Глебов И.Т., Неустроев Д.В. Справочник по дереворежущему инструменту

Подождите немного. Документ загружается.

течет электрический ток высокой частоты, вызывающий его нагрев. Ток

идет в поверхностном слое толщиной

, мм:

(11)

где

– удельное сопротивление, Ом⋅см;

– магнитная проницаемость;

f – частота тока, Гц.

При температуре стали 768°С значение

резко падает. Поэтому

глубину проникновения тока в горячей стали

го р

мм, находят прибли-

женно:

го

.≈

600

(12)

Необходимую частоту тока f, Гц, в зависимости от глубины закален-

ного слоя Х

, мм, определяют по формуле

⋅510

(13)

Зависимость оптимальной глубины закалки от частоты тока приве-

дена ниже [13].

Частота тока, Гц ……… 8000 2500 1000 500

Оптимальная глубина

закалки, мм ……………

2,7

5,0

8,0

11,0

Режим закалки. 1. Режущая кромка зуба пилы должна находиться

на уровне оси активного рабочего участка индуктора.

2. Температура нагрева зубьев 900...960°С. Получаемая зона высо-

кой твердости HRC

64...65 распространяется до 5 мм от вершины зуба.

Исходная твердость пилы HRC

48...49.

3. Время нагрева 1,5...2 с.

4. Скорость нагрева 450...600°С/с.

5. Охлаждение нагретого зуба на спокойном воздухе.

6. Ламповый генератор для нагрева одного зуба должен работать с

частотой 2,5 кГц при напряжении 6,4 кВ. Ток рабочего хода 0,7А, мощ-

ность 4,5 кВт.

7. Смягчающий отжиг закаленных зубьев для повторного плющения

позволяет снизить твердость от HRC

64,8 до HRC

36,7...43,5. Температура

нагрева для отжига 600...700°C. Время нагрева 1...2 с. Вершину зуба распо-

ложить в индукторе на 2...3 мм выше оси активного участка.

6.7. Электроискровое упрочнение инструмента

Сущность способа заключается в воздействии на лезвие режущего

инструмента электрического импульсного (искрового) разряда, под воздей-

ствием которого происходит мгновенный нагрев микрообъема металла до

температуры выше первой критической точки А

[14]. Нагрев и интенсив-

ное охлаждение вследствие теплопроводности вглубь металла создают на

поверхности слой с вторичной закалкой и отпущенным подслоем. Эффект

закалки сопровождается еще диффузионным легированием составляющи-

ми анода (титан, кобальт и пр.).

При искровом воздействии нагревается поверхностный слой металла

глубиной 0,1...0,15 мм, а закаляется слой толщиной 0,03...0,05 мм. твер-

дость достигает значения HRC

63...65,8.

Установка для электроискрового упрочнения дереворежущего инст-

румента должна работать с напряжением 100...120 В при токе в цепи

0,5...1,5 А и емкости конденсаторов 10...90 мкФ. Упрочнителем (анодом)

обычно является твердый сплав марки Т15К6 или углеграфит марки ЭГ-2.

Рекомендуемые режимы приведены ниже.

Ток, А Емкость, мкФ

Пилы для грубой распиловки …………………..

Пилы, фрезы, фрезерные ножи

…………………

Доводочный инструмент

………………………..

1,5

1,0

0,5

30...60

Электроискровое упрочнение повышает период стойкости инстру-

мента на 25...60%.

6.8. Электродуговое упрочнение инструмента

После электроискрового упрочнения поверхность инструмента по-

лучается шероховатой из-за кратеров, образовавшихся при разрядах.

Электродуговое упрочнение лезвий обеспечивает лучшее качество

поверхности. Физическая сущность процесса та же, что и при электроис-

кровом упрочнении. Только вместо искрового разряда воздействие на ин-

струмент производит микродуга, образующаяся между электродами.

При дуговом упрочнении рекомендуются следующие режимы. Для

жесткого режима ток короткого замыкания 5 А, напряжение 110 В; для

мягкого режима ток короткого замыкания 3 А, напряжение 80 В.

Период стойкости инструмента повышается на 30...60%.

