Способ изготовления крупноразмерного биметаллического концевого режущего инструмента

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при производстве концевого биметаллического режущего инструмента, например сверла, метчиков, пальцевых фрез. Заготовки из быстрорежущей и конструкционной углеродистых сталей сваривают оплавлением, располагая сварной стык на рабочей части инструмента. Формируют рабочий профиль инструмента прессованием в температурном интервале сверхпластичности быстрорежущей стали с деформированием сварного стыка. Термообработку инструмента ведут в два этапа. На первом этапе термообрабатывают рабочую часть из быстрорежущей стали до деформированного сварного стыка по режимам термообработки быстрорежущей стали. На втором этапе термообрабатывают участок рабочей части из конструкционной углеродистой стали, включая сварной стык, по режимам термообработки конструкционной углеродистой стали. В результате обеспечивается увеличение степени экономии быстрорежущей стали.

Способ относится к машиностроению, а именно - к производству концевого биметаллического режущего инструмента, например сверла, метчиков, пальцевых фрез.

Известен способ среднеразмерного режущего инструмента, при котором сварное соединение, полученное сваркой трением, расположено на рабочем профиле инструмента. При этом рабочий профиль получают фрезерованием стружкоотводящих канавок. Сварное соединение при этом, в результате образования после сварки неблагоприятной структурной наследственности, не подвергают окончательной термообработке [1, 2].

Недостатком известного способа является недостаточная прочность участка незакаленной рабочей части инструмента из конструкционной углеродистой стали и, как следствие, его невысокая работоспособность.

Известен способ изготовления крупноразмерного биметаллического режущего инструмента, при котором сварное соединение, полученное стыковой сваркой оплавлением, расположено в хвостовой части инструмента на расстоянии 1,0 - 1,5 диаметра инструмента от его рабочей части и не подвергается пластической деформации в процессе формообразования рабочего профиля прессованием. При окончательной термообработке рабочей части и лапки инструмента термообработку сварного стыка не проводят [2].

Недостатком известного способа является ограниченная экономия быстрорежущей стали, определяемая геометрическими параметрами сверла и величиной зоны термического влияния сварного стыка.

Наиболее близким является способ изготовления лезвийного инструмента по авторскому свидетельству, при котором заготовку режущей части фрезы сваривают с заготовкой хвостовика фрезы. Режущие зубья на образующей поверхности заготовки нарезают механическим путем. Перед нарезанием режущих зубьев на поверхности заготовки с локальным охлаждением проплавляют швы, а режущие кромки зубьев располагают в зоне этих швов. Проплавление ведут при нагреве заготовки до температуры отжига, а локальное охлаждение шва ведут с температуры, меньшей температуры закалки материала заготовки [3].

Недостатком наиболее близкого способа также является ограниченная экономия быстрорежущей стали, вызванная расположением биметаллического стыка на хвостовике инструмента.

Задача изобретения - увеличение степени экономии быстрорежущей стали за счет замены ее на частях инструмента, где свойства быстрорежущей стали не являются определяющими, на конструкционную углеродистую сталь.

Эту задачу решает способ изготовления крупноразмерного биметаллического концевого режущего инструмента. Способ включает стыковую сварку оплавлением рабочей и хвостовых частей инструмента. Отличительной особенностью способа является то, что сварной стык располагают на рабочей части инструмента. Формообразование (прессование) ее ведут в температурном интервале сверхпластичности быстрорежущей стали. После этого проводят термообработку рабочей части из быстрорежущей стали до деформированного сварного стыка по режимам термообработки быстрорежущей стали. Далее проводят термообработку участка рабочей части из конструкционной стали, включая деформированный сварной стык, по режимам термообработки конструкционной углеродистой стали. В процессе формообразования рабочего профиля прессованием сварной стык, полученный стыковой сваркой оплавлением, подвергают пластическому деформированию в температурном интервале сверхпластичности быстрорежущей стали, что позволяет значительно измельчить структуру в стыке, полученную после процесса сварки, и дополнительно получить благоприятную металлургическую наследственность в стыке, которая позволяет в дальнейшем проводить операции окончательной термообработки сварного стыка. Последующая термообработка инструмента идет по следующей схеме. Рабочий профиль инструмента из быстрорежущей стали, до деформированного сварного стыка, подвергают окончательной термообработке по режимам термообработки быстрорежущей стали. После этого подвергают термообработке лапку, хвостовую часть и участок рабочей части из конструкционной углеродистой стали, включая сварной стык, по режимам термообработки конструкционной стали. Эту операцию совмещают с термообработкой лапки инструмента, что не потребует дополнительных энергетических и временных затрат.

Внедрение данной технологии позволит экономить до 30% быстрорежущей стали при производстве биметаллического режущего инструмента.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Для изготовления сверла диаметром 25 мм длину заготовки из быстрорежущей стали уменьшают, по сравнению с традиционной, на 25 мм. После чего ее длина составила 46 мм. Длину заготовки из конструкционной углеродистой стали увеличивают на это же значение до 161 мм. Затем заготовки сваривают стыковой сваркой оплавлением. После их отжига и проточки грата производят прессование заготовки с перенесенным сварным стыком в температурном интервале сверхпластичности быстрорежущей стали. После прессования сварной стык у полученного по предлагаемой технологии сверла расположен на расстоянии 1/3 рабочей части от хвостовика инструмента. Затем проводят механические операции проточки конуса Морзе, лапки, заточки конуса и т.д. Затем производят закалку и отпуск рабочей части инструмента до деформированного сварного стыка. После чего одновременно проводят закалку и отпуск лапки, хвостовика и участка рабочей части из конструкционной стали, включая деформированный сварной стык. Далее следуют операции химчистки, правки, шлифовки рабочих кромок и окончательной заточки сверла. Полученные сверла испытывались в лабораторных условиях завода на работоспособность согласно ГОСТ 1050-74. Все испытанные сверла полностью удовлетворяют требованиям работоспособности.

Таким образом, способ позволяет экономить до 30% быстрорежущей стали при производстве режущего инструмента без ухудшения его эксплуатационных свойств.

Использованная литература 1. И.Г. Космачев. Сварка и наплавка в производстве режущего инструмента. -- М: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1955, 177 с.

2. Составной режущий инструмент / К.П. Имшенник, Ю.В. Коротков, И.Н. Иванов, Н. И. Фомичев./ Под общ. ред. К.П. Имшенника. - М: Машиностроение, 1995, 208 с. (С. 26-31).

3. А. С. СССР, N 1780977 от 26.11.90 г., опубл. Б.И. N 46 от 15.12.92. МКИ B 23 P 15/34 (прототип).

Формула изобретения

Способ изготовления крупноразмерного биметаллического концевого режущего инструмента, включающий стыковую сварку заготовок, выполненных из быстрорежущей и конструкционной углеродистой сталей, формирование на рабочей части инструмента рабочего профиля и термообработку, отличающийся тем, что сварной стык располагают на рабочей части инструмента, стыковую сварку заготовок осуществляют оплавлением, формирование рабочего профиля инструмента производят прессованием в температурном интервале сверхпластичности быстрорежущей стали с деформированием сварного стыка, а термообработку осуществляют в два этапа, на первом из которых проводят термообработку рабочей части из быстрорежущей стали до деформированного сварного стыка по режимам термообработки быстрорежущей стали, а на втором - термообработку участка рабочей части из конструкционной углеродистой стали, включая деформированный сварной стык, по режимам термообработки конструкционной углеродистой стали.