Алмазный волок
15/03/11 12:23
Существует три способа изготовления алмазных волок [16]:
А. Механическая обработка алмазов в незапрессованном состоянии, Б — в запрессованном состоянии: а) в обычную оправу и б) в металлокерамический брикет, В — комбинированное электроэрозионное и механическое изготовление волок.
А Механическая обработка алмазов в незапрессованном состоянии включает восемь следующих основных операций (фиг. 49).
1) Огранка двух опорных параллельных плоскостей алмаза имеет целью создать также две плоскости, ютэрые обеспечивали бы возможность точной установки его при
последующих процессах разделки, а также по возможности удалить часть имеющихся на алмазе пороков. Эта операция не производится для алмазов, имеющих форму вытянутого октаэдра с уже параллельными плоскостями.
Огранку произвсдят на дисковых ограночных станках. Алмаз прочно закрепляется в специальном патроне во избежание вибрации в процессе огранки. Непрочность закрепления алмаза может ппивести к образованию глубоких царапин на поверхности диска. Опорная плоскость держателя и плоскость диска должны быть
параллельны, Допустимое биение диска в осевом направлении не должно превышать 0,1 и в радиальном — не более 0,2 мм.
Перед огранкой внимательнс просматривают чугунный диск и проверяют на биение, и в случае обнаружения на нем глубоких царапин или значительного биения он должен быть обработан на токарном станке и затем тщательно отшлифован кругом из карбида кремния. На подготовленную поверхность диска наносят в радиальном направлении от центра к периферии мелкие рифления. Затем диск насаживают на вертикальный вал, имеющий скорость вращения ~2000 об/мин, и проверяют биение. После этого на диск наносят слой алмазного порошка размером 15--50 мк. Вал расположен в центре массивной станины, на столе которой на уровне диска установлены на поворотньг: кронштейнах S—5 держателей для алмазов.
В процессе огранки, особенно в начальной ее стадии, держатели с алмазами периодически снимают и через лупу проверяют ограни ваемые плоскости и в зависимости от качества огранки устанавливают держатели в надлежащие для производства огранки положения. Во избежание скольжения держателей с алмазами все воемя по одной и той же окружности диска кронштейны периодически поворачивают на определенный угол вокруг их вертикальной оси.
Пеле получения первой плоскости производят шлифование второй, для чего алмаз прижимают обрабо ганной плоскостью к параллельной поверхности стержня держателя. При этом необходимо периодически проверять микрометром параллельность плоскостей.
Для огранки применяются также и станки, в которых шлифование алмазов производится трением их друг о цруга (фиг. 50). При этом не нужен алмазный порошок, наоборот он получается при шлифовании как отход, но произзодительность такого станка ма, а, так как он может работать со скоростью не белее 400 об/мин; при
большей скорости алмазный порошок сгорает.
2) Огранка смотрового окна. Через плоскость, перпендикулярную к опорным плоскостям, удобчо наблюдать за последующими процессами создания волочильного канала, поэтому ее называют смотровым окном.
Для создания смотрового окна выбирают наиболее широкую 1рань, закрепляют алмаз опорными плоскостями в особый держатель и производят шлифование так же, как и опорных плоскостей. При огранке на этих операциях алмаз теряет в весе 10—20% от исхсд ного веса. Так как при шлифовании и огранке на быстро вращаю-щхся "1 :ках в зоне контакта развивается высокая тем] ературе (выше 1000'), то образующийся при этих операциях алмазный порошок почти полностью сгорает.
В настоящее время институтом машиноведения АН СССР в содружестве с одним из заводов проводятся опыты по применению для резки алмазов ультразвукового метода, при которсм Могут сохраниться кусочки алмазов Окончательное суждение об этом методе может быть вынесено, однако, толы о после его всестороннего исследования.
3) Центрирование производится с целью обеспечения правильного положения волочильного канала, который должен быть расположен параллельно смстровому окну. Желательно иметь при это,.! совпадение центров волочильного канала и опорных плоскостей, если только на этой линии симметрии нет дефектов или трещин.
При центрировании высверливают конус высотой, равной V» высоты всего алмаза, с углом при вершине в пределах 75—90°, причем угол тем больше, чем больше вес обрабатываемого алмаза.
Сверление производят мелкими с острыми краями осколками алмазов, которые обычно получаются при раскалывании алмазно! -
борта (крошки), или осколками, полученными из изношенных, отработанных волок. По мере углубления в гело алмаза осколки необходимо несколько раз заменять, беря каждый раз все более тонкие и острые. так как в процессе сверления происходит выкрашивание мелких частиц алмаза и образование алмазных порошков, то необходимо тщательно собирать их, для чего рабочее место, где производится сверление, должно быть защищено специальными щитками, а на столе постлана бумага или клеенка. Для сбора алмазного ■'опошка рекомендуется также устанавливать на станках отсосы. Потери при этой операции составляют 2—3%.
Сверление производят или на ручном горизонтальном одношпин-дельнсм станке с числом оборотов до 42и0 i минуту, или на сверлильном двухшппндельном станке типа 40-23.
Алмаз мастикой или шеллаком прикрепляют к диску, который вставляют в патрон станка. Затем к алмазу подводят закрепленный острый осколок алмаза, которым слабо надавливают в заранее отмеченном месте — центре алмаза, и, получив небольшое углубление, меняют осколок на более острый и дают гильный нажим для получения широкой конической входной части канала. Далее снова меняют осколок на более острый, и сверление производят под слабым нажимем.
4) Сверление смазочной воронки, рабочего конуса и калибрующего пояска производят тонкой стальной иглой, с заточенным на конус концом, на который подается абразивная смесь алмазного порошка с оливковым маслом. При этом игла вращается со скоростью 9000 об/мин, а алмаз, закрепленный в держатель, совершает возвратно-поступательное движение по прямой и при помощи специального устройства вибрирует, что создает условия для непрерывной подачи свежей абра-ивной смеси на конец иглы и удаления из волочильного канала отработанных алмазных порошков, утративших аЬразивную способность.
Контроль за сверлением которое длится дс 100 час., осуществляют * через смотровое окно при помощи микроскопа или лупы
(XI )•
1од воздействием ударов алмаза и абразивной смеси на иглу последняя быстро выходит из строя. Так как при сверлении этой части волочильного канала необходимо получить разные конические сечения и под конец цилиндрическую форму, то по мере выполнения этого процесса применяют четыре иглы раз-ли чой формы. Первая игла для сверления смазочного конуса затачивается на короткий конус в 60°, вторая и третья для сверления рабочей распушки — на конусы в 30 и 16° и четвертая для сверле :ия рабочего пояска имеет на конце цилиндрическую форму.
После каждых 2 час. работы абразивную смесь, поскольку она значительно засоряется стальным порошком и становится малоэффективной, СЛ1 [.ует заменять на свежую, а замененную подвергать регенерации. Перед применением свежей абразивной смеси
волочильный канал необходимо промыть бензином и прочистить деревянным остроконечным стержнем.
При сверлении необходимо следить за тем, чтобы между иглой и дном просверливаемого канала всегда имелся алмазный порошок во избежание образования трещин в алмазе.
Зернистость алмазных порошков, применяемых для сверления, заьисит от величины диаметра канала, просверливаемого в алмазе, и выбирается обычно в следующих пределах: для алмазов весом дс 0,25 карата — 15—20 мк и для алмазов весом от 0,25 до 0,5 карата — 20—40 мк.
Сверление алмазных волок производят на горизонтальных и вертикальных сверлильных станках. Последние снабжены устройством для автоматического затачивания стальных игл без остановки стачка.
5) Сверление выходной распушки производят со стороны второй плоскости. Перед сверлением алмаз три помощи стальной иглы точно центрируют в патроне, а затем фоизводят сверление выходной распушки острым осколком алмазной крошки (алмазного борта), периодически проверяя правильность центрирования. Когда между калибрующим пояском и выходной распушкой останется алмазная стечка толщиной 20—50 мк, сверление алмазным осколком выходной распушки прекращ нот.
Сверление оставшейся тонкой стенки производят стальными иглами, заточенными на разные углы конуса, сменяя их, с уменьшением толщины алмазной стенки, с больших углов на меньшие. Последняя игла должна иметь угол конуса 10и.
Как только во входной части алмаза появится абразивная смесь, сверление прекращают, так как это означает, что стенка просверлена. Алмаз поворачивают смазочным конусом к игле, которая должна иметь цилиндрическую заточку, и ею дошлифовывают конец калибровочного пояекг..
Досверливание канала рекомендуется делать со стороны выходной распушки, потому что продолжать сверление при большой длине уже имеющегося канала опасно, так как при подходе иглы к поверхности выходной распушки могут быть сколоты частицы алмаза вследствие его хрупкости. В этом случае канал может принять неправильную форму, которую уже исправить нельзя,
Всего на обработку одной волоки в зависимости ог размера алмаза и диаметра отверстия волоки расходуется:
1) на волоки, предназначенные для волочения стальной проволоки и тугоплавких металлов (вольфрама, молибдена, никеля, платинита), от 0,34 до 0,37 карата алмазного борта и алмазного порошка (пудры);
.2) на волоки, предназначенные для во-почения мягких металлов (меди, манганина, константана и др.): а) с диаметром отверстия 60 мк и менее — примерно 0,35 карата борта; б) с диаметром отверстия 61 мк и выше ~0,735 карата, в том числе 0,425 карата борта.
Для рационального использования алмазов и увеличения их стойкости целесообразно в алмазах весом более 0,25 карата при золочении тонкой проволоки сразу просверливать два параллельных канала в новой волоке или делать их последовательно один за другим, т. е. после использования волоки до требуемого диаметра с одним отверстием просверливается параллельно второе отверстие.
В настоящее время в поактике этот метод применяется очень редко, хотя необходимость в этом есть, так как практически на предприятиях накапливается значительное количество волок диаметром 0,08—0,1 мм, использование которых для волочения проволоки больших диаметров не всегда возможно.
Вообще для лучшего исп эльзования алмазов целесообразно сверлить их на малые диаметры, чтобы можно было использовать волоки как можно дольше, т. е. переполировывать большее количество раз. При большом первое ачальном диаметре волочильного канала стенки волоки будут тонкг.ми и количество полировок на другие размеры будет малым.
6) Шлифование волочильного канала производят для получения гладкой поверхности канала, закругленных переходов между отдельными зонами и для получения размеров калибрующего пояска, близких к заданным. Шлифование отдельных зон канала производят с тех сторон, с которых производилось их сверление, и в следующей последовательности:
а) выходная распушка, б) рабочий конус, в) калибрующий поясок, г) смазочный конус и д) переходные зоны.
Шлифование произьодится иглами, заточенными на те же углы, что и при сверлении. Игла для шлифования калибрующего пояска должна иметь диаметр меньший, чем игла для его сверления.
При шлифовании применяют алмазные порошки зернистостью 15—25 мк, при этом производят периодическую очистку канала. Качество шлифования и формы канала проверяют под микроскопом.
Перед шлифованием на центровочном станке производят центрирование алмаза, прикрепленного к диску, специальным центроуло-вителем. Затем диск с алмазом прикрепляют к планшайбе шлифовал оного станка, на котором алмаз вращается, а игла совершает возвратно-поступательные и колебательные движения.
7) Закрепление обработанного алмаза (волоки) в оправу производят в целях повышения е-.о стойкости и удобства в обращении при последующей эксплуатации. Перед вставкой во-локт в оправу проверяют линейные размеры волочильного канала и угла 2а (см. фиг, 47) при помощи микроскопа с окуляр-микрометром или квадратно-сетчатым окуляром с сеткой и угловыми делениями при увеличении не менее 30 для волок ди i етром более 60 мк и не менее 100—для волок диаметром менее 60 мк. Оправа должна плотно прилегать к неровным поверхностям боковых сторон волоки, а нижняя поверхность волоки плотно прилегать к бортам опоавы, что достигается при помощи легкоплавкого сплава
(третника), заполняющего промежутки между волокой и оправой. Коэффициент линейного расширения материала оправы должен быть близок к аналогичному коэффициенту алмаза.
Оправу изготовляют в виде цилиндра диаметром 16—25 мм и высотой 5—7 мм из латуни, томпака, бронзы, стали и других сплавов с пределом прочности на растяжение не менее 30 кг/мм2 и твердостью не менее 75 Нв.
Материал оправы и промежуточного слоя не должен корродировать в эмульсиях, которые применяются в качестве смазочного материала при волочении.
Волоку вставляют в оправу, а промежутки между ьолокой и опрарой заполняют грану-лями или стружкой припоя, затем оправу подогревают, и припой, расплавляясь, заполняет все промежутки между волокой и опраьой. Состав
припоя: 77—78% меди; 10—11% цинка; 7— 8% олова; 1,5—2% сурьмы; 1,5—2% висмута.
По другому способу волоку помещают в оправу и закрывают капсюлем из легкоплав кой латуни. В волоку через отверстие в капсюле вставляют иглу и на станке центрируют как по оси волочильного канала, так и по опорным плоскостям волоки. Оправу разогревают и при помощи пуансона запрессовывают в оправу капсюль, который при этом растекается и заполняет все промежутки (фиг. 51).
Недостаточно прочное закрепление алмаза в оправе приводит к растрескиванию алмаза в процессе использования волоки для волочения проволоки.
Хорошая оправа алмазных волок необходима для того, чтобы обеспечить долгий срок службы и предохранить их от растрескивания при волочении Срок службы алмаза в значительной степени зависит от прочности материала оправы.
Алмаз должен быть точно центрирован в оправе, а ось канала
быть перпендикулярной боковым граням оправы. Это необходимо потому, что камни в оправе подвергаются многократному шлифованию.
8) Полирование рабочей распушки и кали-
брующего пояска производится для доведения размеров их до заданной величины и придания глянцевой поверхности. Волоку с оправой вставляют в планшайбу станка и производят полирование алмазным порошком с размером зерен 5—7,5 мк при помощи стальной иглы. Качество полирования, т. е величину диаметра и отсутствие овальности калибрующего пояска, проверяют с помощью бинокулярного микроскопа, а также путем опытной протяжки проволоки по тому пути волочения, на который рассчитывалась данная волока.
Б. Механическая обработка алмаза в заг.рессованном состоянии
производится так же, как и при первом способе, но седьмая операция становится первой, и отпадает необходимость в огранке двух опорных параллельных плоскостей и смотрового окна.
