Алмазные инструменты в машиностроении

алмазов на органической и металлической связках шести типоразмеров (табл.

9). Алмазные бруски на металлической связке рекомендуется применять

зернистостью А8—А4, а бруски на органической связке—зернистостью АМ40—АМ10.

Таблица 9

Алмазные бруски на органической и металлической связках

|Наименование |Эскиз |Обозначение |Основные |

|бруска | | |размеры, мм |

|Плоский |[pic] |АБПл |B=6(10, l=40 |

| | | |L=120 |

| | | | |

| | | | |

|Трехгранный |[pic] |АБТ |B=6(10, l=40 |

| | | |L=120 |

| | | | |

|Полукруглый |[pic] |АБПк |B=6(10, l=40 |

| | | |L=120 |

| | | | |

Алмазные бруски применяются при ручных доводочных работах в процессе

изготовления твердосплавных штампов, пресс-форм, режущего и измерительного

инструмента.

Приемы работы алмазными брусками те же, что и абразивными. При

засаливании бруски на органической

Алмазные головки

Головки представляют собой алмазные круги, напрессованные на

цилиндрические хвостовики. Головки изготовляются на органической и

металлической связках той же зернистостью, что и круги, и работают от

пневматических турбинок со скоростью вращения до 10000 об/мин.

Головки находят широкое применение при обработке фасонных отверстий в

деталях из твердых сплавов.

Алмазные хонинговальные бруски

Алмазные хонинговальные бруски являются одним из наиболее перспективных

инструментов; они в 100— 120 раз более стойки, чем абразивные бруски. Кроме

того, высокая стойкость алмазных хонинго-вальных брусков позволила резко

сократить количество подналадок станков и автоматизировать процесс хонин-

гования, который происходит при низких температурах резания, благодаря

этому появилась возможность обрабатывать тонкостенные детали с большими

перепадами сечения стенки.

[pic]Рис. 1. Алмазный хонинговальный брусок:

1 — металлокерамическое основание; 3— алмазоносный слой.

Особенно успешно применяются алмазные хонинговальные бруски при обработке

точных отверстий малого диаметра (до 10 мм), когда отклонения отверстий по

диаметру находятся в пределах 3—5 мк, по непрямолинейности — в пределах 1

мк и по конусности — не более 3 мк. Это достигается благодаря высокой

механической прочности брусков.

Алмазные хонинговальные бруски (рис. 1), изготовляемые методом порошковой

металлургии, состоят из металлокерамического основания и алмазоносного

слоя.

Алмазные резцы

Вес алмазов находится в пределах 0,3—1,5 карата. Крупные кристаллы весом

более 1 карата применяются для отрезных резцов, более мелкие—для проходных.

Предназначенные для резцов алмазы должны иметь плотную структуру, на их

рабочей части не допускаются наружные и внутренние трещины, раковины и

включения, видимые при десятикратном увеличение. Также не должно быть

внутренних напряжений в кристалле алмаза, определяемых по наличию зон

двойного луча преломления в поляризационном микроскопе. В зависимости от

конфигурации и размеров алмазов они подвергаются разрезке, шлифованию и

креплению к державке резца по разработанной НИИАлмазом технологии.

Разрезка крупных кристаллов на две и более части дает возможность из

одного алмаза получить несколько резцов. Разрезка также позволяет отрезать

дефектные участки алмаза. Перед разрезкой алмаз должен быть ориентирован в

«мягком» направлении рентгеноскопическим методом.

Разрезают алмазы на специальных станках с помощью бронзовых дисков (95%

Cu, 4,7% Sn и 0,2% P) диаметром 75—90 мм и толщиной 0,05—0,07 мм, причем

алмаз закрепляют с помощью специального клея в двух латунных державках.

Предварительно на алмазе делают надрез глубиной до 0,3 мм диском толщиной

0,1— 0,12 мм. Скорость разрезания 6000 об/мин.

Шлифование (огранка) алмазного резца осуществляется алмазно-

металлическими кругами и чугунными дисками, шаржированными алмазными

порошками, и производится так же, как и резка в «мягком» направлении.

