Продолжение табл. 14

Назначение инструмента н его конструкция

Составная матрица с двумя твердосплавными вставками 1 и 2 в двух обоймах 3 и 4 для особо тяжелых условий выдавливания

как устранены конструктивные концентраторы напряжений. Твердосплавные пуансоны должны применяться только в случаях, когда пуансоны из быстрорежущих сталей выходят из строя вследствие износа, а не поломок.

Рис. 39. Твердосплавный пуансон для обратного выдавливания;

Rt = 0,05d; d, = d - (2Л, + 0,2d); d, = = d - (0,I-0,2) мм; d, = d,; d, = 1,3d,; VJ

= 0,2-0,4d,; ft = a = 5°- 7 30;

f5 - 4- 5°; V = 15-.;10°; отклонение от coocHCLTH , ,ияметра d к d d d, < 0,01 мм

Особенности изготовления твердосплавного инструмента. В связи со все более широким применением в инструментальном производстве и машиностроении твердых сплавов необходимы высокоэффективные методы их обработки и надежное крепление.

Запрессовка твердосплавных вставок. Инструмент для обработки металлов давлением работает в условиях значительных давлений. Например, при выполнении на многопозициоиных холодновысадочных автоматах процессов редуцирования и выдавливания давление в матрицах достигает 2300- 2500 МПа. При высадке шариков давление на инструменте достигает 2000 МПа и более. Эти давления возрастают от нуля до максимума за очень короткий промежуток времени. Поэтому вставки из твердого сплава запрессовываются в стальные корпуса (обоймы), что обеспечивает наличие во вставках сжимающих напряжений, противодействующих напряжениям растяжения от воздействующей деформирующей силы. Сжимающие напряжения должны быть больше или равны растягивающим.

Сборные матрицы выдерживают значительно большие нагрузки, чем простые. Для простои матрицы максимально допустимое внутреннее давление составляет 1000 МПа, для двухслойной - 1600 МПа, а для трехслойной - 2000 МПа.

На стойкость инструмента влияет соотношение размеров твердосплавной вставки и стального корпуса.

В высадочных матрицах без промежуточных колец наружный диаметр вставки

d= 2г у 0,6 - О, о

где R - наружный радиус стального корпуса; мм; Г(, - внутренний радиус твердосплавной вставки, мм.

В отечественной практике наибольшее распространение для бандажей получили стали ЗОХГСА и 35.ХГСА. Бандажи можно изготовлять также из хромоникельмолибденовых сталей. Корпуса матриц должны подвергаться термообработке - закалке и отпуску до твердости по HRC 39-43.

Необходимый натяг устанавливается в зависимости от давлений, развивающихся в процессе пластической деформации, материала и размеров штампуемой детали, характера осуществляемого процесса штамповки и т. п.

Расчеты натягов зачастую выполняются применительно к твердосплавному инструменту простейших форм и с большими допущениями. Практически натяг устанавливается и корректируется в основном исходя из экспериментальных данных.

Натяг при холодном выдавливании и высадке составляет 1,0-1,5% от наружного диаметра твердосплавной вставки.

Напайка. Твердосплавные детали перед нанайкой шлифуют по плоскостям пайки. Шероховатость поверхности должна быть не менее Ra = 2,5 мкм.

Высокое качество напайки обеспечивается правильным выбором марки припоя, так как в процессе работы инструмента его рабочие детали подвергаются высоким циклическим нагрузкам, благодаря чему припой может подвергаться наклепу.

Для предохранения твердых сплавов и стальных корпусов от окисления при нагреве под напайку применяют различные флюсы. Наибольшее применение для этих целей имеют такие флюсы, как бура, флюс-200, фл1ОС-201, флюс Ф-100. Норма расхода флюса составляет 0,15-0,2 г на 1 см площади напайки.

