Инструментальная служба

Инструментальная служба предназначена для обеспечения инструментами и для контроля их правильной эксплуатации. Превышение скорости резания или подачи приводит к быстрому уменьшению стойкости инструмента, а значит, – увеличению его расхода. Превышение допустимого износа приводит к быстрому уменьшению стойкости, увеличению снимаемого слоя на поверхностях инструмента при переточке.

Функции инструментальной службы:

1) организация транспортирования инструментов;

2) хранение инструмента и составных элементов на складах;

3) настройка сложных инструментов на требуемый размер (резцов в блоках для станков с ЧПУ, расточных многорезцовых блоков, комплекта фрез на оправке и т. п.);

4) замена неперетачиваемых многогранных пластин на сложных инструментах (торцовых фрезах, эжекторных сверлах и т. п.);

5) восстановление инструментов путем перепайки напайных пластин;

6) очистка и заточка инструмента;

7) сборка и демонтаж инструмента;

8) контроль состояния режущих кромок инструмента;

9) проверка абразивных кругов и их балансировка.

Структура инструментальной службы:

1) инструментально-раздаточные кладовые (ИРК) и заводской инструментальный склад;

2) заточные отделения и участки (при централизованной заточке для крупных цехов);

3) инструментальный цех (для изготовления сложных инструментов и технологической оснастки);

4) мастерские по ремонту оснастки и режущих инструментов;

5) участки сборки и настройки;

6) участок для напайки режущих пластин (на установках ТВЧ);

7) участок по нанесению покрытий на режущие инструменты;

8) контрольно-поверочные пункты (контроль режущих и измерительных инструментов).

Стандартные режущие инструменты покупаются или заказываются на инструментальных заводах, специальные инструменты изготавливаются в инструментальном цехе или заказываются на инструментальных и других предприятиях.

Инструментальный цех, как правило, имеет наиболее точное универсальное (токарные станки, фрезерные, сверлильные, строгальные и долбежные, шлифовальные и т. п.) и специальное оборудование (координатно-расточные станки, горизонтально-расточные с копировальными приспособлениями, вакуумные камеры для нитроцементации, установки для нанесения износостойких покрытий, установки ТВЧ для напайки твердосплавных пластин и т. п.), наиболее высокую квалификацию рабочих. На крупных предприятиях инструментальный цех имеет свой термический участок. Состояние инструментального цеха определяет способность предприятия к перестройке, возможности подготовки к выпуску новой и сложной продукции.

Способы организации замены режущих инструментов:

1) по отказам, когда после наступления предельно допустимого износа инструмент заменяется. Критериями предельного износа могут быть: а) ширина фаски износа по задней поверхности (при обработке стали – не более 0,25 мм для получистовой обработки и не более 0,75 мм для черновой обработки); б) ухудшение шероховатости обработанной поверхности; в) быстрое изменение настроенного размера (размер «не держится»); г) появление свиста или вибрации; д) появление синей стружки для быстрорежущего инструмента и красной – для твердосплавного и т. д.

2) смешанная замена, или принудительная, когда через определенное время, равное стойкости инструмента, тот заменяется независимо от степени его износа. Эта форма замены применяется для поточного производства и для автоматических линий, причем режимы резания обычно подбирают такие, чтобы стойкость была равна или кратна продолжительности рабочей смены. Если инструмент износится до намеченного срока, то он немедленно заменяется. Если на автоматической линии инструмент заменять по отказам, то линия больше будет простаивать, чем работать (то на одном станке менять надо, то через некоторое время на другом и т. д.).

Для бесперебойной работы производства создается страховой запас инструментов. Для этого составляется карта использования инструментов по техпроцессам всех деталей, обрабатываемых в цехе в ближайшие периоды (обычно на смену, сутки, месяц и три месяца), инструменты разбиваются на группы стойкости и наибольшего использования. Страховой запас определяется с помощью табличных данных по минимальному оборотному фонду (табл. 16.2).

Таблица 16.2

Минимальный оборотный фонд инструментов, шт.

