Алмазные инструменты

Применяемые режимы резания и степень нагрева инструмента определяют износостойкость инструмента.

Алмаз, обладая высокой  температуропроводностью и низким коэффициентом трения, позволяет  вести обработку с высокой  скоростью резания. В настоящее  время скорости резания при работе алмазными резцами достигают 700 м/мин и больше, при этом стойкость между переточками в зависимости от обрабатываемого материала и режимов резания находится в пределах от 25 до 200 час. Алмазы весом 0,5—0,6 карата допускают от 6 до 10 переточек.

Учитывая высокую хрупкость алмаза, продольная подача и глубина резания при точении должны быть минимальными  (S = 0,01—0,1 мм/об и t=0,01— 0,3 мм).

На рис. 2 приведены  конструкции резцов с припаянным алмазом (рис. 2, а) и с механическим креплением кристалла алмаза (рис. 2, б). Режущие кромки (рис. 2, в) этих резцов могут быть прямолинейными (I), радиусными (II) и фасеточными (III),   обеспечивающими улучшение параметров шероховатости обработанной поверхности.

Широко распространены резцы с механическим креплением составных вставок (рис. 2, г), оснащенных кристаллами алмаза или композита, и с механическим креплением многогранных пластин из композита (рис. 2, д)

Рис. 2. Конструкции  резцов с режущими элементами из алмаза:

1—многогранная   пластина;   2—корпус;   3— обойма; 4 — штифт; 5 — винт крепления обоймы; 6 — прихват; 7 — винт крепления прихвата; 8—твердосплавная подкладка

 

Алмазный инструмент для правки шлифовальных кругов

Алмазная правка шлифовальных кругов относится к числу важнейших  областей применения алмазов в машиностроении.

Качество обработки  шлифуемых деталей, стойкость круга  и производительность шлифования в  значительной степени определяются точностью формы шлифовального  круга и микрорельефом его  поверхностного слоя, которые зависят  от конструкции правящего инструмента, его износостойкости, режимов и приемов правки.

Алмазная правка шлифовальных кругов обладает существенными преимуществами по сравнению с другими способами. Благодаря весьма малой поверхности  контакта алмаза со шлифовальным кругом достигаются минимальные усилия, которые в сочетании с высокой износостойкостью алмаза создают условия для получения высокой точности геометрической фирмы круга, а отсюда и высокой точности и чистоты поверхности у шлифуемых деталей.

Правка алмазным инструментом обеспечивает повышение стойкости круга в 1,5-1,6 раза по сравнению с правкой безалмазными правящими инструментами .

В промышленности для правки шлифовальных кругов применяются  следующие инструменты:

1) алмазно-металлические  карандаши;

2) алмазы  естественной  формы,  закрепляемые в оправах;

3) ограненные (шлифованные) алмазные инструменты  (резцы, иглы);

4) алмазные  круги и бруски на металлической  связке.

 

Алмазно-металлические  карандаши.

  Наибольшее применение  в отечественной промышленности  получили алмазно-металлические карандаши, в которых алмазные зерна сцементированы специальным сплавом методом порошковой металлургии. Этот сплав имеет почти такой же коэффициент теплового расширения, как и алмаз, и поэтому при изменениях температуры алмазно-металлического карандаша алмазы не испытывают давления. Номенклатура алмазно-металлических карандашей и их характеристика определены ГОСТом 607-63.

В зависимости от расположения алмазов карандаши выпускаются  трех типов:

С—с алмазами, расположенными слоями;

Н—с алмазами без точного их расположения (неориентированные);

Ц—с алмазами, расположенными цепочкой вдоль оси карандаша.

Карандаши типа С выпускаются  двух марок: многозернистые с повышенной износостойкостью и количеством  алмазных зерен в слое до 12—14 и  однослойные из технических алмазов с 5—7 зернами для автоматической правки. Эти карандаши применяются для правки абразивных кругов при чистовом шлифовании.

Карандаши типа Н изготовляются  из алмазов различного качества, в  том числе из дробленых, и применяются  для правки только мелкозернистых шлифовальных кругов на операциях круглого и бесцентрового шлифования, а также для правки однониточных резьбо- шлифовальных, тарельчатых и дисковых кругов при зубошлифовании.

