Дефекты заточки и методы их недопущения или устранения

Дефекты заточки и методы их недопущения или устранения Рассмотрение начнем с дефектов самых простых по причинам возникновения и методам недопущения.   Не выдержаны заданные углы заточки. В результате низкая стойкость инструмента. Исследованиями выявлено, что отклонение от оптимальных значений заднего угла на 2° понижает стойкость резцов в 2 раза, фрез — в 5 раз, а отклонение переднего угла на 5° понижает стойкость резцов в 3 раза, а фрез в 2 раза. Аналогичное влияние отклонений остальных углов заточки. Чтобы выдержать при заточке заданные углы, необходимо произвести правильную настройку станка и приспособления.

Не выдержана точность формы и расположения рабочих поверхностей и режущих кромок инструмента. Здесь подразумевается точность формы задней и передней поверхностей инструмента, а также радиальное и торцовое биение режущих кромок.

Биение режущих кромок понижает стойкость инструмента, так как его зубья неравномерно нагружены. Толщина среза высокими зубьями больше, чем низкими. Превышение предыдущего зуба над последующим на величину а влияет на стойкость этого зуба, как и увеличение толщины среза или подачи на это же значение. Затупление хотя бы одного-двух перегруженных зубьев требует переточки инструмента, хотя остальные зубья могут быть острыми. Интенсивно затупляться мoгут не только высокие, но и низкие зубья из-за повышенного трения. Если, например, последующий зуб ниже предыдущего на величину подачи на зуб или чуть меньше этого значения, то он не будет резать. Срезы толщиной меньше 0,005—0,010 мм невозможны. Зуб будет тереться о поверхность резания, испытывая с ее стороны большое нормальное давление, и интенсивно изнашиваться.

Нарушение формы задних поверхностей фасонных инструментов понижает точность обработанных ими деталей. Допущенные ошибки профиля инструмента переносятся на деталь в масштабе 1:1.

Сильно влияют на стойкость макроотклонения формы передних и задних поверхностей вблизи режущих кромок, так как непосредственно на рабочих участках этих поверхностей не выдерживаются углы заточки. Даже у таких простых инструментов, как резцы, где очень простые формы передней и задней поверхностей (плоскости), “завалы” этих плоскостей у режущих кромок уменьшают значения передних γр и задних αр углов вплоть до отрицательных значений (рис. 3.20).

“Завалы” самих режущих кромок (рис» 3.21), когда радиус округления режущей кромки р значительно больше, чем у нормально заточенного инструмента (норма 10—15 мкм, а при тщательной доводке можно получить 3—5 мкм), также понижают стойкость инструмента. Кроме того, они влияют на точность обработки через упругое восстановление обработанной поверхности и упругие деформации технологической системы. Заточка и доводка инструментовЗаточка и доводка инструментов   Порожки, уступы, “У”, на поверхностях стружечных канавок многолезвийных инструментов (рис. 3.21) приводят к неправильному формированию стружки и ухудшают ее размещасмость в канавках.   Отклонения формы фасонных задних поверхностей, формы стружечной канавки и биение режущих кромок инструмента являются следствием неправильной настройки операции заточки, в том числе профилирования абразивного круга. Кроме того, они зависят от неравномерного износа круга.   “Завалы” рабочих поверхностей и режущих кромок вызваны неравномерным износом круга, своеобразной выработкой круга в зоне постоянного контакта с загачиваемым инструментом (см. рис. 3.21).   Биение режущих кромок инструмента зависит от настройки операции и интенсивности износа шлифовального круга, а также погрешностей расположения технологических баз при заточке относительно установочных на рабочем станке. Естественно, если последняя погрешность имеет место, то биение режущих кромок инструмента, установленного на станке, будет всегда. Биение режущих кромок формируется неправильной установкой инструмента при заточке. Дополнительным источником появления биения кромок является интенсивный износ круга, что приводит к нарастанию высоты зуба от первого к последнему затачиваемому.
Учитывая изложенное, нетрудно прийти к выводу, что для устранения указанных дефектов заточки инструмента необходимо точно профилировать и чаще править абразивный круг, правильно настраивать заточную операцию, а в конце заточки выполнять выхаживание, т.е. заточку без поперечной подачи, что особенно важно для уменьшения биения режущих кромок инструмента. Зазубрины режущих кромок. Свойственны инструментам из хрупких режущих материалов: твердого сплава, минералокерамики, сверхтвердых материалов. Предел прочности на растяжение у хрупких материалов низкий. Заточной круг, cбегая с режущей кромки в направлении б (рис. 3.22), вырывает отдельные частицы материала инструмента (“выбивает” их), и на режущей кромке образуются зазубрины, являющиеся началом дальнейшего разрушения кромки. Кроме того, инструментами с зазубринами кромок нельзя выполнять чистовую и тонкую обработку. Для недопущения зазубрин круг должен набегать на режущую кромку (направление а на рис. 3.22) и заставлять материал инструмента у самой кромки работать на сжатие, которому хорошо сопротивляются все материалы, в том числе и хрупкие.

Заточка и доводка инструментов

Большая шероховатость заточенных поверхностей — следствие использования крупнозернистых кругов и отсутствия выхаживания. Поэтому для уменьшения шероховатости необходимо использовать мелкозернистые круги, выхаживание и доводку. Доводка инструмента обеспечивает шероховатость 0,16—0,32 Ra и округление режущих кромок дугой радиусом р=5—10 мкм. Стойкость инструментов с уменьшением шероховатости рабочих поверхностей повышается, хотя здесь нет прямой причинно-следственной связи. Влияние шероховатости на стойкость в основном кажущееся. Стойкость инструмента повышается от бесприжоговой заточки, при которой одновременно уменьшается и шероховатость заточенных поверхностей.

