способ упрочнения электроискровым легированием инструментов для нарезания резьбы

Формула изобретения

1. Способ упрочнения инструментов для нарезания резьбы, включающий нанесение износостойкого покрытия на его режущую поверхность электроискровым легированием, отличающийся тем, что инструмент для нарезания резьбы устанавливают в специальную оснастку - мастер-шаблоны и радиаторы, изготовленную из высокотемпературопроводных материалов, а покрытие наносят на всю длину передней режущей поверхности в виде полосы шириной Н=(2,0-2,5)h от линии вершин резьбового профиля, где h - высота резьбового профиля, и толщиной слоя 35-70 мкм при обеспечении повышенного отвода тепла от вершин резьбовых режущих профилей.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что специальную оснастку изготавливают из меди.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области обработки металлов резанием и может быть использовано в машиностроении и других металлообрабатывающих предприятиях.

Известен способ упрочнения инструментов для нарезания резьбы метчиков и плашек нанесением на передние и задние режущие поверхности заходной и калибрующей частей покрытий из нитрида титана (TiN) методом ионно-плазменного напыления на установках типа "Булат" (см. книгу Верещака А.С., Третьяков И.П. Режущие инструменты с износостойкими покрытиями. М.: Машиностроение, 1986, 192 с.). Однако, по данным экспериментов малая толщина покрытия в 0,5-0,3 мкм не обеспечивает значительного увеличения долговечности работы резьбонарезного инструмента до его заточки, которая не превышает 25% времени работы инструментов без упрочнения. При этом продолжительность упрочнения в сложном дорогостоящем оборудовании в вакууме составляет 60-90 минут при значительных затратах электрической энергии.

Наиболее близким к предлагаемому способу упрочнения резьбонарезного инструмента по технической сущности является процесс электроискрового легирования (ЭИЛ) только задней режущей поверхности заходной части метчиков (см. "Технологическую инструкцию опытного завода института прикладной физики АН МССР: Электроискровое легирование АИИ 25276.00004 ТИ: Кишинев, 1991, 18 с.). Упрочнение метчиков осуществляется после выполнения заточки инструмента. Данные о возможности упрочнения резьбонарезных плашек отсутствуют. Недостатками указанного способа упрочнения являются ограничения по упрочнению поверхности лишь заходной части инструмента, увеличение шероховатости упрочняемых участков задней режущей поверхности до Ra=1,6 мкм и "прижоги" вершин режущего профиля под воздействием высокого температурного градиента при ЭИЛ, что приводит к уменьшению прочности материала, хрупкости на вершинах режущих профилей и не обеспечивается отвод тепла от вершин режущего профиля. Повышение долговечности работы инструментов не превышает 10% по сравнению с использованием не упрочненных инструментов.

Задачей настоящего изобретения является разработка технического решения, которое обеспечило бы значительное повышение срока службы резьбонарезных инструментов при уменьшении материальных и энергетических затрат.

Поставленная задача решается тем, что износостойкое покрытие согласно изобретению нанесено электроискровым легированием на всю длину передней режущей поверхности в виде полосы шириной Н=(2,0-2,5)h от линии вершины резьбового профиля, где h - высота резьбового профиля, при обеспечении повышенного отвода тепла от вершин резьбовых режущих профилей в специальную оснастку: мастер-шаблоны и радиаторы, изготовленные из высокотемпературопроводных материалов (например, меди, алюминия и др.).

Преимущество предлагаемого решения заключается в том, что нанесение износостойкого покрытия в виде полосы на переднюю режущую поверхность в 2-3 раза сокращает площадь покрытия, а следовательно, время обработки; толщина слоя покрытия в пределах 35-70 мкм обеспечивает хорошее сцепление покрытия с основой, образует сплошной слой покрытия и минимальные остаточные внутренние напряжения. Ширина полосы образуемого покрытия Н=(2,0-2,5)h определялась экспериментально и соответствует длине контакта сходящей стружки с передней поверхности резьбонарезных инструментов. Увеличение ширины полосы покрытия больше предлагаемой не обеспечивает повышения срока службы инструментов.

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 - общий вид метчика, на переднюю режущую поверхность которого нанесено покрытие; на фиг.2 - продольное сечение режущей части метчика; на фиг.3 - предлагаемый мастер-шаблон из высокотемпературопроводного материала; на фиг.4 - мастер-шаблон с установленным в него метчиком при выполнении процесса легирования; на фиг.5 - общий вид плашки с упрочненной передней режущей поверхностью; на фиг.6 - радиатор из высокотемпературопроводного материала; на фиг.7 - плашка с установленным в нее радиатором при выполнении процесса легирования. Позиции на фиг.1, 2, 5 означают: 1 - передняя режущая поверхность инструмента с износостойким покрытием, 2 - окно для выхода стружки.

Процесс нанесения износостойкого покрытия способом электроискрового легирования на передние режущие поверхности выполняется после окончательной заточки инструментов и установки метчика в мастер шаблоне с фиксацией положения винтом, для плашки - установкой в нее радиатора с фиксацией его положения штифтом с небольшой конусностью через окно для выхода стружки. Для нанесения покрытия толщиной 35-70 мкм используются комиантные электроды диаметром 2-3 мм из вольфрам-хромовых сплавов, а также из твердых сплавов ВК6, Т15К6 и установки для электроискрового легирования моделей ИМ-05, Элитрон-22 и другие. Последующей дополнительной обработки после нанесения покрытия не требуется.

Пример конкретного выполнения способа.

После заточки резьбонарезных инструментов из сталей Р6М5 или Р18 для нарезания резьбы M16×1,5 выполняется процесс упрочнения. Метчик устанавливается в мастер-шаблон и фиксируется винтом; в плашку устанавливается радиатор и фиксируется штифтом через окно для выхода стружки (см. фиг.4 и 7). Через вырезанную часть мастер-шаблона (для метчиков) и через окно для выхода стружки и паз радиатора (для плашки) было нанесено износостойкое покрытие компактным электродом из твердого сплава Т15К6 толщиной 50 мкм электроискровым легированием на установке Элитрон-22 на режимах 2 и 3 при силе тока I=1,0 А, частоте следования импульсов f=200 Гц, времени легирования t=1 см²/мин шириной 4 мм от вершин резьбового профиля по всей передней режущей поверхности.

Упрочненные по указанной технологии метчики с заявленным соотношением размеров образуемого покрытия при испытаниях в производственных условиях механического цеха ОАО ДВ НИИТС г. Хабаровска увеличивают долговечность работы между перезатачиванием в 3 раза.