1 Основні положення

1.1 Робоча частина інструменту

Інструмент не є додатком до верстата. Навпаки, у ряді випадків, удосконалення інструменту, створення нових його видів вимагає нових конструкцій верстатів. Проте не можна також думати, що інструмент може розвиватися сам по собі. Процес різання, інструмент, верстат, технологічний процес – це складові обробки різанням, і лише при правильному сумісному їх проектуванні можливі досягнення у цьому напрямку.

Процес проектування інструменту необхідно розуміти так. По-перше, це створення зовсім нової конструкції, яка здатна забезпечити формоутворення деталі відповідно до її креслення та розробленого технологічного процесу. По-друге, це може бути вибір готової конструкції для забезпечення якогось технологічного процесу. У тому і у іншому випадках необхідно визначити, яким чином інструмент закріплюється на верстаті або у допоміжному інструменті, як він буде забезпечувати якість деталі та наскільки він сприятливий до експлуатації. Тобто необхідно знати складові різального інструменту та їх призначення.

Будь-який різальний інструмент складається із робочої та приєднувальної частин [1, 12-14] (рис. 1.1).

Робоча частина металорізального інструменту складається із одного або декількох різальних зубів. Зуб інструменту (лезо) - це клиноподібне тіло, обмежене передньою і задньою поверхнями. Поверхня, по якій схо-дить стружка - передня поверхня, а поверхня, звернена до обробленої частини заготовки, - задня. Лінія перетину передньої і задньої поверхонь - різальна кромка.

Форма і розміри зубів повинні забезпечувати виготовлення заданої поверхні деталі, працездатність і високу продуктивність інструменту. Положення поверхонь, які обмежують геометричне тіло зуба, визначається деякими кутами, які називаються геометрією інструменту (, , , , ). Для визначення цих кутів (геометрії) використовуються спеціальні системи координат: інструментальна, статична і кінематична. Ці системи створюються перетином трьох взаємно перпендикулярних площин: основної - P_v, різання - Р_n і головної січної - Р_τ (рис.1.2).

У свою чергу, робоча частина має різальну і калібрувальну частини.

Різальна частина призначена для зрізування основної маси матеріалу із заготовки.

Калібрувальна частина інструментів призначена для остаточного формування обробленої поверхні. Крім того, у процесі експлуатації інструмент переточується. Тому при проектуванні робочої частини форму передньої і задньої повер-хонь і спосіб переточу-вання необхідно вибрати такими, щоб забезпечити обробку як новим, так і переточеним інструментом одних і тих самих деталей. І щоб операція перето-чування була нескладною. Вирішення усіх цих про-блем також покладається на калібрувальну частину – вона є резервом для переточувань. У деяких випадках вона направляє інструмент під час його роботи. Інколи створює рух подачі.

Калібрувальна частина не є необхідною частиною усіх інструментів. У циліндричних фрез, фасонних різців різальна і калібрувальна частини - одне ціле. У свердел, зенкерів, мітчиків, плашок калібрувальна частина чітко вирізняється.

При конструюванні різальних інструментів необхідно забезпечити безперешкодне відведення стружки із зони різання. У результаті нагромадження і затискання стружки збільшуються зусилля різання, погіршується шорсткість обробленої поверхні, ламається інструмент. Особливо це необхідно враховувати при конструюванні інструментів, де стружка відводиться по відповідних каналах або розміщується у них і видаляється після закінчення різання. Об'єм канавок для стружки повинен у 3-6 раз перевищувати об'єм стружки, яка там розміщується. В окремих випадках конструкція інструменту може передбачати примусове відведення стружки за допомогою струменя охолоджуючої рідини (при свердлінні глибоких отворів). Необхідно, щоб інструмент мав доцільні розміри, геометрію, сприятливі умови розміщення і відведення стружки, високу міцність і жорсткість, раціональний розподіл роботи різання між окремими різальними зубами і т. ін.

Робоча частина інструментів виготовляється із спеціальних інструментальних матеріалів, які за своїми механічними і теплофізичними властивостями повинні перевершувати оброблювані матеріали. Це вуглецеві сталі, леговані інструментальні сталі, високолеговані сталі, тверді сплави, мінералокераміка, алмази, надтверді синтетичні матеріали, абразивні матеріали.

Для економії дорогого інструментального матеріалу у промисловості поширені різні складені інструменти. У таких інструментів леза виготовлені із інструментального матеріалу, а корпус - із конструкційної сталі (сталь 45, 40Х).

Складені інструменти можуть бути з нерознімним з'єднанням різальних елементів з корпусом, створеним зварюванням, припаюванням або наплавленням. Такі способи кріплення застосовують для малогабаритних інструментів. Недоліки - поява додаткових напружень, які можуть викликати утворення тріщин у пластинах твердого сплаву, складність напаювання і відновлення після ламання одного із зубів.

Щоб уникнути впливу високих температур на інструментальний матеріал, використовують спеціальний клей, сили різання. Значного поширення набули інструменти, у яких зуби або інструментальний матеріал закріплюються механічними методами. Застосовують рифлення, кріплення штифтом, клином, гвинтами.

Останнім часом використовуються спеціальні механізми та створені для них різноманітні пластини із інструментального матеріалу. Такі пластини мають спеціальне позначення. Воно записується у рядок і має 8 позицій. Наприклад:SCMA 090304*. Перша літера [11] - це форма пластини. (S – квадрат, Т – трикутник). Друга - позначає задній кут у інструментальній системі координат (С – α=7, N - α=0). Третя вказує на точність виготовлення. Точність плас-тини - це допуск на відстань її вершини від бази, тобто на параметр m (рис.1.3). Отже, цей показник якості пластини об’єднує точність розмірів, точність форми і положення поверхонь з умовами базування при експлуатації. Бо важливо тільки те, які координати будуть мати вершини (2, 3 і т.д.), коли вони попадають у положення попередньої після відновлення інструменту. Четверта позиція означає особливості конструкції пластини. Вона може мати канавки різної форми для розділення стружки, отвір і т. ін. (А- без канавок і з отвором). П’ята позиція – довжина різальної кромки, шоста – товщина пластини, сьома – радіус біля вершини. Усі ці позиції позначаються двома цифрами, які округлено відбивають дійсний розмір відповідного параметра. Восьма містить додаткові дані. Це може бути напрям можливої подачі, відомості про захисне покриття, інші позначки виробника. Багатогранні непереточувані пластини (БНП) використовуються для оснащення різноманітного інструменту.