Области целесообразного применения различных инструментальных материалов и особенности эксплуатации изготовленных из них инструментов IV
Пониженная твердость для инструментов, которые подвержены поломкам и выкрашиваниям. Хотя наилучшие режущие свойства быстрорежущей стали достигаются при твердости RC 63—65, для таких инструментов целесообразно понизить ее на несколько единиц. При этом, благодаря увеличению прочности и вязкости, резко уменьшаются поломки инструментов и срок их службы значительно возрастает. Рекомендуемые пределы твердости для таких инструментов составляют: сверла диаметром до 6 мм — RC 58—61, развертки диаметром до 8 мм — RC 60—63, резьбовые фрезы — RC 61—64, метчики— RC 61—63 (при диаметре до 6 мм — RC 58—61), гребенки к резьбонарезным головкам — RC 61—64.
Значительно сложнее требования к условиям рациональной эксплуатации инструментов, оснащенных твердыми сплавами или минералокерамикой. Ввиду повышенной хрупкости эти инструментальные материалы часто растрескиваются и выкрашиваются. Образованию трещин способствует резкое изменение температурных условий, например быстрое охлаждение инструмента после припайки пластинок твердого сплава, неравномерное попадание струи эмульсии на режущую часть работающего инструмента, быстрый нагрев отдельных участков поверхности пластинки при шлифовании и затачивании инструмента. Появившиеся трещины, даже если они имеют ничтожные размеры и не обнаруживаются невооруженным глазом, уменьшают и без того незначительную прочность твердосплавной или минералокерамической пластинки и служат очагами дальнейшего разрушения при эксплуатации инструмента.
Следует заботиться о предотвращении образования трещин уже в процессе изготовления твердосплавных инструментов, обращая особое внимание на тщательное соблюдение необходимых предосторожностей при напайке пластинок, шлифовании и затачивании. Причиной образования трещин при напайке твердосплавных пластинок являются растягивающие напряжения, возникающие в твердом сплаве при охлаждении, как результат, во-первых, изменения объема стальной державки вследствие структурных превращений, и, во-вторых, различной степени линейного расширения (у твердого сплава линейное расширение при нагреве в 2—2,5 раза меньше, чем у стали). Величина возникающих напряжений и, следовательно, вероятность появления трещин уменьшаются при уменьшении скорости охлаждения инструмента после напайки пластинки. Поэтому твердосплавные инструменты, особенно при высоком содержании в сплаве титана, следует после напайки постепенно охлаждать в печи, нагретой до 200—250°, или в песке, подогретом до этой температуры. При напайке пластинок из твердых сплавов с высоким содержанием титана рекомендуется между пластинкой и державкой помещать так называемые компенсационные прокладки из сплава железа с никелем или малоуглеродистой стали (не более 0,1% углерода). Такие прокладки в виде фольги толщиной 0,25—0,35 мм или сетки разгружают место спая от напряжений, возникающих при остывании инструмента; в результате этого уменьшается опасность образования трещин в твердом сплаве.
Большое значение имеет соблюдение определенных требований к конструкции инструментов с пластинками твердого сплава. Наиболее выгодным с точки зрения уменьшения напряжений является соотношение толщины пластинки и стальной «подкладки», равное 1 : 3. Следует избегать впаивания твердосплавных пластинок в закрытые пазы, так как при этом больше вероятность образования трещин.
Учитывая опасность повреждения пластинок твердого сплава при напайке и заточке, большие преимущества имеют конструкции резцов с механическим креплением многогранных неперетачиваемых пластинок; при использовании таких резцов напайка и заточка пластинок полностью исключаются. Резцы с неперетачиваемыми пластинками заслуживают особого предпочтения в случае применения минералокерамики.
Правильная эксплуатация инструментов с пластинками твердых сплавов и минералокерамики должна обеспечить прежде всего такие условия, которые предотвращали бы поломки, выкрашивания и растрескивание хрупкого инструментального материала. Основные правила эксплуатации сводятся к следующему.
1.Исправное состояние станка (отсутствие слабины, приводящей к вибрациям; надежность передачи от привода станка, хорошая натяжка ремней; правильная затяжка подшипников шпинделя, клиньев суппорта и т. д.).
2.Жесткое и точное закрепление инструмента.
3.Правильная установка и надежное закрепление детали.
4.Предотвращение резкого увеличения нагрузки на инструмент.
Нельзя останавливать вращение шпинделя станка, не выключив предварительно подачу: это неизбежно приводит к поломкам твердосплавных и, тем более, минералокерамических пластинок. Важным условием предотвращения выкрашивания минералокерамических пластинок на резцах является предварительная обработка торца детали путем подрезки или снятия фаски.
Обратный отвод фрезы должен осуществляться на ходу станка; при отводе неподвижной фрезы по уже обработанной поверхности пластинка твердого сплава легко выкрашивается при самом незначительном сопротивлении (например, при попадании стружки).
5.Обильный и непрерывный поток охлаждающей жидкости в случае работы с охлаждением (при точении; скоростное фрезерование производится без охлаждения). Если обильное охлаждение обеспечить невозможно, лучше работать всухую, так как неравномерное, прерывистое охлаждение приводит к образованию трещин на пластинках.
6.Своевременная переточка инструмента без доведения его до чрезмерного затупления.