Русский Английский Немецкий Итальянский Финский Испанский Французский Польский Японский Китайский (упрощенный)

Партнеры журнала:

Техника и технологии

Повышение стойкости дереворежущих инструментов для оцилиндровки бревен

Режущий инструмент, срезая стружки, и сам подвергается износу под воздействием обрабатываемого материала. Износ, кроме прочих факторов, является результатом трения рабочих граней о стружку и обрабатываемую поверхность и сопровождается удалением части металла, уменьшением его массы и ухудшением режущей способности.

Потеря массы инструмента в результате износа к моменту снятия его со станка из-за потери режущей способности очень мала. Но именно вследствие износа этого малого объема металла и происходит в основном затупление инструмента. Это связано с тем, что активная часть режущего инструмента сосредоточена на очень малом участке (лезвии), находящемся в контакте со стружкой и поверхностью обработки изделия. Износ режущего инструмента всегда сопровождается потерей массы и изменением микрогеометрии режущей части (затуплением). Износ и затупление режущего инструмента − сложный многофакторный процесс. На степень износа и характер затупления инструментов влияют: физико‑механические свойства и структура материала режущих элементов; геометрические и угловые параметры режущих элементов; физико‑механические свойства обрабатываемой древесины (порода, влажность, обрабатываемость и др.); условия и режим резания (вид резания, глубина резания и толщина стружки, скорость резания и подачи); условия и режим работы инструмента (точность, жесткость и колебания инструмента, состояние станка, продолжительность работы инструмента и др.); качество подготовки инструмента к работе (заточка и доводка режущих элементов).

Для уменьшения износа и затупления необходимо упрочнять режущую часть инструмента. В настоящее время повышение стойкости инструментов осуществляется различными методами.

  • Совершенствуются инструментальные материалы;
  • улучшается конструкция инструментов;
  • улучшаются подготовка к работе и режимы эксплуатации инструментов;
  • совершенствуются угловые параметры и форма инструментов;
  • режущая часть инструментов оснащается твердым сплавом;
  • осуществляется местное упрочнение лезвия инструментов.

Методы упрочнения инструментов (с повышением твердости и износостойкости поверхностей при сохранении прочности) различаются между собой физической природой воздействия на инструмент, достигаемыми результатами и эффективностью. В настоящее время существуют такие методы упрочнения режущих инструментов:

  • нанесение на рабочие поверхности износостойких покрытий;
  • нанесение на рабочие поверхности антифрикционных покрытий;
  • химико-термическое насыщение контактных поверхностей химическими элементами и соединениями;
  • нанесение на поверхности гальванических покрытий;
  • воздействие на поверхностный слой инструментов магнитным полем, лучом лазера, электрической искрой (дугой), холодом и др. для повышения твердости и износостойкости;
  • электроконтактная закалка режущей части;
  • электроискровое упрочнение и легирование рабочей поверхности;
  • лазерное термоупрочнение режущей части;
  • алмазное выглаживание рабочих поверхностей;
  • ультразвуковой наклеп поверхности мелкими стальными шариками;
  • фрикционно-упрочняющая обработка рабочей поверхности.

Применительно к инструментам (ножам) оцилиндровочных станков эффективными методами повышения стойкости можно считать:

  1. Совершенствование инструментального материала;
  2. Оснащение режущей части инструментов твердыми металлокерамическим сплавом;
  3. Наплавка на режущую часть инструментов литого твердого сплава ВЗК;
  4. Оптимизация геометрии, конструкции и угловых параметров инструментов.

Для ножей оцилиндровочных станков рекомендуется применять быстрорежущую сталь Р18. Ножи могут быть цельными из стали Р18 и оснащенными пластинами из стали Р18. Пластины должны крепиться со стороны передней поверхности (грани) методом пайки. Применение пластинок из быстрорежущей стали Р18 и корпуса ножей из конструкционной легированной стали 40Х (ГОСТ 4543‑71) повышает эффективность использования ножей.

В условиях оцилиндровки бревен целесообразно также использовать ножи с пластинами твердого сплава. Материал режущей части таких ножей − металлокерамический твердый сплав марки ВК15 (ГОСТ 3882‑74). Материал корпуса ножей с твердым сплавом − конструкционная легированная сталь 40Х (ГОСТ 4543‑71).

Наплавка литого твердого сплава ВЗК на переднюю поверхность режущей части ножей может производиться многими способами. Различают дуговую, газовую, электрошлаковую, плазменную и индукционную наплавку. Широко применяется наплавка посредством ацетиленокислородного пламени. При газовой наплавке рекомендуется применять газовую горелку с наконечником № 1 и № 2, давление кислорода устанавливается около 4 атм., а давление ацетилена − около 0,4 атм. Наплавку целесообразно производить в предварительно подготовленный паз на передней поверхности ножей в зоне лезвия. Литой твердый сплав поставляется в виде прутков диаметром 6−8 мм. После наплавки ножи в режущей зоне подвергают отпуску с охлаждением воздухом. Наплавленный слой должен быть ровным и плотным без пор и раковин. Направленные ножи поступают на заточку и доводку поверхностей оселком или другим станочным способом. Так как наплавка на ножи износостойких материалов (литых твердых сплавов и др.) является сравнительно трудоемким процессом, то применение этого способа оправдывается в том случае, если нельзя применять припаивание пластинок твердым сплавом.

Заточка ножей, оснащенных пластинками твердого сплава (ВК-15), производится алмазным кругом, а наплавленных сплавом (ВЗК) − обычными корундовыми или электрокорундовыми кругами. Для заточки и доводки ножей из быстрорежущей (легированной) стали эффективным является применение абразивных (шлифовальных) кругов из синтетического абразивного материала − боразона или эльбора. При использовании таких кругов повышается износостойкость ножей в 1,3−1,8 раз по сравнению с кругами из электрокорунда.

Выводы

На основе рассмотренных общих и частных вопросов износа и затупления ножей, способов увеличения их стойкости с учетом особенностей режущих элементов − роторных позиционных оцилиндровочных станков, можно сделать следующие выводы и рекомендации:

  1. Износ ножей выражается не только в истирании и удалении частиц поверхностного слоя контактных площадок. Он проявляется в результате трения, пластического деформирования и выкрашивания.
  2. Для изготовления ножей для роторных оцилиндровочных станков позиционного типа рекомендуется использовать быстрорежущую сталь Р18 в двух вариантах:
    • ножи цельные из быстрорежущей стали Р18;
    • ножи из легированной стали 40Х, оснащенные пластинами из быстрорежущей стали Р18. Пластинки крепятся к корпусу ножей методом пайки.
  3. С целью повышения стойкости ножей рекомендуется использовать ножи из легированной стали 40Х, оснащенные металлокерамическими пластинами твердого сплава ВК-15, а также ножи из легированной стали 40Х, наплавленные литым твердым сплавом.
  4. Для уменьшения периода приработочного износа ножей необходимо улучшить их качество заточки и доводки. Целесообразно при заточке режущим элементам (лезвию) ножей придавать форму естественного износа, т. е. устойчивую форму, конкретную для условий резания при оцилиндровке бревен.

А. В. СЕРГЕЕВИЧЕВ, к. т.н.