Прижоги. При неправильном выборе абразивного круга и режима заточки в зоне шлифования могут возникать высокие температуры (до 700—1200 °С). Они значительно ухудшают исходные режущие свойства инструментального материала в слоях на глубине до десятых долей миллиметра. Это явление называют прижогами. Их можно обнаружить по цветам побежалости сразу после заточки. В зависимости от температуры в зоне шлифования поверхность инструмента приобретает цвет от светло-соломенного до синего, темно-синего, почти черного при температурах свыше 1000 °С. В результате в поверхностных слоях стальных инструментов происходят структурные изменения. Вместо нормальной мартенситной структуры, образованной закалкой и отпуском, появляются троосто-мартенсит, троостит и другие более мягкие структурные составляющие, которые быстро истираются в начальный период работы инструмента. Кроме того, эти структуры по своему объему меньше мартенситной. Дефектный поверхностный слой как бы сокращается В нем возникают растягивающие внутренние напряжения. Если они превышают временное сопротивление материала растяжению, то образуются микротрещины на глубину дефектного слоя или даже сплошные, так называемые шлифовочные трещины. Возникновению микротрешин способствует также быстрое охлаждение тончайших поверхностных слоев материала инструмента после ухода шлифовального круга (теплового источника). Тончайший поверхностный слой сокращается по сравнению с относительно горячей более глубокой подкладкой и растрескивается, не выдерживая растягивающих напряжений. Инструмент с трещинами и микротрещинами практически не работоспособен. Но даже если трещин и микротрещин нет (температура в зоне шлифования не очень высокая), растягивающие внутренние напряжения понижают износостойкость инструмента. Они складываются с растягивающими напряжениями от изгиба инструмента под действием сил резания и могут явиться причиной скалывания режущих кромок.

Тончайший поверхностный слой может получить повторную закалку. Это возможно при температурах в зоне шлифования свыше 900 °С. Но такой тонкий твердый слой не будет лежать на мягкой подкладке. Под действием сил резания он продавится. Разрушение поверхностного слоя и износ инструмента будут происходить еще интенсивнее, так как с повышением температуры шлифования растет глубина дефектного слоя инструмента.

Прижоги и появившиеся с ними дефектные поверхностные слои с растягивающими напряжениями и низкой твердостью понижают стойкость стальных инструментов в три и более раз, а микротрещины с другими дефектами — до одиннадцати раз.

У твердосплавных инструментов высокие температуры в зоне шлифования структурных изменений практически не вызывают, если не считать некоторого легирования и повышения прочности кобальтовой связки и некоторых других явлений. Они способствуют появлению микротрещин и трещин из-за быстрого остывания приповерхностных слоев твердосплавной пластины после ухода шлифовального круга. В результате стойкость таких инструментов также понижается до трех и более раз вплоть до неработоспособности: режущая кромка в процессе работы “осыпается”.

Таким образом, прижоги являются главной причиной понижения исходных эксплуатационных свойств режущих материалов. Избежать их можно созданием условий, при которых температуры шлифования не достигают 600 °С при заточке быстрорежущих инструментов и 250 °С при заточке инструментов углеродистых и низколегированных. Кроме тою, глубина дефектного слоя будет тем меньше, чем меньше время воздействия теплового источника.

Уменьшению температуры шлифования способствуют:

а)   более мягкие шлифовальные круги. В результате меньше силы непосредственного резания обновляющимися острыми зернами, меньше работа резания, меньше выделение теплоты;

б)   круги с более открытой структурой. Меньше подвод теплоты от трения круга об инструмент, особенно при засаливании;

в)   повышенная режущая способность круга. Большая острота режущих зерен уменьшает силы резания, работу резания и выделение теплоты;

г)   повышенная теплопроводность круга. Лучше отвод теплоты из зоны шлифования;

д)   меньшая площадь контакта круга с затачиваемым инструментом. Лучше отвод теплоты в тело инструмента;

е)   меньшая скорость шлифования. Меньше подвод теплоты в единицу времени;

ж)  меньшая поперечная подача. Меньше подвод теплоты по причине уменьшения сил резания;

з)   меньшая глубина резания. Уменьшает подвод теплом по причине уменьшения сил резания;

и)   охлаждение зоны шлифования.

Продольная подача оказывает противоречивое влияние на прижо- ги. С ее увеличением растут силы резания, приводящие к увеличению подвода теплоты. Мощность теплового источника растет, а время его воздействия на инструмент уменьшается Поэтому есть оптимальные значения продольных подач.

Изложенное наводит на мысль, что для уменьшения опасности прижогов необходимо уменьшать элементы режима заточки и твердость шлифовального круга. Однако уменьшение элементов режима понижает производительность заточки. К этому приводит и использование более мягких кругов, так как они быстро теряют форму и их нужно чаще править. Поэтому стремятся выбирать более твердые круги и более жесткий режим заточки, но не такие твердые и жесткие, чтобы появились прижоги, т.е желательно работать на грани прижоговой и бесприжоговой заточки с небольшим перевесом в сторону бесприжоговой. При этом необходимо помнить, что чем тверже режущий материал затачиваемого инструмента и ниже его теплопроводность, тем более мягкими должны быть заточные круги и более щадящим режим заточки (см. табл. 3.1—3 4).

Если при заточке допущены прижоги, то при достаточном припуске их можно удалить на операции доводки, трудоемкость которой сейчас малая, так как выполняется эльборовыми и алмазными кругами.

Мероприятия по недопущению или устранению прижогов способствуют также уменьшению шероховатости рабочих поверхностей инструмента.

Заточка и доводка инструментов

 

 

Заточка и доводка инструментов

 

 

Заточка и доводка инструментов

 

Заточка и доводка инструментов

Смотрите также

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *