СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОСЕВОГО ИНСТРУМЕНТА Российский патент 1997 года по МПК B23P15/28 

Изобретение относится к способам изготовления режущего инструмента, в частности, с применением наплавки.

Известна типовая технология изготовления осевого инструмента, включающая отрезку заготовок из быстрорежущей и углеродистой стали, их сварку, центрирование с двух сторон, фрезерование или вышлифовывание стружечных канавок, закалку и стандартный трехкратный отпуск при 550-560^oC в течение 1 ч и охлаждением на воздухе, шлифование и заточку (Палей М.И. Технология производства режущего инструмента, 1963, с. 182-332).

Недостатком этого способа является большой расход быстрорежущей стали.

Наиболее близким по сущности и достигаемому результату является способ изготовления осевого инструмента с применением наплавки, при котором делают заготовку из конструкционной стали, центрируют заготовку, фрезеруют на заготовке пазы под наплавку, подогревают заготовку до 300-750^oC, наплавляют в горизонтальном положении (или с уклоном) поочередно в определенной последовательности каждый паз, отжигают наплавленную заготовку и фрезеруют канавки, проводят закалку и стандартный трехкратный отпуск, шлифуют и затачивают (Космачев И.Г. Сварка и наплавка в производстве режущего инструмента, 1955, с. 144-162.

Основными недостатками этого способа изготовления осевого инструмента являются большие припуски на шлифование и низкая производительность процесса наплавки.

В основу изобретения были положены задачи повышения производительности процесса наплавки и уменьшения припусков на шлифование.

Это достигается тем, что по способу изготовления осевого инструмента изготавливают заготовку из конструкционной стали с цилиндрической рабочей частью, выполняют на торцах заготовки центровые отверстия, предварительно подогревают заготовку, устанавливают заготовку в вертикальное положение рабочей частью вверх в приспособление, обеспечивающее минимальный отвод тепла от хвостовой части заготовки, обкладывают рабочую часть заготовки составной медно-графитовой формой с цилиндрической внутренней поверхностью, между цилиндрическими поверхностями рабочей части заготовки и медно-графитовой формы устанавливают вертикально на всю длину рабочей части заготовки медно-графитовые вставки, количество которых равно числу стружечных канавок осевого инструмента, закрывают центровое отверстие на рабочей части и наплавляют в вертикально образованные пазы, открытые сверху, быстрорежущую сталь, проводят термическую обработку, заключающуюся в трехкратном отпуске, шлифование и заточку. Для лучшего сплавления быстрорежущей стали с вертикально расположенной заготовкой на рабочей части создают искусственную шероховатость (накаткой или дробеструйной обработкой). Для более надежного закрепления наплавленного металла в месте перехода заготовки из рабочей части в хвостовую на ней выполняют пазы, количество которых равно числу стружечных канавок.

Наплавка заготовки в составной медно-графитовой форме позволяет снизить затраты на шлифование осевого инструмента по диаметру, а наличие вставок исключает процесс фрезерования стружечных канавок. Наплавка быстрорежущей стали в вертикальные пазы не ограничивает производительность процесса.

На фиг. 1 представлен принцип образования стружечной канавки и осевого инструмента; на фиг. 2 заготовка под наплавку; на фиг. 3 схема процесса наплавки; на фиг. 4 вид медно-графитовой вставки; на фиг. 5 схема образования вертикальных пазов под наплавку; на фиг. 6 сечение по наплавленной рабочей части осевого инструмента.

Принцип образования стружечной канавки на заготовке под наплавку у осевого инструмента приводится на примере метчика, диаметр резьбы у которого равен одному дюйму. На фиг. 1 в натуральную величину показано сечение метчика и форма стружечной канавки. Из фиг. 1 видно, что она имеет достаточно сложную форму, для изготовления которой требуется специально заточенный инструмент. Приблизительно ее можно заменить цилиндрической поверхностью, оставляя допуски на последующую шлифовку, так как в настоящее время наиболее прогрессивным способом изготовления стружечных канавок на осевом инструменте является глубинное вышлифовывание. Этот принцип и положен в основу предлагаемого способа.

Описание сущности способа поясняется на примере изготовления ручного метчика для трубной цилиндрической резьбы, который имеет следующие основные размеры: размер резьбы 1 дюйм (33,249 мм); длина рабочей части 40 мм; общая длина 95 мм; диаметр хвостовой части 28 мм; размер под ключ 22,4 мм; количество стружечных канавок 4.