Шлифование резца начинается с образования передней поверхности, затем

гранятся боковые поверхности и вершина рабочей части. Заключительной

операцией является доводка передней поверхности, при которой снимаются все

сколы, выкрашивания и другие дефекты, образовавшиеся на режущих кромках в

процессе огранки алмаза.

На операциях предварительного шлифования кристаллов алмаза, при которых

сошлифовывается наиболее трудно обрабатываемая часть, применяются алмазно-

металлические круги типа АЧЦ зернистостью А5— А4 100-процентной

концентрации. Шероховатость получаемой поверхности кристаллов соответствует

10— 11-му классам.

На операциях окончательного шлифования и доводки применяют чугунные

диски, шаржированные алмазными порошками зернистостью АМ40—АМ28 при

окончательном шлифовании и АМ10—АМЗ—при доводке. Материал диска—серый чугун

марки СЧ12-28 или СЧ15-32 по ГОСТ 1412-54. При доводке достигается 13—14-й

классы шероховатости. Скорость шлифования — 30— 40 м/сек; усилие прижима

алмаза к шлифовальному диску—1—3 кг; допустимое торцовое биение рабочей

поверхности шлифовального диска — 0,003—0,005 мм при его диаметре 250—300

мм.

Резцы с впаянными алмазами отличаются простотой конструкции, малыми

габаритами и возможностью использования кристаллов небольших размеров. Эти

резцы целесообразно применять главным образом при растачивании отверстий

малых диаметров. Недостаток крепления алмазов пайкой заключается в

сложности его восстановления после переточки.

При механическом креплении алмаз легко извлекается из державки резца,

перетачивается и вновь закрепляется. Однако 2/3 кристалла покрывается

прижимной планкой, и, следовательно, большая часть его не используется,

поэтому резцы с механическим креплением должны быть увеличенных размеров и

требуют применения более крупных алмазов.

Алмазные резцы различаются по конструкции. Нормалями машиностроения и

часовой промышленности предусмотрены различные формы алмазных резцов и

различные типы державок для крепления алмазов.

При конструировании новых алмазных резцов следует учитывать прежде всего

жесткость крепления кристалла алмаза в державке.

При выборе геометрии режущей части алмазных резцов необходимо

руководствоваться следующим.

1. Передняя и задняя поверхности и режущие кромки резцов должны быть

расположены в более прочных и износостойких кристаллографических сетках и

направлениях.

Передний угол ( алмазных проходных резцов необходимо выполнять в пределах

от 0 до 5°; чем меньше твердость обрабатываемого материала, тем больше

должно быть значение угла (.

Задний угол а следует принимать возможно меньшим (4—8°) при обработке

твердых материалов и увеличивать до 10—12° при обработке мягких материалов.

При расточке отверстий малых диаметров задний угол необходимо

увеличивать.

2. Большое значение для эффективности работы резца имеет величина

главного и вспомогательного углов в плане.

Увеличение главного угла в плане ( способствует уменьшению вибраций.

Уменьшение угла в плане до 0° значительно улучшает чистоту поверхности.

3. Упрочнение режущей кромки резца следует достигать за счет уменьшения

заднего и переднего углов, увеличения угла при вершине и радиуса

закругления между режущими кромками и повышения жесткости системы

станок—деталь—инструмент.

Применяемые режимы резания и степень нагрева инструмента определяют

износостойкость инструмента.

Алмаз, обладая высокой температуропроводностью и низким коэффициентом

трения, позволяет вести обработку с высокой скоростью резания. В настоящее

время скорости резания при работе алмазными резцами достигают 700 м/мин и

больше, при этом стойкость между переточками в зависимости от

обрабатываемого материала и режимов резания находится в пределах от 25 до

200 час. Алмазы весом 0,5—0,6 карата допускают от 6 до 10 переточек.

Учитывая высокую хрупкость алмаза, продольная подача и глубина резания

при точении должны быть минимальными (S = 0,01—0,1 мм/об и t=0,01— 0,3

мм).

На рис. 2 приведены конструкции резцов с припаянным алмазом (рис. 2, а) и

с механическим креплением кристалла алмаза (рис. 2, б). Режущие кромки

(рис. 2, в) этих резцов могут быть прямолинейными (I), радиусными (II) и

фасеточными (III), обеспечивающими улучшение параметров шероховатости

обработанной поверхности.

Широко распространены резцы с механическим креплением составных вставок

(рис. 2, г), оснащенных кристаллами алмаза или композита, и с механическим

креплением многогранных пластин из композита (рис. 2, д)

[pic][pic]

Рис. 2. Конструкции резцов с режущими элементами из алмаза:

1—многогранная пластина; 2—корпус; 3— обойма; 4 — штифт; 5 — винт

крепления обоймы; 6 — прихват; 7 — винт крепления прихвата;

8—твердосплавная подкладка

Алмазный инструмент для правки шлифовальных кругов

Алмазная правка шлифовальных кругов относится к числу важнейших областей

применения алмазов в машиностроении.

Качество обработки шлифуемых деталей, стойкость круга и

производительность шлифования в значительной степени определяются точностью

формы шлифовального круга и микрорельефом его поверхностного слоя, которые

зависят от конструкции правящего инструмента, его износостойкости, режимов

и приемов правки.

Алмазная правка шлифовальных кругов обладает существенными преимуществами

по сравнению с другими способами. Благодаря весьма малой поверхности

контакта алмаза со шлифовальным кругом достигаются минимальные усилия,

которые в сочетании с высокой износостойкостью алмаза создают условия для

получения высокой точности геометрической фирмы круга, а отсюда и высокой

точности и чистоты поверхности у шлифуемых деталей.

Правка алмазным инструментом обеспечивает повышение стойкости круга в 1,5-

1,6 раза по сравнению с правкой безалмазными правящими инструментами .

В промышленности для правки шлифовальных кругов применяются следующие

инструменты:

1) алмазно-металлические карандаши;

2) алмазы естественной формы, закрепляемые в оправах;

3) ограненные (шлифованные) алмазные инструменты (резцы, иглы);

4) алмазные круги и бруски на металлической связке.

Алмазно-металлические карандаши.

Наибольшее применение в отечественной промышленности получили алмазно-

металлические карандаши, в которых алмазные зерна сцементированы

специальным сплавом методом порошковой металлургии. Этот сплав имеет почти

такой же коэффициент теплового расширения, как и алмаз, и поэтому при

изменениях температуры алмазно-металлического карандаша алмазы не

испытывают давления. Номенклатура алмазно-металлических карандашей и их

характеристика определены ГОСТом 607-63.

В зависимости от расположения алмазов карандаши выпускаются трех типов:

С—с алмазами, расположенными слоями;

Н—с алмазами без точного их расположения (неориентированные);

Ц—с алмазами, расположенными цепочкой вдоль оси карандаша.

Карандаши типа С выпускаются двух марок: многозернистые с повышенной

износостойкостью и количеством алмазных зерен в слое до 12—14 и однослойные

из технических алмазов с 5—7 зернами для автоматической правки. Эти

карандаши применяются для правки абразивных кругов при чистовом шлифовании.

Карандаши типа Н изготовляются из алмазов различного качества, в том

числе из дробленых, и применяются для правки только мелкозернистых

шлифовальных кругов на операциях круглого и бесцентрового шлифования, а

также для правки однониточных резьбо- шлифовальных, тарельчатых и дисковых

кругов при зубошлифовании.

Карандаши типа Ц изготовляются из высококачественных кристаллов алмазов

весом от 0,03 до 0,50 карата и имеют наибольшее применение при правке

кругов для внутреннего и наружного, круглого и бесцентрового шлифования

фасонных поверхностей.

В пределах каждого типа карандаши различаются по весу отдельных алмазов

или по номерам зернистости.