6.9. Использование технологии химико-термической

обработки

Химико-термической обработкой (ХТО) называют процесс изме-

нения химического состава, микроструктуры и свойств поверхностных

слоев стальных деталей [10]. Основные параметры ХТО – температура на-

грева и продолжительность выдержки. Основные процессы: диссоциация –

абсорбция – диффузия.

Диссоциация – получение насыщенного элемента в более активном,

атомарном состоянии.

Абсорбция – захват поверхностью детали атомов насыщающего

элемента.

Диффузия – перемещение захваченного поверхностью атома вглубь

изделия.

Необходимо, чтобы основной металл взаимодействовал с насы-

щающим элементом, образуя либо твердые растворы, либо химические со-

единения.

Для улучшения свойств режущих инструментов возможно примене-

ние следующих способов ХТО: цианирования, хромирования и др.

Цианирование. Цианированием называют процесс одновременного

насыщения поверхности стального инструмента углеродом и азотом. Со-

вместная диффузия углерода и азота происходит быстрее, чем каждого из

этих элементов в отдельности.

Цианирование ведут в герметично закрытых печах в среде расплав-

ленных солей (жидкое цианирование) или в газовой среде (нитроцемента-

ция).

Цианированию подвергают стали Р18, Р9, Х12Ф, Х6ВФ. Температу-

ра нагрева 500...565°С, продолжительность процесса 0,5...2,0 ч.

Содержание углерода в цианированном слое до 14%, азота –

0,1...0,7%. Твердость увеличивается на 6...13 единиц HRC

. Толщина циа-

нированного слоя 15...30 мкм. Повышается стойкость инструмента в 2...

4 раза.

Электролитическое хромирование. Это способ нанесения хромо-

вого слоя толщиной 3...5 мкм на поверхность лезвий режущего инструмен-

та в электролите.

Температура электролита 50...70°С. Блестящее хромовое покрытие

имеет твердость HRC

65,8...67,8. Период стойкости режущего инструмента

повышается в 3...4 раза (для рамных пил – в 2...3 раза). Хромированный

слой обладает высокой теплостойкостью, низким коэффициентом трения,

химически устойчив. Электролитическое хромирование – окончательная

операция подготовки инструмента. Перед хромированием инструмент

должен быть заточен.

6.10. Использование технологии термомеханической

обработки

Термомеханическая обработка (ТМО) – процесс совмещения пла-

стического деформирования и термической обработки стального режущего

инструмента. Различают высокотемпературную (ВТМО) и низкотемпера-

турную (НТМО).

При ВТМО пластическая деформация осуществляется при темпера-

турах выше А

С3

. Закалка производится сразу же после деформации, что

предотвращает рекристаллизацию и фиксирует особое структурное состоя-

ние, возникшее при горячем наклепе.

При НТМО сталь деформируют при температуре ниже А

в зоне ус-

тойчивости переохлажденного аустенита.

В деревообрабатывающей промышленности ВТМО впервые иссле-

дована применительно к повышению стойкости зубьев рамных пил

Ф.Н. Карпуниным. Изучался процесс ВТМО при горячем плющении зубьев

пил. Технология горячего плющения зубьев как раз включает в себя все те

процессы, при которых достигается эффект ВТМО.

Рекомендуемый режим ВТМО для рамных пил из сталей 85ХФ (9ХФ):

Скорость нагрева зубьев в поле ТВЧ, °С/с .... ... ... ... ....

Температура нагрева, °С ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... …

Охлаждающая среда ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... …

Скорость охлаждения, °С/с ... ... ... ... .... ... ... ... ... ... …....

107

1200

Сжатый воздух

120...140

Плющение зуба производится сразу после нагрева.

После ВТМО проводится отпуск стали при температуре 250°С со

скоростью 200°С/c. После отпуска сталь в вершине зуба получает структу-

ру высокодисперсного мартенсита с твердостью HRC

60,5...63,9.

Для распиловки мерзлой древесины рекомендуется применять само-

отпуск. Для этого закалку проводят на спокойном воздухе. В этом случае

зубья закаливаются на мартенсит и получают твердость HRC

58,7 а отпуск

проводят за счет тепла, оставшегося внутри зуба.

