Для выбора метода правки алмазных кругов на металлических связках были проведены специальные исследования, в процессе которых были опробованы: правка абразивным кругом из карбида кремния зеленого, электрохимическая правка комбинированным электродом-инструментом, электрохимическая правка абразивным инструментом и электрохимическая правка алмазным металлическим карандашом. Следует заметить, что электрохимическая правка комбинированным электродом-инструментом и электрохимическая правка алмазно-металлическим карандашом относятся к методам правки током обратной полярности. В ряде случаев для правки круга и, особенно, очистки круга от засаливания используется катодный метод с помощью дополнительного электрода или специальной детали, устанавливаемой на станке. Работа происходит также при обратной полярности.
Оценку указанных методов правки осуществляли по производительности правки Q,относительному объемному износу правящего инструментаq,определяемому по соотношению величин объемов изношенной части, правящей части и снятого с круга слоя. Кроме того, с помощью микроскопа определяли число зерен на единице площади поверхности круга. Эксплуатационные свойства инструмента, подвергнутого правке, определяли при электрохимическом шлифовании твердого сплава ВК15 на одинаковых режимах. Наибольшая производительность и наименьший износ алмазного круга после правки получены при использовании алмазно-металлического карандаша типа Н. Необходимо отметить, что при сравнительно невысокой производительности комбинированного электрода-инструмента получен наименьший износ алмазного круга после правки. Таким образом, для исправления геометрической формы профиля круга и устранения больших биений круга в качестве правящего инструмента следует рекомендовать алмазно-металлический карандаш типа Н, для устранения «засаливания» круга — комбинированный электрод- инструмент.
Заточка инструментов из твердых сплавов
Электрохимическое шлифование твердосплавного инструмента особенно эффективно при увеличении размера обрабатываемых инструментов и при высокой загрузке оборудования.
Обобщение результатов экспериментов позволяет рекомендовать в зависимости от вида инструмента и характеристики круга режимы обработки и электролиты, обеспечивающие высокое качество обработанной поверхности при незначительном износе алмазных кругов (0,3— 2 мг/г) (табл. 2).
Большое практическое значение при изготовлении твердосплавных штампов, пресс-форм, резцов и другого инструмента имеет совместная обработка твердого сплава со сталью. С целью установления оптимальных характеристик алмазного инструмента и выбора режимов обработки была проведена работа по электрохимическому шлифованию пластин формы 0227 из твердого сплава Т15К6 совместно со сталью 45 в соотношении 1:4.
Критерием для оценки и сопоставления эффективности обработки служили величина удельного износа, среднеарифметическое отношение профиляRa,эффективная мощность и сила резания. Определение этих параметров осуществляли по известным методикам при электрохимическом шлифовании с заданной подачей.
Установлена возможность достаточно производительной обработки твердого сплава совместно со сталью при приемлемом удельном расходе алмазов, во многом определяющем экономичность метода. При этом, как и при шлифовании твердого сплава или других труднообрабатываемых материалов, основные показатели процесса существенно зависят от технологических параметров — характеристик круга и режимов обработки. Проведенные исследования показали, что удельный расход зависит от связки круга и колеблется в принятых условиях экспериментов от 2 мг/г для связки на медной основе М5- 16 до 4,6 мг/г для связки на алюминиевой связке М5-7. Удельный расход алмаза при шлифовании кругами зернистостью 125/100 на связках М5-5, ТМ2-5 и МВ-1 примерно одинаков и составляет около 3 мг/г.
Уменьшение зернистости приводит к заметному увеличению удельного расхода. Очевидно, в этом случае затрудняется доступ электролита в зону резания и возрастает число зерен, приходящихся на единицу поверхности круга. Одновременно с этим увеличивается непосредственный контакт связки с деталью, на круге образуются кратеры, ослабляющие связку; связи удерживающие алмазные зерна в матрице, нарушаются, в результате чего интенсифицируется износ круга. Кроме того, уменьшение активной площади круга, повышая нагрузку на зерно, в свою очередь, способствует увеличению износа. Минимальный износ алмазов отмечен при концентрации 100%- На качество обработанной поверхности связка практически не влияет.
Шероховатость обработанной поверхности для кругов на исследованных связках находится в пределах /?а= 1,25-^-0,16 мкм (7—9-й класс)и в основном зависитот режимов шлифования. Эффективная мощность и сила резания при электрохимическом шлифовании относительно невелики и минимальны при использовании связки М5-5.
