Алмазные инструменты

Алмазные резцы

Алмазные резцы изготовляются в настоящее время только из естественных технических алмазов шестой и третьей групп по техническим условиям 4086-52 Мини­стерства финансов СССР и Министерства цветной ме­таллургии СССР.

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 увеличении. 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% Си, 4,7% Sn и 0,2% Р) 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.

В процессе разрезки диски периодически шаржиру­ются алмазной пастой зернистостью АМ40 следующего состава: на 1 карат алмазного порошка 10 капель касторового или оливкового масла и 2 капли нефти.

Производительность резки алмазов составляет 12—

’.’О мин/мм². Алмаз весом в 1 карат разрезают за 2 часа.

Шлифование (огранка) алмазного резца осущест­вляется алмазно-металлическими кругами и чугунными лисками, шаржированными алмазными порошками, и производится так же, как и резка в «мягком» направле­ним. 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 лефекты, образовавшиеся на режущих кромках в про­цессе огранки алмаза.

При шлифовании передней поверхности направление обработки должно быть навстречу режущей кромке (наибольшее допустимое отклонение до 45°), при этом вращение шлифовального диска направляют на «режу­щую кромку» во избежание сколов алмаза.

На операциях предварительного шлифования кри­сталлов алмаза, при которых сошлифовывается наибо­лее трудно обрабатываемая часть, применяются алмаз­но-металлические круги типа АЧЦ зернистостью А5 — Д4 100-процентной концентрации. Шероховатость полу­чаемой поверхности кристаллов соответствует 10— 11-му классам.

На операциях окончательного шлифования и доводки применяют чугунные диски, шаржированные алмазными морошками 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 тиску— 1—3 кг; допустимое торцовое биение рабочей поверхности шлифовального диска — 0,003—0,005 мм при его диаметре 250—300 мм.

Крепление обработанного алмаза к державке резца осуществляется при помощи пайки или механическим способом. Пайку осуществляют на высокочастотной установке серебряным припоем ПСр50Кд (ГОСТ 8190-56) при температуре плавления 650°С.

При механическом способе крепления обработанный алмаз помещают в специальную вставку, устанавливае­мую в державке резца, и алмаз прижимают планкой.

Вставка изготовляется путем прессования и спекания смеси порошков меди и олова (80% медного и 20% оло- вянистого порошка) вместе с алмазом, предварительно обработанным по передней поверхности.

Вставку после спекания закрепляют в приспособле­нии и производят шлифование всех рабочих поверхно­стей алмаза. Затем вставку опиливают по форме гнезда державки, вставляют в гнездо и закрепляют.

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/з 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.

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 <р 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.

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 г¹ = 0,01 -— 0,3 мм).