Период стойкости пил после ВТМО увеличивается в 2 раза.

6.11. Организация заточки инструмента

Восстановление режущих свойств затупившихся лезвий инструмен-

та осуществляют заточкой их шлифовальными кругами и доводкой. Около

80% работы, затрачиваемой шлифовальными кругами при заточке, пре-

вращается в тепло. Мгновенная температура нагрева в тонких слоях, кон-

тактирующих со шлифовальным кругом, может достигать 870...1200° [15].

Тепло, возникающее в контакте, вызывает необратимые структур-

ные изменения в металле, а также понижение микротвердости в поверхно-

стном слое затачиваемого инструмента. Толщина измененного слоя может

достигать 0,2 мм. Кроме того, в поверхностных слоях лезвия появляются

внутренние напряжения, которые ведут к образованию микротрещин и не-

прямолинейности режущей кромки.

При правильной организации заточки силы резания при работе шли-

фовального круга, а следовательно, и количество выделяемого тепла,

можно уменьшить. Для этого необходимо соблюдать рекомендуемые ре-

жимы заточки и доводки.

Основными параметрами режима заточки являются тип шлифоваль-

ного круга, поперечная и продольная подача. Каждому режиму заточки со-

ответствует свой шлифовальный круг. Поперечная подача не более 0,02 мм

за двойной ход, продольная подача – 3...6 м/мин. После заточки обязатель-

на доводка.

6.12. Уменьшение шероховатости поверхностей лезвий

инструмента

После заточки на поверхностях лезвий остаются риски, углубления,

впадины. Шероховатая поверхность лезвия – одна из причин образования

сил трения при резании древесины и выделения тепла. Температура в тон-

ком поверхностном слое лезвия достигает 800...840°С. Она вызывает

структурные изменения в металле и износ лезвий.

Один из путей повышения стойкости инструмента при резании –

уменьшение шероховатости поверхностей лезвий, удаление дефектов за-

точки, заусенцев, заворотов. Для этого поверхности лезвий можно править

шлифовальными кругами, оселками, пастами.

Электролитическое полирование поверхностей лезвий – эффек-

тивный способ уменьшения шероховатости. Осуществляется оно путем из-

бирательного анодного растворения выступов металла и затягивания впа-

дин плохо растворимыми продуктами распада. Когда поверхность сгладит-

ся, интенсивность растворения во всех точках становится одинаковой.

Происходит равномерное удаление слоя.

Для полирования режущего инструмента рекомендуется электролит

следующего состава, %:

Ортофосфорная кислота ... ... ... ... ... ... ... .

Серная кислота ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

Хромовый ангидрид ... ... ... ... ... ... ... ... ...

Дистиллированная вода ... ... ... ... ... ... ... ...

Предварительно инструмент обезжиривается в электролите со-

става, г/л:

Каустическая сода ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

Кальцинированная сода ... ... ... ... ... ... ... ...

Тринатрийфосфат ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

Жидкое стекло ... ... ... ... ... ... .... ... ... ... ...

Продолжительность обезжиривания 3...5 мин, плотность тока 5 А на

1 дм

поверхности. Инструмент подключают к аноду, катод – свинцовая

пластина (рис. 16). Напряжение 2...6 В.

Рис. 16. Схема электролитического

полирования

После обезжиривания инструмент промывают

в воде, а затем подвергают электролитическому по-

лированию при следующем режиме: плотность тока

30...50 А/дм

; продолжительность шлифования 5...10 мин.

—

Стойкость полированных лущильных ножей повышается на

50...60%, для фуговальных ножей – на 40...60%. Мощность на резание в

обоих случаях понижается на 10...25%.

При электрополировании спиральных сверл улучшаются условия

выхода стружки по канавкам сверла.

Контрольные вопросы

1. Назовите способы повышения стойкости режущего инструмента

первого и второго направлений.

Что такое пайка металлов?

Какие материалы необходимы для пайки режущего инструмен-

та?

Как осуществляются подготовка соединяемых элементов и их

пайка

Правда ли, что пайка и наплавка твердых сплавов – это разные

технологические приемы?