Напайку проводят следующим образом: твердосплавные вставки, стальные корпуса и припой, нарезанный по форме вставки, обезжиривают в ацетоне или другом растворителе. На опорную площадь стального корпуса равномерно насыпают слой флюса толщиной около 1 мм, кладут на него пластину припоя, снова насыпают флюс и укладывают твердосплавную деталь, сверхукоторой насыпают слой флюса, которым должна быть покрыта вся зона напайки. Подготовленный для пайки инструмент помещают в поле индуктора так, чтобы вначале прогревался стальной корпус, а твердосплавная деталь - вследствие теплопередачи от корпуса. Для получения равномерного сквозного прогрева следует периодически отключать и включать установ-

ку. После прогрева зоны пайки примерно до 800 °С (температура плавления флюса) всю деталь перемещают в поле индуктора так, чтобы в области максимального нагрева находилась поверхность спая; прогревают до расплавления припоя. Время выдержки припоя в расплавленном состоянии не должно превышать 10-15 с. После расплавления припоя и выключения тока деталь выводят из индуктора и с помощью металлических стержней поправляют и прижимают твердосплавную вставку или пластину до полного затвердевания припоя. Термическую обработку стальных корпусов с на-пайным вариантом крепления твердосплавных вставок необходимо проводить за один нагрев с напайкой.

Электрофизические методы обработки. Для обработки твердосплавных деталей штампов используют методы прямого и обратного копирования, а также обработку непрофилированным электродом.

При обработке методом прямого копирования электрод-инструмент перемещается сверху вниз и врезается в деталь, копируя свою геометрическую форму.

Метод обратного копирования применяется при изготовлении твердосплавных сопряженных деталей, например, матрицы и пуансоиа штампа. Электрод-инструмент, как правило, изготовляют обработкой резанием или прессованием.

В современных производительных электроэрозионных станках применяют генераторы импульсов с низкой скважностью, высокой частотой и малой длительностью.

Зависимость шероховатости обработанной поверхности твердого сплава ВК20 от электрических режимов приведена в табл. 15.

От свойств материала электрода-инструмента зависят производительность оборудования, качество обработки и износ самого инструмента.

В табл. 16 приведен относительный износ электрода-инструмента при обработке твердого сплава и стали в зависимости от обрабатываемого материала.

15. Зависимость шероховатости обработанной поверхности твердого сплава ВК20 от электрических режимов

16. Относительный износ электрода-инструмента, изготовленного из различных композиций

Обработка заготовок инструмента методами прямого и обратного копирования Производится на копироваль-но-прошивочных станках.

Модели и характеристики копиро-вально-прошивочных электроэрозионных станков представлены в табл. 17.

Прогрессивным методом электроэрозионной обработки прецизионного инструмента является вырезка по всей высоте непрофилированным электро-дом-инсгрументом в виде тонкой проволоки из латуни, вольфрама и др.

Модели и характеристики электроэрозионных станков для профильной вырезки заготовки твердосплавного инструмента представлены в табл. 18.

Ультразвуковая обработка. При обработке твердосплавного инструмента наибольшая производительность достигается При использовании порошков карбида кремния, карбида бора и алмаза.

Основные характеристики абразивных материалов, применяемых при ультразвуковой обработке, приведены в габл. 19.

Рациональной концентрацией порошка абразива в суспензии можно считать 30-35 %.

Наилучн1ей жидкостью при ультразвуковой обработке является вода, обладающая невысокой вязкостью, хорошей смачивающей способностью и охлаждающими свойствами.

Технические характеристики современных ультразвуковых станков универсального типа приведены в табл. 20.

Три обработке твердосплавных заготовок износ инструмента настолько велик, что его хватает практически

19. Абразивные материалы для обработки твердых сплавов

на выполнение только одного перехода. Когда инструмент изготовляется как одно целое с акустическим трансформатором, передающим ему колебания, приходится применять стали с большим содержанием углерода (40, 40Х, 45, 50, 65Г). Для сверления отверстий малого диаметра применяют инструмент из сталей У10А и УЗА.

Шлифование алмазными кругами. Основным способом обработки заготовки твердосплавного инструмента является шлифование алмазными кругами.

В промышленности применяют алмазные круги на органической (бакелитовой) и металлической связке, реже - на керамической связке. Алмазные круги на органической связке обладают хорошей самозатачиваемостью, что обеспечивает при обработке твердого сплава получение ма-

20. Универсальные ультразвуковые станки

лой шероховатости поверхности (Ra - = 0,040-0,020 мкм). Однако в процессе эксплуатации они имеют более низкую стойкость, чем круги на металлической связке, в которых алмазные зерна закрепляются более надежно в алмазном слое.

