Конспект лекций «Технология инструментального производства» (стр. 2 )

Исходя из точности, производительности и экономии материала
производят выбор метода отрезки заготовки в конкретном производстве. Этот выбор должен быть сделан таким образом, чтобы себестои­мость изготавливаемого инструмента была минимальной. Ограничением может быть лишь отсутствие надлежащего оборудования на
действующем предприятии, а приобретение нужного может оказаться экономически невыгодным. Поэтому сложилась практика использовать рубку на прессах в условиях крупносерийного и массового производства, а отрезку на ленточных пилах, ножовочных и абразивно-отрезных станках — в условиях мелкосерийного производства.

Свободная ковка. Свободную ковку заготовок из быстрорежущей стали применяют не только для уменьшения припуска под последующую обработку, но главным образом для уменьшения карбидной неоднородности, так как равномерное распределение карбидов можно обеспечить только механическим перемешиванием металла заготов­ки. Поэтому свободную ковку как метод получения заготовок ис­пользуют не только в единичном и мелкосерийном производстве, но и в крупносерийном и массовом.

По требованиям к карбидной неоднородности Московский авто­завод им. Лихачева (ЗИЛ) подразделил режущие инструменты на три группы:

1-я группа — зуборезные, резьбонарезные и протяжки диаметром до 30 мм. Балл карбидной неоднородности не более 3.

2-я группа — все инструменты кроме 1-й группы и резцов. Балл карбидной неоднородности 3...5.

3-я группа — резцы — 6-й балл карбидной неоднородности.

Ковка ведется с попеременной осадкой и вытяжкой. После мно­гократной перековки может быть получен 1-й балл карбидной неод­нородности. Чем больше поперечное сечение прутка, тем больше балл исходной карбидной неоднородности, тем длительные переков­ка для получения нужного качества структуры металла. Так, для осо­бо ответственных инструментов (шеверы, резьбовые фрезы, круговые протяжки, работающие в тяжелых условиях) ГАЗ рекомендует 9-кратную осадку с вытяжкой.

Временно-температурный режим ковки быстрорежущей стали значительно отличается от режима ковки конструкционных сталей. Теплопроводность быстрорежущей стали низкая. Поэтому нагрев надо вести медленно, с промежуточными выдержками для прогрева, чтобы не допустить появления трещин. Но окончательный нагрев с температуры 800...900°С до температуры начала ковки (1175 + 25 °С) должен быть ускоренным, так как замедленный нагрев и большая вы­держка при высоких температурах усиливают окисление и обезугле­роживание поверхностных слоев заготовки. Ковку, в зависимости от объема заготовки, необходимо заканчивать при температуре 900... 1000 °С. Такой малый интервал рабочих температур ковки, около 200 °С, является основной особенностью пластического деформиро­вания быстрорежущей стали: высокие температуры нагрева под ковку допустить нельзя, так как увеличивается окисление и обезуглерожи­вание поверхностных слоев материала заготовки и усиливается коа­гуляция карбидов, а более низкая температура окончания ковки спо­собна вызвать трещины из-за пониженной пластичности быстроре­жущей стали. Конкретные рекомендации временно-температурного режима ковки и других методов горячего пластического деформиро­вания быстрорежущей стали можно найти в специальной литературе.

Штамповка. Используется в условиях серийного и массового производства для приближения размеров и формы заготовки к размерам и форме готового инструмента.

Холодную штамповку применяют для вырубки заготовок отрезных и прорезных фрез из листа, ножовочных полотен из ленты, пластин из полос и т. д.

Горячей штамповкой получают заготовки резцов (формирование головки резца) и насадных инструментов, таких, как зуборезные долбяки и фрезы. Коэффициент использования металла повышается на 25...50 %, на 2...3 балла снижается карбидная неоднородность быстрорежущей стали. Уменьшается трудоемкость изготовления инструмента.

Температурно-временной режим горячей штамповки приблизительно такой же, как и свободной ковки и по тем же причинам.

Оборудование, используемое для штамповки, — кривошипные или фрикционные прессы.

Нагрев заготовок под штамповку и ковку производят в пламенных печах или индукторах высокочастотных установок.

Редуцирование. Это один из методов пластического деформирова­ния для уменьшения поперечного сечения исходной заготовки про­талкиванием ее через редуцирующий твердосплавный фильер. Ис­пользуется для образования хвостовиков ручных метчиков из инстру­ментальной углеродистой стали. Трудоемкость изготовления метчиков сокращается на 12...15 %, а расход стали на 15...18 %. Выполняют его на прессах или холодновысадочных автоматах.

Ротационное обжатие. Этот процесс представляет собой радиаль­ную ковку с приложением пульсирующей нагрузки. Достигается высокая степень деформации без разрушения малопластичных инстру­ментальных сталей. В зависимости от пластичности материала может быть холодная и горячая ковка. Форма поперечного сечения полу­ченной заготовки соответствует форме бойков. Способ можно реко­мендовать для образования хвостовиков, канавок на метчиках и дру­гих инструментах. Характеризуется высокой производительностью, низкой себестоимостью и обеспечивает большую экономию металла.

