Способы механического крепления смп в резцах.

В настоящее время существует большое число различных конструктивных вариантов узла крепления СМП в резцах. В ГОСТ 26478-85 определены обозначения четырёх основных схем крепления СМП, а так же типов державок резцов и применяемых на них форм пластин.

Крепления имеют следующие обозначения:

С-сверху пластин без отверстий исполнений: с прихватом и винтом с разнонаправленной резьбой, с прихватом и винтом;

М-сверху пластин прихватом и через отверстия исполнений: клин-прихватом, упругим клин-прихватом, прихватом через отверстие;

Р-пластин через отверстие исполнений: L-образным рычагом, косой тягой, штифтом, штифтом на подвижной подкладке;

S-пластин винтом через фасонное отверстие.

В поперечном сечении пластины могут иметь прямоугольную или более сложную форму. Возможна прямоугольная форма с выступом, удерживающим пластину от смещения. Часто предусматриваются отверстия, уступы, выемки для крепления, причём отверстия могут быть цилиндрическими, иметь конический или фасонный участок. Пластины устанавливают радиально (вдоль передней поверхности) и тангенциально (вдоль задней поверхности).

В зависимости от формы пластины применяют ту или иную схему крепления, причём для одной и той же формы пластины возможны различные схемы. Силы могут прижимать пластину как по опорной (в вертикальном направлении), так и по упорной (в горизонтальном направлении) поверхностям. Одна из сил может отсутствовать или быть небольшой (например, если она является силой трения).

Варианты крепления режущей пластины с отверстием, базирующейся своим отверстием на неподвижный штифт.

Эти конструкции обладают высокой технологичностью, поэтому находят широкое применение. Режущие пластины закрепляют путём заклинивания их между штифтом и упорной боковой поверхностью гнезда державки. При перемещении клина по боковой поверхности пластины за счёт сил трения возникает возможность образования зазора в опорной зоне под режущей кромкой. Для снижения этого отрицательного эффекта фирмой "Сандвик - Коромант" (Швеция) разработана конструкция, в которой на клиновом элементе предусмотрен упорный выступ, расположенный со стороны режущей пластины и контактирующий с опорной поверхностью гнезда державки.

Недостатком конструкции является то, что контактирующий с боковой поверхностью пластины участок клинового элемента в момент закрепления приподнимается, увлекая за собой режущую пластину и снижая при этом надёжность базирования режущей пластины. Для устранения этого недостатка в конструкции на опорной поверхности гнезда державки, контактирующей с выступом клинового элемента, выполнен скос в сторону режущей пластины (рис. ). В данном случае при закреплении скошенный участок позволяет компенсировать приподнимание режущей пластины.

В конструкции с перемещением клинового элемента параллельно опорной поверхности режущей пластины, разработанной фирмой "Фагерст Секо" (Швеция), предусмотрен клин с коническим отверстием. Под действием головки винта клин перемещается в плоскости вдоль упорной поверхности режущей пластины, обеспечивая при этом гарантированное контактирование клина с режущей пластиной.

Все рассмотренные крепления обладают существенным недостатком: отсутствием надёжного прижима режущей пластины к опорной поверхности

Более рациональными являются конструкции типа PW с одновременным зажимом режущей пластины как со стороны упорной, так и со стороны передней поверхности. На рис. показана конструкция с креплением пластины клин-прихватом; заклинивание и прижим производится одним элементом. Одной из разновидностей этого типа является модернизированное крепление, где клин-прихват размещён в наклонном пазу державки, что улучшает его ориентацию и надёжность крепления.

Наиболее широкое применение получили другие типы конструкций-с базированием режущих пластин с отверстием в закрытом гнезде державки. Основным зажимным узлом является подвижной элемент, контактирующий с отверстием пластины. Различают два конструктивных варианта узлов крепления: с неподвижной опорной базой и подвижным штифтом и с подвижной опорной базой и неподвижным штифтом.

Эффективность первого варианта с качающимся штифтом обусловлена действием сил, их направлением и местом приложения. Штифт-это рычаг, имеющий три участка поперечного нагружения: верхний (режущая пластина), средний и нижний. На эти участки действуют активные и реактивные силы. Кроме того, штифт может иметь две степени свободы: осевое перемещение и вращение.

В настоящее время широко применяют рычажный механизм крепления посредством качающегося L-образного элемента (рис. ). Достоинством его является простота и удобство обслуживания, недостатком-повышенная трудоёмкость изготовления, отсутствие силы, прижимающей режущую пластину к опорной плоскости.