Операция предварительного перед обработкой алмаза запрессо-вывания дает возможность применить более прогрессивные способы закрепления; так как этому не мешает еолочильный канал, можно лучше выдержать правильное положение оси канала в процессе его сверления вследствие возможности более прочного закрепления оправы в патронах станков. Вместе с этим имеется возможность применить для волок более мелкие по объему и весу алмазы и получить в них волочильные каналы большею размера, а для каналов того же диаметра брать алмазы в 3—5 раз мельче Однако отсуг ствие смотрового окна значительно затрудняет контроль за правильностью изготовления волочильного канала.
Разновидностью этого способа является запрессовывание алмаза в металлокерамический брикет по методу Днестровского и Само-лина [16]. По этому способу алмаз вкладывают в пресс-форму, засыпают порошкообразным никелем или молибденом, или вольфрамом и прессуют при нагревании. Спекшийся брикет запрессовывают в оправу.
В. Комбинированное электроэрозионное и механичгское изготовление волок отличается быстротой и широко применяется на предприятиях. Если при первых двух способах на сверление волоки затрачивается около 100 час., то этим способом она изготовляется за 7—10 час. Однако этот способ главным образом применяется для сверления каналов диаметром не более 60 мк.
Электроэросионное сверление состоит из нескольких операций. Сначала производят сверление смазочного конуса на специальном высокочастотном элгктроэрозионном станке, имеющем трансформатор с напряжением во вторичной цепи 12 000 в (фиг. 52). Затем сверлят часть рабочего конуса электролитическим путем (фиг. 53)
Обычно протягивают 900—250 мм проволоки, которую взвешивают на тоозионных весах, а затем по удельному весу металла и длине проволоки определяют ее сечение. Диаметр проволоки должен составлять 105—Р0% номинального диаметра волоки.
Волочение проволоки производится со скоростью 2—3 и/мин без применения смазки и в направлении, перпендикулярном к торцу волоки.
Измерение диаметра и овальности протянутой проволоки также производит оптиметром или на приборе К2-А с точностью до 1 мк в двух взаимно-перпендикулярных направлениях одного сечения, в трех местах по длине отрезка проволоки.
в 10%-ном растворе азотнокислого калия при низком напряжении (порядка 85 в). Полирование канала волоки производится механическим методом.
После изготовления волоки формы и размеры волочильного канала подвергаются про-
верке. На оправе каждой волоки чеканят: диаметр калибрующего пояска — со стороны входной распушки; марку изготовителя, номер, тип и вес волоки — со стороны выходной распушки. На каждую волоку заполняют паспорт.
3. применение алмазных волок
Алмазные волоки применяются для протяжки проволоки на волочильных машинах однократного и многократного волочения.
Алмазы, в процессе применения их для протяжки проволоки, несмотря на свою твердость, все же подвергаются износу, при этом внутренний диаметр и форма волочильного канала изменяются, и поверхность канала может стать шероховатой. Особо сильному износу подвергаются рабочий конус и калибрующий поясок, размеры которого неравномерно увеличиваются, вследствие чего сечение протягиваемой проволоки принимает овальную форму.
Формы канала волок рекомендуется проверять ежедневно, а диаметры их контролировать систематически после пропуска каждой катушки проволоки. Диаметр проволоки из цветных металлов и величина овальности измеряется микрометром с точностью до 10 мк для каждой катушки. Для измерения сечения тонкой проволоки применяют прибор К2-А, точность измерения на котором составляет 1 мк.
Если размеры проволоки выходят из пределов допускаемых отклонений, то установленные на машинах отделочные волоки
Должны быть заменены. При мНйгократНоМ волочении признаками износа промежуточных волок при недостаточном наблюдении за ними являются обрывы проволоки.
При изменении размера и формы канала волоки расшлифовы-вают и полируют на ближайшие большие размеры. При этом последовательно применяют описанные выше операции под № 6 и 8.
Для правильного использования волок необходимо иметь их запас на каждый переходный диаметр с тем, чтобы не производить переполировку с очень малых диаметров сразу на большие. Обычно при нормальном использовании волок переполировку производят с увеличением диаметра не более, чем на 5 мк при диаметре волочильного канала 40 мк, на 7 мк при диаметре 60 мк, на 15 мк при диаметре 150 мк и на 30 мк при диаметре 250 мк.
В том случае, если отверстия группы волок (одного комплекта), установленных на машине, увеличиваются равномерно (при равномерном износе), необходимо заменять только последние волоки новыми, имеющими точные концевые (выходные) диаметры. Однако часто бывает так, что некоторые алмазы, находящиеся в одном комплекте, изнашиваются в различной степени, тогда весь комплект волок должен быть перестроен.
Волоки обычно подвергаются перешлифовке от 4 до 12 раз. При образовании значительных трещин в зоне канала волоки или при наличии явно выраженной овальности и прочих дефектов волока не пригодна для волочения, и тогда алмаз из нее извлекается.
Извлеченные алмазы могут быть использованы в производстве волок или для других целей. Отколовшиеся кусочки алмазов, не имеющие трещин, могут быть использованы для изготовления алмазного инструмента, а трещиноватые осколки —• для обработки волок, на операциях изготовления входной и выходной распушек, а также для изготовления алмазных порошков.
Из крупных нерасколовшихся алмазов, не имеющих значительных дефектов, можно изготовлять новые волоки.
При волочении потери в весе алмаза составляют примерно 4,5—5,5% от веса алмаза, вставленного в оправу.
Практика показала, что стойкость алмазных волок зависит от диаметров отверстия волоки и проволоки, от предварительной обработки проволоки, условий волочения (скорости, смазки, нагрева и охлаждения). Стойкость волок определяется по количеству проволоки (в кг или г), которое может быть протянуто через одно отверстие без нарушения его размера в пределах установленных допусков или по количеству проволоки, протягиваемой через одну волоку до полного ее износа.
Алмазы очень чувствительны к ударам и толчкам; опасность растрескивания алмаза возникает также и при волочении на больших скоростях неоднородных материалов с твердыми включениями или материалов недостаточно отожженных, не промытых или не протравленных.
В результате мелких, но быстрых вибраций при волочении алмаз начинает пазпушаться, и появившиеся вначале невидимые трещины
могут распространиться по всей плоскости спайности алмаза, а при длительном использовании — и по всей массе камня.
В табл. 23—25 даны примеры стойкости волок при волочении. Они показывают, что чем тверже волочимый материал, тем меньше стойкость волок и чем больше диаметр волочильного канала, тем меньше требуется волок для протяжки 1 кг проволоки.
При повышении скорости волочения стойкость волок уменьшается.
Необходимо подчеркнуть очень важную роль смазки при волочении. Износ волочильного канала происходит от трения поверхности протягиваемой проволоки о стенки канала волоки. Одновременно с увеличением трения увеличивается усилие, необходимое для деформации проволока при
ббЛОчении. Поэтому при Отсутствии с:ла&ки йлй при неудачном ёё выборе канал ролоки очень быстро разрабатывается.
Три доброкачественной смазке трение становится меньшим и уменьшается затрачиваемое усилие на волочение, вследствие этого через одну и ту же волоку можно протянуть значительно большее количество проволоки, так как износ канала идет значительно медленнее. Чем тверже материал, подвергаемый волочению, тем большие требования должны быть предъявлены к качеству смазки. Желательно, чтобы протягиваемая молибденовая и вольфрамовая проволока имела на своей поверхности тонкий слой окислов данного металла, образующих вместе со смазочной массой плотную тонкую оболочку, которая и предохраняет волоку от преждевременного износа.
Прохождение смазки в волоку обеспечивается в большей степени за счет капиллярного и молекулярного проникновения смазки в канал.
В качестве смазочных материалов при волочении цветных металлов через отверстия диаметром от 50 до 200 мк применяют мыльную эмульсию. Эмульсия должна содержать щелочь в пределах 0,09—0,13% NaOH. Для приготовления этой эмульсии на 50—60 л воды кладут 1,6 кг хозяйственного 60%-ноге мыла, нарезанного кусочками по 20—30 г, нагревают паром до кипения, кипятят 20-—30 мин. и затем доливают водой до обьема в 126 л. При изменении состава эмульсии наблюдаются обрывы проволоки, вследствии этого ее состав должен проверяться 2—3 раза в неделю.
При волочении через отверстия диаметром выше 150 мк применяют эмульсию из пасты «Компаунд К-30». Эмульсия приготовляется из растительного масла, едкого натра и воды. При применении указанной эмульсии достигается наиболее высокая стойкость алмазных волок при равных условиях волочения.
При волочении эмульсия, имеющая комнатную температуру, нагревается до 30°, поэтому твердые частицы ее находятся во взвешенном состоянии и эмульсия не расслаивается.
На некоторых предприятиях для смазки при волочении цветных металлов на выходных диаметрах применяется эмульсия, содержащая сурепное масло, в результате чего стойкость волок еще более увеличивается.
В настоящее время проводятся работы по разработке рецепта эмульсии, которая будет изготовляться с помощью ультразвука.
В качестве смазки при волочении вольфрама и молибдена рекомендуется применять аквадаг. Аквадаг состоит из коллоидальных частиц графита, антрацита или кокса. Дисперсность частиц аквг -дага должна быть максимальной, так как сравнительно крупные частицы его будут оседать в воде и смазочная масса станет некачественной. Перед запуском в смазку аквадаг необходимо взмучивать в воде (на 2—3 л воцы 1 кг аквадага).
Н. М. Зарубин и А. Н. Копцик [22], исследовавшие роль различных факторов на волочение вольфрамовой и молибденовой прово-
лок, установили, что частицы графита образуют На поверхности проволоки вместе с окислами вольфрама или молибдена тонкую оболочку, уменьшающую трение при волочении, а следовательно, увеличивающую стойкость волок. Однако при этом они доказали необходимость нагрева проволоки до 550—65С° и волок до 300—400',
Е этом случае волоки обладают наивысшей стойкостью. Нагретая проволока теряет твердость и получает при волочении возможность максимального удлинения при пониженном трении о волоки
В процессе протяжки проволока в большей или в меньшей степени разогревается; то же самое происходит и с волоками. Однако такого естественного нагрева часто бывает недостаточно для снятия с проволоки напряжений, возникающих при волочении, или для уменьшения твердости проволоки, изготовляемой из рысокопрочных сплавов. При этом следует учесть, что если температура проволоки ниже заданной, то волоки быстрее разрабатываются, но и слишком высокая температура приводит к получению неравномерного диаметра проволоки.
Нагрев осуществляют газом или электричеством. Электрический нагрев лучше, так как он дает более постоянную температуру, что позволяет осуществлять постоянную скорость волочения и увеличивает стойкость волок.
В отношении выбора скорости волочения существует общее правило, что мягкая проволока протягивается быстрее, чем более твердая; для более тонкой проволоки скорость волочения выше, чем для проволоки больших диаметров.
По данным немецкой фирмы Крато оптимальные скорости волочения для многофильерных волочильных станков должны составлять для медной проволоки диаметром 1и00—250 мк — 15—20 и/сек, диаметром 250 —80 мк — 20—25 лукек; для позолоченной или посеребренной медной или латунной проволоки диаметром 300—20 мк —
6—15 м/сек, а для стальной проволоки тех же диаметров
7—17 mi сек.
В практически применяемых скоростях волочения наблюдается большое разнообразие.
Скорости волочения зависят от типа волочильных машин и могут быть значительно увеличены при укомплектовании этих машин только алмазными волоками диаметром до 1000 мк и ниже взамен победитовых волок, обычно применяющихся для протяжки проволоки в интервале диаметров от 1000 дс 300 мк.
Так, например, из практики известно, что машина С-212 с комбинированной протяжкой медной проволоки через победитовые и алмазные волоки при выходном диаметре волок 200—400 мк работает при скорости протяжки 13—18 м/сек (а имеющая только алмазные волоки — 25 м/сек), машина Ювель с комбинированной протяжкой проволоки с выходным диаметром 2П0—300 мк работает при скорости 10—13 м/сек (на алмазных волоках 18 м/сек) и машина типа Крато — при диаметре проволоки 200- -400 мк — при скорости 16 м/сек.
Для проволоки из константана скорость волочения 7—8—10 м/сек, а для тонких диаметров (40 мк) 2—5 м/сек.
Опыт показыьает, что за счет более тщательного ухода за машиной, подготовки проволоки и повышения качества алмазных волок может быть достигнуто значительное увеличение скорости волочения, так, например, скорость волочения медной проволоки диаметром 150—400 мк может доходить до 50 м/сек.
Волочение проволоки диаметром менее 300 мк из сплавив сопротивления, из углеродистых и нержавеющих сталей на многократных золочильных станках осуществлягтся сс скоростью от 36 до 250 м/мин, стальной проволоки других марок — со скоростью 20—40 м/сеи Скорость волочения проволоки из тугоплавких металлов значительно ниже скорости волочения цгетных металлов и стали и составляет 25—75 м/мин.
В целях облегчения работы волок, увеличения их стойкости и расномерного обжатия проволоки из цветных металлов применяют реактивное волочение, при котором проволока разматывается с катушки с протипонатяжением, производимым подвешенным на рычаге набором гирь.
При заправке и работе волочильных машин необходимо следить за тем, чтобы волоки стояли в гнездах волокодержателей прямо, без перекосов.
При эксплуатации волок, в целях повышения их стойкости, рекомендуется производить периодическую очистку волочильных каналов от металлического и алмазного порошка. Сначала каналы надо промыть в растворителе (четыреххлористый углерод, тои-хлорэтилен, бензол, и др.), а затем очистить ватой, навитой на палочку из мягкой древесины. Очистку следует вести дс тех пор, пока вата не будет оставаться чистой после протирки. Все промывочные и протирочные материалы, а также пыль нужно собирать для последующей ре1енерации из них алмазного порошка.
Для удаления застрявших кусочков проволоки из волок последние следует поместить в расплавленный азотнокислый натрий, а после растворения проволоки каналы тщательно промыть водой.
На износ алмазов значительное влияние оказывает правильный выбор режимов волочения. Ниже приводятся примеры технологических режимов протяжки вольфрамовой и молибденовой проволок [22
Перед вставлением в волоки вольфрамовой и молибденовой проволоки концы ее «затачиваются», при этом концы проволоки опускают в раствор едкого калпя или натра, и под током происходит частичное растворение металлов, в результате чего концы становятся тоньше.
Протяжка вольфрамовой проволоки с диаметра 240 до 97 мк осуществляется последовательно на 15 волочильных машинах, разделенных на три :екции.
На первых пяти машинах проволока изменяет диаметр с 240 до 170 мк (с допуском +3 мк) при скорости волочения 33—35 м/мин, нагреве проволоки до температуры 650°.
