Розділ 5 Заточування і доведення різальних інструментів
Заточування інструмента є однією з останніх операцій при його виготовленні. Вона полягає у шліфуванні передніх і задніх поверхонь для додання їм необхідних геометричних форм і розмірів і належної якості поверхні.
У процесі експлуатації інструмент затупляється і його необхідно переточувати для відновлення його різальних властивостей.
Особливості шліфування сучасних інструментальних матеріалів
Сучасні різальні інструменти виготовляють переважно із швидкорізальних сталей, твердих сплавів, кераміки, надтвердих композиційних матеріалів, які мають різні фізико-механічні властивості і внаслідок цього різну шліфованість.
Швидкорізальні сталі мають кращу оброблюваність в порівнянні з більш теплостійкими і зносостійкими твердими сплавами і надтвердими матеріалами. На шліфованість швидкорізальної сталі значно впливають її хімічний склад, структура і фазовий склад. Найбільшою мірою на знос абразивних зерен шліфувального круга впливає вміст карбідів ванадію, оскільки твердість цих карбідів (2500-3000 НV) вища за твердість електрокорунду (1800-2400 НV), який виконується при шліфуванні швидкорізальних сталей. Чим більше об'ємний вміст карбідів ванадію, тим гірше шліфованість сталі. При вмісті ванадію менше 1,5-2% у загартованій і відпущеній сталі карбіди ванадію можуть бути повністю відсутніми або в незначній кількості. Це пояснюється тим, що ванадій, що міститься в сталі, при загартуванні і відпуску переходить в першу чергу у твердий розчин і складні карбіди вольфраму, і лише кількість ванадію, що залишилася, утворює карбіди ванадію.
За ступенем погіршення шліфованості швидкорізальні сталі розташовуються в такому порядку: Р18, Р6М5, Р6М5К5-МП; Р6М5ФЗ-МП, Р6АМ5, Р6М5ФЗ, 11РЗМ3Ф26, Р6М5Ф2К8. Порошкові сталі (МП) шліфуються краще, оскільки в них карбіди дрібніші і розподілені більш рівномірно.
Наявність у складі швидкорізальної сталі, карбідів вольфраму, молібдену і особливо високотвердих карбідів ванадію викликає необхідність застосовувати при шліфуванні абразивні матеріали підвищеної твердості і міцності: високоякісний електрокорунд, монокорунд, хромтитанистий електрокорунд, ельбор. Найбільшу зносостійкість і різальну властивість при шліфуванні швидкорізальних сталей має ельбор. Проте через високу вартість ельбор отримав застосування в основному при остаточному шліфуванні і заточуванні інструмента. При попередньому шліфуванні швидкорізальних сталей застосовують головним чином електрокорунд.
Тверді сплави в порівнянні із швидкорізальними сталями мають більшу твердість (на 5-8 одиниць НRС), більшу зносостійкість, зберігають твердість при високих температурах, але мають значну крихкість. За міцністю тверді сплави істотно поступаються швидкорізальним сталям і вельми чутливі до температурної напруги.
За ступенем погіршення шліфованості вольфрамові тверді сплави розташовуються в такому порядку: ВК.З, ВК4, ВК6, ВК6-М, ВК6-ОМ, ВК8, ВК10.
Титано-вольфрамові тверді сплави мають меншу міцність, ніж вольфрамові, і тому краще шліфуються .
За здатністю до тріщиноутворення ці сплави розташовуються так: Т5К10, Т14К8, Т15К6, Т30К4.
Трикарбідні сплави ще гірше шліфуються через наявність у них карбідів танталу, які сприяють утворенню тріщин.
Безвольфрамові тверді сплави мають низьку міцність і ударну в'язкість, а також вищий коефіцієнт теплового розширення, що робить їх шліфованість ще нижчою.
За шліфованістю вони розташовуються в такому порядку: ТН20, ТМ1, КНТ16. Продуктивність шліфування сплаву КТН16 в 9 разів нижче, ніж ТН20.
Шліфувати тверді сплави можна тільки кругами з карбіду кремнію зеленого і з надтвердих матеріалів, оскільки твердість їх зерен дорівнює твердості зерен електрокорунду. Причому перший матеріал слід застосовувати тільки для попередньої обробки.
Керамічні інструментальні матеріали (ВО-13, ЦМ-332, ВШ-75, ВОК-60, В-3, ОНТ-20) мають таку ж твердість, як і тверді сплави, але найбільш зносостійкі і мають підвищену теплостійкість (до 1100-1200°С). Проте міцність керамічних матеріалів приблизно в 3 рази нижча за міцність твердих сплавів.
Керамічні інструментальні матеріали відрізняються низькою ударною в'язкістю, малою пластичністю і підвищеною крихкістю, тому більшою мірою, ніж тверді, сплави керамічні матеріали чутливі до температурної напруги. Шліфування керамічних інструментальних матеріалів можливе тільки алмазними кругами за умов, що виключають високу температуру нагріву шліфованих поверхонь.
Алмаз має найвищу твердість і найбільший модуль пружності зі всіх відомих різальних матеріалів.
Теплопровідність алмазу також значно вище, ніж у інших інструментальних матеріалів, а коефіцієнт лінійного розширення в 5-10 разів менший, що обумовлює високу стійкість алмазу при теплових навантаженнях до 800-1200°С, більше за які алмаз перетворюється на графіт.
Шліфувати алмазні інструменти можна тільки алмазними кругами на металевій зв'язці.
Композиційні полікристалічні матеріали на основі кубічного і вюртцитоподібного нітриду бору мають твердість, в 2-4 рази більшу, ніж тверді сплави. Теплостійкість 1100-13000 С. Шліфуються дуже погано і лише кругами з алмазу. Причому витрата кругів в 50-100 разів більша, ніж при обробці твердих сплавів.