Карандаши типа Ц изготовляются  из высококачественных кристаллов алмазов весом от 0,03 до 0,50 карата и имеют наибольшее применение при правке кругов для внутреннего и наружного, круглого и бесцентрового шлифования фасонных поверхностей.

В пределах каждого типа карандаши различаются по весу отдельных  алмазов или по номерам зернистости.

Условное обозначение  алмазно-металлических карандашей составляется из марки карандаша  и номера ГОСТ

Алмазы в  оправах.

 Алмазы с естественными  гранями, закрепленные в оправах,  имеют преимущество перед алмазными  карандашами в том, что изготовляются они из более качественных алмазов, и, следовательно, их износостойкость значительно выше.

Алмазные зерна закрепляются в оправах путем зачеканки  или пайки.

К недостаткам этого  вида инструмента относится необходимость  перепайки, что связано с большими затратами времени.

Для пайки алмазных зерен  нашли применение медноцинковые, серебряные и цинковоалюминиевые припои.

Ограненные  алмазные инструменты

 Применяются для  правки кругов сложного профиля.  Изготовляются они в виде резцов  с различным профилем алмаза.

Стоимость ограненных резцов значительно выше стоимости алмазов  в оправах, так как кристалл алмаза ограненных резцов необходимо шлифовать. Однако высокая производительность правки кругов, повышение точности и качества выпускаемых деталей, достигаемые при применении алмазных резцов, полностью оправдывают расходы на правящий инструмент.

Режим правки влияет на износостойкость  алмазного инструмента и качество шлифования. Как показали исследования, при правке алмазно-металлическим  карандашом   марки   Ц   шлифовального   круга   ПВД 600Х63Х305 ЭБ40СТ1К при поперечной подаче 0,02 — 0,06 мм/дв. ход, продольной подаче 0,3 — 1,0 м/мин и скорости шлифовального круга 35 м/сек с увеличением продольной подачи от 0,3 до 1,0 м/мин тангенциальная составляющая усилия резания возрастает в 2,7 раза, а износ алмаза—в 2,3 раза.

Поэтому увеличение продольной подачи алмазно-металлических карандашей выше 0,5 м/мин недопустимо в связи с большим износом алмаза.

На внутришлифовальных станках можно работать с большими продольными подачами, но не выше 2 м/мин.

Для алмазов в оправе величины продольных подач должны быть меньше, чем для карандашей, а  для ограненных алмазов —еще меньше. При правке алмазными резцами  многорасточных резбошлифовальных  кругов продольная подача резца должна быть не более 0,5 м1мин.

 

Рис. 3. Инструменты  для правки шлифовальных кругов методом  обтачивания:

а—б—алмаз в  оправе, крепление соответственно колпаком и зачеканкой; в—алмазная игла, крепление  алмаза зачеканкой или пайкой; г—алмазные карандаши с расположением алмазов цепочкой (01), слоями (02), на сферической поверхности (03), с неориентированными алмазами (04)

   Правку методами обтачивания производят необработанными алмазами массой 0,2—1 кар 3, закрепленными механическим способом с помощью колпачка 4 и контргайки 1 зачеканкой или пайкой на оправке 2 (рис.3, а). Кроме механического крепления, крепление алмаза в оправке может производиться зачеканкой в медном вкладыше 5, установленном на оправке 2, или пайкой (рис.3, б). Для правки однониточных резьбошлифовальных кругов и правки фасонных профилей по копиру применяют алмазные иглы (рис.3, б), оснащенные спрофилированными алмазами   размером   0,1— 0,25 кар. Алмазные иглы имеют угол у вершины «, равный 60° или 90°. Оправку обычно делают с углом b=a-10°, т. е. с углом 50° или 80°.

     Разнообразие  алмазного инструмента по величине, геометрической форме, точности  изготовления и чистоте поверхностей  и т.д. требует в каждом отдельном  случае специальных станков для  обработки алмазных кристаллов  и приборов для их контроля.