На вторых Пяти машинах проволока изменяет диаметр до 122 мк (с допуском +2—1,5 мк) при скорости волочения 38— 40 м/мин и нагреве до температуры 600°.
На последних пяти машинах проволока протягивается до 97 мк (с допуском +1,5—1,0 мк) при скорости волочения 45—48 м/мин и нагреве проволоки до 60С°.
Дальнейшая протяжка проволоки с 97 до 15 мк показана в табл 26.
Приведенный технологический режим показывает, что скорость волочения проволоки возрастает по мере уменьшения диаметра и достигает максимума при 32,5 мк, а затем уменьшается, достигая минимума 25 м/мин при диаметре ниже 18 мк. В тот же период уменьшается и температура до 550°. Обжатие на каждой операции протяжки составляет 12—13%, а на последней операции 10%. Последняя операция дает приволоку более равномерного диаметра, но стойкость волок на ней в 2—3 раза меньше, чем на предыдущих операциях, так как здесь снижают температуру нагрева проволоки и дают меньший допуск по диаметру.
Волочение молибденовой проволоки через алмазные волоки производят, начиная с диаметра 240—280 мк на машинах многократной тяги. Предварительно проволока подвергается отжигу в трубчатой электропечи в атмосфере водорода при j 250—1400° и охлаждается в той же атмосфере.
1ри отжиге проволоь i, имеющая на своей поверхности граф -товую смазку от предыдущих операций золочения, становится светлой и блестящей, так как графит образует с водородом углеводороды, которые восстанавливают окислы молибдена.
Вслоки подогреваются в муфельной газовой печи.
В табл 27 показан режим волочения молибденовой проволоки через алмазные волоки.
Работы по установлению стойкости волок производились рядом научно-исследовательских институтов и заводов, однако точных методов определения стойкости волок для различных видов производства не разработано. Этот вопрос осложняется еще и тем, что для изготовления волок применяются алмазы различного качества, износ которых при одних и тех же условиях работы волок различен и, следовательно, стойкость волок не одинакова.
А. Механическая обработка алмазов в незапрессованном состоянии, Б — в запрессованном состоянии: а) в обычную оправу и б) в металлокерамический брикет, В — комбинированное электроэрозионное и механическое изготовление волок.
А Механическая обработка алмазов в незапрессованном состоянии включает восемь следующих основных операций (фиг. 49).
1) Огранка двух опорных параллельных плоскостей алмаза имеет целью создать также две плоскости, ютэрые обеспечивали бы возможность точной установки его при
последующих процессах разделки, а также по возможности удалить часть имеющихся на алмазе пороков. Эта операция не производится для алмазов, имеющих форму вытянутого октаэдра с уже параллельными плоскостями.
Огранку произвсдят на дисковых ограночных станках. Алмаз прочно закрепляется в специальном патроне во избежание вибрации в процессе огранки. Непрочность закрепления алмаза может ппивести к образованию глубоких царапин на поверхности диска. Опорная плоскость держателя и плоскость диска должны быть
параллельны, Допустимое биение диска в осевом направлении не должно превышать 0,1 и в радиальном — не более 0,2 мм.
Перед огранкой внимательнс просматривают чугунный диск и проверяют на биение, и в случае обнаружения на нем глубоких царапин или значительного биения он должен быть обработан на токарном станке и затем тщательно отшлифован кругом из карбида кремния. На подготовленную поверхность диска наносят в радиальном направлении от центра к периферии мелкие рифления. Затем диск насаживают на вертикальный вал, имеющий скорость вращения ~2000 об/мин, и проверяют биение. После этого на диск наносят слой алмазного порошка размером 15--50 мк. Вал расположен в центре массивной станины, на столе которой на уровне диска установлены на поворотньг: кронштейнах S—5 держателей для алмазов.
В процессе огранки, особенно в начальной ее стадии, держатели с алмазами периодически снимают и через лупу проверяют ограни ваемые плоскости и в зависимости от качества огранки устанавливают держатели в надлежащие для производства огранки положения. Во избежание скольжения держателей с алмазами все воемя по одной и той же окружности диска кронштейны периодически поворачивают на определенный угол вокруг их вертикальной оси.
Пеле получения первой плоскости производят шлифование второй, для чего алмаз прижимают обрабо ганной плоскостью к параллельной поверхности стержня держателя. При этом необходимо периодически проверять микрометром параллельность плоскостей.
Для огранки применяются также и станки, в которых шлифование алмазов производится трением их друг о цруга (фиг. 50). При этом не нужен алмазный порошок, наоборот он получается при шлифовании как отход, но произзодительность такого станка ма, а, так как он может работать со скоростью не белее 400 об/мин; при
большей скорости алмазный порошок сгорает.
2) Огранка смотрового окна. Через плоскость, перпендикулярную к опорным плоскостям, удобчо наблюдать за последующими процессами создания волочильного канала, поэтому ее называют смотровым окном.
Для создания смотрового окна выбирают наиболее широкую 1рань, закрепляют алмаз опорными плоскостями в особый держатель и производят шлифование так же, как и опорных плоскостей. При огранке на этих операциях алмаз теряет в весе 10—20% от исхсд ного веса. Так как при шлифовании и огранке на быстро вращаю-щхся "1 :ках в зоне контакта развивается высокая тем] ературе (выше 1000'), то образующийся при этих операциях алмазный порошок почти полностью сгорает.
В настоящее время институтом машиноведения АН СССР в содружестве с одним из заводов проводятся опыты по применению для резки алмазов ультразвукового метода, при которсм Могут сохраниться кусочки алмазов Окончательное суждение об этом методе может быть вынесено, однако, толы о после его всестороннего исследования.
3) Центрирование производится с целью обеспечения правильного положения волочильного канала, который должен быть расположен параллельно смстровому окну. Желательно иметь при это,.! совпадение центров волочильного канала и опорных плоскостей, если только на этой линии симметрии нет дефектов или трещин.
При центрировании высверливают конус высотой, равной V» высоты всего алмаза, с углом при вершине в пределах 75—90°, причем угол тем больше, чем больше вес обрабатываемого алмаза.
Сверление производят мелкими с острыми краями осколками алмазов, которые обычно получаются при раскалывании алмазно! -
борта (крошки), или осколками, полученными из изношенных, отработанных волок. По мере углубления в гело алмаза осколки необходимо несколько раз заменять, беря каждый раз все более тонкие и острые. так как в процессе сверления происходит выкрашивание мелких частиц алмаза и образование алмазных порошков, то необходимо тщательно собирать их, для чего рабочее место, где производится сверление, должно быть защищено специальными щитками, а на столе постлана бумага или клеенка. Для сбора алмазного ■'опошка рекомендуется также устанавливать на станках отсосы. Потери при этой операции составляют 2—3%.
Сверление производят или на ручном горизонтальном одношпин-дельнсм станке с числом оборотов до 42и0 i минуту, или на сверлильном двухшппндельном станке типа 40-23.
Алмаз мастикой или шеллаком прикрепляют к диску, который вставляют в патрон станка. Затем к алмазу подводят закрепленный острый осколок алмаза, которым слабо надавливают в заранее отмеченном месте — центре алмаза, и, получив небольшое углубление, меняют осколок на более острый и дают гильный нажим для получения широкой конической входной части канала. Далее снова меняют осколок на более острый, и сверление производят под слабым нажимем.
4) Сверление смазочной воронки, рабочего конуса и калибрующего пояска производят тонкой стальной иглой, с заточенным на конус концом, на который подается абразивная смесь алмазного порошка с оливковым маслом. При этом игла вращается со скоростью 9000 об/мин, а алмаз, закрепленный в держатель, совершает возвратно-поступательное движение по прямой и при помощи специального устройства вибрирует, что создает условия для непрерывной подачи свежей абра-ивной смеси на конец иглы и удаления из волочильного канала отработанных алмазных порошков, утративших аЬразивную способность.
Контроль за сверлением которое длится дс 100 час., осуществляют * через смотровое окно при помощи микроскопа или лупы
(XI )•
1од воздействием ударов алмаза и абразивной смеси на иглу последняя быстро выходит из строя. Так как при сверлении этой части волочильного канала необходимо получить разные конические сечения и под конец цилиндрическую форму, то по мере выполнения этого процесса применяют четыре иглы раз-ли чой формы. Первая игла для сверления смазочного конуса затачивается на короткий конус в 60°, вторая и третья для сверления рабочей распушки — на конусы в 30 и 16° и четвертая для сверле :ия рабочего пояска имеет на конце цилиндрическую форму.
После каждых 2 час. работы абразивную смесь, поскольку она значительно засоряется стальным порошком и становится малоэффективной, СЛ1 [.ует заменять на свежую, а замененную подвергать регенерации. Перед применением свежей абразивной смеси
волочильный канал необходимо промыть бензином и прочистить деревянным остроконечным стержнем.
При сверлении необходимо следить за тем, чтобы между иглой и дном просверливаемого канала всегда имелся алмазный порошок во избежание образования трещин в алмазе.
Зернистость алмазных порошков, применяемых для сверления, заьисит от величины диаметра канала, просверливаемого в алмазе, и выбирается обычно в следующих пределах: для алмазов весом дс 0,25 карата — 15—20 мк и для алмазов весом от 0,25 до 0,5 карата — 20—40 мк.
Сверление алмазных волок производят на горизонтальных и вертикальных сверлильных станках. Последние снабжены устройством для автоматического затачивания стальных игл без остановки стачка.
5) Сверление выходной распушки производят со стороны второй плоскости. Перед сверлением алмаз три помощи стальной иглы точно центрируют в патроне, а затем фоизводят сверление выходной распушки острым осколком алмазной крошки (алмазного борта), периодически проверяя правильность центрирования. Когда между калибрующим пояском и выходной распушкой останется алмазная стечка толщиной 20—50 мк, сверление алмазным осколком выходной распушки прекращ нот.
Сверление оставшейся тонкой стенки производят стальными иглами, заточенными на разные углы конуса, сменяя их, с уменьшением толщины алмазной стенки, с больших углов на меньшие. Последняя игла должна иметь угол конуса 10и.
Как только во входной части алмаза появится абразивная смесь, сверление прекращают, так как это означает, что стенка просверлена. Алмаз поворачивают смазочным конусом к игле, которая должна иметь цилиндрическую заточку, и ею дошлифовывают конец калибровочного пояекг..
Досверливание канала рекомендуется делать со стороны выходной распушки, потому что продолжать сверление при большой длине уже имеющегося канала опасно, так как при подходе иглы к поверхности выходной распушки могут быть сколоты частицы алмаза вследствие его хрупкости. В этом случае канал может принять неправильную форму, которую уже исправить нельзя,
Всего на обработку одной волоки в зависимости ог размера алмаза и диаметра отверстия волоки расходуется:
1) на волоки, предназначенные для волочения стальной проволоки и тугоплавких металлов (вольфрама, молибдена, никеля, платинита), от 0,34 до 0,37 карата алмазного борта и алмазного порошка (пудры);
.2) на волоки, предназначенные для во-почения мягких металлов (меди, манганина, константана и др.): а) с диаметром отверстия 60 мк и менее — примерно 0,35 карата борта; б) с диаметром отверстия 61 мк и выше ~0,735 карата, в том числе 0,425 карата борта.
Для рационального использования алмазов и увеличения их стойкости целесообразно в алмазах весом более 0,25 карата при золочении тонкой проволоки сразу просверливать два параллельных канала в новой волоке или делать их последовательно один за другим, т. е. после использования волоки до требуемого диаметра с одним отверстием просверливается параллельно второе отверстие.
В настоящее время в поактике этот метод применяется очень редко, хотя необходимость в этом есть, так как практически на предприятиях накапливается значительное количество волок диаметром 0,08—0,1 мм, использование которых для волочения проволоки больших диаметров не всегда возможно.
Вообще для лучшего исп эльзования алмазов целесообразно сверлить их на малые диаметры, чтобы можно было использовать волоки как можно дольше, т. е. переполировывать большее количество раз. При большом первое ачальном диаметре волочильного канала стенки волоки будут тонкг.ми и количество полировок на другие размеры будет малым.
6) Шлифование волочильного канала производят для получения гладкой поверхности канала, закругленных переходов между отдельными зонами и для получения размеров калибрующего пояска, близких к заданным. Шлифование отдельных зон канала производят с тех сторон, с которых производилось их сверление, и в следующей последовательности:
а) выходная распушка, б) рабочий конус, в) калибрующий поясок, г) смазочный конус и д) переходные зоны.
Шлифование произьодится иглами, заточенными на те же углы, что и при сверлении. Игла для шлифования калибрующего пояска должна иметь диаметр меньший, чем игла для его сверления.
При шлифовании применяют алмазные порошки зернистостью 15—25 мк, при этом производят периодическую очистку канала. Качество шлифования и формы канала проверяют под микроскопом.
Перед шлифованием на центровочном станке производят центрирование алмаза, прикрепленного к диску, специальным центроуло-вителем. Затем диск с алмазом прикрепляют к планшайбе шлифовал оного станка, на котором алмаз вращается, а игла совершает возвратно-поступательные и колебательные движения.
7) Закрепление обработанного алмаза (волоки) в оправу производят в целях повышения е-.о стойкости и удобства в обращении при последующей эксплуатации. Перед вставкой во-локт в оправу проверяют линейные размеры волочильного канала и угла 2а (см. фиг, 47) при помощи микроскопа с окуляр-микрометром или квадратно-сетчатым окуляром с сеткой и угловыми делениями при увеличении не менее 30 для волок ди i етром более 60 мк и не менее 100—для волок диаметром менее 60 мк. Оправа должна плотно прилегать к неровным поверхностям боковых сторон волоки, а нижняя поверхность волоки плотно прилегать к бортам опоавы, что достигается при помощи легкоплавкого сплава
(третника), заполняющего промежутки между волокой и оправой. Коэффициент линейного расширения материала оправы должен быть близок к аналогичному коэффициенту алмаза.
Оправу изготовляют в виде цилиндра диаметром 16—25 мм и высотой 5—7 мм из латуни, томпака, бронзы, стали и других сплавов с пределом прочности на растяжение не менее 30 кг/мм2 и твердостью не менее 75 Нв.
Материал оправы и промежуточного слоя не должен корродировать в эмульсиях, которые применяются в качестве смазочного материала при волочении.
Волоку вставляют в оправу, а промежутки между ьолокой и опрарой заполняют грану-лями или стружкой припоя, затем оправу подогревают, и припой, расплавляясь, заполняет все промежутки между волокой и опраьой. Состав
припоя: 77—78% меди; 10—11% цинка; 7— 8% олова; 1,5—2% сурьмы; 1,5—2% висмута.
