Заточка режущих инструментов II
Тщательное соблюдение правильной геометрии при переточках имеет особенно важное значение для таких инструментов, заточка которых сложна и требует специальных заточных станков (сверла, фрезы, резьбонарезные гребенки и т. д.).
В этом отношении показателен следующий пример. Сравнивалась работа 25 сверл, заточенных вручную, т. е. не очень тщательно и недостаточно правильно, и такого же количества сверл, заточенных на специальных станках. Оказалось, что: 1) сверла, заточенные на станках, допустили в 2,5 раза больше переточек, чем сверла с ручной заточкой (256 против 102); 2) общее количество отверстий, просверленных сверлами с машинной заточкой, благодаря более высокой их стойкости, было в 20 раз больше, чем для сверл с ручной заточкой; 3) стоимость обработки одного отверстия сверлами с машинной заточкой оказалась в 20 раз меньше, чем для сверл с ручной заточкой.
Довольно часто инструменты имеют пониженную стойкость вследствие того, что при заточке ухудшается качество инструментального материала в поверхностных слоях режущей части.
Повреждение поверхностных слоев у инструментов из быстрорежущей стали может происходить в результате так называемых прижогов. Выше уже указывалось, что чрезмерно высокая температура пагубно влияет на режущие свойства инструмента. Если вести заточку неправильно подобранным и плохо заправленным шлифовальным кругом без охлаждения, снимая за один проход слишком большой слой металла, то затачиваемая поверхность разогреется настолько сильно, что металл, прилегающий к ней, отпустится, его твердость и износостойкость резко упадут.
Инструменты, получившие прижоги при заточке, имеют низкую стойкость. Кроме того, при работе такими инструментами, особенно метчиками, протяжками, развертками, как правило, наблюдается налипание металла на задние поверхности.
Прижоги на режущих инструментах можно обнаружить по цвету поверхности поврежденного металла: она приобретает темную (темнофиолетовую) окраску. Но, к сожалению, светлый, блестящий вид заточенной поверхности еще не говорит об отсутствии прижогов, так как потемнение металла легко устраняется, хотя бы путем зачистки куском дерева. При проверке твердости инструмента обычными способами прижоги не могут быть выявлены вследствие очень небольшой толщины поврежденного слоя. Поэтому важно предотвращать появление прижогов при заточке путем соблюдения надлежащих режимов шлифования и правильного подбора характеристик абразивных кругов.
Наглядное представление о том, в какой степени вредны прижоги поверхностей инструмента, полученные при заточке, может дать следующий пример.
Для выяснения причин низкой стойкости метчиков были предприняты специальные опыты, которые заключались в том, что некоторое количество совершенно одинаковых метчиков затачивалось правильно (т. е. медленно и с необходимыми предосторожностями от прижогов) и неправильно (т. е. слишком быстро). После этого, соблюдая одинаковые условия работы, сравнивали, сколько отверстий нарезал каждый метчик.
Оказалось, что: 1) 70% всех случаев пониженной стойкости метчиков вызывалось их плохой заточкой; 2) средняя стойкость метчика при правильной (медленной) заточке в 11,5 раза больше, чем при неправильной (быстрой); 3) общая затрата времени на заточку метчиков, потребных для нарезания 100 деталей, была в случае «быстрой» заточки в 3 раза больше, чем в случае медленной заточки.
Следовательно, медленная и осторожная заточка приводит к уменьшению расхода инструмента и значительно сокращает общие затраты времени на его переточку. При быстрой заточке загрузка заточного отделения не только не уменьшается, а, наоборот, возрастает.
При поспешной и небрежной заточке инструментов, оснащенных пластинками твердого сплава или минералокерамики, очень серьезную опасность представляет образование трещин, которые, как правило, приводят к выкрашиванию режущих лезвий в процессе эксплуатации. Причиной растрескивания этих хрупких инструментальных материалов являются внутренние напряжения, возникающие вследствие резкого нагрева и неравномерного охлаждения. При шлифовании твердых сплавов поверхностные слои мгновенно нагреваются до температуры 1 000 — 1 500°. Скорость нагрева доходит до 100 000 градусов в секунду, тогда как скорость теплопередачи в тело пластинки твердого сплава примерно в 100 раз меньше; поэтому поверхностные слои, находящиеся на некотором расстоянии от места шлифования, имеют значительно меньшую температуру.
Неодинаковые величина и направление температурных деформаций различных участков затачиваемой пластинки приводят к большим внутренним напряжениям.
В настоящее время заточку твердосплавных инструментов осуществляют, главным образом, посредством шлифовальных кругов. Специальные исследования показали, что применение электрических способов заточки — анодномеханического и электроискрового — нецелесообразно, так как приводит к снижению стойкости инструментов, а затраты времени на переточку возрастают.
Химикомеханический способ заточки и доводки твердых сплавов, который основан на разрушении поверхностного слоя твердого сплава под действием электрохимической реакции и последующем удалении продуктов этой реакции при помощи абразивных зерен, находящихся между поверхностями обрабатываемой пластинки и вращающегося металлического диска, пока получил ограниченное применение. В зависимости от режимов заточки глубина трещин может изменяться от сотых долей миллиметра до 0,1—0,3 мм.