Выкрашивание режущих элементов инструмента или его поломки
Причины, приводящие к выкрашиванию и поломкам инструментов, зачастую одинаковы, и поэтому их можно рассмотреть совместно.
1. Одной из основных причин этих неполадок является повышенная хрупкость инструментального материала. В отношении минералокерамики и твердых сплавов эта особенность отмечалась уже неоднократно. Быстрорежущие стали обладают достаточной прочностью, но на практике нередко приходится сталкиваться с повышенной хрупкостью быстрорежущих инструментов, которая вызывается плохим качеством материала (наличием посторонних включений, большой карбидной неоднородностью и т. д.), неправильной ковкой заготовок или неправильной термической обработкой; в последнем случае нередко обнаруживается также чрезмерно большая твердость инструмента. Нужно помнить, что твердость инструмента, имеющего на режущем лезвии выступающие участки небольшой толщины, склонные к выкрашиванию, должна быть несколько ниже, чем твердость обдирочных инструментов простой формы.
Наконец, следует учитывать, что цианирование, способствующее увеличению стойкости инструмента, сопряжено с некоторым увеличением его хрупкости. Поэтому, как уже указывалось в гл. I, от цианирования инструментов, имеющих небольшое сечение, нередко приходится отказываться.
2. Перегрузка режущего инструмента при слишком большом сечении среза, при увеличенной прочности материала детали или при чрезмерном притуплении инструмента, т. е. работа в условиях, когда величины затрачиваемых сил резания превосходят те, на которые рассчитана конструкция инструмента. При фрезеровании перегрузка инструмента нередко возникает вследствие чрезмерного биения зубьев фрезы, резкого подвода детали к фрезе (до включения автоматической подачи), большой неравномерности фрезерования изза недостаточного числа зубьев фрезы.
3. Ослабление режущей части инструмента в результате неправильной заточки (при слишком больших передних или задних углах).
4. Провертывание инструмента с вращательным рабочим движением (фрезы, сверла, зенкеры) вследствие плохого прилегания конусов хвостовика инструмента (или оправки) и отверстия в шпинделе станка вызывает поломки, так как приводит к резкому увеличению нагрузки на режущие лезвия (если автоматическая подача не прекращается).
5. Защемление стружки и плохой ее отвод являются одной из наиболее частых причин поломок многолезвийных инструментов.
При работе простыми проходными резцами стружка сходит свободно. При работе же фрезами, протяжками, метчиками, сверлами для сверления глубоких отверстий вся снимаемая стружка должна разместиться в канавках между зубьями инструмента, а если объем этих канавок недостаточен (что особенно часто случается при обработке очень вязких металлов, например мягкой стали, алюминия, которые дают сливную стружку, занимающую большой объем), то они забиваются стружкой и инструмент ломается.
Типичным примером могут служить частые поломки мелких метчиков. Нередко метчики, независимо от их диаметра, имеют четыре канавки. При малом диаметре метчика (4—6 мм) это приводит к очень небольшому объему канавок, а сердечник метчика, в свою очередь, также ослаблен. Поэтому для мелких метчиков число канавок следует уменьшать, принимая при диаметре резьбы до 8 мм две канавки, от 8 до 14 мм — три канавки, свыше 14 мм — четыре и более канавок.
Фрезы, снимающие крупные стружки со стальных деталей, должны иметь достаточный объем впадин между зубьями; если переточка фрез ведется только по задним поверхностям, то необходимо время от времени углублять канавки.
Длина рабочей части сверла, на которой имеются винтовые канавки, должна превышать глубину сверления. Если стенки отверстия закрывают канавки и не дают выхода для стружки, то поломка сверла неизбежна.
6. К выкрашиванию может приводить неудовлетворительное качество смазывающеохлаждающей жидкости с точки зрения смазки рабочих поверхностей инструмента. При высоких смазывающих и «режущих» свойствах жидкости силы резания значительно уменьшаются; если же жидкость вовсе не попадает на режущие поверхности, то инструмент заедает, выкрашивается и ломается.
7. Выкрашивания и поломки инструментов могут вызываться причинами, не зависящими от самих инструментов и кроющимися в неисправностях станка или зажимного приспособления.
