Технология шлифования и заточки дисковых пил и плоских ножей

Автор: А.А. Шепелев, д.т.н., А.Е. Дуброва, Институт сверхтвердых материалов им. В.Н. Бакуля НАНУ

Разработана технология шлифования и заточки дисковых пил и плоских ножей, основанная на применении высокопроизводительных методов многопроходного и глубинного шлифования, специализированного автоматизированного и универсально-заточного оборудования, специальных устройств для использования СОЖ, шлифовальных кругов форм 12А2 и 12М2 с одно- и двухслойным рабочим слоем. Это позволяет производить обработку инструмента при глубинах шлифования 0,5–1,0 мм и получать шероховатость обработанной поверхности Rа не более 0,20 мкм.

Технология заточки дисковых пил. Особенностью заточки дисковых пил, оснащенных пластинками из твердого сплава, является то, что режущие кромки зубьев должны обладать достаточно большой остротой (радиус округления 5–15 мкм) при шероховатости рабочих поверхностей Rа не более 0,16 мкм. Такое качество заточки данного инструмента определяет его эксплуатационные показатели: стойкость, прочность и срок службы, а также производительность и качество обрабатываемых изделий.

Разработанная технология предусматривает выполнение операций шлифования и заточки пил алмазными кругами на металлических, органических и керамической связках. При этом каждая технологическая операция требует дифференцированного выбора характеристики алмазных кругов и режимов шлифования (заточки). Это важное положение необходимо учитывать при развитии данной технологии с целью повышения ее эффективности и автоматизации.

Технологический процесс включает применение шлифовальных алмазных кругов форм 12А2 и 12М2 диаметром 125 мм с двухслойным рабочим слоем на полуавтоматических станках фирмы "Вольмер" (Германия) и алмазных кругов формы 12А2 с двух- и трехслойным рабочим слоем на органических и металлических связках на универсально-заточных станках. В табл. 2 приведены показатели работоспособности алмазных кругов при заточке пил по передней, задней и боковым поверхностям.

Определены технико-экономические показатели технологии заточки пил: действующей – заточка кругами из карбида кремния и алмазными кругами на шлифовальных (мод. ЗБ740) и универсально-заточных (мод. ЗВ642) станках; разработанной – заточка алмазными кругами на шлифовальных (мод. ЗД740), универсально-заточных (мод. ЗВ642) и специализированных полуавтоматических станках фирмы "Вольмер" (Германия). Показано, что применение разработанной технологии позволяет увеличить производительность заточки на 42%, уменьшить затраты на абразивы на 54%, снизить себестоимость заточки на 42%.

Производственные испытания пил, обработанных различными методами, показали увеличение срока службы пил в 1,2–1,8 раза при заточке их алмазными кругами, что объясняется более высоким качеством обработки поверхностей зубьев пил и выполнением технических требований ГОСТ 9769-79. Технология реализована на ОАО "Опытно-промышленный металлургический завод" (г. Нижний Новгород, Россия), ОАО "Паритет" (г. Резекне, Латвия) и других предприятиях Украины и России.

Технология обработки ножей-лезвий из инструментальных сталей. Данные инструменты применяются для рубки длинномерного лавсанового и другого волокна (жгутов), необходимого при производстве бумажной и картонной продукции на специализированном оборудовании. Материал ножей: хромистая литая сталь твердостью 56–60 НRС. Особенность заточки ножей – необходимость обеспечения радиуса округления режущей кромки порядка 1–2 мкм и допуска на линейный размер ширины ножей ±0,05 мм.

Разработана прецизионная технология алмазной заточки, которая позволила повысить стойкость ножей в 2 раза, что обусловлено обеспечением равномерного формирования радиуса округления режущей кромки по всей ширине ножа.

Технология шлифования и заточки плоских ножей бумагорезательных машин. Предназначена для шлифования плоских ножей из инструментальных сталей и твердых сплавов, применяемых в полиграфической промышленности. Эффективность обеспечивается за счет достижения гарантированной стойкости и долговечности обрабатываемого инструмента, что имеет первостепенное значение для увеличения производительности полиграфического оборудования, получения требуемого качества производимой продукции, сокращения расхода инструментальных и абразивных материалов.

Основную номенклатуру составляют плоские ножи из инструментальных сталей: сталь легированная марки 9ХФ (ГОСТ 5950-73) и двухслойная сталь – корпус из стали марки 10 (ГОСТ 1050-60), режущий слой из стали марки 9ХФ. Твердость ножей: НRС 52–58 – для ножей из однослойной стали, НRC 56–62 – для ножей из двухслойной стали. Шероховатость поверхностей ножей Rа 1,25. Основные типоразмеры ножей: длина 350–2000 мм, ширина – 80–160 мм, толщина – 10–14 мм.

