Технология производства режущих инструментов имеет много общего с технологией изготовления общемашиностроительных изделий, но вместе с тем она имеет и ряд характерных особенно­стей. Из-за сложности конфигурации инструментов, ограниченных

обычно криволинейными поверхностями со сложными профилями, технологический процесс их изготовления содержит до 30 отдель­ных операций при изготовлении цельных и до 45—50 операций при изготовлении сборных инструментов. Сложные формы по­верхностей, их различные сочетания требуют создания специаль­ных методов и оборудования для их обработки (затыловочные станки, сверло-фрезерные станки, сверло-заточные станки и т. д.). Цельные инструменты, как правило, состоят из разнородных ма­териалов (быстрорежущая сталь, конструкционная сталь, твер­дый сплав) с различной обрабатываемостью. Так, обрабатывае­мость современных быстрорежущих сталей, характеризуемая коэффициентом обрабатываемости, при точении составляет 0,3 — 0,5, а для вольфрамомолибденованадиевых сталей —до 0,2 от обрабатываемости конструкционных сталей. Наличие таких раз­личных по обрабатываемости участков на одном изделии вызывает необходимость при обработке инструментов изменять режимы резания или принимать какие-либо другие меры. Инструменты проходят, как правило, два цикла термической обработки: один — в середине технологического процесса, другой —в самом конце, после всех операций. Перечисленные особенности подчеркивают необходимость в создании для инструментов унифицированных технологических процессов изготовления с использованием спе­циального и специализированного оборудования.

При создании технологических процессов на определенные классы и группы инструментов следует каждый технологический процесс рассматривать как частный случай общего, базового про­цесса, представленного на рис. 10.1. На схеме общего процесса предусмотрены три механических, два термических и один сборочный циклы, в каждом из которых сконцентрированы опе­рации, входящие в различные частные технологические процессы, но имеющие общие черты. Эта схема иллюстрирует также общий маршрут движения инструментов при их производстве, включая производственные процессы, транспортировку заготовок и изде­лий. В соответствии с этим маршрутом целесообразно устанавли­вать структуру производственных цехов и участков. Влияние от­дельных технологических циклов на трудоемкость изготовления инструментов различно (табл. 10.6). Различно влияние их и на качество обработки. В этом отношении следует выделить загото­вительный цикл, на котором образуются технологические базы для последующих циклов обработки, а в ряде случаев и для дора­ботки и переточек инструментов при их эксплуатации. Анализ каждого цикла для всех классов и групп инструментов позволяет выявить различные варианты исполнения однотипных операций.

Первый технологический цикл объединяет следующие загото­вительные операции: правку и калибровку прутков; разделку прутков на заготовки; ковку или объемную штамповку штучных заготовок (отливку штучных заготовок); подготовку под сварку или пайку (очистка, проточка шеек); сварку (пайку, клейку);

термическую обработку после сварки и ковки (отжиг, высокий отпуск); очистку после сварки, ковки и термообработки, снятие сварочного грата; подрезку торцов и центрование. В зависимости от группы и класса инструмента заготовительные операции могут выполняться в нескольких вариантах. Для концевого цельного (несварного) инструмента, а также втулочного и дискового ин­струмента диаметром менее 50 мм, токарная обработка которого производится прямо из прутка одновременно с отрезкой, загото­вительный цикл сводится к правке и калибровке прутков, а также разделке торца прутка для установки на станок. Примером та­кого заготовительного цикла является обработка ручных мет­чиков всех размеров, машинных и машинно ручных метчиков диаметром до 12 мм, центровочных комбинированных сверл, круг­лых плашек и т. д.

Для концевых инструментов диаметром до 12 мм (группа 1, класс «Валики»), изготовляемых из серебрянки, плоских инстру­ментов (класс «Пластины»), а также инструментов класса «Втулки», изготовляемых из штучных некованных заготовок, заготовитель­ный цикл сводится к выполнению двух операций: правка прут­ков и разделка их на штучные заготовки. Для инструментов групп 3 и 4 класса «Валики» диаметром более 12 мм заготовитель­ный цикл состоит обычно из трех операций: правки прутков, разделки их на штучные заготовки и обработки торцов с их за­центровкой. Для инструментов класса «Валики» со сварной ра­бочей частью и инструментов класса «Диски» заготовительный цикл осуществляется в наиболее полном объеме, причем валики свариваются стыковой сваркой, а диски обрабатываются ковкой или штамповкой.

