Борьба за скорость - Ляпунов Борис Валерианович (читать книги полные TXT) 📗
Стружка накаляется докрасна. Но резание идет так быстро, что сама деталь остается холодной. Лишь тонкий поверхностный слой нагревается и становится мягким. Стойкий резец из твердого сплава легко снимает стружку.
Так добиваются победы в борьбе за покорение металла.
Теперь большинство станков переведено на скоростное резание. Наши заводы выпускают новые станки, которые позволяют обрабатывать металл со скоростью 1 000 и более метров в минуту — со скоростью курьерского поезда.
Не только на новых станках, предназначенных для скоростной обработки, но и на старых, можно добиться высоких скоростей резания. Так, например, съемная головка к токарному станку, сконструированная советскими инженерами, дает возможность довести обороты шпинделя до 2 000 в минуту. Увеличивается мощность станков, их быстроходность. Ведется борьба с тряской станка, его делают более прочным, «жестким».
Создаются новые формы резцов.
Станок и инструмент токаря-скоростника.
Резец «КБЕК», разработанный в Московском авиационном институте имени Серго Орджоникидзе профессором Кривоуховым, инженерами Бруштейном, Егоровым и Козловым, режет на больших скоростях самую прочную сталь: высоколегированную, закаленную, жаропрочную, нержавеющую. Из этих марок стали изготовляют части многих быстроходных машин.
Конструкция резца «КБЕК» такова, что даже при очень большом нагреве срезаемого слоя металла резец не перегревается и не выходит из строя. Получается ровная, очень чистая поверхность.
Стахановец-строгальщик Московского автозавода имени Сталина Ю. Никифоров сконструировал строгальный резец такой формы, что он легко и плавно входит в металл, снимая сразу столько стружки, сколько обычный резец за три прохода. В 10 раз быстрее обрабатывает он металл.
Совершенствуются способы заточки резцов.
Заточить резец из твердого сплава — дело не простое. Твердый сплав плохо отводит тепло, значит, при заточке может перегреться. И инженеры призывают на помощь электричество.
Электричество снимает слой металла с резца, не перегревая его.
Резец и точильный круг включают в электрическую цепь. Круг быстро вращается. Резец, прижимаясь к нему, замыкает цепь, и ток оплавляет поверхность резца так быстро, что тепло не проникает в глубь него. А диск разбрызгивает оплавленный металл и легко зачищает резец.
Током можно мгновенно осадить из раствора на поверхность резца тончайшую пленку и нагреть ее так сильно, что под ней металл оплавится. Быстро вращающийся диск снимет оплавленный металл.
Русский ученый, революционер А. М. Игнатьев изобрел самозатачивающийся инструмент. Он обратил внимание на природные резцы — зубы и когти некоторых животных. Это ведь настоящие самозатачивающиеся инструменты — они, истираясь, сохраняют свою форму и не притупляются. Так происходит потому, что зубы и когти состоят из слоев разной твердости.
Резец истирается неодинаково по всей кромке — местами сильнее, местами меньше, потому что, скалывая стружку, давит на нее с разной силой. Если материал резца однороден, он источится неравномерно. Ровная кромка превратится в зазубрины. Резец быстрее выйдет из строя.
Игнатьев предложил устроить резец «слоеным», чтобы он самозатачивался при работе, тем самым сохраняя свою форму. Там, где резцу приходится тяжелее, поставить и более твердый металл. Там, где легче, металл можно поставить помягче. Тогда истираться резец будет одинаково по всей кромке. Форма резца сохраняется дольше. Частые переточки не нужны.
Идея Игнатьева представляет большой интерес.
Ведется и борьба со стружкой, которая нередко мешает теперь рабочему.
Скорость велика, — и стружки срезается так много, что она, как лента серпантина, обвивает и изделие и станок. Несколько сот метров стружки в минуту сходит из-под резца. Ее надо удалить. Иначе резать будет трудно, а иногда и невозможно. Стружка вдобавок накалена, она может поранить рабочего. Резец снабжают стружколомателем, и он дробит стружку, не дает ей вырасти, тянуться длинной лентой.