Условное обозначение алмазно-металлических карандашей составляется из

марки карандаша и номера ГОСТ

Таблица 10

Характеристика алмазно-металлических карандашей

| | | | | |

|Тип |Марк|Вес отдельных |Общий вес |Количество алмазов в|

| |а |кристаллов, в |алмазов, в |слое |

| | |каратах, или |каратах | |

| | |размер зерна по | | |

| | |ГОСТ 9206-59 | | |

| | | |номинал|Допуск| |

| | | |ьный |аемые | |

| | | | |отклон| |

| | | | |ения | |

|Ц |1 |От 0,03 до 0,05 |0,5 |±0.02 |1 |

| |2 | | | | |

| |3 |Св. 0,05 - 0,10 | | | |

| |4 | | | | |

| |5 |0,05 . 0,10 | | | |

| |6 |0,10 . 0,20 | | | |

| | |От 0,20 до 0,50 | | | |

| | |От 0,31 до 0,50 | | | |

| | | |1,0 | | |

| | | |Фактически | |

|С |1 |0,017—0,025 |1 |+0,02 |12—14 |

| |2 |0,05—0,10 | | |4-5 |

| |3 |0,05—0,10 | | |4-5 |

| |4 |Св. 0,10 до 0,2 | | | |

| |5 |0,11-0,2 | | | |

| | | |2 | |2-4 |

| | | |1 | |5-7 |

|Н |1 |А8 (ГОСТ |1 |±0,02 |Не регламентировано |

| |2 |9206-59) | | | |

| |3 |А12 (ГОСТ | | | |

| |4 |9206-59) | | | |

| |5 |А16 (ГОСТ | | | |

| |6 |9206-59) | | | |

| | |А25 (ГОСТ | | | |

| | |9206-59) | | | |

| | |А40 (ГОСТ | | | |

| | |9206-59) | | | |

| | |А50 (ГОСТ | | | |

| | |9206-59) | | | |

| |7 |0,0025—0,008 | | | |

Например, карандаш типа Н марки 4 обозначается так: Н4ГОСТ607-63.

Алмазы в оправах.

Алмазы с естественными гранями, закрепленные в оправах, имеют

преимущество перед алмазными карандашами в том, что изготовляются они из

более качественных алмазов, и, следовательно, их износостойкость

значительно выше.

Алмазные зерна закрепляются в оправах путем зачеканки или пайки.

К недостаткам этого вида инструмента относится необходимость перепайки,

что связано с большими затратами времени.

Для пайки алмазных зерен нашли применение медноцинковые, серебряные и

цинковоалюминиевые припои.

Ограненные алмазные инструменты

Применяются для правки кругов сложного профиля. Изготовляются они в виде

резцов с различным профилем алмаза.

Стоимость ограненных резцов значительно выше стоимости алмазов в оправах,

так как кристалл алмаза ограненных резцов необходимо шлифовать. Однако

высокая производительность правки кругов, повышение точности и качества

выпускаемых деталей, достигаемые при применении алмазных резцов, полностью

оправдывают расходы на правящий инструмент.

Рекомендации по выбору алмазного инструмента для правки кругов приведены

в табл. 11.

Режим правки влияет на износостойкость алмазного инструмента и качество

шлифования. Как показали исследования, при правке алмазно-металлическим

карандашом марки Ц шлифовального круга ПВД 600Х63Х305 ЭБ40СТ1К

при поперечной подаче 0,02 — 0,06 мм/дв. ход, продольной подаче 0,3 — 1,0

м/мин и скорости шлифовального круга 35 м/сек с увеличением продольной

подачи от 0,3 до 1,0 м/мин тангенциальная составляющая усилия резания

возрастает в 2,7 раза, а износ алмаза—в 2,3 раза.