По другому способу волоку помещают в оправу и закрывают капсюлем из легкоплав кой латуни. В волоку через отверстие в капсюле вставляют иглу и на станке центрируют как по оси волочильного канала, так и по опорным плоскостям волоки. Оправу разогревают и при помощи пуансона запрессовывают в оправу капсюль, который при этом растекается и заполняет все промежутки (фиг. 51).
Недостаточно прочное закрепление алмаза в оправе приводит к растрескиванию алмаза в процессе использования волоки для волочения проволоки.
Хорошая оправа алмазных волок необходима для того, чтобы обеспечить долгий срок службы и предохранить их от растрескивания при волочении Срок службы алмаза в значительной степени зависит от прочности материала оправы.
Алмаз должен быть точно центрирован в оправе, а ось канала
быть перпендикулярной боковым граням оправы. Это необходимо потому, что камни в оправе подвергаются многократному шлифованию.
8) Полирование рабочей распушки и кали-
брующего пояска производится для доведения размеров их до заданной величины и придания глянцевой поверхности. Волоку с оправой вставляют в планшайбу станка и производят полирование алмазным порошком с размером зерен 5—7,5 мк при помощи стальной иглы. Качество полирования, т. е величину диаметра и отсутствие овальности калибрующего пояска, проверяют с помощью бинокулярного микроскопа, а также путем опытной протяжки проволоки по тому пути волочения, на который рассчитывалась данная волока.
Б. Механическая обработка алмаза в заг.рессованном состоянии
производится так же, как и при первом способе, но седьмая операция становится первой, и отпадает необходимость в огранке двух опорных параллельных плоскостей и смотрового окна.
Операция предварительного перед обработкой алмаза запрессо-вывания дает возможность применить более прогрессивные способы закрепления; так как этому не мешает еолочильный канал, можно лучше выдержать правильное положение оси канала в процессе его сверления вследствие возможности более прочного закрепления оправы в патронах станков. Вместе с этим имеется возможность применить для волок более мелкие по объему и весу алмазы и получить в них волочильные каналы большею размера, а для каналов того же диаметра брать алмазы в 3—5 раз мельче Однако отсуг ствие смотрового окна значительно затрудняет контроль за правильностью изготовления волочильного канала.
Разновидностью этого способа является запрессовывание алмаза в металлокерамический брикет по методу Днестровского и Само-лина [16]. По этому способу алмаз вкладывают в пресс-форму, засыпают порошкообразным никелем или молибденом, или вольфрамом и прессуют при нагревании. Спекшийся брикет запрессовывают в оправу.
В. Комбинированное электроэрозионное и механичгское изготовление волок отличается быстротой и широко применяется на предприятиях. Если при первых двух способах на сверление волоки затрачивается около 100 час., то этим способом она изготовляется за 7—10 час. Однако этот способ главным образом применяется для сверления каналов диаметром не более 60 мк.
Электроэросионное сверление состоит из нескольких операций. Сначала производят сверление смазочного конуса на специальном высокочастотном элгктроэрозионном станке, имеющем трансформатор с напряжением во вторичной цепи 12 000 в (фиг. 52). Затем сверлят часть рабочего конуса электролитическим путем (фиг. 53)
Обычно протягивают 900—250 мм проволоки, которую взвешивают на тоозионных весах, а затем по удельному весу металла и длине проволоки определяют ее сечение. Диаметр проволоки должен составлять 105—Р0% номинального диаметра волоки.
Волочение проволоки производится со скоростью 2—3 и/мин без применения смазки и в направлении, перпендикулярном к торцу волоки.
Измерение диаметра и овальности протянутой проволоки также производит оптиметром или на приборе К2-А с точностью до 1 мк в двух взаимно-перпендикулярных направлениях одного сечения, в трех местах по длине отрезка проволоки.
в 10%-ном растворе азотнокислого калия при низком напряжении (порядка 85 в). Полирование канала волоки производится механическим методом.
После изготовления волоки формы и размеры волочильного канала подвергаются про-
верке. На оправе каждой волоки чеканят: диаметр калибрующего пояска — со стороны входной распушки; марку изготовителя, номер, тип и вес волоки — со стороны выходной распушки. На каждую волоку заполняют паспорт.
3. применение алмазных волок
Алмазные волоки применяются для протяжки проволоки на волочильных машинах однократного и многократного волочения.
Алмазы, в процессе применения их для протяжки проволоки, несмотря на свою твердость, все же подвергаются износу, при этом внутренний диаметр и форма волочильного канала изменяются, и поверхность канала может стать шероховатой. Особо сильному износу подвергаются рабочий конус и калибрующий поясок, размеры которого неравномерно увеличиваются, вследствие чего сечение протягиваемой проволоки принимает овальную форму.
Формы канала волок рекомендуется проверять ежедневно, а диаметры их контролировать систематически после пропуска каждой катушки проволоки. Диаметр проволоки из цветных металлов и величина овальности измеряется микрометром с точностью до 10 мк для каждой катушки. Для измерения сечения тонкой проволоки применяют прибор К2-А, точность измерения на котором составляет 1 мк.
Если размеры проволоки выходят из пределов допускаемых отклонений, то установленные на машинах отделочные волоки
Должны быть заменены. При мНйгократНоМ волочении признаками износа промежуточных волок при недостаточном наблюдении за ними являются обрывы проволоки.
При изменении размера и формы канала волоки расшлифовы-вают и полируют на ближайшие большие размеры. При этом последовательно применяют описанные выше операции под № 6 и 8.
Для правильного использования волок необходимо иметь их запас на каждый переходный диаметр с тем, чтобы не производить переполировку с очень малых диаметров сразу на большие. Обычно при нормальном использовании волок переполировку производят с увеличением диаметра не более, чем на 5 мк при диаметре волочильного канала 40 мк, на 7 мк при диаметре 60 мк, на 15 мк при диаметре 150 мк и на 30 мк при диаметре 250 мк.
В том случае, если отверстия группы волок (одного комплекта), установленных на машине, увеличиваются равномерно (при равномерном износе), необходимо заменять только последние волоки новыми, имеющими точные концевые (выходные) диаметры. Однако часто бывает так, что некоторые алмазы, находящиеся в одном комплекте, изнашиваются в различной степени, тогда весь комплект волок должен быть перестроен.
Волоки обычно подвергаются перешлифовке от 4 до 12 раз. При образовании значительных трещин в зоне канала волоки или при наличии явно выраженной овальности и прочих дефектов волока не пригодна для волочения, и тогда алмаз из нее извлекается.
Извлеченные алмазы могут быть использованы в производстве волок или для других целей. Отколовшиеся кусочки алмазов, не имеющие трещин, могут быть использованы для изготовления алмазного инструмента, а трещиноватые осколки —• для обработки волок, на операциях изготовления входной и выходной распушек, а также для изготовления алмазных порошков.
Из крупных нерасколовшихся алмазов, не имеющих значительных дефектов, можно изготовлять новые волоки.
При волочении потери в весе алмаза составляют примерно 4,5—5,5% от веса алмаза, вставленного в оправу.
Практика показала, что стойкость алмазных волок зависит от диаметров отверстия волоки и проволоки, от предварительной обработки проволоки, условий волочения (скорости, смазки, нагрева и охлаждения). Стойкость волок определяется по количеству проволоки (в кг или г), которое может быть протянуто через одно отверстие без нарушения его размера в пределах установленных допусков или по количеству проволоки, протягиваемой через одну волоку до полного ее износа.
Алмазы очень чувствительны к ударам и толчкам; опасность растрескивания алмаза возникает также и при волочении на больших скоростях неоднородных материалов с твердыми включениями или материалов недостаточно отожженных, не промытых или не протравленных.
В результате мелких, но быстрых вибраций при волочении алмаз начинает пазпушаться, и появившиеся вначале невидимые трещины
могут распространиться по всей плоскости спайности алмаза, а при длительном использовании — и по всей массе камня.
В табл. 23—25 даны примеры стойкости волок при волочении. Они показывают, что чем тверже волочимый материал, тем меньше стойкость волок и чем больше диаметр волочильного канала, тем меньше требуется волок для протяжки 1 кг проволоки.
При повышении скорости волочения стойкость волок уменьшается.
Необходимо подчеркнуть очень важную роль смазки при волочении. Износ волочильного канала происходит от трения поверхности протягиваемой проволоки о стенки канала волоки. Одновременно с увеличением трения увеличивается усилие, необходимое для деформации проволока при
ббЛОчении. Поэтому при Отсутствии с:ла&ки йлй при неудачном ёё выборе канал ролоки очень быстро разрабатывается.
Три доброкачественной смазке трение становится меньшим и уменьшается затрачиваемое усилие на волочение, вследствие этого через одну и ту же волоку можно протянуть значительно большее количество проволоки, так как износ канала идет значительно медленнее. Чем тверже материал, подвергаемый волочению, тем большие требования должны быть предъявлены к качеству смазки. Желательно, чтобы протягиваемая молибденовая и вольфрамовая проволока имела на своей поверхности тонкий слой окислов данного металла, образующих вместе со смазочной массой плотную тонкую оболочку, которая и предохраняет волоку от преждевременного износа.
Прохождение смазки в волоку обеспечивается в большей степени за счет капиллярного и молекулярного проникновения смазки в канал.
В качестве смазочных материалов при волочении цветных металлов через отверстия диаметром от 50 до 200 мк применяют мыльную эмульсию. Эмульсия должна содержать щелочь в пределах 0,09—0,13% NaOH. Для приготовления этой эмульсии на 50—60 л воды кладут 1,6 кг хозяйственного 60%-ноге мыла, нарезанного кусочками по 20—30 г, нагревают паром до кипения, кипятят 20-—30 мин. и затем доливают водой до обьема в 126 л. При изменении состава эмульсии наблюдаются обрывы проволоки, вследствии этого ее состав должен проверяться 2—3 раза в неделю.
При волочении через отверстия диаметром выше 150 мк применяют эмульсию из пасты «Компаунд К-30». Эмульсия приготовляется из растительного масла, едкого натра и воды. При применении указанной эмульсии достигается наиболее высокая стойкость алмазных волок при равных условиях волочения.
При волочении эмульсия, имеющая комнатную температуру, нагревается до 30°, поэтому твердые частицы ее находятся во взвешенном состоянии и эмульсия не расслаивается.
На некоторых предприятиях для смазки при волочении цветных металлов на выходных диаметрах применяется эмульсия, содержащая сурепное масло, в результате чего стойкость волок еще более увеличивается.
В настоящее время проводятся работы по разработке рецепта эмульсии, которая будет изготовляться с помощью ультразвука.
В качестве смазки при волочении вольфрама и молибдена рекомендуется применять аквадаг. Аквадаг состоит из коллоидальных частиц графита, антрацита или кокса. Дисперсность частиц аквг -дага должна быть максимальной, так как сравнительно крупные частицы его будут оседать в воде и смазочная масса станет некачественной. Перед запуском в смазку аквадаг необходимо взмучивать в воде (на 2—3 л воцы 1 кг аквадага).
Н. М. Зарубин и А. Н. Копцик [22], исследовавшие роль различных факторов на волочение вольфрамовой и молибденовой прово-
лок, установили, что частицы графита образуют На поверхности проволоки вместе с окислами вольфрама или молибдена тонкую оболочку, уменьшающую трение при волочении, а следовательно, увеличивающую стойкость волок. Однако при этом они доказали необходимость нагрева проволоки до 550—65С° и волок до 300—400',
Е этом случае волоки обладают наивысшей стойкостью. Нагретая проволока теряет твердость и получает при волочении возможность максимального удлинения при пониженном трении о волоки
В процессе протяжки проволока в большей или в меньшей степени разогревается; то же самое происходит и с волоками. Однако такого естественного нагрева часто бывает недостаточно для снятия с проволоки напряжений, возникающих при волочении, или для уменьшения твердости проволоки, изготовляемой из рысокопрочных сплавов. При этом следует учесть, что если температура проволоки ниже заданной, то волоки быстрее разрабатываются, но и слишком высокая температура приводит к получению неравномерного диаметра проволоки.
Нагрев осуществляют газом или электричеством. Электрический нагрев лучше, так как он дает более постоянную температуру, что позволяет осуществлять постоянную скорость волочения и увеличивает стойкость волок.
В отношении выбора скорости волочения существует общее правило, что мягкая проволока протягивается быстрее, чем более твердая; для более тонкой проволоки скорость волочения выше, чем для проволоки больших диаметров.
По данным немецкой фирмы Крато оптимальные скорости волочения для многофильерных волочильных станков должны составлять для медной проволоки диаметром 1и00—250 мк — 15—20 и/сек, диаметром 250 —80 мк — 20—25 лукек; для позолоченной или посеребренной медной или латунной проволоки диаметром 300—20 мк —
6—15 м/сек, а для стальной проволоки тех же диаметров
7—17 mi сек.
В практически применяемых скоростях волочения наблюдается большое разнообразие.
Скорости волочения зависят от типа волочильных машин и могут быть значительно увеличены при укомплектовании этих машин только алмазными волоками диаметром до 1000 мк и ниже взамен победитовых волок, обычно применяющихся для протяжки проволоки в интервале диаметров от 1000 дс 300 мк.
Так, например, из практики известно, что машина С-212 с комбинированной протяжкой медной проволоки через победитовые и алмазные волоки при выходном диаметре волок 200—400 мк работает при скорости протяжки 13—18 м/сек (а имеющая только алмазные волоки — 25 м/сек), машина Ювель с комбинированной протяжкой проволоки с выходным диаметром 2П0—300 мк работает при скорости 10—13 м/сек (на алмазных волоках 18 м/сек) и машина типа Крато — при диаметре проволоки 200- -400 мк — при скорости 16 м/сек.
Для проволоки из константана скорость волочения 7—8—10 м/сек, а для тонких диаметров (40 мк) 2—5 м/сек.
Опыт показыьает, что за счет более тщательного ухода за машиной, подготовки проволоки и повышения качества алмазных волок может быть достигнуто значительное увеличение скорости волочения, так, например, скорость волочения медной проволоки диаметром 150—400 мк может доходить до 50 м/сек.
Волочение проволоки диаметром менее 300 мк из сплавив сопротивления, из углеродистых и нержавеющих сталей на многократных золочильных станках осуществлягтся сс скоростью от 36 до 250 м/мин, стальной проволоки других марок — со скоростью 20—40 м/сеи Скорость волочения проволоки из тугоплавких металлов значительно ниже скорости волочения цгетных металлов и стали и составляет 25—75 м/мин.