Инструменты	Норма времени на восстановление	Стойкость режущей кромки	Число одновременно работающих инструментов данного номенклатурного ряда, шт.
ч.
Резцы, сверла, развертки, зенкеры, зенковки, метчики, фрезы концевые и пазовые	4,0	1,0
1,5
2,0
4,0
8,0 и более
Резцы фасонные, сверла ступенчатые, зенкеры сложные, развертки сборные, фрезы цилиндрические	8,0	1,5						---
2,0						---
4,0						---
8,0 и более					---	---
Блоки расточные, фрезы со вставными ножами диаметром до 300 мм, головки расточные	12,0	2,0				---	---	----
4,0				---	---	---
8,0 и более				---	---	---

На стеллажах наиболее часто используемый мелкий инструмент хранится на полках на уровне от пояса человека до его плеч по видам в порядке увеличения размера, создаются комплекты инструментов (например, метчики и сверла под этот размер). Редко используемые легкие инструменты хранятся на стеллажах на высоте более 2,5 метров, тяжелые приспособления и инструменты – на нижних полках. Все ячейки и ящики подписываются, ведется книга учета инструментов, заблаговременно заказываются и покупаются необходимые по техпроцессу инструменты. Удельная площадь для инструментальной кладовой зависит от типа производства:

1) при единичном производстве – 0,7…1,2 м²/станок;

2) при мелкосерийном производстве – 0,6 …1,0 м²/станок;

3) при среднесерийном производстве – 0,5 …0,8 м²/станок;

4) при крупносерийном производстве – 0,4 …0,6 м²/станок;

5) при массовом производстве – 0,3 …0,4 м²/станок.

Большая удельная площадь применяется при хранении в инструментальной кладовой, кроме инструментов, еще и приспособлений. В инструментальной кладовой часто хранятся измерительные инструменты и калибры, для чего выделяется площадь 0,1 м²/станок.

В ИРК в зоне хранения и комплектования инструмента и технической документации находятся также кладовые абразивных и слесарно-сборочных инструментов. Кладовую абразивных инструментов создают при наличии в цехе шлифовальных, отрезных, заточных или полировальных станков. Площадь кладовой определяют из расчета 0,4…0,5 м² на один из перечисленных станков для поточного и 0,5…0,8 м² для непоточного производства.

Принимают одного кладовщика на 30…40 единиц оборудования, в функции которого входит и доставка абразивного инструмента к станкам, и изношенного абразивного инструмента в кладовую. В кладовой абразивные инструменты должны храниться в вертикальном положении и предварительно должны быть испытаны на разрыв.

Количество переточек инструмента m определяется делением длины рабочей части L на величину допустимого стачивания за одну переточку ℓ (m=L/ℓ), а время работы инструмента (ресурс работы) τ =m × T, где Т – стойкость инструмента.

Особое значение имеет наличие мерного режущего инструмента (сверл, зенкеров, разверток, метчиков и плашек и т. п.) нужной номенклатуры. Отсутствие хотя бы одного требуемого размера приведет к остановке производства. Кроме режущего инструмента, необходимо иметь в наличии большое количество разнообразной технологической оснастки и приспособлений: переходные втулки к сверлильным и токарным станкам под конические хвостовики (с конусами Морзе с №1 на №2, №2-3, №3-4, №4-5, №6-7, с №1 на №3 и т. д.), переходные втулки к фрезерным станкам, штревели (тяги) для крепления фрез, цанговые патроны с наборами цанг, разжимные оправки под отверстия различного диаметра, токарные патроны самоцентрирующие и с независимым перемещением кулачков и т. п.

При доставке инструмента к технологическому оборудованию транспортными рабочими их количество при техническом проектировании может быть определено по формуле Р_т =0,06 ×С _обс, а число тележек для доставки N _т = k _т × С _обс , где С _обс— число обслуживаемых станков; k _т — коэффициент, учитывающий тип оборудования (для токарных станков k _т = 0,4; для многоцелевых станков с магазином: до 20 инструментов k _т = 0,12; до 50 инструментов k _т = 0,6; свыше 50 инструментов k _т = 1,2).

