Алмазные инструменты

В зависимости от обрабатываемого  материала, требований шероховатости  и условий процесса применяются  пасты различной зернистости  и концентрации алмаза.

В табл. 5 приведены ориентировочные рекомендации НИИАлмаза по концентрации алмаза в пастах в зависимости от обрабатываемого материала и зернистости алмаза.

Таблица 5

Концентрация  алмаза в пастах

Зернистость пасты	Твердые сплавы ВК6М и  ВК20	Сталь ШХ15	Сталь ЭИ-347
	концентрация алмаза, в %
АМ40	40	20	40—20
АМ28	20	10	20
АМ14	20	10	10—20
АМ5	8	6	—
АМЗ	6	4	—
АМ1	6	4	—

 

   Из этой таблицы  видно, что обработка вязких  материалов требует увеличения  зернистости и концентрации алмаза  в пасте.

Оптимальные условия  доводки (полирования) стали ШХ15 алмазными пастами следующие: скорость вращения детали—1,5—1,8 м/сек; удельное давление— 8—28 кг1см²; материалы полировальников—самшит или чугун марки СЧ21-40; зернистость пасты—АМ14— АМ28; концентрация алмаза в пасте—10%.

Особо эффективные результаты получены НИИАлмазом совместно с заводом «Калибр» при доводке вставок микрометров из твердого сплава ВК6М алмазной пастой АМ14 10-процентной концентрации. В этом случае выбран следующий режим: скорость вращения притира—6 м/мин; материал притира—чугун марки СЧ21-40; давление притира на деталь—2 кг/см²; продолжительность доводки одного микрометра — 30 сек. Шероховатость получаемой поверхности Ñ12— Ñ14-Й классы.

Применение алмазной пасты АМ14 10-процентной концентрации на доводке твердосплавных вставок  микрометров позволило улучшить шероховатость обрабатываемой поверхности на один класс по сравнению с доводкой свободными алмазными порошками и сократить расход алмаза в 10 раз (с 1 до 0,01—0,08 мг). Наряду с этим установлена реальная возможность автоматизации процесса нанесения пасты на притир, так как пасты более удобны для автоматизации, чем свободные порошки.

Эффективность алмазных паст подтверждается и данными, полученными  при доводке редуцированных плашек из твердого сплава ВК20. Так, например, алмазные пасты зернистостью АМЗ, АМ14 и АМ28 позволили получить 11-й класс шероховатости.

Алмазные пасты АМ28 и АМ14 применяются на предварительной  доводке при съеме припуска 20—30 мк, а паста АМЗ—на окончательной доводке до требуемых размеров. В этом случае расход алмаза составляет 2,5 карата на 10 комплектов плашек.

 

Как видно из табл. 6, алмазные пасты выпускаются двенадцати зернистостей, которые условно делятся на четыре группы.

Таблица 6

Классификация алмазных паст

Условное обозначение  алмазной пасты	Размер зерен основной фракции, мк	Условная окраска  упаковки	Условное название группы
АП100	100-80	Красная с  черной полоской
АП80	.80—60	Красная с  серой полоской	Крупная
АП60	60—40	Красная с  белой полоской
АП40	40—28	Зеленая с  черной полоской
АП28	28—20	Зеленая с серой полоской	Средняя
АП20	20—14	Зеленая с  белой полоской
АП14	14—10	Голубая с  черной полоской
АП10	10—7	Голубая с  серой полоской	Мелкая
АП7	7—5	Голубая с  белой полоской
АП5	5—3	Желтая с  черной полоской
АПЗ	3—1	Желтая с  серой полоской	Тонкая
АП1	1 и мельче	Желтая с  белой полоской

 

По концентрации алмазные пасты различаются на нормальную —Н (например, АП14Н); повышенную—П (например, АП14П) и высокую—В (например, АП14В).

 

Алмазные бруски

Алмазные бруски изготовляются преимущественно из порошков синтетических алмазов на органической и металлической связках шести типоразмеров (табл. 9). Алмазные бруски на металлической связке рекомендуется применять зернистостью А8—А4, а бруски на органической связке—зернистостью АМ40—АМ10.

 

 

Таблица 7

Алмазные бруски на органической и металлической  связках

Наименование бруска	Эскиз	Обозначение	Основные размеры, мм
Плоский		АБПл	B=6¸10, l=40 L=120
Трехгранный		АБТ	B=6¸10, l=40 L=120
Полукруглый		АБПк	B=6¸10, l=40 L=120

Алмазные бруски применяются  при ручных доводочных работах в  процессе изготовления твердосплавных штампов, пресс-форм, режущего и измерительного инструмента.

Приемы работы алмазными  брусками те же, что и абразивными. При засаливании бруски на органической

Алмазные головки

Головки представляют собой  алмазные круги, напрессованные на цилиндрические хвостовики. Головки изготовляются  на органической и металлической  связках той же зернистостью, что  и круги, и работают от пневматических турбинок со скоростью вращения до 10000 об/мин.

Головки находят широкое  применение при обработке фасонных отверстий в деталях из твердых  сплавов.

 

Алмазные хонинговальные бруски

Алмазные хонинговальные бруски являются одним из наиболее перспективных инструментов; они  в 100— 120 раз более стойки, чем абразивные бруски. Кроме того, высокая стойкость алмазных хонинго-вальных брусков позволила резко сократить количество подналадок станков и автоматизировать процесс хонин-гования, который происходит при низких температурах резания, благодаря этому появилась возможность обрабатывать тонкостенные детали с большими перепадами сечения стенки.

