Системы вспомогательных инструментов для станков с ЧПУ

Конспект лекций

программы повышения квалификации

  "Механическая обработка заготовок в автоматизированном производстве"

Раздел 2

"Инструментальное обеспечение автоматизированного производства"  

         Разработал: Гусев А. В.,

старший преподаватель кафедры ТМ

Новоуральск 2017

Содержание

I Инструментальные материалы	4
1. Требования к инструменту для станков с ЧПУ (автоматизированного производства)	4
1.1 Необходимость снижения затрат на обработку	4
1.2 Снижение простоев оборудования, связанных с внеплановым выходом инструментом из строя	4
2. Системы вспомогательных инструментов для станков с ЧПУ	6
3. Инструментальные блоки. Примеры исполнения	10
4. Приводные блоки с быстросменной системой закрепления режущего инструмента	12
5. Инструментальные материалы	14
5.1 Требования, предъявляемые к инструментальным материалам	14
5.2 Углеродистые и легированные инструментальные стали	16
5.3. Быстрорежущие стали	17
5.4. Минералокерамика (режущая керамика)	20
5.5. Сверхтвердые синтетические поликристаллические инструментальные
материалы (СТМ)	23
5.6 Абразивные материалы	25
5.7..Твёрдые сплавы	27
II Характеристики износа и виды изнашивания	42
1 Износ режущих инструментов	42
1.1 Физическая природа изнашивания	42
1.2. Очаги износа	44
1.3. Критерии затупления	47
1.4. Зависимость скорость−стойкость	49
1.5. Влияние условий резания на стойкость инструмента	52
1.6 Пластическая и хрупкая прочность	54
1.7 Надежность режущих инструментов	57
III Cборные инструменты со сменными режущими пластинами	60
1 Достоинства сборных инструментов	60
2. Конструктивные параметры СМП и факторы, определяющие их выбор	60
3 Схема обозначения СМП	65
4 Особенности выбора режущего инструмента для токарной обработки	69
5 Особенности выбора режущего инструмента для обработки поверхностей
фрезерованием	77
6 Порядок выбора токарных резцов	81
6.1. Выбор системы крепления режущей пластины	82
6.2. Выбор типа державки и формы режущей пластины	82
6.3 Выбор размера и геометрии передней поверхности пластины	89
6.4 Выбор радиуса при вершине пластины	92
6.5 Выбор присоединительных размеров державки и посадочного гнезда пластины	93
6.6 Выбор марки твердого сплава режущей пластины	94
IV Назначение режимов резания при точении	96
1 Выбор подачи	96
2 Выбор скорости резания	96
V Дробление стружки при точении	103

I Инструментальные материалы

Требования к инструменту для станков с ЧПУ (автоматизированного производства)

Необходимость снижения затрат на обработку

Для условий автоматизированного производства снижение себестоимости достигается за счет увеличения скорости резания (повышения экономической скорости резания), т.е. снижения переменной доли себестоимости.

Это может быть достигнуто следующим образом (дополнительные требования к инструменту в ГПС):

а) повышение стойкости инструмента (повышение размерной стойкости)

факторы: - новые конструктивные решения;

        -применение износостойких покрытий;

               -эффективное применение СОЖ;

               -использование автоматической подналадки инструмента

б) повышение частоты вращения инструмента за счет применения специальных головок;

в) сокращение потерь времени на установку и замену инструмента за счет использования конструктивных элементов, взаимодействующих с механизмами автоматической смены инструмента (АСИ) станка;

г) сокращение потерь времени на наладку инструмента на станке:

-установка инструмента на размер вне станка;

1.2 Снижение простоев оборудования, связанных с внеплановым выходом инструментом из строя возможно:

а) повышение надежности инструмента за счет применения сменных многогранных пластин (СМП) взамен напайных;

б) диагностика состояния режущих кромок с целью немедленного выключения подачи (диагностические датчики встраиваются как в сам инструмент, так и в соответствующие узлы станка);

в) применение средств формирования стружки с заданными свойствами и ее отвода из зоны резания; (для формирования могут быть применены как специальные уступы на передней поверхности СМП, так и методы кинематического дробления- менее предпочтительно).

    Перечисленные требования показывают, что их следует разделить на:

а) требования к режущей части инструмента

б) требования к устройствам, обеспечивающим функционирование инструмента в системе автоматизированного станка (для ЧПУ).

