Инструментальное оснащение технологических процессов металлообрабо

ВВЕДЕНИЕ

В современном машиностроении обработка резанием является главным методом, обеспечивающим высокое качество и точность обработки деталей.

Во все формообразующие процессы резания широко внедряется высокопроизводительное автоматизированное оборудование с ЧПУ, эффективная эксплуатация которого невозможна без создания новых режущих материалов и конструкций инструментов для оснащения металлорежущих станков, позволяющих работать на высоких скоростях резания.

С появлением новых конструкций инструментов, покрытий, новых инструментальных материалов должна обновляться и нормативная база режимов резания. Последние общестроительные нормативы по режимам резания были выпущены в 1991 году [14]. Реально производство в настоящее время опирается на методику нормирования, предложенную в начале XX века Ф. Тейлором, в основе которой лежит эмпирический подход с использованием степенных моделей стойкости при решении эмпирических формул или таблиц.

Принцип нормирования режимов резания основывается на двух факторах (скорость резания V м/мин и подача S мм/об) с использованием степенных моделей стойкости и не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к современным технологическим процессам металлообработки. Расчетные режимы резания, полученные с помощью степенных моделей, не отвечают реальным физическим условиям износа, дают малоэффективные режимы обработки, особенно при резании труднообрабатываемых материалов.

Содержание таблиц для определения начальных скоростей резания, как правило, представляет собой результаты лабораторных или производственных опытов по установлению связей между стойкостью инструмента и скоростью резания, рекомендованных отечественными и зарубежными производителями инструментальных материалов [6 −36]. Наряду с простотой и удобством эта методика определения режимов резания требует большого количества испытаний и сведений по обрабатываемым и инструментальным материалам. Однако в настоящее время накоплен достаточно большой опыт и существуют рекомендации мировых про-

3

ГЛАВА 1. ТОЧЕНИЕ

Непрерывно повышающиеся требования к производительности и качеству обработки, широкая автоматизация в машиностроении обусловили необходимость разработки системы сборных токарных резцов с механическим креплением твердосплавных пластин. В силу определенных преимуществ широкое распространение получили сменные многогранные пластины (СМП). Резцы с СМП, по сравнению с напайными, наиболее надежны и долговечны, обеспечивают экономию инструментального материала и конструкционной стали, меньшее рассеяние стойкости, большую производительность (на 15…20 %). Они применяются при меньших подачах, но во всех случаях при большей скорости резания, что и обеспечивает рост производительности.

По технологическому назначению система резцов с СМП подразделяется на подсистемы: резцы для наружного точения; расточные резцы; резцовые вставки; отрезные и канавочные резцы; резьбовые резцы.

Каждая из подсистем имеет свои специфические особенности, обусловленные в первую очередь конструкцией оборудования и его технологическим назначением. Выбор режущего инструмента для инструментального оснащения токарной обработки осуществляется соответственно следующему пошаговому подходу:

1.Система крепления режущей пластины.

2.Тип и размер резцедержателя.

3.Форма, тип и размеры режущей пластины.

4.Геометрия передней поверхности пластины.

5.Материал режущей пластины.

6.Режимы резания.

1.1.Система крепления режущей пластины

Всоответствии с ГОСТ 26476-86 и международной классификацией ISO способы крепления пластин и их условное обозначение приведены на рис.1.1.

Несмотря на многообразие конструкторских решений по реализации указанных способов крепления, в серийно изготавливаемых резцах рассматриваемой системы используют семь промышленно апробированных схем узла крепления СМП (табл. 1.1).

5

Рис. 1.1. Системы крепления режущей пластины: а − прижим сверху (С); б − прижим сверху и поджим за отверстие (М); в − прижим рычагом за отверстие (Р); г − крепление винтом (S); д − прижим повышенной жесткости (D)

К системе крепления режущей пластины, являющейся частью державки, предъявляются следующие требования: обеспечить стабильное положение режущей кромки в процессе резания, простоту и удобство использования, хороший стружкоотвод и большой срок эксплуатации.

Лимитирующими факторами, определяющими выбор той или иной системы крепления (рис.1.1), являются:

−обрабатываемый материал (ОМ), его код в соответствии с группами резания по классификации твердых сплавов Международной организации по стандартизации (ISO);

−тип операции и условия обработки;

−конструкция детали и ее размеры;

−возможность использования двусторонних пластин. Наиболее устаревшей является система крепления С. Держа-

тели с такой системой используются как для наружной, так и внутренней обработки поверхности. Эта система служит для зажима и позитивных, и негативных пластин без отверстий.

Для черновой и получистовой тяжелой обработки используются системы крепления Р и М как более жесткие и универсальные, а также позволяющие использовать двусторонние пластины. Система Р обеспечивает более надежный и точный зажим пластины и иногда используется при наружной чистовой обработке, а державки с системой крепления М, как правило, нужны для наружных черновых токарных работ. Предпочтительной конструк-

6

Державки с такой системой используются как для наружного, так и внутреннего точения.

Система крепления D обеспечивает более надежное и жесткое закрепление негативных пластин прижимом сверху через цилиндрическое отверстие и корпус пластины, что позволяет использовать такие державки для тяжелых условий резания.

Резцы с конструкцией крепления № 1 предназначены для станков легких серий на чистовых операциях; № 2 и № 5 – для получистовых и чистовых операций, где требуется высокая точность позиционирования вершины резца; № 3 – целесообразны для оснащения автоматических линий и операционных станков

сфиксированными режимами обработки; № 4 – обеспечивают выполнение черновых и получистовых операций и предназначены в основном для станков с ручным управлением; № 6 – для крепления параллелограммных пластин; № 7 – для тяжелых станков

сутолщенными пластинами.

1.2. Выбор типа и размера резцедержателя

После выбора системы крепления необходимо выбрать тип и размер державки. На выбор типа и размера резцедержателя влияют направление подачи, профиль обрабатываемой поверхности, тип технологического оборудования (станок с ЧПУ или без) и система крепления пластины. Также в зависимости от выбранной системы крепления тип резцедержателя подбирают по главному и вспомогательному углу в плане ϕ и ϕ 1 резца (табл. 1.2) и [3, 17, 31 и др.].

Типы и размеры серийно изготовляемых резцов для наружного точения представлены в табл.1.2 −1.4.

Для обеспечения более жесткого закрепления режущей пластины и с целью уменьшения вылета инструмента резцедержатель следует выбрать с самой большой высотой h. Наиболее распространены державки с прямоугольным сечением с соотношением

h × b: 12 × 16; 16 × 20; 20 × 25; 25 × 32; 32 × 40; 40 × 50; 50 × 63 и квадратные: 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32 мм.

Для токарных станков с ЧПУ с револьверными головками существуют унифицированные резцедержатели, позволяющие применять резцы с размерами сечения державок 16 × 16 − 32 × 32 мм, а также модульная быстросменная инструментальная оснастка с базовыми держателями с креплением за хвостовик или Соromant

Capto [17].

8

Таблица 1 . 3

Длина режущей кромки 1 токарных резцов, мм

В качестве примера на рис.1.2 приведен базовый держатель Соromant Capto ISO 7388/1 (DIN 69871-A).

Рис.1.2. Базовый держатель Соromant Capto

10