Второй технологический цикл—основные формообразующие операции. В этом цикле инструменту придается форма, близкая к окончательной. Съем материала достигает 50—70% от перво­начального объема заготовки. Трудоемкость основных формооб­разующих операций составляет от 0,25 до 0,5 от общей трудоем­кости изготовления инструмента. В этом цикле можно выделить четыре основные вида операций: токарная обработка для инстру­ментов всех классов, кроме класса «Пластины»; фрезерная обра­ботка — для инструментов класса «Пластины»; фрезерная обра­ботка, включающая фрезерование стружечных канавок, пазов под ножи сборных инструментов и гнезд под пластинки твердого сплава, когда инструментам придается характерный для них зубчатый профиль, а для инструментов класса «Пластины» — почти окончательная форма; фрезерная обработка, долбление и протягивание элементов крепления инструментов (лапок, по­водков, квадратов, рифлений, шпоночных пазов, лысок и т. п.).

Третий технологический цикл —основная термическая обра­ботка. Удельная трудоемкость этого цикла невелика (не превы­шает 12%), но по своему значению это одна из важнейших опе­раций, во многом определяющая качество инструментов. При

термообработке возникает ряд нежелательных явлений, таких как деформация, появление обезуглероженного слоя, а поэтому качество исполнения термической обработки в значительной сте­пени определяет и трудоемкость последующих операций.

Четвертый технологический цикл — шлифовально-заточные Операции, которые можно разделить на операции, сходные с опе­рациями при обработке общемашиностроительных деталей, и операции, свойственные только инструментальному производ­ству, главным образом это —заточные операции. Удельный вес этого цикла весьма значителен. Кроме того, качество режущих кромок инструмента во многом определяется качественным ис­полнением операций этого цикла.

Пятый технологический цикл — дополнительная упрочняю­щая обработка (механическая, химико-термическая, термомеха­ническая, физическая и др.). Часто влияние этого цикла на ка­чество инструментов недооценивается. Выше были показаны воз­можности значительного повышения качества и работоспособ­ности инструментов за счет обеспечения рациональной упроч­няющей обработки, при затратах труда не превышающих 2—7% от общей трудоемкости изготовления инструментов.

Шестой технологический цикл —сборочные операции (марки­ровка, сборка, консервация и упаковка) имеют различный удель­ный вес в общей трудоемкости изготовления инструментов. Для сборных инструментов всех классов удельный вес сборочных опе­раций достигает 12% от общей трудоемкости изготовления ин­струментов, причем эти операции, как правило, выполняются вручную. Для инструментов остальных групп всех классов удель­ный вес операций этого цикла незначителен.

В качестве исходных заготовок для изготовления инструмен­тов применяются различного вида прутки, поковки, штамповки, полосы, штучные заготовки, профильный прокат и т. д. От формы и размера исходных материалов зависит построение всего цикла заготовительных операций.

Сортамент инструментальных углеродистых и легированных сталей для изготовления стандартного инструмента приведен в гл. 2.

Быстрорежущие стали поставляются в виде прутков, полос и шайб следующих размеров: горячекатаная круглого и квадрат­ного сечения диаметром 5—250 мм или со стороной квадрата 5— 200 мм (ГОСТ 2590—71, ГОСТ 2591—71); кованая круглого и квадратного сечения диаметром или со стороной квадрата 40— 200 мм (ГОСТ 1133—71); полосовая размерами З X 12— 90 X 300 мм (ГОСТ 4405—75); калиброванная круглого сечения диаметром 3—100 мм (ГОСТ 7417—75); серебрянка круглого сече­ния диаметром 1—25 мм (ГОСТ 14955—77); шайбы диаметром 100—200 мм (ГОСТ 19265—73).

Для сверл спиральных диаметром 12—36 мм q каналами для поДйода СОЖ в зону резания выпускается специальный прокат

в виде прутков с винтовыми отверстиями (табл. 10.7). Материал прутков — быстрорежущие стали марок Р6М5, АР6М5 и Р9К5. Твердость прутков НВ 255 или НВ 269 (для Р9К5). Прутки имеют длину 0,5—1,5 м. Кривизна прутков не более 0,3% длины.

Таблица 10.7

Основные размеры прутков круглого профиля с двумя внутренними винтовыми отверстиями (ТУ АЕЖ 276—76 и ТУ 37-234—74)

Примечание.

Допускаемые отклонения для прутков диаметром 14 — 25 мм ми,

-4-0 5

лрутков диаметром 25—38 мм _о*6 мм* для отвеРстий Диаметром 1,2—3,2 мм —

=Ь0,25 мм; для отверстий диаметром 3,3—5 мм — ±0,3 мм; отклонения меж — центрового отверстия =Ь0„25 мм. Отклонения шага винтовых отверстий =±=1,0 мм или dr 1,5 мм.