Алмазные круги на органической связке могут работать без охлаждения. Алмазные круги на металлической связке обеспечивают шероховатость обрабатываемой поверхности Ra = 0,16- 0,080 мкм.

Предварительное шлифование твердосплавных изделий целесообразно выполнять алмазными кругами на металлической связке, а чистовое - алмазными кругами иа бакелитовой связке.

Твердые сплавы имеют пониженные ферромагнитные свойства по сравнению со сталями, поэтому твердосплавные детали нельзя устанавливать непосредственно на магнитные плиты плоскошлифовальных станков, а только с упорными планками, предупреждающими их сдвиг от сил шлифования, или в специальных приспособлениях.

При шлифовании на круглошли-фовальпых стайках твердосплавные вставки зажимают между передним и задним вращающимися центрами или (когда это возможно) закрепляют на оправке.

Алмазные круги на металлической связке правят шлифовальными кругами или брусками К340-16 С1-СТ1 при непрерывном охлаждении, а алмазные круги на органической связке - шлифовальными кругами или брусками К325-12 СМ2~С2.

Круги на органической связке могут работать без охлаждения, обеспечивая высокую производительность и малую шероховатость обработанной поверхности, однако при этом значительно увеличивается удельный расход алмазов. Алмазные круги на металлической связке необходимо охлаждать жидкостью.

В табл. 21-23 приведены рекомендуемые зернистости алмазных кругов в зависимости от требуемой шероховатости обрабатываемой поверхности твердого сплава, режимы резания и смазочно-охлаждающие жидкости.

Электрохимическое шлифование алмазными кругами выполняют в среде электролита. Обрабатываемая заготовка служит анодом, а алмазный круг на металлической связке - катодом. При прохождении через электролит электрического тока происходит растворение металла на срабатываемой поверхности; алмазные зерна вращающегося круга удаляют из зоны обработки продукты разрушения и одновременно увлекают частицы рабочей жидкости, непрерывно обновляя ее состав в прианодном пространстве.

Наибольшую скорость снятия металла обеспечивают алмазные круги с 100 %-ной концентрацией алмаза. Скорость круга 20-25 м/с. Источник постоянного тока имеет напряжение 4-8 В.

При электрохимическом шлифовании рекомендуется применять электролит следующего состава: 5 % нитрата натрия или калия, 5 % фтористого натрия, 0,3 % нитрита натрия и 89,7 % воды.

Электрохимическое шлифование позволяет получить обрабаранную поверхность с Ra = 0,160-0,040 мкм.

Станки для электрохимического шлифования отличаются от обычных в основном изоляцией шлифовального шпинделя и способом подвода электрического тока. При электрохимическом шлифовании съем слоя твердого сплава может достигать 1000 мм/мин.

Обработка резанием. Твердосплавные заготовки из снлавов ВК15, ВК20, ВК20К, ВК20-КС и ВК25 диаметром от 10 мм и выше можно обрабатывать (табл. 24) резцами из эльбора-Р, синтетического алмаза АСПК, гексани-та-Р, карбонадо. Геометрические параметры резцов: передний угол у == = -(15ч-20)°; задний угол Y = 10-г 12°; г = 0,5-=-0,7 мм; угол наклона кромки % = -f-20°; угол в плане ф = = 45°; инструментальный угол а плане Фи 15°.

Во Всесоюзном научно-исследовательском институте твердых сплавов (ВНИИТС) разработаны специальные резцы, оснащенные сверхтвердыми слоистыми материалами (СББН) из синтетического поликристаллического алмаза. Детали штампов - из сплавов ВК15, ВК20, ВК25, ВК20-КС, ВК20К;

21. Рекомендуемые марка и зернистость алмазных кругов в зависимости от требуемого параметра шероховатости обрабатываемой поверхности твердого сплава

22. Рекомендуемые режимы резания при обработке заготовок твердосплавного инструмента