Для чего делается электроконтактная закалка зубьев пил?

Назовите перечень технологических операций при закалке зубь-

ев пил в поле ТВЧ?

С какой целью делается электроискровое упрочнение инстру-

мента?

Какие способы химико-термической обработки применяют для

повышения стойкости режущего инструмента?

10.

Что такое термомеханическая обработка режущего инструмен-

та?

11.

Правда ли, что режимы заточки режущего инструмента влияют

на его стойкость?

12.

Как влияет шероховатость поверхностей на стойкость инстру-

мента?

Часть II

Конструкции дереворежущего

инструмента

7. Пилы

7.1. Пилы рамные

Пилы используются в двух- и одноэтажных вертикальных лесопиль-

ных рамах, а также в тарных рамах [9].

Предназначены они для продольной распиловки бревен и брусьев.

Пилы для вертикальных лесопильных рам (ГОСТ 5524-75). По-

ставляются двух типов: тип 1 – с приклепанными планками (по требованию

потребителя поставляются с комплектом планок и заклепок), тип 2 – без

планок (рис. 17, а, б, табл. 12).

Пилы для тарных лесопильных рам (ГОСТ 10482-74) поставля-

ются без планок (рис. 17, в, табл. 13). Угловые параметры их аналогичны

параметрам пил по ГОСТ 5524-75.

Таблица 12

Параметры пил для вертикальных лесопильных рам, мм

t h r

Обозначе-

ние пил

(преде-

льное

откло-

нение

± 2)

Предельное

отклонение

± 0,5

Номиналь-

ное значе-

ние

Пре-

дельное

откло-

нение

Пилы типа 1

3400-0022 2,2 22 15 10 4,0

±0,6

-0023 2,0

-0024

1250

1190

2,2

26 18 11,5 5,0

±0,7

-0026 2,0 22 15 10 4,0

±0,6

-0027 2,2

-0028 2,0

-0029

1400

1340

2,2

-0032 1500 1440 2,2

-0033 2,5

26 18 11,5

5,0

±0,7

Окончание табл. 12

Обозначе-

ние пил

(преде-

льное

откло-

нение

± 2)

Предельное

отклонение

± 0,5

Номиналь-

ное значе-

ние

Пре-

дельное

откло-

нение

Пилы типа 1

3400-0036 2,2 26 18 11,5 5,0

±0,7

-0037 1600 1540 2,5

-0038 2,2 32 22 14 6,0

±0,8

-0039

-0043 1750 1690 26 18 11,5 5,0

±0,7

-0044 22 14 6,0

±0,8

3400-0046 1950 1890

2,5

Пилы типа 2

3400-0051 1,6 18 12,5 8 3,5

±0,5

-0052 1100 1040 1,8

-0053 1,6 22 15 10 4,0

±0,6

-0054 1,8

-0055 1250 1190 2,0

3400-0058 2,2 26 18 11,5 5,0

±0,7

Таблица 13

Параметры пил для тарных лесопильных рам, мм

Обозначение пил L S t h l r

Предельное отклонение ± 0,5

3400-0001 1,0

-0003 1,2 16 11 7 3

-0005 600 1,4

-0007 1,2 22 15 10 4

-0011 1,4

-0002 1,0

-0004 1,2 16 11 7 3

-0006 685 1,4

-0008 1,2 22 15 10 4

3400-0012 1,4

Зубья пил могут подвергаться разводу и плющению.

Материал пил – холоднокатаная лента из стали 9ХФ ГОСТ 5950-73.

Твердость пил HRC

43…47.

80…110

120…150

100…130

50…70

40…60

LLL

иль з

бьев

180-5

Рис. 17. Пилы рамные: а, б – для вертикальных лесопильных рам;

в – для тарных лесопильных рам

Пример заказа: пила рамная 3400-0032 ГОСТ 5524-75. Изготови-

тель – Горьковский опытно-промышленный металлургический завод

(ГОПМЗ).

Необходимая длина пилы может быть найдена по формуле, мм,

Lt H=

max

( ... ),300 350

(14)

где t

max

– максимальная высота пропила, мм; H – ход пильной рамки, мм.