Термомеханическое упрочнение заключается в алмазной обработке твердых сплавов с предварительным нагревом пластин в приспособлении до 500 – 600 °С. В результате в поверхностных слоях формируется устойчивая энергоемкая структура. Она уменьшает хрупкое усталостное разрушение твердого сплава при низких скоростях резания и способствует уменьшению пластического сдвига частиц сплава и их диффузии в стружку и материал обрабатываемой детали во время резания с высокими скоростями. Последующая химико-термическая обработка стабилизирует образовавшуюся структуру, дополнительно увеличивая ее энергоемкость и прочность твердого сплава. Надежность и работоспособность инструмента увеличиваются в два-три раза. Поэтому повышение работоспособности твердосплавного инструмента рекомендуется проводить комбинированным методом по схемам:
а) термообработка + упрочняющая термопластическая обработка;
б) упрочняющая термопластическая обработка + химико-термическая обработка;
в) термообработка + упрочняющая термопластическая обработка + химико-термическая обработка и т.д.
К термомеханическим методам можно отнести пластическую деформацию быстрорежущих сталей при температурах выше и ниже температуры мартенситного превращения. Это так называемые высоко- или низкотемпературная механические обработки. Эти методы, как и все предыдущие методы термомеханического упрочнения, выполняются на разных стадиях изготовления инструмента, а не после его изготовления. В эту тему включены лишь по причине высокой эффективности.
Доводка и заточка
Для повышения стойкости режущие кромки следует доводить. Заточка и доводка режущих кромок позволяет повысить среднюю стойкость ряда инструментов, особенно чистовых, в 2…3 раза и более, так как улучшает качество поверхности инструмента, а следовательно, и условия работы режущей части инструмента.
Алмазное затачивание и доводка. Алмазное затачивание и доводка повышают стойкость инструмента в 2 – 3 раза, что особенно экономично для многолезвийного инструмента со сложным профилем (червячные фрезы, метчики, протяжки и т. д.). При алмазном затачивании сила резания уменьшается до 12 раз; поэтому обработанную поверхность получают без трещин и режущие кромки без сколов.
Алмазное затачивание и доводка дают возможность расширить область применения твердосплавного режущего инструмента со сложным профилем, а также высокотвердых (высокопроизводительных) сплавов. Алмазные круги – на металлической связке применяют при больших, а на бакелитовой связке – при малых припусках на затачивание или доводку. Зернистость АС25 – АС12 – для предварительного затачивания и АС10 – АС8 – для чистового (8 – 9 класс чистоты). При доводке до 10 – 11 классов чистоты зернистость – АС5, АС4, АСМ40 и до 12 – 13 классов зернистость – АСМ20 – АСМ10.
Мелкозернистые круги (АС4 – АСМ14) с 25 – 50%-ной концентрацией – на органической связке, крупнозернистые (АС25 – АС12) со 100%-ной концентрацией – на металлической связке.
Скорость круга на металлической связке v = 18…25 м/сек, на бакелитовой связке v = 25…30 м/сек; при доводке v = 25…35 м/сек.
Продольная подача s прод = 1…1,5 м/мин при затачивании с охлаждением; s прод = 0,5…0,7 м/мин – без охлаждения; при доводке s прод = 0,2…0,6 м/мин.
Поперечная подача (глубина) при затачивании с охлаждением s поп = 0,04…0,02 мм – для АС16 – АС10; s поп = 0,015 мм – для АС8 – АС6; без охлаждения s поп = 0,01 мм – для АС8 – АС6; s поп = 0,005 мм – для АС5 – АС4.
У заточных станков допускается радиальное биение шпинделя 0,006 – 0,008 мм и осевое – 0,005 – 0,006 мм. Амплитуда колебания шлифовальной бабки на холостом ходу не должна превышать 0,0015 мм.
Анодно-механический способ затачивания и доводки режущих инструментов основан на одновременном электрохимическом, электротермическом и механическом действиях. Затачиваемый инструмент присоединен к положительному, а вращающийся металлический диск с прорезями (рис. 1) – к отрицательному полюсу источника постоянного тока, через регулируемое сопротивление. Скорость диска в зоне затачивания v = 7…25 м/сек. Рабочая жидкость (жидкое стекло) с помощью сопла подается в зазор между диском и затачиваемой поверхностью и образует на последней тонкую изолирующую пленку. Неровности обрабатываемой поверхности, оплавленные микроэлектродугами, удаляются вращающимся диском. Образование микротрещин на затачиваемой поверхности не происходит благодаря малой площади оплавления и быстрому отводу тепла.
Рисунок 1. – анодно-механическое затачивание
Электроискровой способ затачивания и доводки основан на явлении электрической эрозии, т. е. разрушении контактной поверхности электродов под действием электрического разряда. Низковольтный (10 – 30 в) электроискровой способ более производительный и дает чистоту обработанной поверхности 7 – 8 класса. Инструмент 1 с пластинкой из твердого сплава (рис. 2 ) подключают к положительному, а металлический диск 2 – к отрицательному полюсу генератора постоянного тока, который заряжает обкладки конденсатора С после электрического разряда. Во время разрядов металл с выступающих участков затачиваемой поверхности выбрасывается с большой скоростью в жидкую электрическую среду (отработавшее авиационное масло марки МС с температурой вспышки 200 – 240° С).
Рисунок 2. – электроискровое затачивание и доводка
Электромеханический способ затачивания и доводки. Шлифовальный круг, состоящий из стального кольца, на котором закреплен тонкий слой алмазной крошки, подключают к отрицательному, а затачиваемый инструмент из твердого сплава к положительному полюсу. В зазор 0,025 мм между поверхностями круга подается электролит, состоящий из растворов солей. Разрушенный действием электрического тока твердый сплав удаляется алмазной крошкой. Скорость шлифования около 30 м/сек, подача около 0,025 мм, напряжение 5 в, сила тока до 70 а.