Разборку отработавшего инструмента осуществляет слесарь-инструментальщик, заменяя при этом затупленные пластины в инструментах с механическим креплением. Разобранные инструменты сортируют по степени пригодности и передают по назначению (на контроль, восстановление, ремонт и т. п.). Число слесарей-инструментальщиков по разборке инструмента при техническом проектировании составляет 40 % от числа слесарей-инструментальщиков по настройке инструмента, а число комплектовщиков инструмента – 50 % от числа слесарей-инструментальщиков по настройке инструмента.

Площадь, необходимую для разборки инструмента, для кладовщиков-комплектовщиков определяют, исходя из их количества, работающих в смену, а также площади, занимаемой кладовщиком-комплектовщиком (5 м²) и слесарем-инструментальщиком по разборке инструмента (7 м²).

Площадь для хранения режущих инструментов F _и = С _обс ×К _с ×f _и,где К _с = 0,5 - коэффициент, учитывающий хранение инструментов на высотных стеллажах; f _и = 0,7... 2,2 м² — площадь, необходимая для хранения инструмента для одного станка (выбирают в зависимости от серийности выпуска и вида оборудования [2]). Общая площадь, занимаемая секцией обслуживания инструментом станков, – это сумма площадей зоны хранения и комплектования инструмента и технической документации, а также зоны разборки отработанного инструмента.

Площадь кладовой слесарно-сборочных инструментов определяют из расчета 0,15 м² на одного слесаря-сборщика основного производства. В ней хранят инструмент для клепки, сборки резьбовых соединений, запрессовки, вальцовки, сверления и нарезания резьбы, опиловки и зачистки, притирки, шабрения и других работ.

Кроме инструментальной кладовой, в цехе инструментальная служба представлена заточным отделением, которое располагается у стены, вблизи участков токарных и сверлильных станков. От основного помещения заточное отделение отгораживается перегородкой для уменьшения шума и запыленности абразивной пылью, делается мощная вытяжная вентиляция. В заточном отделении устанавливаются наждачные станки с крупным и мелким зерном, и с зелеными кругами для заточки твердосплавных инструментов, и с белыми (красными) – для заточки быстрорежущих, прочих инструментальных и конструкционных сталей. За состоянием кругов следит заточник или мастер, или кто-то из рабочих (по совместительству). Круги периодически правятся шарошками, регулируется положение подручника, заменяются круги на новые после существенного износа старых.

Отделение по восстановлению режущего инструмента организуется для централизованной повторной заточки и текущего ремонта режущих инструментов, используемых в цехе. При числе станков в механическом цехе 150 – 300 может быть организовано одно отделение по восстановлению режущих инструментов, свыше этого числа может быть организовано два-три отделения по восстановлению инструментов, которые по возможности располагают рядом с участком инструментальной подготовки с целью максимального приближения к местам их потребления. Если в цехе количество станков менее 150, то восстановление режущего инструмента производят в инструментальном цехе.

Число универсальных заточных станков в отделении (процентов от числа обслуживаемых станков) принимают: в поточном производстве 3…5 %, в непоточном – 3…4 %. Больший процент заточных станков берут при числе обслуживаемых станков до 200, меньший — при числе обслуживаемых станков свыше 500.

В цехах с чистовой лезвийной обработкой устанавливаются заточные станки, оснащаемые алмазными и эльборовыми кругами, для доводки режущих кромок резцов. Сложные инструменты (фрезы, протяжки, развертки и т.п.) обычно затачиваются централизованно на заводском заточном участке с использованием приспособлений.

Кроме инструментального цеха, на крупных предприятиях в больших цехах организуются участки восстановления и ремонта инструмента и технологической оснастки. Эти участки оснащаются необходимыми станками и оборудованием: универсальными заточными, специальными заточными (например: для заточки сверл, дисковых пил и т. п.), плоско- и круглошлифовальными, внутришлифовальными, универсальными токарными, фрезерными, сверлильными, ручными и гидравлическими прессами, электроискровыми установками для маркировки инструмента, верстаками с тисами, печами для нагрева при запрессовке и т.д.

Для настройки инструментов с регулируемым креплением создаются участки, оборудованные индикаторами со стойками, инструментальными микроскопами, проекторами и т. п. Удельная площадь для участков ремонта и настройки инструментов обычно принимается 10 м²/станок.