В целях облегчения работы волок, увеличения их стойкости и расномерного обжатия проволоки из цветных металлов применяют реактивное волочение, при котором проволока разматывается с катушки с протипонатяжением, производимым подвешенным на рычаге набором гирь.
При заправке и работе волочильных машин необходимо следить за тем, чтобы волоки стояли в гнездах волокодержателей прямо, без перекосов.
При эксплуатации волок, в целях повышения их стойкости, рекомендуется производить периодическую очистку волочильных каналов от металлического и алмазного порошка. Сначала каналы надо промыть в растворителе (четыреххлористый углерод, тои-хлорэтилен, бензол, и др.), а затем очистить ватой, навитой на палочку из мягкой древесины. Очистку следует вести дс тех пор, пока вата не будет оставаться чистой после протирки. Все промывочные и протирочные материалы, а также пыль нужно собирать для последующей ре1енерации из них алмазного порошка.
Для удаления застрявших кусочков проволоки из волок последние следует поместить в расплавленный азотнокислый натрий, а после растворения проволоки каналы тщательно промыть водой.
На износ алмазов значительное влияние оказывает правильный выбор режимов волочения. Ниже приводятся примеры технологических режимов протяжки вольфрамовой и молибденовой проволок [22
Перед вставлением в волоки вольфрамовой и молибденовой проволоки концы ее «затачиваются», при этом концы проволоки опускают в раствор едкого калпя или натра, и под током происходит частичное растворение металлов, в результате чего концы становятся тоньше.
Протяжка вольфрамовой проволоки с диаметра 240 до 97 мк осуществляется последовательно на 15 волочильных машинах, разделенных на три :екции.
На первых пяти машинах проволока изменяет диаметр с 240 до 170 мк (с допуском +3 мк) при скорости волочения 33—35 м/мин, нагреве проволоки до температуры 650°.
На вторых Пяти машинах проволока изменяет диаметр до 122 мк (с допуском +2—1,5 мк) при скорости волочения 38— 40 м/мин и нагреве до температуры 600°.
На последних пяти машинах проволока протягивается до 97 мк (с допуском +1,5—1,0 мк) при скорости волочения 45—48 м/мин и нагреве проволоки до 60С°.
Дальнейшая протяжка проволоки с 97 до 15 мк показана в табл 26.
Приведенный технологический режим показывает, что скорость волочения проволоки возрастает по мере уменьшения диаметра и достигает максимума при 32,5 мк, а затем уменьшается, достигая минимума 25 м/мин при диаметре ниже 18 мк. В тот же период уменьшается и температура до 550°. Обжатие на каждой операции протяжки составляет 12—13%, а на последней операции 10%. Последняя операция дает приволоку более равномерного диаметра, но стойкость волок на ней в 2—3 раза меньше, чем на предыдущих операциях, так как здесь снижают температуру нагрева проволоки и дают меньший допуск по диаметру.
Волочение молибденовой проволоки через алмазные волоки производят, начиная с диаметра 240—280 мк на машинах многократной тяги. Предварительно проволока подвергается отжигу в трубчатой электропечи в атмосфере водорода при j 250—1400° и охлаждается в той же атмосфере.
1ри отжиге проволоь i, имеющая на своей поверхности граф -товую смазку от предыдущих операций золочения, становится светлой и блестящей, так как графит образует с водородом углеводороды, которые восстанавливают окислы молибдена.
Вслоки подогреваются в муфельной газовой печи.
В табл 27 показан режим волочения молибденовой проволоки через алмазные волоки.
Работы по установлению стойкости волок производились рядом научно-исследовательских институтов и заводов, однако точных методов определения стойкости волок для различных видов производства не разработано. Этот вопрос осложняется еще и тем, что для изготовления волок применяются алмазы различного качества, износ которых при одних и тех же условиях работы волок различен и, следовательно, стойкость волок не одинакова.
Обработка давлением
15/03/11 12:22
Процесс обработки металлов давлением, при котором заготовка, подлежащая деформации, получает меньшее поперечное сечение и принимает форму и размеры внутреннего канала волочильного инструмента при прохождении через него, называется волочением. При этом соответственно уменьшению поперечного сечения увеличивается длина заготовки.
Волочение бсльшинсгва материалов обычно производится в холодном состоянии, но для некоторых труднодеформируемых металлов и сплавов (например, вольфрама, молибдена, их сплавов и других) применяется предварительный перед волочением подогрев заготовки до 550— 650°.
Конец заготовки, который задается в волочильный инструмент, должен иметь сечение меньшее, чем сечение ьолочильного инструмента, настолько, чтобы обеспечить беспрепятственное прохождение этой части заготовки через канал волочильного инструмента.
Степень деформации заготовки определяется: а) вытяжкой, характеризующей увеличение длины заготовки после волочения; вытяжка за один проход обычно не превышает 1,67 (отношение длины заготовки после и до волочения) и б) обжатием, которое вычисляется в процентах, как отношение разности в сечении заготовки до и после волочения к сечению до волочения; за один проход примерно оно равно 15 -20%.
Для уменьшения поперечного сечения и соответствующего удлинения проволоки расходуется большое количество энергии, идущее на пластическую деформацию и сопротивление трению о стенки отвеостия.
Канал волочильного инструмента включает в себя следующие основные зоны (фиг. 47):
1) смазочную воронку, назначение которой обеспечить подачу смазочного материала в канал и устранить возможность задирания заготовки о края канала; она разделяется на входную распушку и смазочный конус;
2) раоочий конус, при помощи которого осуществляется заданная леЛопмаиия заготовки:
3) калибрующий пиясок, обеспечивающий заданную точность и стабильность размеров волочимой заготовки;
4) обратный конус, который должен обеспечивать лучшее совпадение основной оси волочильного канала с осью выходной рас-nvuiKii;
5) выходную распушку, устраняющую возможность задирания заготовки, выходящей из волочильного инструмента.
Наиболее важной частью канала является рабочий конус, он обычно имеет радиальную или близкую к радиальной форму в виде плавной кривой Часть его, непосредственно соприкасающаяся с волочимой заготовкой, называется очагом деформации.
Волочильный инструмент (другие названия — волока или филлера) может быть из стали, твердых сплавов и технических алмазов.
Для волочения тонкой проволоки применяют технические алмазы, которые на этих операциях не могут быть заменены другими материалами потому, что алмазы обладают высокой твердостью и сопротивлением износу, большой механической прочностью, высокой плотностью, а также однородностью структуры и небольшим коэффициентом трения.
Алмазные волоки применяются тогда, когда требуется макси мальяая точность и высококачественная обработка поверхности. Эти качества алмаза позволяют получать тонкий — до 7 мк волочимый материал, с очень точными допусками по сечению, недостижимыми в волоках из других материалов, так как каналы в них быстро разрабатываются при волочении. Необходимо также отметить высокую стойкость алмазных волок. Так, например, если через волоку из твердого сплава до полного ее износа можно протянуть 6U кг проволоки диаметром 0,3 мм, то через алмазную волоку при тех же условиях протягивают 13 г. Но алмаз очень хрупок и может
Противостоять давлению протягиваемой загонки на стен кй КйНйЛй только пои небольших диаметрах отверстий алмазной волоки.
Поэтому размеры (вес) алмазов, предназначенных для изготовления волск, следует выбирать с учетом диаметра протягиваемой проволоки и возможности повторного шлифования волок до несколько большего диаметра, так как это влияет на общую стоимость их при использовании.
Чем больше диаметр проволоки, тем г крупнее следует выбирать алмаз.
В настоящее время алмазные волоки применяются, как правило, при волочении проволоки:
1) из вольфрама, молибдена, никеля и их сплавов при диаметре проволоки менее 0,28 мм;
2) из меди, бронзы, латуни, драгоценных мегаллов и их сплавов при диаметре проволоки не более 1 мм.
Б отдельных случаях для протяжки кабельных проводов больших диаметров применяют алмазные волоки с диаметром отверстия белее 1 am, которые изготовляют из крупных алмазов весом 2—4 карата.
Для изготовления волок необходимо применять высококачественные алмазы как в виде целых кристаллов, так и кусков кристаллов. Кристаллы могут иметь небольшие включения, раковины, сколы и трещины в нерабочей части кристалла. Допускаются и глубокие трещины, если только они не направлены к рабочей части кристалла и находятся на расстоянии не мрнее 2/з от центра камня, а также кристаллы, имеющие толщину не менее 1 мм, при ус иовии наличия в них правильных параллельных плоскостей и отсутствия клиновидной формы в опорных плоскостях.
Кристаллы с глубокими поверхностными пороками в виде раковин, с ярко выраженными плоскостями спайкости в зоне канала, а также кристаллы рыхлой структуры для изготовл гния волок не пригодны. Наименьший размер кристаллов алмаза, применяющийся для изготовления волок, — 0 2 карата.
Форма алмазов, использующихся для изготовления волок, различна, но рекомендуется форма ромбического додекаэдра или октаэдра искаженной формы. У октаэдра правильной формы при огранке необходимо будет снимать бол] шое количество алмазной массы, что вызовет значительные потери.
В настоящее время проводятся опытные работы по изготовлению волок с учетом оптимальных направлений сверления канала в алмазе.
Предварительные данные, а также данные иностранной практики, показали, что различный износ алмазных волок объясняется неоднородностью алмазов и разной их кристаллографической ориентацией-
Оптимальные направления сверления канала в алмазе следующие: а) перпендикулярно грани октаэдра; б) перпендикулярно грани ромбического додекаэдра; в) перпендикулярно грани куба (фиг. 48).
Практически при из1 oTobj ении ро ок руководствуются степеныо легкости производства, удобством огранки и минимальной потерей в весе алмаза, поэтому пользуются всеми направлениями.
В зависимости от рода металлов и сплавов, протягиваемых через алмазные волоки, последние разделяются у нас на следующие марки:
1) М — для холодного волочения меди, серебра, золота, платины, алюминия, цинка и других мягких металле в. имеющих предел прочности на растяжение не более 50 кг/мм2-,
2) П — для холодного волочения никеля, фосфористой бронзы, константана, манганина, латуни и других полутвердых металлов и сплавов, имеющих предел прочности на расстяжение от 50 до 100 кг!мм2;
3) Т — для холодно1 о волочения стали, нихрома и других твердых металлов и сплавов с пределом прочности на растяжение более 100 кг/мм2, а также для горячего волочения вольфрама, молибдена и других твердых металлов и сплавов.
Британский стандарт выделяет волоки, служащие для волочения зольфрама и молибдена, в четвертую группу.
Нормализованные размеры волочильного канала в алмазных волоках приведены в табл. 21 и на сЬиг. 47, а вес и толщина алмазов для изготовления волок в зависимости от номинального диаметра волоки — в табл. 22.
Практика волочения через алмазные волоки показала, что для углов входной и выходной распушек, а также для угла смазочного конуса нет особой необходимости устанавливать верхний предел допуска, так как увеличение этих углов не только не ухудшает качества волок, но и увеличивает срок их службы без дополнительного исправления формы волочильного канала.
Перед началом изготовления алмазных волок непременно производят контрольную приемку алмазов, назначение которой уста-
новить отсутствие недопустимых дефектов в алмазах, рассортировать их на размеры, соответствующие размерам будущих волочильных каналов, и ориентировочно наметить положение последних.
Из табл. 21 видно, что для золочения мягких металлов длина канала может быть меньше, чем для твердых. Практически при изготовлении волок имеются отклонения в размерах канала волок ввиду трудности точного их изготовления.
Волочение бсльшинсгва материалов обычно производится в холодном состоянии, но для некоторых труднодеформируемых металлов и сплавов (например, вольфрама, молибдена, их сплавов и других) применяется предварительный перед волочением подогрев заготовки до 550— 650°.
Конец заготовки, который задается в волочильный инструмент, должен иметь сечение меньшее, чем сечение ьолочильного инструмента, настолько, чтобы обеспечить беспрепятственное прохождение этой части заготовки через канал волочильного инструмента.
Степень деформации заготовки определяется: а) вытяжкой, характеризующей увеличение длины заготовки после волочения; вытяжка за один проход обычно не превышает 1,67 (отношение длины заготовки после и до волочения) и б) обжатием, которое вычисляется в процентах, как отношение разности в сечении заготовки до и после волочения к сечению до волочения; за один проход примерно оно равно 15 -20%.
Для уменьшения поперечного сечения и соответствующего удлинения проволоки расходуется большое количество энергии, идущее на пластическую деформацию и сопротивление трению о стенки отвеостия.
Канал волочильного инструмента включает в себя следующие основные зоны (фиг. 47):
1) смазочную воронку, назначение которой обеспечить подачу смазочного материала в канал и устранить возможность задирания заготовки о края канала; она разделяется на входную распушку и смазочный конус;
2) раоочий конус, при помощи которого осуществляется заданная леЛопмаиия заготовки:
3) калибрующий пиясок, обеспечивающий заданную точность и стабильность размеров волочимой заготовки;
4) обратный конус, который должен обеспечивать лучшее совпадение основной оси волочильного канала с осью выходной рас-nvuiKii;
5) выходную распушку, устраняющую возможность задирания заготовки, выходящей из волочильного инструмента.
Наиболее важной частью канала является рабочий конус, он обычно имеет радиальную или близкую к радиальной форму в виде плавной кривой Часть его, непосредственно соприкасающаяся с волочимой заготовкой, называется очагом деформации.
Волочильный инструмент (другие названия — волока или филлера) может быть из стали, твердых сплавов и технических алмазов.
Для волочения тонкой проволоки применяют технические алмазы, которые на этих операциях не могут быть заменены другими материалами потому, что алмазы обладают высокой твердостью и сопротивлением износу, большой механической прочностью, высокой плотностью, а также однородностью структуры и небольшим коэффициентом трения.
Алмазные волоки применяются тогда, когда требуется макси мальяая точность и высококачественная обработка поверхности. Эти качества алмаза позволяют получать тонкий — до 7 мк волочимый материал, с очень точными допусками по сечению, недостижимыми в волоках из других материалов, так как каналы в них быстро разрабатываются при волочении. Необходимо также отметить высокую стойкость алмазных волок. Так, например, если через волоку из твердого сплава до полного ее износа можно протянуть 6U кг проволоки диаметром 0,3 мм, то через алмазную волоку при тех же условиях протягивают 13 г. Но алмаз очень хрупок и может
Противостоять давлению протягиваемой загонки на стен кй КйНйЛй только пои небольших диаметрах отверстий алмазной волоки.
