книги из ГПНТБ / Классификация режущего инструмента Всесоюзный научно-исследовательский инструментальный институт (ВНИИ) под редакцией д-ра техн. наук И. И. Семенченко. 1960- 3 Мб

при работе инструмента «точечного» профилирования токарного типа образуется поверхность изделия в виде огибающей с характе­ ристическими линиями, представляющими образующую поверхнос­

ти;

при работе инструмента пеполнолинейчатого и линейчатого профилирования токарного типа образуется поверхность изделия по методу копирования;

при работе инструмента «точечного» профилирования фрезер­

ного типа обазуется поверхность изделия в виде огибающей с ха­ рактеристическими точками;

при работе инструмента неполнолинейчатого и линейчатого профилирования фрезерного типа образуется поверхность изделия

в виде огибающей с характеристическими линиями, представляю­ щими направляющую поверхности.

6. Согласно принятой классификации все известные в настоя­ щее время представители группы простого инструмента были отне­

сены к указанным выше 16 разновидностям (см. табл. 3).

2-й случай — обработка нескольких поверхностей детали на станках прерывного действия. При применении однорезцового ин­

струмента «точечного» профилирования для данного случая обра­ ботки необходимо в цикле формообразования иметь девять кине­

матических движений целевого назначения. В связи с тем, что

восемь кинематических движений из девяти представляют те же движения, на основе которых получена группа простого инструмен­ та, то естественно, что и для данного случая обработки все они могут быть использованы.

Однако, учитывая наличие в цикле движений однорезцового инструмента «точечного» профилирования дополнительно возникаю­

щего здесь холостого движения перехода от обработки данной по­ верхности детали к обработке последующей поверхности (движе­ ние 10) и стремясь устранить это движение из цикла движений,

необходимо использовать дополнительно новое конструктивное движение — многоинструментальность. Под этим движением следу ei понимать соответствующее объединение на данной операции обработки нескольких простых инструментов, которые определен­

ным образом размещены в пространстве сообразно их закреплению

за обработкой определенного вида поверхностей детали.

В результате использования этого нового конструктивного дви­ жения удается в некоторых случаях обработки нескольких поверх­ ностей детали полностью устранить холостое движение 10. На основании анализа возможности использования данного конструк­ тивного движения применительно к рассматриваемому случаю обработки можно сделать следующие выводы:

1. Использование многоинструментальности привело к возник­ новению новой группы металлорежущего инструмента, которая названа нами группой сложного инструмента. Такое название дано потому, что представители группы были получены в результате определенного сочетания ранее рассмотренных 16 разновидностей простых инструментов.

20

2. В качестве представителей группы сложного инструмента здесь используются следующие разновидности: комбинированный инструмент, наборы и, реже, комплекты.

Комбинированный инструмент (сложный инструмент) представ­ ляет собой объединение в общем корпусе нескольких простых инструментов, каждый из которых обеспечивает параллельную или последовательную обработку соответствующих поверхностей.

В результате наличия общего корпуса простые инструменты, входящие в состав комбинированного инструмента, совершают оди­ наковые кинематические движения.

Наборы инструментов — сложный инструмент, у которого в отличие от комбинированного в качестве объединяющего элемента

простых инструментов используются не общий корпус, а разнооб

разные принадлежности станка: державка, оправка, суппорт, шпиндель и т. д.

В процессе осуществления данной операции простые инструмен­ ты, вошедшие в состав набора, жестко связаны между собой с помощью указанных принадлежностей станка, что и обеспечивает (так же, как и в случае применения комбинированного инструмен­ та) их одинаковые кинематические движения. Однако после окон­ чания данной операции набор может быть разобран. Каждый из простых инструментов может быть в дальнейшем использован как самостоятельная разновидность режущего инструмента.

Комплект инструментов — сложный ,*инструмент состоящий из простых инструментов или наборов простых инструментов, закреп­ ленных на разных суппортах или на шпинделях специального стан­ ка. В целом простые инструменты, вошедшие в состав комплекта, не имеют между собой жестких связей, которые заставляют их совершать общие кинематические движения. Однако в определен­ ной степени их кинематическая общность сохраняется, так как должен быть выдержан цикл движений, необходимый для осущест­ вления данной операции.