Примерами могут служить: большая слабина в механизме подачи сверлильного станка, вследствие чего сверло подается неравномерно, рывками и сильно перегружается (особенно при выходе из отверстия); разработка направляющих или гайки ходового винта фрезерного станка; перекосы детали в приспособлении для развертывания, вследствие чего развертка не попадает в предварительно просверленное отверстие; сильные вибрации инструмента и детали и т. д.
Особенно часто выкрашиваются и ломаются инструменты, оснащенные пластинками из твердых сплавов или минер алокерамики, которые отличаются повышенной хрупкостью и требуют большой осторожности в эксплуатации.
К выкрашиванию и поломкам таких инструментов, помимо причин, рассмотренных выше, могут приводить еще следующие обстоятельства.
8. Наличие на пластинках мелких трещин (иногда в виде едва заметной «сетки»), которые появляются в результате резкого охлаждения инструмента после напайки пластинок или неправильной технологии заточки (применение абразивов с несоответствующими характеристиками; завышенная скорость вращения шлифовального круга или его перемещений вдоль затачиваемой поверхности; резкое охлаждение твердого сплава в процессе заточки; использование «засаленного» шлифовального круга; слишком большая поверхность соприкосновения шлифовального круга с затачиваемой пластинкой), а также вследствие неудовлетворительного качества изготовления самого твердого сплава. Характерно, что трещины, вызываемые резким охлаждением или неправильной заточкой, обычно имеют вид прямых или ломаных линий или изломанной сетки, тогда как дефекты твердого сплава могут приводить к появлению трещин в виде плавных кривых линий значительной ширины.
К растрескиванию и последующему выкрашиванию пластинок приводят перебои в подаче охлаждающей жидкости, так как в этом случае разогретый твердый сплав подвергается резкому охлаждению. Необходимо следить за тем, чтобы охлаждающая жидкость поступала в достаточном количестве, а сходящая стружка не загораживала пластинку твердого сплава. Если не удается обеспечить выполнение этих требований, то лучше работать вовсе без охлаждения.
При скоростном фрезеровании охлаждающую жидкость применять не следует, так как здесь неизбежно чередование нагрева и резкого охлаждения.
Мероприятия, предотвращающие растрескивание пластинок твердого сплава, описаны в главах выше.
9. Выкрашивание пластинок из твердого сплава и минералокерамики может вызываться несоблюдением тех особых требований к геометрии инструмента, которые способствуют повышению прочности режущего лезвия: отсутствием фасок с отрицательным передним углом или незначительной их шириной, недостаточной величиной угла наклона главного режущего лезвия (особенно при работе с ударами), слишком большими задними углами, отсутствием переходных режущих лезвий (у фрез).
10. При неправильных размерах стружкозавиватель ного порожка — слишком малой его ширине и большой глубине — стальная стружка заклинивается в нем и это вызывает выкрашивание режущих лезвий.
11. Выкрашивания и поломки твердосплавных и ми нералокерамических пластинок часто вызываются несоблюдением элементарных правил эксплуатации инструментов— небрежным обращением с резцами, остановкой вращения шпинделя при включенной автоматической подаче и т. д. Недопустимо перемещение невращающейся фрезы по уже обработанной поверхности при отводе после рабочего прохода.
При работе резцами с минералокерамическими пластинками выкрашивания нередко возникают вследствие ударов при врезании. Поэтому следует предварительно подрезать торец заготовки или снять на нем фаску, а также производить врезание с ручной подачей. Для обработки коротких деталей с большим количеством радиальных врезаний и выходов такие резцы применять нежелательно.
Твердосплавные и минералокерамические инструменты следует хранить и транспортировать в таких условиях, которые исключают удары по пластинкам.
12. Минералокерамические и твердосплавные пластинки особенно часто выкрашиваются при работе с вибрациями. Причины возникновения вибраций и способы их устранения будут рассмотрены ниже.
13. Цели выкрашивание и поломки пластинок не удается устранить никакими способами, то следует попытаться использовать более прочный твердый сплав; в отдельных случаях оказывается целесообразной замена твердого сплава быстрорежущей сталью.