Поэтому размеры (вес) алмазов, предназначенных для изготовления волск, следует выбирать с учетом диаметра протягиваемой проволоки и возможности повторного шлифования волок до несколько большего диаметра, так как это влияет на общую стоимость их при использовании.
Чем больше диаметр проволоки, тем г крупнее следует выбирать алмаз.
В настоящее время алмазные волоки применяются, как правило, при волочении проволоки:
1) из вольфрама, молибдена, никеля и их сплавов при диаметре проволоки менее 0,28 мм;
2) из меди, бронзы, латуни, драгоценных мегаллов и их сплавов при диаметре проволоки не более 1 мм.
Б отдельных случаях для протяжки кабельных проводов больших диаметров применяют алмазные волоки с диаметром отверстия белее 1 am, которые изготовляют из крупных алмазов весом 2—4 карата.
Для изготовления волок необходимо применять высококачественные алмазы как в виде целых кристаллов, так и кусков кристаллов. Кристаллы могут иметь небольшие включения, раковины, сколы и трещины в нерабочей части кристалла. Допускаются и глубокие трещины, если только они не направлены к рабочей части кристалла и находятся на расстоянии не мрнее 2/з от центра камня, а также кристаллы, имеющие толщину не менее 1 мм, при ус иовии наличия в них правильных параллельных плоскостей и отсутствия клиновидной формы в опорных плоскостях.
Кристаллы с глубокими поверхностными пороками в виде раковин, с ярко выраженными плоскостями спайкости в зоне канала, а также кристаллы рыхлой структуры для изготовл гния волок не пригодны. Наименьший размер кристаллов алмаза, применяющийся для изготовления волок, — 0 2 карата.
Форма алмазов, использующихся для изготовления волок, различна, но рекомендуется форма ромбического додекаэдра или октаэдра искаженной формы. У октаэдра правильной формы при огранке необходимо будет снимать бол] шое количество алмазной массы, что вызовет значительные потери.
В настоящее время проводятся опытные работы по изготовлению волок с учетом оптимальных направлений сверления канала в алмазе.
Предварительные данные, а также данные иностранной практики, показали, что различный износ алмазных волок объясняется неоднородностью алмазов и разной их кристаллографической ориентацией-
Оптимальные направления сверления канала в алмазе следующие: а) перпендикулярно грани октаэдра; б) перпендикулярно грани ромбического додекаэдра; в) перпендикулярно грани куба (фиг. 48).
Практически при из1 oTobj ении ро ок руководствуются степеныо легкости производства, удобством огранки и минимальной потерей в весе алмаза, поэтому пользуются всеми направлениями.
В зависимости от рода металлов и сплавов, протягиваемых через алмазные волоки, последние разделяются у нас на следующие марки:
1) М — для холодного волочения меди, серебра, золота, платины, алюминия, цинка и других мягких металле в. имеющих предел прочности на растяжение не более 50 кг/мм2-,
2) П — для холодного волочения никеля, фосфористой бронзы, константана, манганина, латуни и других полутвердых металлов и сплавов, имеющих предел прочности на расстяжение от 50 до 100 кг!мм2;
3) Т — для холодно1 о волочения стали, нихрома и других твердых металлов и сплавов с пределом прочности на растяжение более 100 кг/мм2, а также для горячего волочения вольфрама, молибдена и других твердых металлов и сплавов.
Британский стандарт выделяет волоки, служащие для волочения зольфрама и молибдена, в четвертую группу.
Нормализованные размеры волочильного канала в алмазных волоках приведены в табл. 21 и на сЬиг. 47, а вес и толщина алмазов для изготовления волок в зависимости от номинального диаметра волоки — в табл. 22.
Практика волочения через алмазные волоки показала, что для углов входной и выходной распушек, а также для угла смазочного конуса нет особой необходимости устанавливать верхний предел допуска, так как увеличение этих углов не только не ухудшает качества волок, но и увеличивает срок их службы без дополнительного исправления формы волочильного канала.
Перед началом изготовления алмазных волок непременно производят контрольную приемку алмазов, назначение которой уста-
новить отсутствие недопустимых дефектов в алмазах, рассортировать их на размеры, соответствующие размерам будущих волочильных каналов, и ориентировочно наметить положение последних.
Из табл. 21 видно, что для золочения мягких металлов длина канала может быть меньше, чем для твердых. Практически при изготовлении волок имеются отклонения в размерах канала волок ввиду трудности точного их изготовления.
Коственный метод измерения
15/03/11 12:22
Одним из наиболее распространенных примеров использования алмазов в приборах косвенного метода контроля размеров деталей в процессе обработки является применение алмазных щупов на зубошлифовальных станках типа МААГ. На фиг. ЗЭ показана схема установки алмазных щупов на зубо-шлифовальном станке, ко-топые с помощью контактных приборов поддерживают постоянный размер между торцовыми поверхностями шлифовальных кругов. Плоскости этих кругов иммити-руют собой зуб рейки, по которой поочередно обкатываются рабочие поверхности зубьев обрабатываемого колеса.
Для компенсации износа шлифовальных кругов станок имеет специальное контрольное устройство, п лнцип работы которого состоит в следующем. Рычаг 1 (фиг. 39) имеет плоский алмаз 2 и платиноьый контакт 3, находящийся против к ттак-тов 4. Между алмазом 2 и кругом 5 имеется зазор в 1 мм. Через каждые 5 сек. эксцентрик 6 поворачивается таким образом, что
штифт 7 рычага 1 попадает в выемку эксцентрика 6. При этом алмазный щуп 2, установленный на рычаге 1, приближается к кругу 5.
Если шлифовальный круг износился, то контакты 3 и 4 замкнутся раньше, чем алмазный щуп коснется круга.'При замыкании контактов 3 и 4 приводится в действие собачка храпового колеса, перемещающая шлифовальный круг в осевом направлении на 0,001 мм. Через каждые последующие 5 сек. это перемещение круга повторяется до тех пор, пока алмазный щуп не коснется шлифовального круга раньше, чем контакт 3 достигнет контакта 4.
В таких приборах используются крупные качественные алмазы плоской формы весом до 5 карат, которые закрепляются в специальной оправе путем пайки. Рабочая поверхность алмаза шлифуется на обычных гранильных станках.
Несмотря на высокую износостойкость алмаза, поверхность алмазного щупа изнашивается, вследствие чего периодически производится его восстановление путем подшлифовки (выравнивания) рабочей поверхности щупа.
На ряде машиностроительных заводов при шлифовании зубчатых колес на станках типа МААГ вместо алмазных щупов успешно применяют щупы, армированные пластинками из твердого сплава марки ВК6А (фиг. 40). Замена алмазных щупов твердосплавными позволяет на каждом станке сэкономить по два крупных дорогостоящих алмаза. Опыт показал, что при замене алмазных щупов твердосплавными наладка станка не усложняется и изменения принятых режимов процесса зубошлифовавия, а также характеристик шлифовальных кругов не требуется.
Длительные испытания алмазных и твердосплавных щупов при различных режимах зубошлифования колес, изготовленных из специальных сталей, показали, что применение твердосплавных щупов отражается в основном на величине отклонений основного шага Д^о [40]. При этом указанные отклонения возрастают с увеличением нормального модуля, числа двойных ходов обкатывания в минуту и снимаемого припуска (см. фиг. 41).
Из показанного на фиг. 41 графика видно, что при шлифовании зубчатых колес с применением твердосплавных щупов отклонения основного шага стабильно лежат в пределах 1-го класса точности при режимах работы, приведенных в табл. 20.
При наладке зубошлифовального станка при использовании как алмазных, так и твердосплавных щупов рекомендуется соблюдать следующие условия и порядок операций [40].
Зубошлифовальный станок должен соответствовать нормам точности, предусмотренным в технических условиях, а характеристика
шлифовального круга и режим шлифования — правильно подобраны.
Рекомендуется тщательно протереть от пыли и грязи посадочное гнездо под щуп в рычаге компенсирующего механизма. Поста-
вить державку в паз без перекосов и зазоров и подтянуть пружину 1 гайкой 2 (см. фиг. 40), обеспечив плотное соприкосновение плоскости державки с опорной поверхностью паза. Затем законтро-вать гайку шплинтом.
Для наладки щупа (фиг. 42) на место шлифовального круга необходимо надеть шаблон 1 и подвести контактный вы» туп винта 2 шаблона к поверхности щупа 3 с зазором 0,5—0.8 мм.
Поверхность щупа установить по четырём точкам а—в и б — г (фиг. 42) так, чтобы разница положений противолежащих течек не превышала 4 мк, что соответствует повороту храповика продольной подачи шпинделя на два зуба. В тех случаях, когда эта разница превышает 4 мк, регулирование положения поверхности щупа необходимо производить
винтами 4, 5 и 6.
После установки щупа необходимо произвести контрольную проверку правильности положения плоскости щупа, предварительно законтрив винты 4, 5 и 6, что практически осуществляется нанесением рисок на торцовой поверхности храповика продольной подачи шпинделя, которые при положении всех Четырех точек поверхности щупа в одной плоскости должны совпадать с первой риской ели отстоять одна от другой в пределах подачи не более, чем на два зуба храповика продольной подачи шпинделя.
Закончив установку и выверку плоскости щупа по шаблону, последний снимают со станка и производят установку шлифовального круга. Вновь поставленный круг не должен находиться в соприкосновении со щупом до тех пор, пока он не будет окончательно выпраьлен правящим инструментом по диаметру и боковой поверхности. При использовании твердосплавных щупов рабочие хромки обоих шлифовальных кругов должны быть установлены относительно поверхностей щупов в одинаковых положениях. Это же условие должно соблюдаться и при замене изношенных кругов на новые.
Соблюдение указанных рекомендаций обеспечивает более рациональное использование рабочей поверхности твердосплавного шу . а следовательно, и более длительный срок его службы.
После полного использования оабочей поверхности твердосплавного щупа (т. е. после дву к его последующих перестановок) его
снимают со станка для перешлифовки, а на станок устанавливают новый комплект. Твердосплавные щупы обеспечивают надежную работу станка в течение от 300 до 1500 час. машинного времени до их перешлифовки. Указанный срок службы зависит от точности шлифуемых зубчатых колес.
На фиг. 43 показана схема устройства, ограничивающего перемещение исполнительных механизмов станка с компенсацией износа режущего инструмента. Это приспособление используется на вну-
Направляющая 1 приспособления смонтирована на поперечных салазках, несущих шпиндель шлифовального круга. Шток 2 соединен со стрелкой 3 миниметра 5 и может перемещаться во зремя работы лишь вместе с салазками в направлении, перпендикулярном к оси шлифовального круга.
Во время черновою шлифования, вследствие интенсивного износа круга, при достижении стрелкой определенного положения круг выводится для правки алмазом 6. В это время шток 2, коснувшись упора 7, сдвигается назад на расстояние, равное толщине слоя а, снимаемого с кру^а в процессе правки. После правки осуществляется чистовое шлифование до тех пор, пека стрелка миниметра достигнет положения, соответствующего заданному размеру Д детали 4. Для компенсации износа может быть установлен дополнительный упор 8.
Алмазные наконечники используются не только в описанных выше приборах для контроля размеров деталей непосредственно в процессе их обработки на станках, но также и в стационарных прецизионных измерительных инструментах и приборах, с помощ! ю которых производится массовый контроль весьма точных деталей. В этих инструментах используются также наконечники из твердых сплавсв, агата и др. Доводку плоскостей твердосплавных и агатовых наконечников производят пастами из карбида бора, а в отдельных случаях алмазными микропорошками.
3. износ наконечников при прямом методе измерении
Наконечники описанных выше конструкций измерительных приспособлений работают в чрезвычайно тяжелых условиях, подвергаясь весьма интенсивному износу, с одной стороны, из-за непрерывного трения о вновь образующуюся в процессе обработки поверхность детали, с другой стсроны, попадающими под наконечник частицами абразивного материала (особенно при внутреннем шлифовании) .
Износ наконечников в процессе работы вызывает систематическую погрешность, выражающуюся в том, что измерительное приспособление срабатывает в тот момент, когда деталь имеет размер, равный заданному размеру плюс (если это вал) или минус (если это отверстие) величина износа наконечника. Поэтому в результате износа наконечника размер детали отклоняется в сторону исправимого брака. Для получения деталей заданного размера необходимо периодически подналаживать измерительное устройство, каждый раз давая поправку на величину износа наконечника.
Износ наконечников, применяемых в измерительных приборах, основанных на прямом методе, зависит от целого ряда факторов, а именно:
1) от физико-механических свойств материала наконечника (твердости, прочности, структуры и др.) и обрабатываемой детали;
2) от метода и вида обработки (точения, шлифования наружных и внутренних поверхностей и т. д.);
3) от качества 1 поверхности деталей и наконечника;
4) от величины давления наконечника на поверхности контакта;
5) от расположения наконечника относительно измеряемой детали;
6) от количества, размера и свойств абразивных зерен и твердых частиц обрабатываемого материала, попадающих под наконечник, а также от ряда других факторов.
На фиг. 44 приведен график зависимости удельного износа наконечников из разных материалов от проходимого ими пути. Из графика видно, что наиболее эффективно в качестве заменителей алмазов в наконечниках к приборам целесообразно использовать сплавы ВКба, ВКЗа и ВК8 (горячепрессованный). Высокую износостойкость имеют наконечники, армированные мелкозернистым сплавом В1\6а, в котором размер зерна карбидов вольфрама равен 0,5 мк.
Из этого сплава изготовляют цилиндрики диаметром 2,5 и высотой 3 мм, которые запаивают в наконечники. Наконечники указанных размеров являются наиболее удобными при контроле отверстий. Для наконечников, используемых в приборах для контроля валов, рекомендуется [25а] применять вставки максимально допускаемого прибором размера.
Чрезвычайно большое влияние на износ наконечников оказывает способ обработки измеряемых деталей. Так, например, на шлифовальных операциях при обработке одних и тех же материалов износ наконечников значительно больше, чем при токарной обработке. Износ наконечников при внутреннем шлифовании закаленных сталей намного больше, чем при наружном шлифовании тех же сталей. Износ наконечников при черновом шлифовании превышает износ при чистовом. Износ наконечников при сухом шлифовании также выше, чем при шлифовании с охлаждением.
Как указывается в работе В. В. Кондашевского [25а], решающее влияние на величину износа наконечников оказывает абразив, микротвердость которого значительно выше по сравнению с микротвердостью обрабатываемых на металлорежущих станках материалов.
