Режущие и вспомогательные инструменты

Режущие инструменты закрепляют в шпинделе или на суп­порте станка с помощью разнообразных вспомогательных инстру­ментов (оправок, втулок, патронов, державок, блоков). Инстру­менты станков с ЧПУ должны отвечать следующим требованиям: отличаться высокой режущей способностью; обеспечивать долго­вечность и надежность работы; обеспечивать благоприятные ус­ловия стружкоотвода; характеризоваться стабильностью качества и высокой стойкостью; обладать возможностью настройки на размер вне станка; быть технологичными в изготовлении и относительно простыми по конструкции.

Практика показала, что обеспечение этих требований возможно только при создании для отдельных групп станков систем инстру­ментов. Системой инструментов называют минимальный по коли­честву и строго регламентированный по исполнению набор вспомо­гательных режущих инструментов, позволяющий в обработке все технологические возможности данной группы станков.

Отраслевым руководящим техническим материалом установ­лены три системы, регламентирующие номенклатуру и основные размеры вспомогательных инструментов для станков с ЧПУ: сверлильно-расточной и фрезерной групп; токарной группы — вспомогательный инструмент с цилиндрическим хвостовиком; токарной группы — вспомогательный инструмент с базирующей призмой.

На станках с ЧПУ успешно используют не только новую но­менклатуру и типаж режущих инструментов, но и новые инстру­ментальные материалы, позволяющие резко интенсифицировать процесс резания за счет работы на высоких скоростях. Примене­ние новых материалов не является уделом только программных станков, однако ряд особенностей способствует наиболее эффек­тивному использованию новых материалов именно на них. Станки с ЧПУ имеют более высокие пределы частот вращения шпинделя, обладают более высокими, чем станки с ручным управлением, мощностью, жесткостью, виброустойчивостью и плавностью пере­мещения рабочих органов. Зона резания станков с ЧПУ хорошо ограждена, защищая рабочего от стружки и брызг охлаждающей жидкости. Скорости перемещения рабочих органов могут быть весьма большими, так как благодаря автоматизации нет огра­ничений на реакцию человека в связи с изменением ситуации. К новым эффективным режущим материалам можно отнести син­тетические сверхтвердые инструментальные материалы (СТМ), режущую микералокерамику и твердые сплавы со сверхтвердыми покрытиями карбидом и нитридом титана.

Режущие инструменты могут быть мерными, немерными и про­межуточными. Полностью мерными инструментами являются раз­вертки, метчики, зенкеры. К немерным следует отнести токарные резцы, у которых вершина режущей кромки не имеет точных рас­стояний от трех базовых плоскостей. Промежуточное исполнение имеют сверла, в диаметральном направлении они являются мер­ными, в осевом направлении их вершина занимает переменное положение в зависимости от числа переточек режущих кромок.

Программист рассчитывает перемещение одной из характер­ных (отсчетных) точек, принадлежащих рабочему органу станка. Так, на токарных станках с поворотной головкой (рис. 1, а) чаще всего отсчетная точка О₁ совмещается с проекцией оси по­ворота головки на координатную плоскость осей X и Z. В расточ­ных, фрезерных, сверлильных и многооперационных станках (рис. 1, б) отсчетная точка О₁ находится на оси шпинделя у его переднего торца. Вершина режущего инструмента 0₂ отстоит от отсчетной точки на некотором расстоянии W = ]/Wx + Wh где W_x и W_z — проекции вектора W на координатные оси X и Z. Координаты W_x и W_z, учитывающие оптимальные вылеты режу­щих инструментов, проставляют в каталогах инструментов. Используя каталоги, программист рассчитывает траекторию 2 пере­мещения отсчетной точки, представляя обрабатываемую поверх­ность 1 в виде кривой, равноотстоящей от программируемой точки на расстояние W.

Из изложенного ясно, сколь важно настроить инструменты таким образом, чтобы их вершины отстояли от отсчетной точки точно на предусмотренных управляющей программой координат­ных расстояниях. Решению этой задачи служит настройка ин­струментов на размер. Этапы подготовки и настройки инструмен­тов состоят из следующих видов работ: подбор режущих и вспомо­гательных инструментов по номенклатуре; проверка годности к работе; при необходимости ремонт и заточка; настройка на раз­мер; доставка наборов режущих и вспомогательных инструментов к станку.

Для сокращения времени настройки станка эти работы выпол­няют заблаговременно вне рабочего места станка с ЧПУ, чаще всего на специализированных участках настройки инструментов.