В настоящее время изготовление твердосплавных инструментов является общедоступным в заводских условиях и подробно описано в многочисленной литературе и заводских инструкциях [8—11, 15, 130—139]. Поэтому в книге лишь подводятся итоги и приводятся новые данные.
Изготовление инструментов, оснащенных твердыми сплавами
Твердый сплав является дорогим материалом и его применение должно быть экономически оправданным. Поэтому у крупных инструментов, узлов машин и приборов делаются из твердого сплава только такие детали, которые подвержены высоким нагрузкам. Так, например, у токарных, строгальных и прочих режущих инструментов твердым сплавом оснащают только режущую часть, а остальные части делают из стали. Твердый сплав изготовляют в виде пластинок, которые большей частью стандартизованы (например, ДИН 4966, 1 и 2 издание, ISO TC 29 [140, 141], ДИН 4950). Эти пластинки напаивают на инструмент. В качестве материала для державки обычных токарных и строгальных инструментов применяют углеродистую сталь или сталь, легированную марганцем, прочностью около 70 кГ/мм2. Следует избегать применения стали низкой прочности, так как она не выдерживает возникающих нагрузок. Применение такой стали может привести к поломке твердосплавной пластинки или разрыву спая [142]. Для инструментов с большим вылетом рекомендуются державки из тяжелых металлов [143—145] или из спеченной стали, пропитанной медью [146]. Эти державки отличаются хорошими амортизирующими свойствами.
Для инструментов, державки которых подвергаются особо высоким нагрузкам в отношении прочности, жаропрочности или износа (узкие резцы для шпоночных канавок, спиральные сверла, фрезы, зенкеры, развертки и т. д.), следует применять углеродистые стали высокой прочности, легированные инструментальные стали или низколегированные быстрорежущие стали. При этом иногда требуются особые методы напайки и обработки.
Как правило, для твердосплавных инструментов применяют державки большего сечения, чем для инструментов из быстрорежущей стали для аналогичных работ. Высота державки под твердосплавной пластинкой должна быть по меньшей мере в 3 раза больше толщины пластинки, Причем и для последней следует придерживаться определенных минимальных размеров [49].
Чтобы определить размер державки, используют номограммы, однако, согласно Лауссману[30], следует учитывать также удельное давление резания для данного обрабатываемого материала.
Для надежной передачи усилий резания на державку через паяное соединение необходимо плотное прилегание пластинки. Поверхности напайки должны быть очищены от грязи, масла или окалины. В державках, полученных разрезкой заготовок, и в кованых державках (отогнутые или изогнутые резцы) гнездо под пластинку фрезеруют или строгают под нужными передним углом и углом наклона. Опорную поверхность целесообразно сделать несколько больше, так, чтобы она выступала на несколько десятых долей миллиметра за нижние кромки пластинки (рис. 96). Это обеспечивает плотный спай до самого края под главной и вспомогательной режущей кромкой.
У широких инструментов с малой толщиной державки целесообразно увеличить ее толщину, чтобы избежать образования трещин в пластинке вследствие коробления державки. После напайки лишний материал державки выфрезеровывают пли вышлифовывают.
Опорные поверхности пластинки шлифуют иа круге из карбида кремния. Целесообразно применять более крупнозернистые круги, так как припой лучше пристает к шероховатой поверхности.
;
Рис. 96. Подготовленные к пайке твердосплавная пластинка и державка резца (#>3S); гх на державке меньше г2 на пластинке) :
’1 — пластинка; 2— припой; ,3 —державка; 4 — скрепляющая проволока
В случае необходимости непосредственно перед напайкой поверхности очищают от жира четыреххлористым углеродом или трихлорэтиленом.
Обычные твердосплавные инструменты лучше всего напаивать электролитической медью (температура плавления 1084° С), которую применяют в виде мелких кусочков жести или проволоки. При напаивании небольших инструментов, которые работают при невысоких температурах, рекомендуется применять припои с низкой температурой плавления (серебряный или латунный). В последнее время серебряные припои применяют и для напайки обычных инструментов, инструментов ударного бурения (пайка в паз) и т. д. В качестве флюса и для защиты от окисления при напайке медью применяют обезвоженную порошкообразную буру. Для напайки серебром применяют более низкоплавкие флюсы, которые в большинстве случаев непригодны для напайки медью.
В табл. 57, согласно данным Хиннюбера и Хильбеса [147], приведены свойства твердых и мягких припоев для напайки твердых сплавов. Медные припои применяют в тех случаях, когда режущий инструмент нагревается до высоких температур. При резании в горячем состоянии с успехом применяют даже более тугоплавкие меднонике — левые припои. Серебряные припои дают более прочные соединения, но применять их можно лишь в тех случаях, когда температурная нагрузка не слишком велика Мягкие припои нельзя подвергать температурным нагрузкам, однако возможность образования трещин в твердом сплаве вследствие напряжений в этом случае исключена [119, 148]. Вопросы появления напряжений и трещин в твердом сплаве, имеющие большое техническое значение, освещены в многочисленной литературе [49, 149, 150].
Вследствие диффузии при напайке происходит взаимодействие как между припоем и материалом державки, так и между припоем и твердым сплавом. Это вызывает изменение свойств припоя и поверхности твердосплавной пластинки, что доказывается измерениями микротвердости. В результате дисперсионного твердения прочность спая может быть выше прочности самого припоя. Во избежание появления обусловленных этим трещин напряжения напайку следует проводить как можно быстрей; идеальным решением данного вопроса является высокочастотная пайка.
При напайке крупных пластинок сложной формы, а Тилже твердых сплавов с более высоким содержанием TiC и TaC рекомендуется применять компенсационные прокладки межд пластинкой и гнездом. В этих целях
ОТ
? я А —
SS
S
|
BOUHdii soifD я |
О |
Со ю |
214 (350)* |
00 ID |
M |
|
Alftie woiHif я |
00 |
CS Г- |
* Io о» 00 To — CS |
00 ID |
Ю |
|
% ‘ |