Одним из способов повышения работоспособности режущего инструмента является электроискровое легирование. Для осуществления электроискрового легирования разработана, внедрена и используется в производстве портативная промышленная электроискровая установка ЭИУ-1 [4].
Электроискровая установка ЭИУ-1 предназначена для упрочнения деталей и инструментов методом нанесения тугоплавких композиций и легирующих элементов. Упрочнение с помощью установки ЭИУ-1 представляет простой и эффективный процесс, увеличивающий износостойкость рабочих поверхностей деталей и инструмента. В качестве упрочняющего материала применяются твердые сплавы марок Т30 К4, Т15 К6, ВК8 и др. Принцип действия основан на возникновении электрического разряда между электродом и деталью. В результате на детали образуется тонкая пленка того металла или сплава, из которого изготовлен электрод-инструмент.
Процесс упрочнения осуществляется перемещением упрочняющего электрода по обрабатываемой поверхности. Металлорежущий инструмент подвергается упрочнению после заточки и доводки.
Отличительной особенностью установки ЭИУ-1 от аналогов является повышение качества наносимого покрытия и надежности в работе путем понижения пиковых значений токов в момент заряда и разряда конденсаторов, реализованное за счет включения катушки электромагнитного вибратора параллельно рабочему дросселю.
Стойкость режущего инструмента, упрочненного электроискровым способом, по сравнению с неупрочненным, повышается в 2–5 раза, а вырубных штампов — до 15 раз и более.
Технические характеристики установки ЭИУ-1
1. Напряжение питания, В 220
2. Напряжение холостого хода, В 25–65
3. Ток короткого замыкания, А 5
4. Количество режимов обработки 6
5. Масса установки, кг 10
Электроискровое упрочнение режущего инструмента с помощью установки ЭИУ-1 использовалось для решения следующей проблемы. При обработке глубоких отверстий (отношение длины L обрабатываемого отверстия к его диаметру do соответствует L/do>5) традиционно возникают трудности с обеспечением работоспособности режущего инструмента и качества получаемых поверхностей [1]. Нередко при сверлении глубоких отверстий необходима чистовая (окончательная) обработка, что обусловлено техническими условиями на изготовление деталей и, в некоторых случаях, износом сверлильных головок. Не всегда имеется возможность подобрать инструмент (головки для глубокого сверления) соответствующего качества при изготовлении деталей из труднообрабатываемых сталей.
Практика показывает, что применяемые ранее на производстве головки для глубокого сверления, ввиду специфичности обрабатываемого материала — конструкционной высоколегированной стали 34ХН1 М, имели низкую стойкость как режущих, так и направляющих пластин. Для решения представленной проблемы при чистовой обработке глубоких отверстий предложено использование разверток из быстрорежущей стали, с доработкой для использования на станке для глубокого сверления и упрочненных твердым сплавом. Развертка улучшает шероховатость и точность отверстия после предшествующей обработки. В описанном случае была применена нормализованная развертка (рис. 1) со следующими характеристиками: количество зубьев — 8; наклон зубьев — левый; материал рабочей части — быстрорежущая сталь Р6 М5. Однако, большой путь резания, приходящийся на режущую кромку при обработке глубоких отверстий, обусловливает интенсивное изнашивание инструмента при обработке партии деталей. Поэтому при обработке глубоких отверстий необходимо применение мер по повышению работоспособности разверток.
Рис. 1. Развертка, использовавшаяся при обработке глубокого отверстия.
С целью повышения износостойкости развертки и гарантированного выполнения технических условий на изготовление деталей с глубиной обработки отверстия более 900 мм на режущие зубья инструмента нанесен твердый сплав марки Т15 К6. Упрочнение осуществлялась на установке ЭИУ-1 на следующих режимах: рабочее напряжение — 20 В, сила тока — 1 А. Толщина нанесенного слоя составила 0,005 мм. Твердый сплав наносился через один зуб развертки, т. е. было получено 4 упрочненных зуба и 4 необработанных. Данное решение обусловлено тем, что лезвия твердосплавного инструмента имеют менее острую геометрию заточки, чем инструмент из быстрорежущей стали. Поэтому, после прохода упрочненного зуба материал обработанной поверхности упруго восстанавливается на величину, удаляемую вступающим следом в работу неупрочненным зубом из быстрорежущей стали.
Выполнена доработка развертки с целью использования на станке для глубокого сверления. Крепежный хвостовик с конусом Морзе заменен на резьбовое соединение для закрепления в стебле. Для применения на станке, обработка на котором производится по принципу одноштанговой системы (STS-Single Tube System [3]), вдоль оси развертки сверлом А3399XPL-9 с покрытием Titex (фирма Walter, Германия) просверлено сквозное отверстие для отвода Сож (рис. 2).
а) б)
Рис. 2. Доработка развертки для возможности использования на станке для глубокого сверления: а) хвостовик с резьбовым соединением для крепления в сверлильном стебле; б) сквозное отверстие для обработки по принципу одноштанговой системы (STS).
Обработка деталей выполнялась на станке для глубокого сверления модели «ОС 4816» с использованием СОЖ МР-7, ТУ 0253–016–70351853–2008. Обрабатываемое отверстие: диаметр dо=22 мм, длина l=915 мм; l/dо=41,6. Тип отверстия: сквозное. Обрабатываемый материал: конструкционная высоколегированная сталь 34ХН1 М (HRC 30,8). Режимы резания: частота вращения инструмента n=170 об/мин; минутная подача s=100 мм/мин; глубина резания t=0,25 мм. Объем партии — 14 деталей. После обработки всей партии деталей износ по задней поверхности составил hз=0,25 мм. Обработанные отверстия всей партии деталей соответствовали техническим условиям на изготовление по точности размера, точности формы и величине шероховатости поверхности.
Выводы. Эффективным способом повышения качества поверхности и исправления погрешностей после предшествующих технологических переходов при обработке глубоких отверстий, является применение разверток, режущие зубья которых упрочнены методом электроискрового легирования. Использование установки ЭИУ-1 для повышения работоспособности режущих инструментов характеризуется низкой себестоимостью.
С. В. Копейкин, П. А. Пилипенко, к. т.н. А. Р. Ингеманссон
ОАО «ПО «Баррикады»
e-mail: ingemanssonar@barricady.ru
Литература
- Обработка глубоких отверстий/Н. Ф. Уткин [и др.]; под ред. Н. Ф. Уткина. — Л.: Машиностроение, 1988. — 269 с.
- Троицкий, Н. Д. Глубокое сверление/Н. Д. Троицкий. — Л.: Машиностроение, 1971. — 176 с.
- Sandvik Coromant. Глубокое сверление: Каталог продукции. — Швеция: Sandvik Coromant, 2008. — 162 с.
- А. с. № 837715 СССР, МПК В 23 Р 1/18. Устройство для электроискрового упрочнения/С. В. Копейкин, В. К. Шаповал. — 1992, Бюл. № 40.
"