Здесь так же, как и в случае применения наборов инструментов, простые инструменты, вошедшие в комплект, могут быть исполь­ зованы как самостоятельные разновидности инструментов после

окончания выполнения данной операции.

3. В связи с тем, что обработка нескольких поверхностей однозз детали может осуществляться с применением как всех указанных выше 16 разновидностей простого инструмента в отдельности, так

ив определенном сочетании в виде комбинированного инструмен­ та, набора и комплектов инструментов, все ранее использованные признаки для классификации инструмента здесь вполне применимы. Таким образом, сложный инструмент также может быть токарного

ифрезерного типов; используя его, можно осуществлять «точеч­

ное», неполнолинейчатое, линейчатое профилирование и т. д. Ввиду

*Здесь понятие «сложный инструмент» несколько условное, так как про­ стые инструменты, входящие в состав комплекта, объединяются не общим ма­ териальным телом, а через настроенную кинематику станка — согласованными

кинематическими движениями цикла обработки детали.

21

использования дополнительно нового конструктивного движения--

многоинструментальности—к ранее установленным разновидностям необходимо было добавить еще три разобранные выше разновид­ ности новой группы, названной сложным инструментом.

4. Несмотря на то, что сложный инструмент состоит из простых'

инструментов, цикл кинематических движений и закономерности

их объединения должны изучаться самостоятельно, так как при этом необходимо учитывать определенные кинематические огра­ ничения, вытекающие из самого факта их объединения.

5. Необходимо отметить также, что многоинструментальности включает в себя два конструктивных движения (лннейчатость и многозубость), рассмотренных ранее. Многоинструментальность следует использовать в том случае, когда нельзя осуществить обра­ ботку нескольких поверхностей изделий (или набора изделий) так,

чтобы был использован лишь один простой инструмент. В резуль­ тате возникает необходимость в применении сложного инструмента,

который дополнительно способствует повышению производитель­

ности обработки за счет большей непрерывности процесса формо­ образования (устранения холостого движения 10) с одновременной интенсификацией рабочих движений.

Все это обеспечивает больший удельный съем металла припуска

в единицу времени, а следовательно, и образование большей обра­ ботанной поверхности изделия в единицу времени.

3-й случай—обработка поверхностей нескольких деталей на стан­ ках прерывного действия. Наличие нескольких обрабатываемых деталей на данной операции (многоместная обработка) представ­ ляет такое технологическое мероприятие, которое создает возмож­ ности дальнейшего, увеличения производительности обработки ме­

таллорежущим инструментом. Эта возможность заключается в том,

что на данной операции создается как бы «комбинированное» из делие, состоящее из п обрабатываемых деталей. Это приводит к удлинению образующей или направляющей такого «комбинирован­

ного» изделия. В результате, если для обработки на данной опера­

ции применяется простой инструмент, то, несмотря на наличие в цикле движений холостого движения 11, затраты времени на осу­ ществление этого движения сокращаются. Полное же устранение холостого движения 11 в пределах обработки данной партии воз­ можно, если за каждой обрабатываемой поверхностью будет

закреплен определенный инструмент. Таким образом, возникает необходимость дополнительного использования сложных инстру­ ментов тех же видов, о которых подробно уже было сказано выше. Следовательно, здесь применим простой и сложный инструмент (комбинированный, наборы и очень часто — комплекты).

В результате введения в работу еще большей суммарной длины режушпх кромок, участвующих в работе (по сравнению с обработ­ кой одной детали), производительность работы инструмента по­

вышается.

4-й случай — обработка одной или нескольких поверхностей де­

тали (деталей) на станках непрерывного действия. В первых трех

22

случаях работы металлорежущего инструмента предусматривалось

использование станков прерывного действия, т. е. транспортное движение обрабатываемой детали в момент работы инструмента отсутствовало (оно было прекращено).

В четвертом случае транспортное движение не прекращается и в момент работы инструмента.

Анализ кинематических закономерностей, имеющих место при

работе режущего инструмента, в этих условиях показывает сле­ дующее:

1) в данном случае применимы все ранее рассмотренные разно­ видности как простого, так и сложного инструмента, но при вы­ полнении определенного условия: транспортное движение потока обрабатываемых деталей должно совпадать по виду траектории, но иметь различные направления (как относительные движения) с одним из двух основных формообразующих движений цикла обра­

тел вращения при «точечном» и неполнолинейчатом профилирова­ нии) ;

2) в том случае, когда транспортное движение не соответствует

приведенному условию, режущий инструмент ни одной из указан­ ных выше разновидностей не может быть использован на станках непрерывного действия.