Рис. 1. Алмазный хонинговальный брусок:

1 — металлокерамическое основание; 3— алмазоносный слой.

Особенно успешно применяются  алмазные хонинговальные бруски при обработке точных отверстий малого диаметра (до 10 мм), когда отклонения отверстий по диаметру находятся в пределах 3—5 мк, по непрямолинейности — в пределах 1 мк и по конусности — не более 3 мк. Это достигается благодаря высокой механической прочности брусков.

Алмазные хонинговальные бруски (рис. 1), изготовляемые методом  порошковой металлургии, состоят из металлокерамического основания и  алмазоносного слоя.

 

Алмазные резцы

Вес алмазов находится  в пределах 0,3—1,5 карата. Крупные  кристаллы весом более 1 карата применяются для отрезных резцов, более мелкие—для проходных.

Предназначенные для  резцов алмазы должны иметь плотную  структуру, на их рабочей части не допускаются наружные и внутренние трещины, раковины и включения, видимые  при десятикратном увеличение. Также не должно быть внутренних напряжений в кристалле алмаза, определяемых по наличию зон двойного луча преломления в поляризационном микроскопе. В зависимости от конфигурации и размеров алмазов они подвергаются разрезке, шлифованию и креплению к державке резца по разработанной НИИАлмазом технологии.

Разрезка крупных кристаллов на две и более части дает возможность  из одного алмаза получить несколько  резцов. Разрезка также позволяет  отрезать дефектные участки алмаза. Перед разрезкой алмаз должен быть ориентирован в «мягком» направлении рентгеноскопическим методом.

Разрезают алмазы на специальных станках с помощью бронзовых дисков (95% Cu, 4,7% Sn и 0,2% P) диаметром 75—90 мм и толщиной 0,05—0,07 мм, причем алмаз закрепляют с помощью специального клея в двух латунных державках. Предварительно на алмазе делают надрез глубиной до 0,3 мм диском толщиной 0,1— 0,12 мм. Скорость разрезания 6000 об/мин.

Шлифование (огранка) алмазного  резца осуществляется алмазно-металлическими кругами и чугунными дисками, шаржированными алмазными порошками, и производится так же, как и резка в «мягком» направлении. Шлифование резца начинается с образования передней поверхности, затем гранятся боковые поверхности и вершина рабочей части. Заключительной операцией является доводка передней поверхности, при которой снимаются все сколы, выкрашивания и другие дефекты, образовавшиеся на режущих кромках в процессе огранки алмаза.

На операциях предварительного шлифования кристаллов алмаза, при  которых сошлифовывается наиболее трудно обрабатываемая часть, применяются алмазно-металлические круги типа АЧЦ зернистостью А5— А4 100-процентной концентрации. Шероховатость получаемой поверхности кристаллов соответствует 10— 11-му классам.

На операциях окончательного шлифования и доводки применяют чугунные диски, шаржированные алмазными порошками зернистостью АМ40—АМ28 при окончательном шлифовании и АМ10—АМЗ—при доводке. Материал диска—серый чугун марки СЧ12-28 или СЧ15-32 по ГОСТ 1412-54. При доводке достигается 13—14-й классы шероховатости. Скорость шлифования — 30— 40 м/сек; усилие прижима алмаза к шлифовальному диску—1—3 кг; допустимое торцовое биение рабочей поверхности шлифовального диска — 0,003—0,005 мм при его диаметре 250—300 мм.

Резцы с впаянными  алмазами отличаются простотой конструкции, малыми габаритами и возможностью использования кристаллов небольших размеров. Эти резцы целесообразно применять главным образом при растачивании отверстий малых диаметров. Недостаток крепления алмазов пайкой заключается в сложности его восстановления после переточки.

При механическом креплении  алмаз легко извлекается из державки резца, перетачивается и вновь закрепляется. Однако 2/3 кристалла покрывается  прижимной планкой, и, следовательно, большая часть его не используется, поэтому резцы с механическим креплением должны быть увеличенных размеров и требуют применения более крупных алмазов.

Алмазные резцы различаются  по конструкции. Нормалями машиностроения и часовой промышленности предусмотрены  различные формы алмазных резцов и различные типы державок для крепления алмазов.

При конструировании  новых алмазных резцов следует учитывать  прежде всего жесткость крепления  кристалла алмаза в державке.

При выборе геометрии  режущей части алмазных резцов необходимо руководствоваться следующим.

1. Передняя и задняя поверхности и режущие кромки резцов должны быть расположены в более прочных и износостойких кристаллографических сетках и направлениях.

Передний угол g алмазных проходных резцов необходимо выполнять в пределах от 0 до 5°; чем меньше твердость обрабатываемого материала, тем больше должно быть значение угла g.

Задний угол а следует  принимать возможно меньшим (4—8°) при  обработке твердых материалов и  увеличивать до 10—12° при обработке  мягких материалов.

При расточке отверстий  малых диаметров задний угол необходимо увеличивать.

2. Большое значение  для эффективности работы резца  имеет величина главного и  вспомогательного углов в плане.

Увеличение главного угла в плане j способствует уменьшению вибраций. Уменьшение угла в плане до 0° значительно улучшает чистоту поверхности.

3. Упрочнение режущей  кромки резца следует достигать  за счет уменьшения заднего  и переднего углов, увеличения  угла при вершине и радиуса  закругления между режущими кромками  и повышения жесткости системы  станок—деталь—инструмент.