При токарной обработке износ наконечников меньше вследствие отсутствия твердых абразивных материалов. При внутреннем шлифовании наконечники измерительных приборов располагаются вблизи от шлифовального круга, в результате чего под них попадает значительно большее количество абразива, чем при наружном. При наружном шлифовании близость наконечников к кругу не имеет значения, так как частицы абразива удаляются вниз обильной rmveft пхлажлаюшей жидкости, почти не попадая под наконеч-
ник. Так, по Данным, приведенным в работе [25а], износ наконечников из сплава ВКба в течение 8 час. составил при внутреннем шлифовании закаленных деталей 10—12 мк, тогда как при наружном шлифовании он составил 3—4 мк.
При черновом шлифовании износ наконечников значительно больше, чем при чистовом, так как в первом случае износ шлифовального круга, а следовательно, и количество абразивных зерен, попадающих под наконечник, значительно больше. При черновом (внутреннем) шлифовании износ в смену достигал 14—16 мк,
при чистовом шлифовании 2 мк [25а].
При шлифовании с охлаждением износ наконечника меньше, так как большая часть абразива удаляется вместе с охлаждающей жидкостью. Кроме того, смачивание контактирующих поверхностей охлаждающей жидкостью способствует уменьшению трения.
С уменьшением микронеровностей поверхности шлифуемой детали износ наконечника уменьшается. Аналогичное объяснение можно привести в отношении роли доводки поверхности наконечника. Однако, учитывая что основную роль в износе наконечника играет абразивный износ, с увеличением микронеровностей контактирую-щихся поверхностей соответственно будет увеличиваться и износ наконечника.
Так, у шлифованных деталей с НсК = 1,1 -=- 1,25 мк износ наконечника из сплава ВКба в течение смены составил 14—16 мк\ у деталей с Нск = 0,5 -г- 0,6 мк износ сотавил только 4 мк, а у деталей с Иск~ 0,2 ^ 0,25 мк износ составил всего лишь 2 мк [25а].
Попытки уменьшить величину износа наконечника на приборах автоматического контроля путем полирования и доводки не дали положительных результатов, так как доведенный слой наконечника быстро изнашивается абразивными зернами. Из графика, показанного на фиг. 45, видно что, в начале работы износ доведенного наконечника 1 из сплава марки ВКба идет медленнее, чем шлифованного 2. Но по мере износа доведенной поверхности он достигает обычной величины износа для шлифованного наконечника. Следовательно, практически достаточно лишь шлифования наконечников.
Твердосплавные наконечники довольно быстро прирабатываются по форме поверхности обрабатываемой детали, вследствие чего первоначальная форма наконечника не играет особой роли. Для большинства случаев изменения (исключая специальные наконеч-
ники для контроля шлицевых деталей) рекомендуется заправлять наконечники в виде сферы с радиусом 2—3 мм.
На фиг. 46 приведен график зависимости износа наконечников из сплава ВКба от величины давления на контактирующей площадке. Пройденный наконечником путь — 1000 м. График построен на основании данных, приведенных в работе [25а]. Из графика видно, что в начале с увеличением давления на контактной площадке износ наконечника интенсивно уменьшается, а затем снова возрастает. Уменьшение износа в начале вследствие повышения давления происходит за счет уменьшения попадания абразивных
зерен между контактирующимися поверхностями наконечника и обрабатываемой детали. При дальнейшем увеличении контактного давления износ вследствие трения пары двух материалов превышает абразивный износ. Приведенный выше анализ позволяет сделать практический вывод о том, что при наладке приборов автоматического контроля большое внимание следует обращать на величину контактного давления наконечника, так как при весьма малых и больших давлениях имеет место повышенный износ наконечника.
Учитывая, что большое влияние на износ наконечника оказывает попадание абразивных зерен шлифовального круга, наконечник следует размещать в зоне наименьшего их скопления. Если это невозможно, то рекомендуется [25а] струю охлаждающей жидкости направлять навстречу потоку летящих частиц абразива или прямо под наконечник измерительного приспособления.
Компенсацию износа наконечников производят либо путем перемещения показывающего устройства, либо перемещением контактных винтов на расстояние, равное величине износа.
Для компенсации износа шлифовальных кругов станок имеет специальное контрольное устройство, п лнцип работы которого состоит в следующем. Рычаг 1 (фиг. 39) имеет плоский алмаз 2 и платиноьый контакт 3, находящийся против к ттак-тов 4. Между алмазом 2 и кругом 5 имеется зазор в 1 мм. Через каждые 5 сек. эксцентрик 6 поворачивается таким образом, что
штифт 7 рычага 1 попадает в выемку эксцентрика 6. При этом алмазный щуп 2, установленный на рычаге 1, приближается к кругу 5.
Если шлифовальный круг износился, то контакты 3 и 4 замкнутся раньше, чем алмазный щуп коснется круга.'При замыкании контактов 3 и 4 приводится в действие собачка храпового колеса, перемещающая шлифовальный круг в осевом направлении на 0,001 мм. Через каждые последующие 5 сек. это перемещение круга повторяется до тех пор, пока алмазный щуп не коснется шлифовального круга раньше, чем контакт 3 достигнет контакта 4.
В таких приборах используются крупные качественные алмазы плоской формы весом до 5 карат, которые закрепляются в специальной оправе путем пайки. Рабочая поверхность алмаза шлифуется на обычных гранильных станках.
Несмотря на высокую износостойкость алмаза, поверхность алмазного щупа изнашивается, вследствие чего периодически производится его восстановление путем подшлифовки (выравнивания) рабочей поверхности щупа.
На ряде машиностроительных заводов при шлифовании зубчатых колес на станках типа МААГ вместо алмазных щупов успешно применяют щупы, армированные пластинками из твердого сплава марки ВК6А (фиг. 40). Замена алмазных щупов твердосплавными позволяет на каждом станке сэкономить по два крупных дорогостоящих алмаза. Опыт показал, что при замене алмазных щупов твердосплавными наладка станка не усложняется и изменения принятых режимов процесса зубошлифовавия, а также характеристик шлифовальных кругов не требуется.
Длительные испытания алмазных и твердосплавных щупов при различных режимах зубошлифования колес, изготовленных из специальных сталей, показали, что применение твердосплавных щупов отражается в основном на величине отклонений основного шага Д^о [40]. При этом указанные отклонения возрастают с увеличением нормального модуля, числа двойных ходов обкатывания в минуту и снимаемого припуска (см. фиг. 41).
Из показанного на фиг. 41 графика видно, что при шлифовании зубчатых колес с применением твердосплавных щупов отклонения основного шага стабильно лежат в пределах 1-го класса точности при режимах работы, приведенных в табл. 20.
При наладке зубошлифовального станка при использовании как алмазных, так и твердосплавных щупов рекомендуется соблюдать следующие условия и порядок операций [40].
Зубошлифовальный станок должен соответствовать нормам точности, предусмотренным в технических условиях, а характеристика
шлифовального круга и режим шлифования — правильно подобраны.
Рекомендуется тщательно протереть от пыли и грязи посадочное гнездо под щуп в рычаге компенсирующего механизма. Поста-
вить державку в паз без перекосов и зазоров и подтянуть пружину 1 гайкой 2 (см. фиг. 40), обеспечив плотное соприкосновение плоскости державки с опорной поверхностью паза. Затем законтро-вать гайку шплинтом.
Для наладки щупа (фиг. 42) на место шлифовального круга необходимо надеть шаблон 1 и подвести контактный вы» туп винта 2 шаблона к поверхности щупа 3 с зазором 0,5—0.8 мм.
Поверхность щупа установить по четырём точкам а—в и б — г (фиг. 42) так, чтобы разница положений противолежащих течек не превышала 4 мк, что соответствует повороту храповика продольной подачи шпинделя на два зуба. В тех случаях, когда эта разница превышает 4 мк, регулирование положения поверхности щупа необходимо производить
винтами 4, 5 и 6.
После установки щупа необходимо произвести контрольную проверку правильности положения плоскости щупа, предварительно законтрив винты 4, 5 и 6, что практически осуществляется нанесением рисок на торцовой поверхности храповика продольной подачи шпинделя, которые при положении всех Четырех точек поверхности щупа в одной плоскости должны совпадать с первой риской ели отстоять одна от другой в пределах подачи не более, чем на два зуба храповика продольной подачи шпинделя.
Закончив установку и выверку плоскости щупа по шаблону, последний снимают со станка и производят установку шлифовального круга. Вновь поставленный круг не должен находиться в соприкосновении со щупом до тех пор, пока он не будет окончательно выпраьлен правящим инструментом по диаметру и боковой поверхности. При использовании твердосплавных щупов рабочие хромки обоих шлифовальных кругов должны быть установлены относительно поверхностей щупов в одинаковых положениях. Это же условие должно соблюдаться и при замене изношенных кругов на новые.
Соблюдение указанных рекомендаций обеспечивает более рациональное использование рабочей поверхности твердосплавного шу . а следовательно, и более длительный срок его службы.
После полного использования оабочей поверхности твердосплавного щупа (т. е. после дву к его последующих перестановок) его
снимают со станка для перешлифовки, а на станок устанавливают новый комплект. Твердосплавные щупы обеспечивают надежную работу станка в течение от 300 до 1500 час. машинного времени до их перешлифовки. Указанный срок службы зависит от точности шлифуемых зубчатых колес.
На фиг. 43 показана схема устройства, ограничивающего перемещение исполнительных механизмов станка с компенсацией износа режущего инструмента. Это приспособление используется на вну-
Направляющая 1 приспособления смонтирована на поперечных салазках, несущих шпиндель шлифовального круга. Шток 2 соединен со стрелкой 3 миниметра 5 и может перемещаться во зремя работы лишь вместе с салазками в направлении, перпендикулярном к оси шлифовального круга.
Во время черновою шлифования, вследствие интенсивного износа круга, при достижении стрелкой определенного положения круг выводится для правки алмазом 6. В это время шток 2, коснувшись упора 7, сдвигается назад на расстояние, равное толщине слоя а, снимаемого с кру^а в процессе правки. После правки осуществляется чистовое шлифование до тех пор, пека стрелка миниметра достигнет положения, соответствующего заданному размеру Д детали 4. Для компенсации износа может быть установлен дополнительный упор 8.
Алмазные наконечники используются не только в описанных выше приборах для контроля размеров деталей непосредственно в процессе их обработки на станках, но также и в стационарных прецизионных измерительных инструментах и приборах, с помощ! ю которых производится массовый контроль весьма точных деталей. В этих инструментах используются также наконечники из твердых сплавсв, агата и др. Доводку плоскостей твердосплавных и агатовых наконечников производят пастами из карбида бора, а в отдельных случаях алмазными микропорошками.
3. износ наконечников при прямом методе измерении
Наконечники описанных выше конструкций измерительных приспособлений работают в чрезвычайно тяжелых условиях, подвергаясь весьма интенсивному износу, с одной стороны, из-за непрерывного трения о вновь образующуюся в процессе обработки поверхность детали, с другой стсроны, попадающими под наконечник частицами абразивного материала (особенно при внутреннем шлифовании) .
Износ наконечников в процессе работы вызывает систематическую погрешность, выражающуюся в том, что измерительное приспособление срабатывает в тот момент, когда деталь имеет размер, равный заданному размеру плюс (если это вал) или минус (если это отверстие) величина износа наконечника. Поэтому в результате износа наконечника размер детали отклоняется в сторону исправимого брака. Для получения деталей заданного размера необходимо периодически подналаживать измерительное устройство, каждый раз давая поправку на величину износа наконечника.
Износ наконечников, применяемых в измерительных приборах, основанных на прямом методе, зависит от целого ряда факторов, а именно:
1) от физико-механических свойств материала наконечника (твердости, прочности, структуры и др.) и обрабатываемой детали;
2) от метода и вида обработки (точения, шлифования наружных и внутренних поверхностей и т. д.);
3) от качества 1 поверхности деталей и наконечника;
4) от величины давления наконечника на поверхности контакта;
5) от расположения наконечника относительно измеряемой детали;
6) от количества, размера и свойств абразивных зерен и твердых частиц обрабатываемого материала, попадающих под наконечник, а также от ряда других факторов.
На фиг. 44 приведен график зависимости удельного износа наконечников из разных материалов от проходимого ими пути. Из графика видно, что наиболее эффективно в качестве заменителей алмазов в наконечниках к приборам целесообразно использовать сплавы ВКба, ВКЗа и ВК8 (горячепрессованный). Высокую износостойкость имеют наконечники, армированные мелкозернистым сплавом В1\6а, в котором размер зерна карбидов вольфрама равен 0,5 мк.
Из этого сплава изготовляют цилиндрики диаметром 2,5 и высотой 3 мм, которые запаивают в наконечники. Наконечники указанных размеров являются наиболее удобными при контроле отверстий. Для наконечников, используемых в приборах для контроля валов, рекомендуется [25а] применять вставки максимально допускаемого прибором размера.
Чрезвычайно большое влияние на износ наконечников оказывает способ обработки измеряемых деталей. Так, например, на шлифовальных операциях при обработке одних и тех же материалов износ наконечников значительно больше, чем при токарной обработке. Износ наконечников при внутреннем шлифовании закаленных сталей намного больше, чем при наружном шлифовании тех же сталей. Износ наконечников при черновом шлифовании превышает износ при чистовом. Износ наконечников при сухом шлифовании также выше, чем при шлифовании с охлаждением.
Как указывается в работе В. В. Кондашевского [25а], решающее влияние на величину износа наконечников оказывает абразив, микротвердость которого значительно выше по сравнению с микротвердостью обрабатываемых на металлорежущих станках материалов.
При токарной обработке износ наконечников меньше вследствие отсутствия твердых абразивных материалов. При внутреннем шлифовании наконечники измерительных приборов располагаются вблизи от шлифовального круга, в результате чего под них попадает значительно большее количество абразива, чем при наружном. При наружном шлифовании близость наконечников к кругу не имеет значения, так как частицы абразива удаляются вниз обильной rmveft пхлажлаюшей жидкости, почти не попадая под наконеч-
ник. Так, по Данным, приведенным в работе [25а], износ наконечников из сплава ВКба в течение 8 час. составил при внутреннем шлифовании закаленных деталей 10—12 мк, тогда как при наружном шлифовании он составил 3—4 мк.
При черновом шлифовании износ наконечников значительно больше, чем при чистовом, так как в первом случае износ шлифовального круга, а следовательно, и количество абразивных зерен, попадающих под наконечник, значительно больше. При черновом (внутреннем) шлифовании износ в смену достигал 14—16 мк,
при чистовом шлифовании 2 мк [25а].
