Заточка и доводка инструмента

Общие сведения

 

Заточка – одна из окончательных технологических операций изготовления РИ или восстановления его режущей способности. Заточка должна обеспечить: заданные геометрические параметры режущего клина и качество его рабочих поверхностей.

Процесс заточки характеризуется следующими основными параметрами:

1) кинематикой движения шлифовального круга по отношению к инструменту;

2) характером контакта круга с инструментом: точечный, линейный, по площади, а также прерывистый или непрерывный. Наибольшее применение в производстве имеет заточка с прерывистым контактом, при которой круг периодически выходит из контакта со шлифуемым инструментом. При этом возникают потери времени на холостые ходы, неблагоприятные напряжения в поверхностном слое (в связи с многократным циклическим нагревом и охлаждением поверхности), “заваливание” режущей кромки на участках входа и выхода шлифовального круга (особенно проявляется на нежёстких станках). Более производительной является заточка с непрерывным контактом круга с заготовкой, при котором в течение всего цикла заточки круг и инструмент касаются друг друга;

3) режимами заточки: скорость резания, величина продольной и поперечной подач, величина снимаемого припуска при заточке, количество ходов на выхаживание. Заточка может быть «жесткая» или «нежесткая» (“упругая”). Жесткая заточка в основном применяется на заточных станках при повышенных требованиях к его жёсткости. При этой заточке повышается точность обработки, улучшаются условия самозатачивания круга, но возможно образование прижогов на обработанной поверхности. Нежёсткая заточка реализуется путём введения в технологическую систему станка звена пониженной жёсткости или шлифованием с постоянной силой резания (заточки), или при заточке вручную. Этот способ заточки обеспечивает стабилизацию динамических и тепловых явлений возникающих при заточке, что приводит к уменьшению образования прижогов, трещин и др. поверхностных дефектов, способствует стабилизации качества заточной поверхности. Оно применяется в основном при заточке инструментов с твёрдым сплавом кругами на металлической или керамической связках. Интенсивность съёма металла зависит от силы прижима круга к инструменту (заготовке) и режущей способности круга. Процесс жесткой и нежёсткой заточки должен заканчиваться выхаживанием: при продольном шлифовании - шлифованием без поперечной подачи с сохранением продольной подачи; при врезном шлифовании - шлифованием без поперечной подачи;

4) схемой съема припуска: многопроходная или врезная, обычная или глубинная;

5) способом заточки: обычный механический или электрохимический. Электрохимический способ заключается в подводе электролита (щелочь) и напряжения в зону шлифования, при этом разупрочняется поверхностный слой твердого сплава и он лучше поддается шлифовке. Заточку проводят на универсально-заточных или специальных станках шлифовальными кругами, которые характеризуются следующими основными параметрами: видом абразивного материала, размером зерна (зернистостью), содержанием основной фракции, типом связки, формой и размером шлифовального круга, допускаемой скоростью вращения ШК., классом его точности и классом его дисбаланса. В качестве абразивного материала для заточки и доводки РИ из углеродистых, легированных и БРС сталей применяют материалы на основе кристаллов окиси алюминия: электрокорунд нормальный (12А…16А), электрокорунд белый (22А…25А), электрокорунд хромистый (33А,34А), электрокорунд титанистый (37А), монокорунд (40А…45А), электрокорунд хромотитанистый (91А,92А). Электрокорунд белый применяют для чистовой обработки. Для предварительной черновой заточки твёрдосплавных инструментов применяют круги из карбида кремния SiC (карбид кремния чёрный 63С, карбид кремния зелёный 64С). В зависимости от процентного содержания зёрен основной фракции имеются дополнительные обозначения буквами: П – содержание основной фракции 50-55%, Н – 45-40%, В – порядка 60-65%. При заточке РИ и доводке в последнее время широко применяются шлифовальные круги из синтетических алмазов и эльбора.

Пример маркировки круга шлифовального прямого профиля:

 

 

Пример маркировки круга алмазного шлифовального плоского прямого профиля без корпуса:

Рис.40,в. Обозначения типоразмеров абразивных ШК

 

 

Рис.40,г. Обозначения типоразмеров алмазных и эльборовых

шлифовальных и отрезных кругов

 

 

Централизованная заточка РИ позволяет внедрить прогрессивные способы заточки и сократить расход инструментов в среднем на 5%.

Во всех случаях, допускаемых условиями формообразования шлифовального круга и инструмента, заточку рекомендуют производить торцом чашеконического шлифовального круга, так как при прочих равных условиях такое шлифование в 1,5 – 3 раза производительней периферийного, обеспечивает меньшую шероховатость обработанной поверхности. Однако при этом из-за относительно большой площади контакта круга с обрабатываемым инструментом повышается температура в зоне шлифования, что приводит к ухудшению структуры поверхностного слоя РИ.

Наиболее часто встречающимся дефектом заточки является отклонения геометрических параметров от заданных, прижоги на БРС, микротрещины на твёрдосплавных пластинах, высокая шероховатость рабочих поверхностей.

