Износ режущего инструмента

Износ режущего инструмента определяет точности обработки изделий и, следовательно, необходимо своевременно заменять изношенный режущий инструмент. Основным параметром, используемым для оценки состояния режущего инструмента, является продолжительность резания конкретным инструментом, то есть время непосредственного воздействия инструмента на обрабатываемой поверхности, суммируя время контакта режущего инструмента с поверхностями обрабатываемых деталей, можно установить время замены режущего инструмента. В сравнении с периодом времени обработки конкретных деталей с расчетным периодом стойкости, позволяет судить об эксплуатационных возможностях инструмента. Однако фактическая стойкость и расчетные ее значения могут существенно различаться (1,5 и более раз). Поэтому необходимо использовать несколько критериев оценки состояния режущего инструмента.

1й критерий – технологический критерий, который позволяет оценить состояние режущего инструмента по получаемым параметрам точности. То есть при выходе параметров точности за допустимые пределы, говорит о необходимости замены режущего инструмента.

2 критерий – силовой критерий, который позволяет оценить режущую способность инструмента путем измерения сил резания, а также крутящих моментов, действующих в процессе обработки. Для измерения сил резания могут использоваться динамометрические узлы, размещаемые на шпинделях станков, на столах станков и на их опорах.

3 критерий – определение сил резания по мощности двигателя на каждый из управляемых координат. Оценка данных по расходуемой мощности с использованием ЭВМ станка, позволяет судить о состоянии режущей способности инструмента, по сравнению с нормальной их заточкой.

4 критерий – непосредственное измерение состояния режущего инструмента. В этом случае вопрос о замене режущего инструмента решается ЭВМ по результатам измерения износа инструмента в сравнении с расчетным периодом стойкости и сравнении нагрузок действующих на режущий инструмент.

Наиболее развитыми системами ЭВМ обладают обрабатывающие центры и многоцелевые станки. Это связано в частности с тем, что в памяти ЭВМ должно храниться значительное количество программ по обработке конструктивно различных деталей, в том числе с большим количеством обрабатываемых поверхностей. Изменение программы при переходе на обработку новой детали может осуществляться автоматически по сигналам от устройств идентификации конструкции деталей. При этом программа будет реализовывать обработку детали в соответствии с технологическим процессом, заложенным в программу обработки, при автоматической смене режущих инструментов.

Обрабатывающие центры и многоцелевые станки оснащены магазинами режущих инструментов с большой емкостью. В этом случае выбор нужного инструмента для выполнения конкретной операции в конкретный момент времени становится важным элементом правильного выполнения, заложенного в программу обработки технологического процесса изготовления детали. В таком случае могут использоваться инструментальные оправки с монтированными в них чипами, несущими необходимо информацию о конкретном виде инструмента. Для считывания информации с чипов используются специальные устройства, что усложняет конструкцию станка. Учитывая развитые системы ЭВМ на многоцелевых станках, на которых обрабатываются сложные, точные, а, следовательно, и дорогие детали возникает необходимость принятия мер для исключения ситуаций связанных с нарушением технологического процесса обработки, выхода его из строя и требующих участия рабочих в обслуживании таких станков. Поэтому становится оправданным применение систем диагностики, позволяющих оценивать состояние элементов оборудования и прогнозировать характер их дальнейшей эксплуатации. При этом системы диагностики охватывают, прежде всего, те элементы и системы станка, которые имеют относительно низкие показатели надежности, а также те элементы, отказ функционирования которых может привести к аварийной ситуации. Это относится к приводам подач, элементам путевой автоматики, устройствам автоматической ориентации и закрепления деталей в заданном положении относительно режущего инструмента.

Системы диагностики включают в себя ряд функциональных систем, обеспечивающих контроль состояния оборудования на различных этапах его эксплуатации. В частности это следующие подсистемы:

1. Диагностика готовности оборудования к работе, которая включает в себя следующее:

а) проверку наличия вида заготовки и наличие соответствующего                                                                                                        комплекта режущего инструмента;

б) контроль правильности установки заготовки, спутника и инструмента на станке;

в) наличие управляющей программы обработки конкретной детали;

г) выход рабочих органов станка в исходное положение;

д) отсутствие наличия каких-либо блокировок связанных с теми или иными ограничениями;

е) связь с другими системами диагностики, то есть если, например, одна из систем говорит о недостаточности ресурса работы режущего инструмента, то это будет препятствием для работы этого режущего инструмента;

 

2. Оперативный контроль за работу оборудования в процессе выполнения рабочего цикла. В этом случае предусматривается диагностирование следующих видов:

а) правильность обработки управляющей программы;

б) непрерывный контроль за состоянием режущего инструмента и характера процесса резания;

в) контроль нагрузок действующих на отдельные звенья станка;

г) контроль теплового режима работы станка;

д) контроль амплитудно-частотных характеристик узлов станка;

 

3. Диагностика по окончанию рабочего цикла. Этот этап предусматривает:

а) контроль достигнутых параметров точности обработки деталей, непосредственно на рабочем месте;

б) контроль правильности перемещения рабочих органов станка на свои позиции;

в) оценка времени работы каждого режущего инструмента;

 

4. Диагностирования качества работы ЧПУ. Оно осуществляется с помощью: 

а) тестовых программ, причем имеет место оперативное диагностирование, выполняемое в процессе работы системы ЧПУ со станков.

б) диагностирование в автономном режиме, когда с помощью специальных тестов выполняется поочередная проверка работы всех модулей системы. При этом работа оператора с тестовыми программами осуществляется в диалоговом режиме.

 

5. Специальные диагностические операции СЧПУ. Они выполняются от ЭВМ верхнего уровня, которая осуществляет оперативное управление комплексом оборудования, при этом могут быть реализованы различные тестовые программы по каждой единицы оборудования.

 

Многоцелевые станки отличаются большим количеством управляемых координат. Для обработки сложных высокоточных изделий в настоящее время используется 5 – 6 координатные станки.

Для осуществления различных движений на станках 5 – 6 координатных предусматривается специальные поворотные устройства обеспечивающие изменение положения детали относительно горизонтальной и вертикальной оси. В этих станках предусматривается также изменение положения шпинделя относительно вертикальной оси в пределах 180^о.

Для повышения точности обработки многоцелевые станки могут оснащаться охлаждаемыми шпинделями. В этом случае специальные спиральные каналы вокруг шпинделя, подается охлаждающая среда определенной температуры.

Для охлаждения станин и рабочих улов станка используются системы с подачей охлаждающей среды в специальные емкости от центральных холодильных установок.

Большое значение придается подаче смазочно-охлаждающей среды, температура которой стабилизируется, при этом стремятся к подаче СОЖ непосредственно в зону резания.

Для снижения коэффициента трения в движущихся частях станков и повышения их износостойкости в настоящее время широко применяются капельная подача смазки на рабочие поверхности подвижных частей, непосредственно в период их рабочего перемещения.