При шлифовании с охлаждением износ наконечника меньше, так как большая часть абразива удаляется вместе с охлаждающей жидкостью. Кроме того, смачивание контактирующих поверхностей охлаждающей жидкостью способствует уменьшению трения.
С уменьшением микронеровностей поверхности шлифуемой детали износ наконечника уменьшается. Аналогичное объяснение можно привести в отношении роли доводки поверхности наконечника. Однако, учитывая что основную роль в износе наконечника играет абразивный износ, с увеличением микронеровностей контактирую-щихся поверхностей соответственно будет увеличиваться и износ наконечника.
Так, у шлифованных деталей с НсК = 1,1 -=- 1,25 мк износ наконечника из сплава ВКба в течение смены составил 14—16 мк\ у деталей с Нск = 0,5 -г- 0,6 мк износ сотавил только 4 мк, а у деталей с Иск~ 0,2 ^ 0,25 мк износ составил всего лишь 2 мк [25а].
Попытки уменьшить величину износа наконечника на приборах автоматического контроля путем полирования и доводки не дали положительных результатов, так как доведенный слой наконечника быстро изнашивается абразивными зернами. Из графика, показанного на фиг. 45, видно что, в начале работы износ доведенного наконечника 1 из сплава марки ВКба идет медленнее, чем шлифованного 2. Но по мере износа доведенной поверхности он достигает обычной величины износа для шлифованного наконечника. Следовательно, практически достаточно лишь шлифования наконечников.
Твердосплавные наконечники довольно быстро прирабатываются по форме поверхности обрабатываемой детали, вследствие чего первоначальная форма наконечника не играет особой роли. Для большинства случаев изменения (исключая специальные наконеч-
ники для контроля шлицевых деталей) рекомендуется заправлять наконечники в виде сферы с радиусом 2—3 мм.
На фиг. 46 приведен график зависимости износа наконечников из сплава ВКба от величины давления на контактирующей площадке. Пройденный наконечником путь — 1000 м. График построен на основании данных, приведенных в работе [25а]. Из графика видно, что в начале с увеличением давления на контактной площадке износ наконечника интенсивно уменьшается, а затем снова возрастает. Уменьшение износа в начале вследствие повышения давления происходит за счет уменьшения попадания абразивных
зерен между контактирующимися поверхностями наконечника и обрабатываемой детали. При дальнейшем увеличении контактного давления износ вследствие трения пары двух материалов превышает абразивный износ. Приведенный выше анализ позволяет сделать практический вывод о том, что при наладке приборов автоматического контроля большое внимание следует обращать на величину контактного давления наконечника, так как при весьма малых и больших давлениях имеет место повышенный износ наконечника.
Учитывая, что большое влияние на износ наконечника оказывает попадание абразивных зерен шлифовального круга, наконечник следует размещать в зоне наименьшего их скопления. Если это невозможно, то рекомендуется [25а] струю охлаждающей жидкости направлять навстречу потоку летящих частиц абразива или прямо под наконечник измерительного приспособления.
Компенсацию износа наконечников производят либо путем перемещения показывающего устройства, либо перемещением контактных винтов на расстояние, равное величине износа.
Размеры деталей
15/03/11 12:22
Одним из важнейших разделов общей проблемы автоматизации процессов производства на машиностроительных заводах является проблема автоматизации контроля размеров деталей серийного и массового производства непосредственно в процессе их обработки.
Преимуществом автоматического контроля в процессе обработки перед контролем деталей после их обработки является возможность непосредственного воздействия на технологический процесс выполнения операций. Последнее отвечает основному тре-бдванию к операции контроля, а именно', не фиксация брака, а активное воздействие на производственные процессы.
В настоящее время обработка деталей машин и приборов на металлорежущих станках регламентирована весьма точными размерными допусками, соблюдение которых связано с требованием объединения операций обработки и контроля, т. е. необходимостью непрерывного контроля размеров в процессе обработки.
Автоматический контроль размеров деталей на металлорежущих станках, который все шире внедряется в производство, осуществляется с помощью различных конструкций контрольных приборов. Описание конструкций указанных приборов приведено в книге В. В. Кондашевского [25а] и др.
По методу измерения контрольные устройства для автоматического контроля могут быть разделены на устройства, основанные: 1) на прямом методе измерения и 2) на косвенном методе изме рения.
В первом случае измерительный наконечник находится в постоянном контакте с обрабатываемой поверхностью детали и непосредственно контролирует ее размер, при достижении кото рого обработка прекращается.
Устройство, основанное на косвенном методе измерения, не соприкасается с поверхностью обрабатываемой детали, так к<п окончание процесса обработки определяется не непосредственным измерением размера обрабатываемой детали, а величиной перемещения суппорта, несущего режущий инструмент.
В приборах, осуществляк щих автоматический контроль указан ных процессов методом прямого измерения, в ряде случаев исполь-
зуются наконечники, армированные износостойкими материалами, такими как алмаз, агат, рубин, твердые сплавы и ряд других. При выборе материалов для этих наконечников следует учитывать не только физико-механические свойства этого материала, но также и экономическую сторону.
К числу наиболее важных показателей, характеризующих физико-механические свойства материала наконечника, следует отнести: 1) высокую твердость; 2) износостойкость при попадании на трущиеся поверхности абразивных материалов; 3) низкий коэффициент трения и 4) высокую коррозионную стойкость.
Можно с уверенностпЮ сказать, что по сравнению со всеми известными в настоящее время искусственными и естественными материалами алмаз в большей степени отвечает всем указанным выше требованиям.
Ввиду высокой стоимости алмазов, а также большой трудоемкости процесса изготовления алмазных наконечников алмаз, обладая наиболее высокой износостойкостью, используется для этих целей в осноеном на станках-автоматах и на прецизионных шлифовальных станках, обрабатывающих детали с высокой точностью.
Для того чтобы повысить износостойкость алмазного наконечника и исключить появление рисок на измеряемой поверхности, поверхность наконечника обычно полируют в виде сферы радиусом 1—2 мм. Алмазный наконечник с полированной поверхностью при обычном измерительном усилии до 6 кг оставляет на обрабатываемой детали мало заметные следы, в то время как необработанный наконечник в начале приработки алмаза оставляем на детали очень глубокие царапины.
При использовании алмазных наконечников следует помнить, что алмаз является анизотропным, вследствие чего он обладает различной износостойкостью в различных направлениях. Так например, при установке кристалла алмаза рабочей плоскостью, расположенной поперек плоскости скалывания, имеет место более интенсивный износ наконечника.
1. Устройства активного контроля,
осьованные на прямом методе измегения
На фиг 35 показана одна из простейших конструкций прибора для контроля размеров вала в процессе обработки Этот прьбор имеет массивный контактный рычаг 1, подвешенный на плоской пружине 2, на конце которого укреплен алмазный наконечник 3. Изменения диаметра шлифуемой поверхности фиксируются стрел кой 4 на шкале 5. Стрелка 4 поворачивается вокруг оси 6 и связана с рычагом 1 при помощи коротксплечего рычага 7. Во избежание поломки алмазного наконечника перемещение рычага 1 ограничено упорами 8 и 9. Корпус прибора 10 фиксируется на кронштейне 11 осью 12 и с помощью пружины 13 прижимается к винту 14. Кронштейн 11 закреплен на стойке 15, привернутой к столу станка.
На фиг. 36 показана другая конструкция приспособления для измерения наружных поверхностей, в котором обрабатываемое изделие контролируется с помощью трех алмазных наконечников, имеющих сферическую поверхность диаметром около 2 мм. Последнее обеспечивает контакт с вращающейся деталью по очень небольшой поверхности. При съеме изд(лия со станка приспособление легко поднимается вверх.
При обработке деталей, имеющих отверстия, шлицевые или шпоночные канавки, контроль размеров в процессе обработки осуществляется с помощью измерительных приспособлений с большими опорными поверхностями или на обычных приспособлениях с до-
полнительными опорными наконечниками (фиг. 37). В этом приспособлении установлены два дополнительных опорных наконечника 5 и б, что исключает возможность возникновения тслчков наконечника в момент прохождения его над одной из канаьок /, 2, 3 и 4 детали. Наконечники 7 и 8 выступают на 0,01—0,02 мм дальше дополнительных наконечников 5 и 6, которые установлены в пазах корпуса приспособления 9. С целью предохранения наконечников от толчков и ударов, которые могут вызвать его повреждение, в некоторых конструкциях предусмотрена установка тормозных приспособлений.
При вращении вала с прорезями цаже незначительные перемещения измерительных наконечников вызывают колебания стрелки миниметра 10, что затрудняет наблюдения в процессе обработки детали.
На фиг. 38 показано приспособление, оснащенное алмазным наконечником, которое используется на • вну. ришлифовальных
станках Приспособление крепится на кронштейне или непосредственно на станине станка. В этих приспособлениях используются мелкие кристаллы алмазного борта весом 0,1—0,15 харата. Крепление алмаза в оправе производят путем пайки.
Преимуществом автоматического контроля в процессе обработки перед контролем деталей после их обработки является возможность непосредственного воздействия на технологический процесс выполнения операций. Последнее отвечает основному тре-бдванию к операции контроля, а именно', не фиксация брака, а активное воздействие на производственные процессы.
В настоящее время обработка деталей машин и приборов на металлорежущих станках регламентирована весьма точными размерными допусками, соблюдение которых связано с требованием объединения операций обработки и контроля, т. е. необходимостью непрерывного контроля размеров в процессе обработки.
Автоматический контроль размеров деталей на металлорежущих станках, который все шире внедряется в производство, осуществляется с помощью различных конструкций контрольных приборов. Описание конструкций указанных приборов приведено в книге В. В. Кондашевского [25а] и др.
По методу измерения контрольные устройства для автоматического контроля могут быть разделены на устройства, основанные: 1) на прямом методе измерения и 2) на косвенном методе изме рения.
В первом случае измерительный наконечник находится в постоянном контакте с обрабатываемой поверхностью детали и непосредственно контролирует ее размер, при достижении кото рого обработка прекращается.
Устройство, основанное на косвенном методе измерения, не соприкасается с поверхностью обрабатываемой детали, так к<п окончание процесса обработки определяется не непосредственным измерением размера обрабатываемой детали, а величиной перемещения суппорта, несущего режущий инструмент.
В приборах, осуществляк щих автоматический контроль указан ных процессов методом прямого измерения, в ряде случаев исполь-
зуются наконечники, армированные износостойкими материалами, такими как алмаз, агат, рубин, твердые сплавы и ряд других. При выборе материалов для этих наконечников следует учитывать не только физико-механические свойства этого материала, но также и экономическую сторону.
К числу наиболее важных показателей, характеризующих физико-механические свойства материала наконечника, следует отнести: 1) высокую твердость; 2) износостойкость при попадании на трущиеся поверхности абразивных материалов; 3) низкий коэффициент трения и 4) высокую коррозионную стойкость.
Можно с уверенностпЮ сказать, что по сравнению со всеми известными в настоящее время искусственными и естественными материалами алмаз в большей степени отвечает всем указанным выше требованиям.
Ввиду высокой стоимости алмазов, а также большой трудоемкости процесса изготовления алмазных наконечников алмаз, обладая наиболее высокой износостойкостью, используется для этих целей в осноеном на станках-автоматах и на прецизионных шлифовальных станках, обрабатывающих детали с высокой точностью.
Для того чтобы повысить износостойкость алмазного наконечника и исключить появление рисок на измеряемой поверхности, поверхность наконечника обычно полируют в виде сферы радиусом 1—2 мм. Алмазный наконечник с полированной поверхностью при обычном измерительном усилии до 6 кг оставляет на обрабатываемой детали мало заметные следы, в то время как необработанный наконечник в начале приработки алмаза оставляем на детали очень глубокие царапины.
При использовании алмазных наконечников следует помнить, что алмаз является анизотропным, вследствие чего он обладает различной износостойкостью в различных направлениях. Так например, при установке кристалла алмаза рабочей плоскостью, расположенной поперек плоскости скалывания, имеет место более интенсивный износ наконечника.
1. Устройства активного контроля,
осьованные на прямом методе измегения
На фиг 35 показана одна из простейших конструкций прибора для контроля размеров вала в процессе обработки Этот прьбор имеет массивный контактный рычаг 1, подвешенный на плоской пружине 2, на конце которого укреплен алмазный наконечник 3. Изменения диаметра шлифуемой поверхности фиксируются стрел кой 4 на шкале 5. Стрелка 4 поворачивается вокруг оси 6 и связана с рычагом 1 при помощи коротксплечего рычага 7. Во избежание поломки алмазного наконечника перемещение рычага 1 ограничено упорами 8 и 9. Корпус прибора 10 фиксируется на кронштейне 11 осью 12 и с помощью пружины 13 прижимается к винту 14. Кронштейн 11 закреплен на стойке 15, привернутой к столу станка.
На фиг. 36 показана другая конструкция приспособления для измерения наружных поверхностей, в котором обрабатываемое изделие контролируется с помощью трех алмазных наконечников, имеющих сферическую поверхность диаметром около 2 мм. Последнее обеспечивает контакт с вращающейся деталью по очень небольшой поверхности. При съеме изд(лия со станка приспособление легко поднимается вверх.
При обработке деталей, имеющих отверстия, шлицевые или шпоночные канавки, контроль размеров в процессе обработки осуществляется с помощью измерительных приспособлений с большими опорными поверхностями или на обычных приспособлениях с до-
полнительными опорными наконечниками (фиг. 37). В этом приспособлении установлены два дополнительных опорных наконечника 5 и б, что исключает возможность возникновения тслчков наконечника в момент прохождения его над одной из канаьок /, 2, 3 и 4 детали. Наконечники 7 и 8 выступают на 0,01—0,02 мм дальше дополнительных наконечников 5 и 6, которые установлены в пазах корпуса приспособления 9. С целью предохранения наконечников от толчков и ударов, которые могут вызвать его повреждение, в некоторых конструкциях предусмотрена установка тормозных приспособлений.
При вращении вала с прорезями цаже незначительные перемещения измерительных наконечников вызывают колебания стрелки миниметра 10, что затрудняет наблюдения в процессе обработки детали.
На фиг. 38 показано приспособление, оснащенное алмазным наконечником, которое используется на • вну. ришлифовальных
станках Приспособление крепится на кронштейне или непосредственно на станине станка. В этих приспособлениях используются мелкие кристаллы алмазного борта весом 0,1—0,15 харата. Крепление алмаза в оправе производят путем пайки.