Твердосплавные заготовки включают в себя: заготовки твердо­сплавных механически закрепляемых пластинок, опорных пла­стинок и стружколомов; твердосплавные пластинки для напайных инструментов; профилированные заготовки рабочей части спи­ральных сверл; профилированные заготовки рабочей части кон­цевых фрез и разверток; стержни цилиндрические; стержни бочко­образные.

Заготовки механически закрепляемых пластинок, опорных пластинок и стружколомов по форме, размерам и техническим тре­бованиям должны соответствовать отраслевому стандарту ОСТ 48-93—75. Заготовки имеют соответствующий припуск на обработку, достаточный для изготовления стандартных пластинок. Цифровое обозначение заготовок пластинок отличается от обозна­
чения готовых пластинок (см. гл. 1) добавлением в начале обозна­чения цифры 3.

Твердосплавные пластинки для напаЗного инструмента рас­смотрены в гл. 2.

Профилированные по форме заготовки твердосплавных спи­ральных сверл (рис. 10.2, а) по размерам и техническим требова­ниям должны соответствовать ОСТ 48-95—75. Заготовки поста­

вляются двух серий: усиленной (с увеличенным диаметром сердце­вины) и нормальной. Основные размеры заготовок усиленной серии: d = 2,3-г-6,0 мм; L = 20-ь40 мм; d0 = 1,35-т-2,9 мм; В — = 1,3-7-3,6 мм; со = 24-Т-350. Из указанных заготовок рекомен­дуется изготовлять сверла диаметром 2—5,7 мм. Основные раз­меры заготовок нормальной серии: d = 2,3-*-6,8 мм; L = 20-ь -4-40 мм; d0 = 1,1 -*-2,4 мм; В = 1,5-5-4,2 мм; ю = 24-Ї-354. Из этих заготовок рекомендуется изготовлять сверла диаметром 2,0— 6,5 мм. Марки сплавов: ВК8, ВКЮ, ВК15М.

Профилированные заготовки фрез концевых (рис. 10.2, бив) и разверток по форме, размерам и техническим требованиям должны
соответствовать ОСТ 48-124—76 и ОСТ 48-96—75. Размеры за­готовок фрез: d — 6^12,6 мм; L = 36-5-60 мм; г — 3 или 5; угло­вой шаг между зубьями неравномерный или равномерный (рис. 10.2, в). Марки сплавов: ВК6М, ВК8, ВКЮМ. Параметр Шероховатости поверхностей должен соответствовать Rz = 20-ы в-10 мкм. Угол наклона спирали при г = 3 — 40°, при г = 5 — 30Q.

Размеры заготовок разверток машинных твердосплавных (рис. 10.2, г): d = 5,9ч-12,6 мм; L = 30-4-36 мм, I = 16-4-22 мм; di = 4,9-5-10,6 мм; угол наклона спирали нуль или 10° (спираль левая). Число зубьев 2 = 4 или 6, деление — неравномерное. Марки сплавов: ВК6; ВК6М; ВК8; ВКЮМ.

Приведенные выше заготовки имеют готовый профиль, который после напайки необходимо только прошлифовать и заточить. Для инструментов с невысокими требованиями к качеству поверхностей стружечных канавок (которое определяется качеством поверх­ностей заготовок), допускаемым повышенным разбросом значений углов резания, такие заготовки вполне удовлетворяют требованиям производства.

Для изготовления инструментов методом вышлифовки «по це­лому» используются цилиндрические или бочкообразные стержни. Цилиндрические стержни по размерам и техническим требова­ниям должны соответствовать требованиям ОСТ 48-97—75. Раз­меры стержней: диаметр 1,5—5,5 мм, длина 31—68 мм. Из стерж­ней можно изготовлять инструменты диаметром 1—4,7 мм. Мате­риал стержней — твердые сплавы марок ВК6, ВК8, ВКЮ, ВК15.

Стержни из других маррк твердого сплава выпускаются по согла­шению с потребителями. Стержни с сечением бочкообразной формы по размерам, форме и техническим требованиям должны соответствовать требованиям ОСТ 48-98—75. Условкый диаметр стержней 4,0—13,5 мм, длина 48—110 мм. Из этих стержней можно изготовлять инструменты диаметром 2,8—12 мм. Материал стерж­ней— твердые сплавы марок ВК6, ВК6М, ВК60М, ВК8, ВК10, ВКЮМ, ВКЮОМ, ВК15, ВК15М, ВК150М.

Заготовки для инструмента, оснащаемого синтетическими сверхтвердыми материалами, имеют вид неправильных цилиндров, размеры этих заготовок приведены в табл. 10.8.

Предприятиями абразивно-алмазной промышленности вы­пускаются также заготовки цилиндрических державок с закре­пленными в них поликристаллами из эльбора Р, гексанита. Дер­жавки эти предварительно заточены. Размеры и форма державок приведены в табл. 10.9.