В этих условиях необходимо найти такое кинематико-конструк­ тивное решение, которое позволило бы осуществить непрерывный процесс обработки непрерывно перемещающихся (транспортное

движение) деталей.

Решение этой задачи, в частности при обработке зубчатых колес, шлицевых валиков, звездочек и т. д., привело к появлению новой разновидности режущего инструмента — инструмента, рабо­ тающего по методу обкатки, обеспечивающего непрерывность об­ работки в пределах одной детали. В общем случае, когда задача

непрерывности обработки решается в пределах обработки непре­ рывного потока деталей, должна появиться группа инструмента

новых разновидностей. Эту группу назовем группой инструмента, обеспечивающего непрерывную обработку.

Для иллюстрации изложенных выше положений рассмотрим обработку зубчатых колес.

1. Если применить для обработки впадин зубьев зубчатого ко­ леса любой простой режущий инструмент из указанных выше 16 разновидностей, то ни одна из них не обеспечит процесса непрерыв­ ной обработки. Это объясняется тем, что движения, входящие в циклы обработки этих инструментов, не могут быть совмещены с транспортным движением, которое обеспечивало бы непрерывный подвод в зону обработки впадин зубчатого колеса одновременно с осуществлением процесса формообразования. Поэтому, применяя такие зуборезные инструменты, как дисковые модульные фрезы,

пальцевые модульные фрезы, фасонные строгальные резцы и т. д.,

23

мы вынуждены обрабатывать впадины между зубьями кблеса в

момент отсутствия кругового (а здесь оно самое рациональное'» транспортного движения. Транспортное движение осуществляется

впромежутках между работой инструмента, т. е. прерывисто.

2.Стремясь сократить потери на холостое движение 10, исполь­

зуем такое конструктивное движение, как многоинструменталь-

ность, при котором возможны два случая обработки зубчатых колес:

1-й случай — создается набор простых инструментов при усло­ вии, что

zk> zu> 1 ,

где: zK—количество зубьев колеса;

гЛ — количество простых инструментов, вошедших в набор. В этом случае добиваются ускорения холостого движения 10.

Однако это движение осуществляется здесь по-прежнему прерывно и не совмещается с рабочими движениями цикла обработки. За

счет многозубости и линейчатости, умноженной на количество при­ меняемых в наборе инструментов, интенсифицируется процесс фор­ мообразования и снятия припуска.

Это полностью устраняет холостое движение 10 и создает макси­ мально возможную в данных условиях интенсификацию процесса формообразования и снятия припуска.

3.Ставя задачу осуществления непрерывной обработки всех впадин между зубьями колеса в пределах данной детали, в качестве транспортного движения принимаем круговое движение вокруг оси заготовки колеса.

В результате решения этой задачи появилась группа разно­ образных инструментов, работающих по методу обкатки (червяч­ ные зуборезные фрезы, долбяки, шеверы и т. д.). Такое разнообра­ зие зависит от ряда причин, о которых в данном случае нет необхо­ димости говорить. Однако следует отметить, что во всех случаях при конструировании инструмента этого вида необходимо решать основную задачу: при наличии непрерывного транспортного круго­ вого движения заготовки обеспечивать правильное формообразова­ ние всех впадин зубчатого колеса за счет соответствующего соче­ тания кинематических и конструктивных движений инструмента.

4.Наконец, рассмотрим случай обработки партии или потока зубчатых колес.

Данный случай обработки колес отличается от предшествующих тем, что в цикле обработки следует учесть дополнительно холостое движение 11, а также наличие двух транспортных движений — кру­

гового движения вокруг оси колеса, обеспечивающего непрерывный подвод в зону обработки все новых и новых впадин колеса,

итранспортного движения, обеспечивающего непрерывный подвод

взону обработки новых заготовок колес. Анализ этого случая

34

покаЗыййёТ, что при обработке; партии зубчатых колёс йа станках прерывного действия (с то,чки зрения непрерывности обработки самих колес) и при обработке потока зубчатых колес на станках

непрерывного действия можно использовать как наборы, состоя­ щие из простых инструментов, так и инструменты, работающие по. методу обкатки. Однако их можно использовать лишь при выпол­ нении ранее сформулированного условия, а это приводит к тому,

что известные нам зуборезные инструменты, в зависимости от вида транспортного движения в пределах обработки впадин дан­ ного колеса и вида транспортного движения потока колес, распре­ деляются на соответствующие группы (табл. 4).