Результаты экспериментов показали, что наибольшее влияние на выходные показатели процесса оказывают (при условии правильного выбора характеристики инструмента) режимы шлифования. Во всех случаях интенсификация режимов обработки вызывает увеличение удельного расхода, составляющих силы резания и шероховатости обработанной поверхности. При этом наибольшее влияние на показатели работоспособности инструмента оказывает скорость продольной подачи. Это объясняется тем, что именно скорость продольной подачи, определяя время контакта круга с элементарной поверхностью детали, во многом определяет полноту протекания анодного растворения. Ее увеличение приводит к уменьшению доли электрохимического съема, что, естественно, ухудшает работоспособность инструмента и качество обработанной поверхности. Минимальные значения удельного расхода алмазов и высоты микронеровностей при интенсивности съема 1,5—1,8 г/мин, обеспечивающей приемлемую экономическую эффективность обработки, достигаются при скорости круга 30—35 м/с, скорости продольной подачи не свыше 0,6 м/мин, глубине шлифования 0,04—0,06 мм/ход и напряжении 10 — 12 В.
В Институте сверхтвердых материалов АН УССР изучали влияние характеристик алмазных кругов на показатели электрохимического шлифования твердого сплава со сталью при упругой схеме шлифования [4]. Обрабатывали образцы из твердого сплава ВК8 со сталью 45 при соотношении 1:1. Площадь обработки составила 210 мм2. Обработку производили при скорости 25 м/с кругами на связках М013Э, МС2, М04, МВ1 и М5-5. В качестве электролита использовали водный раствор солей азотнокислого калия, азотистокислого натрия, фосфорнокислого натрия, трехзамещенного и углекислого натрия. В результате этой работы, на основании иследований влияния связки круга, прочности алмазов, ширины алмазоносного слоя, зернистости и концентрации алмазов на удельный износ алмазов, производительность обработки, стоимость съема 1 см3 обрабатываемого материала, плотность тока и эффективную мощность, авторами делается вывод о целесообразности применения при этой схеме шлифования кругов на связках М013Э, М04, МВ1 и М5-5 с шириной рабочего слоя 20 мм и с алмазами марок АСВ или АСК.
Исследования при точении деталей из жаропрочных сплавов показали, что стойкость резцов из твердого сплава, заточенных способом электрохимического шлифования, несколько ниже, чем заточенных кругами из карбида кремния и доведенных карбидом бора. Это связано с возникновением слоя пониженной твердости, для снятия которого рекомендуется 2—3 прохода производить с выключением электрического тока.
Отсутствие прижогов и микротрещин, низкая шероховатость и минимальные радиусы скругления режущей кромки обусловливают высокие эксплуатационные свойства твердосплавного инструмента, заточенного электрохимическим шлифованием.
Обработка деталей из магнитотвердых материалов
Электрохимическое шлифование является весьма эффективным методом обработки деталей из магнитотвердых материалов. Зерна алмазов или абразивов, врезаясь в поверхность со сниженными в результате электрохимического растворения физико-механическими свойствами, в основном выполняют не деформирующую функцию, а механически удаляют продукты электрохимической реакции. Естественно, что и стойкость инструмента в этом случае существенно выше и качество обработки лучше.
Исследование режущих свойств кругов из различных абразивных материалов показало, что при электрохимическом шлифовании круги из карбида кремния зеленого обладают большей работоспособностью, чем круги из электрокорунда белого и обеспечивают шероховатость Ra= 0,164-0,08 мкм.
Электрохимическое шлифование деталей из магнитотвердых материалов характеризуется весьма малыми значениями скорости продольной подачи — не выше 0,5 м/мин — и значительными — до 2 мм — глубинами шлифования. В этих условиях на показатели процесса существенное влияние оказывает напряжение источника тока. Так, повышение напряжения с 5 до 30 В приводит к существенному снижению силовых показателей процес са вследствие увеличения электрохимической составляющей съема. Оптимальным рабочим напряжением источника тока при шлифовании абразивными кругами на металлических связках СЭШ-2 и М5-5 следует считать 10— 16 В. Повышение напряжения сверх оптимального приводит к возникновению в зоне обработки электроконтактного и электроэрозионного процессов и вследствие этого повышению шероховатости обработанной поверхности. При пониженном напряжении электрохимическое шлифование становится процессом абразивного шлифования кругами, обладающими низкими режущими свойствами.