Особенности точения бронзы: литье vs прокат – различия в обработке из-за структуры металла

При обработке бронзовых заготовок на токарных станках стоит различать материал по способу получения. Отливки и прокатанные полуфабрикаты имеют разную внутреннюю структуру, что сказывается на выборе режимов резания, инструментов и даже параметров подачи.

У литой бронзы зерна обычно крупнее. Металл имеет дендритную структуру и присутствуют микропустоты. Это вызывает неравномерное сопротивление резанию. В таких случаях полезно уменьшать глубину резания до 0,5–1,2 мм и снижать подачу до 0,15–0,25 мм/об. Снизить вероятность сколов позволяет радиус при вершине резца 0,8–1,0 мм.

Для прокатанной бронзы характерна волокнистая текстура. После деформации структура уплотнена, зерна вытянуты. Из-за этого металл режется стабильнее. Допустима подача 0,3–0,45 мм/об при глубине среза 1,5–2 мм. Радиус при вершине резца можно увеличить до 1,2–1,5 мм для равномерного снятия стружки. Это дает лучшее качество поверхности при черновой обработке.

При работе с бронзами типа БрАЖ9-4 или БрОЦС5-5-5 из отливок часто возникает залипание стружки на режущей кромке. Чтобы минимизировать налипание, угол заострения резца стоит выбирать 55–60°, а передний угол +10–12°. В случае проката угол заострения можно уменьшить до 45–50°, а передний угол повысить до +15°. Это обеспечивает более легкий срез и уменьшает усилия.

Для черновой обработки литой бронзы подходит твердосплавный резец марки ВК8 с геометрией: передний угол +10°, задний угол 6–8°, угол заострения 58°. Скорость резания рекомендуется в пределах 60–90 м/мин. В случае деформированной бронзы из проката можно использовать быстрорежущую сталь марки Р6М5 с аналогичной геометрией. Скорость резания тогда повышается до 100–140 м/мин.

При финишной обработке лучше брать резцы с тонким зерном твердого сплава марки Т5К10. Угол при вершине желательно уменьшить до 60°, радиус скругления до 0,4–0,6 мм. Подобранная геометрия уменьшает шероховатость поверхности. Скорость резания для литья не превышает 100 м/мин, для проката — 150 м/мин при подаче 0,05–0,12 мм/об.

При обработке литой бронзы с высоким содержанием олова (БрО10Ф1) следует учитывать склонность к хрупкости. Для таких заготовок подача ограничивается 0,1–0,2 мм/об, глубина резания — до 1 мм. При прокатанных аналогах (БрОЦС5-5-5) можно увеличивать параметры на 20–25% без ухудшения результата.

Смазочно-охлаждающие жидкости при точении бронз применяются ограниченно. В случае литой бронзы лучше использовать нейтральные масла на минеральной основе с добавкой активных серосодержащих присадок. Расход такой жидкости обычно 4–7 мл/мин на зону резания. При прокатанных полуфабрикатах допустима работа на сухую, что упрощает удаление стружки.

Для литья желательно выбирать положительные задние углы резца, от 8 до 12°, чтобы уменьшить трение и разогрев кромки. При обработке прокатанных изделий этот угол можно снизить до 6°, сохранив чистоту поверхности за счет более жесткой схемы резания.

Точение бронзы сопровождается образованием короткой или спиральной стружки. У литых заготовок она часто крошится. В таких случаях стоит применять резцы с канавкой для разлома стружки глубиной 0,2–0,4 мм. Это особенно актуально при подаче свыше 0,25 мм/об.

Для прокатанных бронз длина стружки увеличивается. Тут помогает канавка шириной 0,8–1 мм и глубиной 0,5 мм. Стружколом уменьшает вероятность наматывания на деталь, снижает риск повреждения обработанной поверхности.

Режимы вибрации при точении различаются. Литая бронза из-за неоднородности структуры вызывает больше биений. В таких случаях помогает установка дополнительной подрезки заготовки перед окончательной обработкой, оставляя припуск 0,2–0,3 мм. При прокатанных изделиях такая операция требуется реже.

Для закрепления деталей на патроне при обработке литья рекомендуется использовать мягкие накладки из меди толщиной 0,8–1,2 мм. Это уменьшает риск растрескивания заготовки. В случае прокатанных полуфабрикатов достаточно обычных твердосплавных губок без прокладок.

При нарезании резьбы на бронзовых заготовках из литья стоит ограничивать глубину прохода до 0,1–0,15 мм. Для прокатанных изделий допускается до 0,2 мм за один проход. Использовать лучше резьбонарезные резцы из ВК6 с передним углом +8°.

При обработке отверстий расточной резец для литья стоит затачивать с передним углом +6°, а задним углом 8°. Скорость вращения не превышает 90 об/мин при диаметре 40 мм. В случае проката можно увеличивать обороты до 120–140 об/мин.

При нарезании канавок на бронзах из отливок ширина прохода не должна превышать 2 мм. Для прокатанных заготовок допускается до 4 мм при той же глубине до 3 мм. Инструмент — твердосплавный канавочный резец марки Т15К6 с передним углом +5°.

Долговечность инструмента при точении литых бронз обычно ниже на 20–30% из-за абразивных включений и пор. Поэтому полезно периодически переустанавливать или переворачивать пластину после обработки каждых 100–120 см³ материала. При прокатанных изделиях интервал можно увеличить до 180–200 см³.

При изготовлении деталей из бронзы литья с высокой плотностью (8,3–8,6 г/см³) стоит контролировать прогиб при обработке длинномерных элементов. Для таких деталей лучше использовать люнеты с прижимом не менее 12 Н. Прокатанные заготовки из-за волокнистости имеют меньший прогиб. Достаточно поддерживающей силы 8–10 Н.

При шлифовании после точения на литых бронзах зернистость круга рекомендуется 80–100, при скорости резания 18–22 м/с. В случае проката можно применять круг зернистостью 60–80 при скорости до 25 м/с.

Для получения отверстий высокой точности (6–7 квалитет) при обработке литой бронзы применяются развертки с углом заострения 45°, передним углом +4°. Диаметр развертки берется с натягом 0,01–0,015 мм на сторону. При прокатанных полуфабрикатах натяг уменьшается до 0,005–0,01 мм.

При полировке литой бронзы хорошо показывает себя паста ГОИ №2 с зерном 3–5 мкм при скорости вращения полировального круга 1400–1600 об/мин. Для прокатанных деталей предпочтительнее паста с зерном 1–3 мкм при 1800 об/мин.