На фиг. 2 показана заготовка 1 из конструкционной стали под наплавку, на торцах которой выполнены центровые отверстия 2. На цилиндрической рабочей части 3 заготовки создают искусственную шероховатость 4 путем накатки или дробеструйной обработки для улучшения условий сплавления наплавленного металла с заготовкой. На месте перехода рабочей части заготовки в хвостовую фрезеруют пазы 5 для лучшего закрепления наплавленного металла. Рабочую часть 3 заготовки 1 обкладывают составной медно-графитовой формой 6 с цилиндрической внутренней поверхностью 7 (фиг. 5), на которой выполнены цилиндрические пазы 8 (фиг. 5), количество которых равно числу стружечных канавок у осевого инструмента (в данном случае 4 шт.). Между цилиндрическими поверхностями рабочей части 3 заготовки 1 и медно-графитовой формы 6 устанавливают медно-графитовые вставки 9 (фиг. 4), которые входят в цилиндрические пазы 8 формы 6 и прилегают к рабочей части 3. Высота вставок 9 на 10-15 мм выше формы 6 и верхнего среза рабочей части 3. При этом пазы 5 расположены между вставками 9 (фиг. 3). Фиксируют составную форму 6 сверху и снизу кольцами 10. Закрывают центровое отверстие 2 на рабочей части 3 пробкой 11. В собранном виде нагревают заготовку в печи до 750^oC в инертной среде. Устанавливают вертикально заготовку на неподвижный стол 12 наплавочной установки в приспособление 13, которое обеспечивает минимальный отвод тепла от нагретой заготовки. Подводят горелку 14 к открытому сверху пазу 15. С максимальной производительностью наплавляют порошковой проволокой 16 пазы 15 поочередно. После охлаждения разбирают медно-графитовую форму 6 и получают наплавленную заготовку, у которой сердцевина выполнена из конструкционной стали 17 (фиг. 6), а режущая часть 18 из быстрорежущей стали. Наплавленную заготовку подвергают термической обработке, заключающейся в стандартном трехкратном отпуске (температура отпуска 550-560^oC в течении 1 ч, охлаждение на воздухе). Шлифуют стружечные канавки, шлифуют заготовку по диаметру, вышлифовывают резьбу, производят затылование резьбы метчика и заборной части и затачивают.

Основными преимуществами такого способа наплавки осевого инструмента являются:
1. Минимальные припуски на шлифование по диаметру.

2. Повышение производительности наплавки.

3. Ликвидация сложной термической обработки.

4. Простота наплавочной установки, которая состоит из универсального выпрямителя и механизма подачи порошковой проволоки.

Промышленная применимость.

Способ изготовления осевого инструмента может применяться в любом инструментальном цехе, так как он не требует специального оборудования. Для наплавочной установки подходит любой сварочный выпрямитель с жесткой характеристикой.

Таким способом можно изготавливать любой осевой инструмент с длиной рабочей части не более 50 мм (метчики, фрезы, зенкеры и т.п.).

Использование: изготовление режущего инструмента с применением наплавки. Сущность изобретения: наплавку быстрорежущей стали производят в пазы вертикально расположенной заготовки, причем пазы образованы цилиндрическими поверхностями рабочей части заготовки и составной медно-графитовой формы, между которыми вертикально установлены медно-графитовые вставки, количество которых равно числу стружечных канавок осевого инструмента. 1 с. и. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ изготовления осевого инструмента, имеющего рабочую и хвостовую части, при котором берут заготовку из конструкционной стали, выполняют на торцах заготовки центровые отверстия, производят предварительный подогрев заготовки и наплавку быстрорежущей стали, затем производят термическую обработку, включающую трехкратный отпуск, шлифование и заточку, отличающийся тем, что рабочую часть заготовки выполняют цилиндрической, затем устанавливают заготовку вертикально рабочей частью вверх, затем обкладывают рабочую часть заготовки составной медно-графитовой формой с цилиндрической внутренней поверхностью, при этом между последней и цилиндрической поверхностью рабочей части заготовки размещают вертикально медно-графитовые вставки, количество которых выбирают равным числу стружечных канавок осевого инструмента, затем закрывают центровое отверстие со стороны рабочей части заготовки и производят наплавку быстрорежущей стали в вертикальные пазы между упомянутыми вставками. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в месте перехода заготовки из рабочей части в хвостовую выполняют пазы, количество которых выбирают равным числу стружечных канавок. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что на упомянутой цилиндрической поверхности рабочей части заготовки выполняют шероховатость. 4. Способ по любому из пп.1 3, отличающийся тем, что предварительный подогрев заготовки производят в среде инертного газа.