Таблица 11

Выбор инструмента для правки кругов в зависимости от вида фасонного

шлифования

|Вил шлифования |Правящий инструмент |

|Фасонное шлифование срезанием |Алмазы в оправах; ограненные |

|изделий сложных контуров |алмазы |

|Фасонное шлифование вреза-нием |Алмазы в оправах; |

|изделий конической и сферической |алмазно-металлические |

|форм |карандаши ННМ |

|Зубошлифование методом обкатки |Алмазы в оправах; |

|тарельчатыми кругами |алмазно-металлические |

| |карандаши ЦМ, ЦНМ |

|Зубошлифование методом обкатки |Алмазы в оправах |

|дисковыми кругами (без осевой | |

|подачи) | |

|Зубошлифование методом |Алмазы в оправах; |

|копирования профильными кругами |алмазно-металлические |

| |карандаши ЦМ; ограненные |

| |алмазы |

|Зубошлифование методом обкатки |Ограненные алмазы |

|абразивными червяками | |

|Резьбошлифование многониточными |Ограненные алмазы |

|кругами | |

Поэтому увеличение продольной подачи алмазно-металлических карандашей выше

0,5 м/мин недопустимо в связи с большим износом алмаза.

На внутришлифовальных станках можно работать с большими продольными

подачами, но не выше 2 м/мин.

Для алмазов в оправе величины продольных подач должны быть меньше, чем

для карандашей, а для ограненных алмазов —еще меньше. При правке алмазными

резцами многорасточных резбошлифовальных кругов продольная подача резца

должна быть не более 0,5 м1мин.

[pic]

Рис. 3. Инструменты для правки шлифовальных кругов методом обтачивания:

а—б—алмаз в оправе, крепление соответственно колпаком и зачеканкой;

в—алмазная игла, крепление алмаза зачеканкой или пайкой; г—алмазные

карандаши с расположением алмазов цепочкой (01), слоями (02), на

сферической поверхности (03), с неориентированными алмазами (04)

Правку методами обтачивания производят необработанными алмазами массой

0,2—1 кар 3, закрепленными механическим способом с помощью колпачка 4 и

контргайки 1 зачеканкой или пайкой на оправке 2 (рис.3, а). Кроме

механического крепления, крепление алмаза в оправке может производиться

зачеканкой в медном вкладыше 5, установленном на оправке 2, или пайкой

(рис.3, б). Для правки однониточных резьбошлифовальных кругов и правки

фасонных профилей по копиру применяют алмазные иглы (рис.3, б), оснащенные

спрофилированными алмазами размером 0,1— 0,25 кар. Алмазные иглы имеют

угол у вершины «, равный 60° или 90°. Оправку обычно делают с углом (=(-

10°, т. е. с углом 50° или 80°.

Разнообразие алмазного инструмента по величине, геометрической форме,

точности изготовления и чистоте поверхностей и т.д. требует в каждом

отдельном случае специальных станков для обработки алмазных кристаллов и

приборов для их контроля.

|содержание: |

|Алмазные инструменты (введение) |2 |

|Круги шлифовальные алмазные |3 |

|Круги отрезные алмазные |6 |

|Алмазные порошки |7 |

|Алмазные пасты |8 |

|Алмазные бруски |9 |

|Алмазные головки |10 |

|Алмазные хонинговальные бруски |10 |

|Алмазные резцы |11 |

|Алмазные инструменты для правки шлифовальных кругов | |

| |13 |

|Алмазно-металлические карандаши |14 |

|Алмазы в оправах |15 |

|Ограненные алмазные инструменты |15 |

|Содержание |19 |

|Список использованной литературы |20 |

Список использованной литературы :

1. Алмазные инструменты в машиностроении / Под ред. И.Г. Космачева.

Лениздат 1965. 264с.

2. Сахаров Г.Н., Арбузов О.Б., Боровой Ю.Л. Металлорежущие инструменты М.:

Машиностроение 1989. 328с.

3. Грановский Г.Н., Грановский В.Г. Резание металлов М.: Высшая школа 1986.

304с.

4. Резание конструкционных материалов, режущие станки и инструменты / Под

ред. В.А. Кривоухова М.: Машиностроение 1967. 656с.

5. Филипов Г.В. Режущий инструмент Л.: Машиностроение, 1981. 173с.

Страницы: 1, 2