III. Основные цели и задачи проектирования и расчета режущего инструментов

Целью проектирования является создание высокоэффективного прочного, надежного, износостойкого режущего инструмента, способного с наименьшими затратами производить соответствующий вид обработки.

То есть под конструированием понимается:

• определение всех размеров и формы инструмента путем расчетов и графических построений;

• составление рабочего чертежа, по которому такой инструмент можно изготовить;

• составление технических условий (требований) для изготовления, контроля, испытаний и хранения режущего инструмента.

Задача конструктора сводится к следующему:

1. На основании данных учения о резании:

• подобрать наивыгоднейшие углы заточки режущей кромки;

• подобрать наиболее подходящий материал для изготовления рабочей части;

• подобрать такую форму рабочей части, которая обеспечивала бы свободное отделение стружки в процессе резания.

2. На основании данных технологии металлов найти наиболее удобную для обработки форму рабочей и соединительной частей инструмента.

3. На основании данных учения о сопротивлении материалов произвести расчет рабочей и соединительной частей инструмента на прочность и жесткость.

4. На основании данных учения о нормировании точности определить допуски на размеры рабочей и соединительной частей в зависимости от условий работы и требуемой точности обработки детали.

При этом конструктор может столкнуться с различными начальными условиями проектирования:

1. конструирование режущего инструмента для определенных условий: заданы условия резания, то есть задан обрабатываемый материал, скорость резания, подача, глубина резания, точность обработки, чистота обработки и так далее;

2. конструирование инструмента для неопределенных условий, когда задача сводится к конструированию инструмента для некоторых средних условий обработки.

Как правило, конструктор не применяет все расчеты, связанные с усилиями, скоростями, теплообразованием и так далее, однако ему нужно знать все основные факторы, влияющие на форму и размеры инструмента. Это позволит ему сделать анализ конструкции, определить достоинства и недостатки, выбрать необходимый вариант решения.

При проектировании должны быть решены следующие вопросы:

1. Правильный выбор типа инструмента и прогрессивная схема резания.

2. Применить сравнительно дешевый, но износостойкий инструментальный материал рабочей части инструмента. Предусмотреть присоединение рабочей части к корпусу механическим креплением или напайкой, приклеиванием.

3. Определить оптимальные конструктивные элементы и геометрические параметры рабочей части, то есть углы: α, γ, φ, φ₁ и другие.

4. Установить схему заточки и возможность восстановления режущей способности инструмента путем переточек после затупления режущей кромки.

5. Произвести коррекционный расчет размеров и формы режущих кромок, обеспечивающих получение необходимых размеров и формы обрабатываемых поверхностей (для фасонных резцов, фрез, для стружечных канавок и так далее).

6. Проверить как рабочую, так и соединительную части на жесткость и прочность.

7. Предусмотреть достаточное пространство для размещения и отвода стружки, образующейся при резании, а также удобное ее формообразование.

8. Предусмотреть подвод СОЖ в зону резания за счет канавок, каналов и различных устройств.

9. Предусмотреть возможность многократного использования инструмента за счет регулирования его размеров и автоматической подналадки, а также необходимую сигнализацию о выходе из строя инструмента.

10. Предусмотреть быстросменное крепление инструмента.

11. Конструкция соединительной части должна обеспечивать надежное и быстрое крепление инструмента на станке с помощью специальных призм, патронов, державок.