    Так как срок службы режущей части инструмента ограничен (меньше, чем зажимных и присоединительных устройств), то устройства, обеспечивающие функционирование инструмента, целесообразно выделить в отдельные агрегаты.

По аналогии с традиционным инструментом эти агрегаты называются вспомогательным инструментом. 

    Конструкция вспомогательного инструмента для станков с ЧПУ определяется его основными элементами:

-присоединительными поверхностями для установки его на станке;

-присоединительные элементы самого инструмента;

-устройства осуществляющие автоматическую смену инструмента;

-для получения заданных размеров деталей без пробных проходов в соответствии с программой необходимо введение в конструкцию вспомогательного инструмента устройств, обеспечивающих положение режущей кромки.

    Перечисленные условия привели к появлению разнообразных держателей, у которых хвостовик сконструирован для конкретного станка, а передняя зажимная часть- для режущего инструмента со стандартными присоединительными поверхностями (призматическими, цилиндрическими, коническими).

    Комплект

Держатели образуют комплект вспомогательного инструмента:

-резцедержатели;

-патроны;

-оправки;

    В нынешнее время установлено, что наиболее рационально на станках с ЧПУ применять инструментальные блоки, состоящие из режущего и вспомогательного инструмента.

 

 

Системы вспомогательных инструментов для станков с ЧПУ

Приняты две системы инструментальных блоков:

-для станков токарной группы, где инструмент не вращается

-для станков сверлильно-фрезерной группы, т.е. для вращающегося инструмента.

    У токарных станков с ЧПУ за основные элементы инструментальных блоков приняты режущий инструмент (резец, сверло, развертка и т.п.) и держатель, который закрепляется в револьверной головке станка.

    Для сверлильно-фрезерно-расточных станков с ЧПУ основными элементами инструментальных блоков являются режущий инструмент (сверло, фреза, развертка и т.п.) и держатель с коническим хвостовиком конусностью 7:24, закрепляемый в конусном отверстии шпинделя станка.

    В отечественном машиностроении широко используют систему вспомогательного инструмента для станков с ЧПУ токарной группы.

 

Рис. 1 - Набор вспомогательного инструмента с цилиндрическим хвостовиком для токарных станков с ЧПУ.

1-6- резцедержатели для резцов с различными сечениями державок;

1, 4, 5, 6- для обработки наружных поверхностей;

5- для контурного наружного точения;

4- для закрепления отрезных резцов;

Резцедержатели имеют левое и правое исполнение (кроме 4);

У всех резцедержателей СОЖ подводится от револьверной головки к вершине резца;

10- переходная втулка (на переходные элементы круглого сечения);

9- для инструмента с конусом Морзе;

7, 8- для растачивания.

    Базирование и крепление с помощью цилиндрического хвостовика обеспечивает надежное центрирование инструмента. Резцедержатель базируют по цилиндру хвостовика и штифту, обеспечивая точную установку инструмента.

Резцедержатель крепят в револьверной головке с помощью клина, имеющего рифления, смещенные относительно рифления хвостовика. (происходит прижим к револьверной головке).

Рис. 2. Цилиндрические хвостовики для крепления инструмента на токарных станках с ЧПУ.

Система вспомогательных инструментов для станков с ЧПУ сверлильно-расточной и фрезерной группы

Рис. 3 Набор вспомогательного инструмента для станков с ЧПУ сверлильно-расточной и фрезерной групп.

1-2 – оправка для насадных фрез (торцевые, цилиндрические и др.)

3, 4, 16- цанговые патроны- крепление инструмента с цилиндрическим хвостовиком (стандартные инструменты)

5,6- для инструментов с конусом Морзе (от 2 до 5)

8,9- однорезцовые оправки.

10- 15- насадные зенкеры, развертки и патроны.

 

Рис. 4. Хвостовик с конусностью 7:24

Рис. 5. Схемы (а и б) сборки и настройки токарных резцов:

1-резец; 2- блок; 3- державка.

 

Рис. 6. Схемы (а и б) сборки и настройки токарных резцов:

1- оправка; 2- резец; 3- винт.

Рис. 7. Схемы (а - г) сборки и настройки осевых инструментов:

1- блок; 2 и 3- втулки; 4- сверло; 5- патрон; 6- переходная державка; 7- цанга; 8- развертка; 9- винт.

Рис. 8. Схемы (а - б) сборки и настройки насадных инструментов:

1- державка переходная; 2- регулируемая оправка; 3- перовое сверло; 4 и 5- винты; 6- дисковая фреза; 7- кольцо; 8- гайка.

2-