Толщина слоя, снимаемого при переточке (заточка+доводка) складывается из 2-х величин (рис. 41):

1) величина съема, необходимая для восстановления геометрии РИ (величина С_п по передней и С_з по задней поверхностям) и удаления образовавшегося при эксплуатации РИ дефектного слоя;

2) глубина дефектного слоя после заточки РИ (величина а_п по передней и а_з по задней поверхностям).

Толщина слоя (припуск) снимаемого за одну переточку резца по задней поверхности равен:

где - величина допускаемого износа по задней поверхности; допускаемый износ у твердосплавных резцов зависит от вида обработки и обрабатываемого материала (табл. 4):

Таблица 4

Характер обработки	Обрабатываемый материал	hз, мм
Черновое точение	Сталь Чугун	1,0…1,4 0,8…1,0
Чистовое точение	Сталь Чугун	0,4…0,6 0,6…0,8

Толщина слоя (припуск) снимаемый за одну переточку резца по передней поверхности равен:

,

где - глубина лунки на передней поверхности; обычно составляет 0,2-0,4 мм.

Припуски на доводку по задней и по передней поверхностям примерно равны и составляют 0,10…0,25 мм;

В зависимости от характера износа РИ, его заточка может быть выполнена только по задней, или только по передней, или по обеими поверхностям.

Необходимость выполнения доводки после заточки объясняется следующими обстоятельствами. После самой операции заточки из-за наличия высоких температур и напряжений в зоне шлифования на затачиваемой поверхности образуется дефектный слой, который необходимо убрать операцией доводки, которая имеет следующие особенности:

1) в качестве абразивного материала используются или алмазы (искусственные), или кубический нитрид бора;

2) меньше величина снимаемого припуска;

3) более щадящие режимы шлифования (поперечная подача и продольная подачи – меньше чем при заточке).

Доводка позволяет повысить стойкость РИ в 1,5 – 5 раз.

 

Заточка круглых протяжек

Износ зубьев протяжек происходит по передней и по задней поверхностям. Режущие свойства зубьев круглой протяжки восстанавливают их заточкой по передней поверхности на глубину Δ₃ (рис. 42), так как при этом происходит минимальное уменьшение диаметра зубьев. Для минимального уменьшения диаметра зубьев при их переточке по передней поверхности задний угол зубьев круглых протяжек делают минимальным равным 1…3⁰. Изменение диаметра зубьев при этом составляет величину ΔD = .

 

Переднюю поверхность зубьев круглых протяжек затачивают либо тороидально-коническим методом или тороидальным методом. При тороидально-коническим методе заточка производится конической поверхностью тороидально-конического (тарельчатого) круга. Так как передняя поверхность зубьев таких протяжек является конической, то при положительном переднем угле необходимо, чтобы шлифовальный круг «вписывался» в размеры конуса передней поверхности, а не срезал режущую кромку зубьев протяжки (рис. 43).

 

D – наружный диаметр круглой протяжки;

h_k – глубина стружечной канавки;

Dк - диаметр рабочей точки шлифовального круга;

g - передний угол зуба протяжки;

b - угол установки оси шпинделя шлифовального круга, b=φ+g; рекомендуется b»60º;

т. М - самая нижняя точка (наиближайшая к оси протяжки) прямолинейного участка передней поверхности зуба;

D_м - диаметр обрабатываемой точки М передней поверхности зуба протяжки

D_м ≈ D - h_k;

φ - угол конуса шлифовального круга.

При заточке протяжка имеет вращательное движение вокруг своей оси с окружной скоростью 10-15 м/мин.

Для исключения подрезания режущих кромок зубьев протяжки, необходимо чтобы в сечении А-А радиус кривизны конической поверхности круга R_кк был меньше кривизны радиуса конической передней поверхности зубьев протяжки R_кп, т.е < . Из рис. 43 следует, что:

.

Так как < , то

Радиус дна стружечной канавки протяжки образуется тороидальной частью шлифовального круга.

При тороидальном методе заточка производиться тороидальным кругом.

Схема заточки тороидальным кругом выглядит следующим образом (рис. 44):

 

В этом случае передняя поверхность зуба протяжки образуется тороидальной частью шлифовального круга. Радиус дна стружечной канавки также образуется тором.

Наружные и шпоночные протяжки перетачиваются по задним поверхностям, так как изменение размера зуба протяжки при переточке не уменьшает ее срок службы: после переточки деталь и протяжку сближают между собой.

9.4.3. Заточка затылованных фасонных дисковых фрез (заточка по передней поверхности) Заточка затылованных фасонных фрез по передней поверхности, имеющей криволинейное дно впадины, производится с помощью копировальных приспособлений или на специальных станках (рис. 45).

Шпиндель станка со шлифовальным кругом 1 может свободно перемещаться в вертикальной плоскости. Через вертикальный ролик 2 шпиндель постоянно поджимается к криволинейному копиру 3 с профилем, соответствующим профилю дна канавки фрезы 4. При перемещении фрезы вместе с копиром в направлении перпендикулярном плоскости рисунка копир 3 через ролик 2 перемешает шпиндель шлифовального круга в вертикальном направлении в соответствии с заданным профилем дна канавки фрезы.