Из таблицы следует, что для определенного сочетания транс­ портных движений двух указанных видов известные в настоящее время режущие инструменты использованы быть не могут. Поэтому

в случае практической необходимости использования этих сочета­ ний транспортных движений потребуется разработка инструмента новых разновидностей, относящегося к группе инструментов, обес­ печивающих непрерывную обработку.

КРАТКИЕ ВЫВОДЫ

Рассмотрев некоторые вопросы кинематики формообразования режущего инструмента, считаем необходимым классифицировать его следующим образом (рис. 4):

1. Весь инструмент (как существующий, так и могущий быть в дальнейшем разработанным конструкторами) разбивается на три группы: 1) простой, 2) сложный и 3) непрерывного действия.

стоящий из 10 разновидностей, 2) сложный инструмент, состоящий из трех разновидностей (комбинированный инструмент, наборы и комплекты инструментов); инструмент непрерывного действия имеет

пока одну разновидность — обкаточный инструмент; однако в даль­ нейшем должны появиться и другие разновидности.

3. Указанная основная классификация режущего инструмента может быть, в свою очередь, подразделена более детально. В

частности, если рассматривать инструменты фрезерного типа, то можно часто, не нарушая кинематики формообразования, изменять по отношению к изделию положение оси вращения инструмента.

При этом будет несколько изменяться и форма самого инструмента,

а иногда и его схема резания.'Однако более детальная классифи­ кация может быть получена лишь при подробном рассмотрении кинематики формообразования указанных разновидностей полу­ ченной классификации.

4. Данная клиссификация основана на стремлении повысить

производительность работы режущего инструмента за счет осуще­ ствления непрерывного рабочего процесса, т. е. за счет возможно большего сокращения холостых движений цикла обработки с уче­ том вида применяемых станков (прерывного и непрерывного дей-

25

Таблица 4

дисковый шсвер; цепная вых фрез; шевер-рейка протяжка

2и — Zk

Раздел II

КЛАССИФИКАЦИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА, ОСНОВАННАЯ НА ИЗУЧЕНИИ ЕГО КИНЕМАТИКИ

В ПРОЦЕССЕ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ И СНЯТИЯ ПРИПУСКА

Основные исходные положения, изложенные автором выше,

полностью используются здесь со следующими дополнениями:

1. Производительность работы режущего инструмента связана не только с его функцией формообразования, но и с функцией сня­

тия припуска. С точки зрения формообразования, нетрудно пред­ ставить такой режущий инструмент, который в результате соответ­ ствующих конструктивных движений (линейчатости, многозубости и многоинструментальности) совершает цикл кинематических дви­ жений, на осуществление которого затрачивается минимальное время. Обычно таким инструментом является линейчатый многозу­

бый инструмент, работающий с линейчатым профилированием и

снимающий припуск за один проход.

Однако, в связи с определенными ограничениями (стойкость, прочность инструмента; прочность и жесткость обрабатываемой детали; мощность и прочность станка; технологические требования к обрабатываемой детали и т. д.) процесса обработки детали режу­

щим инструментом, чаще всего не удается снять припуск на всю

глубину и одновременно вдоль всей образующей поверхности дета­ ли. Припуск приходится срезать определенными частями, т. е. по определенной схеме резания .*

Схемы резания подразделяются на плоские (точнее — поверх­ ностные) и объемные. Плоская схема резания дает представление о процессе снятия припуска в' определенном сечении поверхностью (плоскостью) и о процессе получения требуемой образующей по­ верхности детали. Объемная схема резания, дополняющая плоскую схему резания, дает представление о снятии всего объема припуска в процессе получения требующейся направляющей поверхности детали.

* Под схемой резания понимается графическое изображение припуска с нанесенными на него следами разрезов, которые получены в результате работы инструмента.

25