Различные конструкции стружколомателей придумали советские-инженеры.
То, что резцу приходится на больших скоростях встречать металл под тупым углом, — вынужденная необходимость: больше надо тратить мощности на резание, хуже снимается стружка, сильнее трется резец своей поверхностью о деталь.
Пытаются сделать так, чтобы не вся режущая кромка встречала металл под тупым углом. Этот угол делают переменным. Тогда уменьшается затрата мощности, облегчается отделение стружки.
Совершенствование твердых сплавов даст возможность отказаться от тупого угла. Появляются резцы для больших скоростей, не требующие повышенной мощности, хорошо отделяющие стружку.
Резцы из керамики — нового замечательного инструментального материала — позволят добиться еще более высоких, чем сейчас, скоростей резания.
Неустанно работает техническая мысль инженеров, ученых, рабочих. Каждый день приносит нам вести о новых победах в борьбе за покорение металла, каждый день мы узнаем о росте армии скоростников. Бывшие рекорды становятся достоянием целых участков, цехов, заводов. На большие скорости переходит металлообработка в нашей стране. С особым энтузиазмом трудятся сейчас скоростники-новаторы, выполняя почетные заказы великих строек коммунизма. Вот одна из многих — маленькая, но говорящая о многом, газетная заметка:
«Когда завод получил заказ на изготовление насосов для „Куйбышевгидростроя“, новаторы Логачев и Цыбин пришли к выводу, что скорость вращения шпинделя можно довести до 1 200 в минуту, валы точить не за три-четыре прохода, а за один, увеличив при этом глубину резания. Стахановцы изготовили приспособление для охлаждения обрабатываемых деталей, применили резцы с новым углом заточки. Время, необходимое для изготовления каждого вала, сократилось более чем в 100 раз. Качество деталей стало только отличным».
Скоростное точение, фрезерование, шлифование, нарезание резьбы стали теперь благодаря творческой инициативе рабочих, труду инженеров и ученых привычным на наших заводах.
У твердых сплавов, которыми сейчас режут металл, есть один большой недостаток. Они действительно очень тверды, уступая лишь алмазу. Они стойки к нагреву, как жаростойкая сталь. Но они хрупки — чувствительны к толчкам, ударам.
Вспомните, как крошился резец при вибрации станка. Пластинка из твердого сплава, напаянная на резец, не выдерживает резких толчков.
Что же сказать о фрезе — инструменте из нескольких зубьев-резцов, которые при вращении фрезы с размаху врезаются в металл?
Каждый вход зуба фрезы в металл — это удар. Больше скорость резания — и чаще удары, сильнее каждый удар. Немудрено, что на больших скоростях фреза крошится, как сухарь, и не от нагрева, а от непрерывного града ударов.
Нагревается фреза очень мало. Каждый зуб, пока при поворотах фрезы дойдет до него очередь вгрызаться в металл, — отдыхает. Как ни мал его отдых, но зуб успевает остынуть. И вся фреза не нагревается так сильно, как резец при точении. Но из-за своей хрупкости фреза не выдерживает повышенной скорости резания.
Ученые стали исследовать, почему же ломается фреза.
Острый зуб фрезы, как клин, врезается в металл. На него действует большая нагрузка. Она старается растянуть зуб, разорвать его. А твердый сплав как раз плохо сопротивляется разрыву.
Вдобавок, как это бывает и у токарною резца, стружка давит на зуб вблизи режущей кромки.
Зубу мешает и нарост, который появляется при фрезеровании: мельчайшая металлическая пыль слипается от тепла и приваривается к зубу. Это — дополнительная нагрузка на фрезу. Когда «опухоль» вырастаем слишком большая, она отваливается, и зуб выкрашивается.
Изменить форму зуба фрезы так, чтобы нагрузка не растягивала, а сжимала зуб, — к такому выводу пришли ученые. Сжатие не страшно твердым сплавам. Они хорошо работают на сжатие. И тогда можно использовать еще более твердые, значит, хрупкие, но стойкие к износу, сплавы.
