента в виде местного выкрашивания режущей кромки. Распространен также износ, называемый абразивным, при котором разрешение инструмента осуществляется частицами материала, заготовки, более твердыми и высокопрочными по сравнению с материалом инструмента. В процессе резания действуют и другие механизмы износа инструмента.

На характер износа инструментов влияют физико-механические свойства инструментального и обрабатываемого материалов, режимы резания и другие условия обработки.

Износ только по задней поверхности обычно наблюдается у инструментов, которые срезают слой материала малой толщины (до 0,15 мм). Такой износ обычно принято характеризовать шириной площадки износа h3 (табл. 14.1, а), которую измеряют с помощью лупы с 20-кратным увеличением.

Одновременный износ по задней и передней поверхностям наблюдается у инструментов, работающих с малыми или средними скоростями резания при толщине срезаемого слоя больше 0,10 мм. На передней поверхности образуется вогнутая площадка — лунка (табл. 14.1, в). Лунка обычно не примыкает непосредственно к режущей кромке, так как поверхность шириной f предохраняется от износа застойным материалом заготовки—наростом. При резании твердосплавными инструментами нарост обычно не наблюдается и поэтому износ происходит по всей передней поверхности, начиная от режущей кромки.

Инструменты, срезающие слои материала толщиной более 03 мм, при большой скорости резания и при отсутствии смазочно-охлаждающей жидкости изнашиваются в основном по передней поверхности. Этот износ принято характеризовать глубиной лунки износа Ил, а скорость износа не остается постоянной, она наибольшая (табл. 14.1, 6).

Величина износа в процессе работы инструмента непрерывно увеличивается, а скорость износа не остается постоянной, она наибольшая в начальный период работы, затем износ протекает более или менее равномерно с постоянной скоростью на протяжении некоторого промежутка времени, а потом опять с возрастающей скоростью. Здесь износ нарастает очень резко и если работа инструментом не будет прекращена своевременно, то следствием явится катастрофический износ инструмента или его поломка.

В производстве допускается изнашивать инструмент только до некоторой величины. Эта величина является мерой износа и называется критерием износа инструмента.

Наиболее распространенным является критерий оптимального износа инструмента, при котором обеспечивается наибольший срок службы инструмента с учетом его восстановления. Величины износа по задней или передней поверхности инструментов, соответствующие оптимальному износу, называются критериями оптимального износа и зависят от многих причин: конструкции и размеров режущего инструмента, обрабатываемого материала, режима обработки и других условий.

Например, для токарных проходных резцов с пластинками из твердого сплава о величине износа судят по ширине площадки износа по задней поверхности. Износ резца считается оптимальным, когда площадка его износа (h3) находится в пределах: 1,0—1,4 мм при черновой обработке стали и 0,4—0,6 мм при чистовой. При обработке чугуна эти пределы устанавливаются иными: 0,8—1,0 мм — при черновой обработке и 0,6—0,8 мм — при чистовом точении.

Для инструментов, предназначенных для чистовой обработки, приходится применять иной критерий износа, так как по мере затупления инструмента начинает возрастать шероховатость обработанной поверхности или размеры детали выходят из поля допуска. В этом случае используют технологические критерии. Например, в качестве такого критерия может быть принята определенная величина износа инструмента в радиальном (нормальном) направлении по отношению к обработанной поверхности. Эта величина называется критерием размерной стойкости. В некоторых случаях можно использовать силовой критерий, соответствующий такому затуплению, при котором наблюдается резкое увеличение силы резания.

При токарной обработке в производственных условиях иногда используют критерий «блестящей полоски» на обработанной поверхности при точении стали или критерий «темных пятен» при обработке чугуна, хотя это уже и является признаком начала катастрофического износа инструмента.

Придание инструменту заданных геометрических параметров режущей части и восстановление режущих свойств инструмента, утраченных в результате его износа и затупления, путем шлифования поверхностей режущего лезвия инструмента называется заточкой. Качественная и своевременная заточка инструмента позволяет не только восстановить его геометрические параметры, но способствует улучшению качества обрабатываемых деталей, повышению производительности труда рабочих основного производства, позволяет сократить расход инструмента, способствуют лучшему использованию металлорежущих станков.