Применяемая технология включает обработку ножей по задней поверхности под углом b шлифовальными кругами из электрокорунда и доводку режущей кромки брусками из электрокорунда. Достигаются следующие показатели обработки: шероховатость обработанной поверхности Rа 1,25; величина радиуса округления режущей кромки b=10–15 мкм. Гарантированная стойкость ножей – не более 3 ч.; количество переточек одного ножа – 60; количество резов обрабатываемой продукции за один период стойкости ножа не превышает 1000.

Эксплуатационное требование к ножам из инструментальных сталей (рис.1): шероховатость обработанной поверхности Rа непосредственно на режущей части не более 0,16 мкм, радиус округления режущей кромки b=3…5 мкм, зазубренность режущей кромки не допускается, ширина задней поверхности (угол b+2°) не более 10 мм. Разработанная технология включает выполнение следующих технологических операций:

- Шлифование передней поверхности кругами из СТМ (Rа 0,10–0,16).

- Шлифование задней поверхности кругом из электрокорунда (угол b, Rа 1,25).

- Шлифование задней поверхности кругом из СТМ (угол b+2°, h=3–5 мм, Rа 0,10–0,16).

Доводка режущей кромки брусками из СТМ (r=3–5 мкм).

Обработка ножей производится с применением СОЖ, в качестве которой применяют 0,5–1,0%-ный водный раствор кальцинированной соды или водный раствор до 2% нитрата натрия. Для эффективного использования СОЖ применяются специальные устройства.

Характерный тип плоских ножей представляют ножи с пластинками из твердых сплавов, поставляемые фирмами "Мюллер-Мартини" (Германия–Швейцария) и др. Обработка ножей производится по задним поверхностям под углами b=29, 27 и 25° и режущей кромке. Достигаются следующие показатели обработки: шероховатость обработанной поверхности Rа 0,16 и величина радиуса округления режущей кромки b=3–5 мкм.

Технология шлифования ножей с пластинками из твердых сплавов (табл.4) предусматривает обработку по главной задней поверхности на универсально-заточных станках мод. 3В642, 3В642Е и др. и на специализированных отечественных (мод. В3-173, ТчН-18-5) и импортных (мод. WSН-ММ-1320 фирмы "Мюллер-Мартини", Германия–Швейцария; мод. G40 и G50 фирмы "Геккель"; мод. 2НМТ-2 фирмы "Реформ", Германия) с применением СОЖ. Можно также использовать электрошлифование ножей алмазными кругами на металлических и металлополимерных связках марок М1-04 и МО-2. При этом применительно к станкам мод. В3-173 нами разработано устройство для электроимпульсного шлифования ножей.

Технология шлифования ножей из инструментальных сталей обеспечивает достижение периода гарантированной стойкости данного инструмента не менее 2500 резов, увеличение в 2–4 раза работоспособности инструмента и числа его переточек; улучшение качества обрабатываемой продукции и полное исключение брака, определяемого технологией резки продукции; повышение производительности технологического оборудования на 10–15% за счет увеличения периода гарантированной стойкости инструмента. При этом в 3–5 раз сокращается расход ножей и обеспечивается экономия металла, в т.ч. инструментальной стали марки 9ХФ. Технология шлифования ножей с пластинками из твердых сплавов повышает производительность обработки ножей на 20–30%, увеличивает стойкость обрабатываемого инструмента в 1,2–1,5 раза, обеспечивает повышение производительности технологического оборудования за счет гарантированной стойкости инструмента на 5–10%, полностью исключает микротрещины при обработке инструмента. Применение разработанных алмазных кругов позволяет заменить алмазные круги инофирм.

Сравнение важнейших экономических показателей данной разработки с лучшими зарубежными аналогами – продукцией фирм "Реформ" и "Геккель" (Германия), "Мюллер-Мартини" (Германия–Швейцария), "Крупп-Видиа" (Голландия) и др. – показало, что разработанные технологии соответствуют мировому уровню.

Технология шлифования твердосплавных ножей дереворежущего инструмента основана на применении алмазных кругов с прерывистой рабочей поверхностью и реализована при заточке по передней и задней поверхностям ножей с твердосплавными пластинами марки ВК15 к насадным цилиндрическим сборным фрезам (ГОСТ 14966-79).

Проведены испытания влияния разработанной технологии на работоспособность обрабатываемого инструмента. Сравнивалась работоспособность подрезных резцов, оснащенных пластинками из твердых сплавов, обработанных кругами 12А2-450 150х10-АС4 125/100-В1-11П-100 и 12А2-450SS 150-х10-АС4 125/100-В1-13-125. Установлено, что разработанная технология обеспечивает повышение стойкости обрабатываемого инструмента в 1,6 раза. При этом износостойкость кругов с прерывистой рабочей поверхностью в 1,5 раза выше в сравнении с кругами со сплошной рабочей поверхностью.