Секторная прокатка. Это способ уменьшения поперечного сечения заготовок или его профилирования. Отличается от непрерывной прокатки тем, что на валках ручьи не на полной окружности, а на ее части. Обеспечивается это установкой на валки 2 секторов 1 с профи­лем, обратным профилю будущей заготовки (рис. 1.1). В момент, когда пространство между секторами свободное, рабочий подает к упору 4 заготовку 3, которая при вращении валков 2 секторами 1 обжимается и выталкивается в сторону рабочего.

 

Рис. 1.1. Работа на ковочных вальцах:

1-ковочные секторы; 2-валки; 3 -заготовка, 4-упор

Таким способом получают продольные канавки на заготовках сверл. Предварительно хвостовую часть сверла из стали 40 сваривают с рабочей частью из быстрорежущей стали, отжигают и обта­чивают. Затем нагревают до 1000...1050 °С со скоростью, не допускающей обезугле­роживания и окисления, электрокон­тактным методом, в соляной ванне или в индукторе высокочастотной установки. После прокатки заготовки завивают при температуре 740...780 °С, получая винтовые канавки. Спроектированы специальные стаканы для прокатки канавок сверл производительностью ~ 250 заготовок в час, а для завивки — производительностью 250...750 шт. в час.

Поперечная прокатка. После нагрева до температуры 1000... 1200 °С на встроенной в стан установке ТВЧ заготовка подается на плашки и прокатывается между ними, как при накатке резьбу. Получаем заготовку сверла с винтовыми стружечными канавками. Производительность имеющихся станов — до 2000 заготовок в час. Используют для сверл диаметром 6... 12 мм. Метод по производитель­ности намного выше предыдущего, но прочность заготовок ниже, так как разрыхляется сердцевина.

Продольно-винтовая прокатка. Метод разработан и используется для получения заготовок сверл с винтовыми канавками с одного на­грева в одну операцию. Подготовленная заготовка прокатывается ме­жду двумя парами синхронно вращающихся роликов. Одна пара ро­ликов формирует канавку сверла, а вторая — спинку. Ролики устанав­ливаются относительно оси сверла с разворотом на угол наклона ка­навки. В зоне контакта роликов и заготовки возникают силы трения, тангенциальные составляющие которых создают пару сил, вращаю­щих заготовку, а осевые перемешают ее вдоль оси. В результате заго­товка перемещается относительно роликов по винтовой линии. Прочность сверл выше, чем при поперечной прокатке, а производи­тельность выше, чем при продольной прокатке с завивкой.

По данным исследований д.т.н. , стойкость сверл с прокатанными канавками ниже, чем с фрезерованными, а в еще большей степени — по сравнению с вышлифованными по цело­му закаленному материалу. Поэтому высокопроизводительный метод получения канавок сверл прокаткой, разработанный для условий крупносерийного и массового производства, обречен на вымирание.

Поперечно-винтовая прокатка. Используют для получения заготовок червячных фрез с витками, образованными методом горячей пла­стической деформации. В прокатном стане применены валки с коль­цевой или винтовой нарезкой, установленные таким образом, что их кольцевые или винтовые выступы-витки располагаются вдоль впа­дин червячной нарезки будущей заготовки. Такие валки расположе­ны с двух сторон прокатываемой заготовки. Принцип прокатки чер­вяка такой же, как и продольно-винтовой способ образования кана­вок сверл. По данным завода «Фрезер», производительность обработ­ки червяка в 30—40 раз выше, чем резьбофрезерованием. Уменьшение балла карбидной неоднородности, получение витков с неперерезанными волокнами металла способствуют повышению стойкости фрез из таких заготовок.

Горячее гидродинамическое выдавливание (гидроэкструзия). Это один из относительно новых методов получения заготовок инстру­ментов пластической деформацией в горячем состоянии. Сущность метода состоит в том, что нагретая до температуры 1050...1100°С ис­ходная заготовка цилиндрической формы помещается в подогретый до температуры 600 °С стальной стакан с фильером в донышке. Свер­ху кладут графитовую пробку, и пуансон под действием ползуна кри­вошипного пресса, перемещаясь по внутренним стенкам стакана вниз, выдавливает через фильер заготовку с поперечным сечением соответствующей формы. При такой схеме графит ведет себя как вяз­кая жидкость, и в стакане создаются условия большого, почти всесто­роннего сжатия материала, повышается его пластичность, и материал спокойно течет через фильер. Так получают заготовки сверл с канав­ками, заготовки метчиков, разверток, в том числе биметаллические, когда быстрорежущая сталь расположена тонким слоем по периметру поперечного сечения. Для этого заготовка под выдавливание должна состоять из цилиндра конструкционной стали, на который надета тонкая трубка из стали быстрорежущей.

Метод высокопроизводительный, экономит быстрорежущую сталь и повышает стойкость инструмента из-за понижения карбид­ной неоднородности материала заготовки. Экономически оправдан в условиях серийного и массового производства инструментов.