После заточки инструмента для повышения качества обработанных поверхностей деталей производят доводку поверхностей лезвия инструмента. Если на быстрорежущем резце осуществить доводку основных элементов лезвия, то при том же периоде его стойкости можно увеличить скорость резания на 10—15%. Если скорость резания оставить в прежних пределах, то стойкость доведенного быстрорежущего резца возрастет почти в 2 раза, что уменьшит расходы на инструмент и снизит вспомогательное время, связанное со сменой инструмента и наладкой станка.

В течение многих лет в нашей промышленности заточка твердосплавных инструментов осуществлялась абразивными кругами из карбида кремния зеленого. В последние годы используют алмазные круги, внедрение которых в большинстве случаев позволяет получить более высокое качество заточенных поверхностей инструмента. Следствием этого является увеличение стойкости инструмента в 1,5—2,0 раза. Естественно, что если процесс абразивной заточки вести с режимами, не приводящими к созданию повышенных внутренних напряжений и сетки микротрещин на режущих поверхностях и обеспечивающими толщину дефектного слоя в допускаемых пределах, то такой инструмент будет обладать нормальными режущими свойствами. Однако некоторые заточники стремятся форсировать процесс заточки, осуществлять его с чрезвычайно большими скоростями съема материала и чрезмерными подачами. В этом случае погоня за очень высокой производительностью на заточных операциях приносит большой ущерб производству: заточенный таким образом инструмент обладает очень плохими режущими свойствами и низкой стойкостью при работе.

Особенно внимательно и тщательно должна осуществляться заточка и доводка инструмента, применяемого на автоматических станках и автоматических линиях, где необходимо обеспечить заданную стойкость и стабильность работы не одного инструмента, а всех одновременно работающих инструментов. Преждевременный выход из строя только одного инструмента может быть причиной остановки и вынужденного простоя станка или всей линии. Например, автоматические линии для обработки блоков и головок автомобильных двигателей состоят из нескольких десятков станков, на которых установлено до 500—600 шт. инструментов. Время, затрачиваемое на смену одного инструмента, составляет: 1,5—2 мин для сверл, зенкеров, метчиков и разверток; 2—5 мин — для резцов; 3 мин — для концевых фрез; 5—10 мин — для торцовых фрез.

Случайный выход одного инструмента из строя по причине потери им режущих свойств в автоматическом производстве наносит такие большие потери, что считается экономически выгодным прекращать работу инструмента, пользуясь не критерием оптимального износа, а критерием размерной стойкости, т. е. количеством деталей, изготовленных в пределах допуска без регулирования или смены инструмента. Размерный износ составляет 40—50% от износа, допускаемого по другим технологическим критериям.

Замена инструмента в автоматических линиях осуществляется принудительно с интервалами, обычно кратными промежуткам времени между сменами или перерывами.

В последнее время для уменьшения времени простоя станка для смены и подналадки инструмента в автоматизированном производстве все больше стали применять специальные устройства, автоматически осуществляющие смену или подналадку изношенного инструмента в периоды холостых движений станков.

Следовательно, основное назначение процесса заточки и доводки режущего инструмента заключается в следующем:

  • обеспечить заданные геометрические параметры режущей части инструмента, способствующие повышению стойкости инструмента, точности и производительности обработки;
  • обеспечить шероховатость заточенных или доведенных поверхностей инструмента в заданных пределах, что способствует повышению качества обработанной поверхности и уменьшению износа инструмента;
  • обеспечить качество поверхностного слоя инструмента, т. е. добиться минимальных изменений в поверхностных слоях, связанных со структурными превращениями, появлением внутренних напряжений и трещин.

Характер износа поверхностей инструмента предопределяет расположение и толщину слоя, снимаемого при заточке инструмента, и возможное количество заточек.

В табл. 14.1 показаны характерные виды износа и рекомендуемые схемы заточки резцов. Толщина слоя h2, снимаемого по задней поверхности резца, определяется шириной фаски износа /г3, измеряемой вдоль задней поверхности, величиной заднего угла а и дополнительным припуском в пределах 0,1—0,2 мм.

Нормативные припуски (мм), снимаемые за одну заточку резцов, находятся в следующих пределах: токарные резцы, используемые при одноинструментальной обработке, от 0,2 до 0,06; токарные резцы, используемые при многоинструментальной обработке, от 0,6 до 0,7; круглые фасонные резцы при заточке по передней поверхности до 1,1.

 

Top.Mail.Ru
Top.Mail.Ru