Лекции 8-9

1. Инструменты составной и сборной конструкции. Требования, предъявляемые к ним.

2. Основные способы крепления режущих элементов.

3. Основные цели и задачи проектирования и расчета режущего инструмента.

4. Составление рабочего чертежа и технических требований.

I. Инструменты составной и сборной конструкции

Инструменты по своей конструкции могут быть:

• цельными, то есть рабочая и державочная часть выполнены из одного материала (мелкоразмерные углеродистые, быстрорежущие или цельнотвердосплавные сверла, зенкеры, развертки, метчики, концевые фрезы, червячные фрезы). Недостаток: большой расход инструментального материала;

• составными: когда режущая часть напаяна, приварена, наварена, приклеена к державочной части, то есть представляют собой неразъемное соединение (сверла, резцы, фрезы и так далее);

• сборными – разъемное соединение, когда режущая часть крепится к державочной части при помощи: рифлений, клиньев, прихватов, крепежных винтов, штифтов, тяги и пр.

Инструменты сборной конструкции по сравнению с составными и цельными обладают рядом преимуществ:

1. Малый расход инструментального материала;

2. Универсальность, позволяющая использовать инструмент на различных операциях, переходах;

3. Прочность, надежность и виброустойчивость;

4. Многократность использования державки;

5. Технологичность, простота и удобство в обслуживании;

6. Безопасное ломание и отвод стружки.

Однако наряду с достоинствами инструменты сборной конструкции обладают недостатком – невозможно разместить большое число зубьев, что снижает производительность и увеличивает шероховатость обработанной поверхности.

Общие требования к сборным инструментам и их конструкции

1. Зубья режущего инструмента должны быть прочно и надежно закреплены в пазах корпуса.

2. Количество крепящих деталей должно быть как можно меньше. Это исключает помехи в эксплуатации, которые могут возникнуть из-за необходимости частого их возобновления или ремонта.

3. Корпус, зубья (пластины) и крепежные детали не должны требовать точных пригоночных работ при изготовлении и сборке.

4. Корпус сборного инструмента должен быть прочным и достаточно износостойким в целях многократного его использования.

5. Корпус должен быть по возможности виброустойчивым, так как иногда из-за неплотного прилегания сопряженных поверхностей конструкция резко теряет виброустойчивость.

6. Конструкция должна позволить разместить большое количество зубьев: это увеличивает производительность работы данным инструментом и уменьшает шероховатость обработанной поверхности.

Присоединение режущих элементов – зубьев, пластин, ножей – осуществляется при помощи: рифлений, клиньев, штифтов, прихватов, втулок, винтов.

II. Основные способы крепления режущих элементов

Рифления: один из самых распространенных элементов крепления. Размеры рифлений и допуски на размеры стандартизованы (рис. 36, а). Рифления при износе позволяют производить переустановку зуба на одно или несколько делений. Рифления часто выполняют на зубьях клиновидной формы с углом уклона – клина 5° (рис.36, б), реже – с углом 3°(при Р=0,75 мм).

Крепление при помощи втулки и винта (рис.36, в):

На рис. 36, в изображены:

1 – пластина;

2 – корпус;

3 – втулка;

4 – винт.

Б ольшое распространение получили сборные конструкции резцов, фрез, сверл, оснащенные многогранными неперетачиваемыми пластинами (МНП).

Стандартами ISO предусмотрено четыре типа механического крепления МНП:

1. прижимом сверху – тип С (рис.37,а);

2. штифтом и прижимом сверху – тип М (рис.37,б);

3. штифтом – тип Р (рис.37,в);

4. винтом, вставленным в коническое отверстие – тип S (рис.37,г).

Резцы сборной конструкции

1. Р езец со сменными вставками (рис.38). Сквозной вырез во вставке обеспечивает быструю смену ее путем легкого ослабления зажимного винта 4.

2. Резец с механическим креплением пластины (рис.39). Использование такого типа резцов целесообразно из-за малой стоимости минералокерамики, при этом пластину не перетачивают, а заменяют новой.

3. Резцы с многогранными неперетачиваемыми пластинами (рис.40). Разработанные ВНИИ многогранные пластины имеют трех-, четырех-, пяти- и шестигранную форму. Допускают производить поворот на острую кромку взамен затупившейся. Обычно пластина не перетачивается, а после использования всех граней сдается на переработку. Пластина может быть изготовлена из твердого сплава (Т14К8, ВК6, ВК8) или минералокерамики (ЦМ –332). Предназначены для обработки стали и чугуна как на универсальных станках, так и на станках-автоматах. По виду обработки резцы с МНП могут быть: проходными, расточными и другими.

4. Р езец с закреплением пластин силами резания. В процессе резания на пластину в плоскости, перпендикулярной к главной режущей кромке, действуют две составляющие силы резания (рис.41):

P_Z – тангенциальная составляющая силы резания (касательная составляющая);

P_N – нормальная составляющая, отталкивающая режущую кромку от поверхности резания;

P _R – равнодействующая сил P_Z и P_N, стремящаяся опрокинуть пластинку вверх или вниз.

Равнодействующая сила будет прижимать пластину, если α<ψ<δ (δ – угол резания; ψ – угол, под которым направлена равнодействующая сила P_R). Экспериментально установлено, что оптимальный вариант будет тогда, когда угол врезания пластины будет равен 15°. Величина вылета пластины – 0,4 … 1,4 мм.

Варианты крепления режущих пластин

1. К репление при помощи клина 4 с опорной пластиной 6 (рис.42). Опорная пластина 6 необходима для большей долговечности державки и точности установки пластины после переустановки.

2. Крепление при помощи косой тяги 4 (рис.43). В тяге выполнен прямоугольный паз, в который входит винт 3.

3. Крепление пластины без отверстия с помощью прихвата 5 и винта 6 (рис.44). Опорная пластина 3 закреплена в корпусе 1 винтом 7.

П ластины многогранные неперетачиваемые выпускаются из:

• твердого сплава;

• минералокерамики;

• безвольфрамовых твердых сплавов;

• из СТМ.

Ф орма, размеры и допуски на размеры предусмотрены соответствующими стандартами. На рис.45 изображены некоторые наиболее распространенные формы многогранных неперетачиваемых пластин следующего назначения: трех-, четырех-, пяти-, шестигранные с отверстием (рис. 45,а) – для резцов различного типа, сверл, фрез; трехгранные (рис.45, б) – для резцов; квадратные (рис.45,в) для торцовых фрез, проходных и расточных резцов; ромбические (рис.45,г) – для торцевых фрез, резцов; круглые (рис.45,д) – для торцевых фрез, резцов. Для получения угла γ на пластинках выполнены стружечные канавки. Задний угол α получают установкой пластины в корпусе. Минералокерамические (белая ЦМ332 и черная ВОК–60, В-3) пластины выпускают без стружколомной канавки, поэтому конструкция резцов требует стружколомов.