Осевое перемещение штифта вызывает дополнительную силу крепления, направленную в сторону опорной поверхности. При закреплении пластины с цилиндрическим отверстием эта сила возникает за счёт трения между штифтом и поверхностью отверстия в пластине.

Для повышения надёжности резцов опорную пластину дополнительно крепят. Это достигается тем, что в отверстии корпуса установлена упорная втулка, на которой расположена опорная пластина с отверстием, а винт своим коническим участком контактирует с коническим участком отверстия опорной пластины. При этом происходит надёжное закрепление как режущей, так и опорной пластин. В этом случае прочность резцов возрастает на 10 - 15 % по сравнению с конструкциями, в которых опорная пластина специально не закреплена.

Достоинством этих узлов крепления является их высокая технологичность, малое число комплектующих деталей, простота эксплуатации, недостатком-низкая долговечность присоединительных гнёзд под ключ за счёт их ограниченных размеров.

Для тяжёлых условий эксплуатации, а также при высоких требованиях к стабильности работы инструмента необходимо сочетать значительные силы, действующие на опорную и упорную поверхности, с наличием неподвижной упорной базы.

В одном из первых резцов с механическим креплением СМП зажим пластины осуществляется "косой тягой". При перемещении головка тяги смещается в сторону упорных поверхностей, за счёт чего и происходит закрепление режущей пластины. Конструкция имеет два гнезда под ключ, что особенно важно при работе в многорезцовых наладках.

Одной из разновидностей этой конструкции является узел крепления, разработанный фирмой "Имперо" (Италия), особенностью которого является дополнительная возможность качания косой тяги, что сокращает время на смену инструмента (рис. ). Рассмотренные узлы крепления при видимой их простоте обладают достаточно высокой трудоёмкостью изготовления.

Во втором варианте узлов крепления режущих пластин с отверстием, размещённым на подвижных опорных базах, основным элементом является подвижная вставка, при перемещении которой штифт, входящий в отверстие режущей пластины, прижимает последнюю к упорным базам.

Существуют узлы крепления этого типа, которые охватывают устройства с заклинивающими механизмами. Резец имеет подвижной элемент с пазом, в котором расположен выступ корпуса. Выступ и паз расположены под острым углом к упорной базовой поверхности гнезда корпуса. Зажим режущей пластины в подвижно элементном резце осуществляется путем надавливания или легкого удара на подвижный элемент вдоль его паза. За счет наличия угла между упорной базой и пазом режущая пластина закрепляется. Эти конструкции обладают существенными недостатками, такими, как отсутствие стабильного положения вершины, пониженная виброустойчивость узла крепления.

Для повышения надежности закрепления режущей пластины с отверстием применяют узел крепления с двойным прижимом, как со стороны отверстия, так и со стороны передней поверхности.

Режущие пластины без отверстия крепят посредством прижима со стороны передней поверхности. Различают конструкции пластин типа СС с одноплечим прихватом, применяемые преимущественно для чистовых операций (рис. ), с двуплечим прихватом с накладным стружколомом, место прижима которых значительно приближено к режущей кромке, применяемые преимущественно для получистовых и некоторых видов черновых операций, и конструкции пластин типа NM с двуплечим прихватом за выемку на пластине, применяемые преимущественно для контурной обработки.

Кроме многогранных режущих пластин применяют много специальных пластин. Эти пластины преимущественно используют в конструкциях отрезных, прорезных, резьбовых, фасонных резцов, а также в резцах для тяжелых условий резания. Необходимо отметить, что во многих случаях для этих резцов применимы и многогранные пластины со специальной заточкой, например канавочные, резьбовые. Однако типы крепления в этих случаях остаются те же, что были рассмотрены выше.

Отрезные резцы, оснащенные режущими перетачиваемыми пластинами, имеют конструкции типа VM с V-образной опорной поверхностью и прихватом и типа ХС с клиновым креплением режущей пластины с V-образными направляющими. Примером является крепление типа VM отрезного резца фирмы «Сандвик Коромант» (Швеция). Пластины с V-образной опорной поверхностью крепят в гнезде корпуса пружинным прихватом. Прихват обеспечивает прижим пластины, и при смене пластины его отводят ключом с эллипсовидной головкой.

В резцах для тяжелых условий резания режущие пластины снабжены крепёжными выемками или уступами. Пластину закрепляют прижимом, входящим в боковую выемку пластины.

Для особо тяжелых условий работы с глубинами резания до t = 40 мм применяют пластины типа HW с уступом. Высокая надежность обеспечивается наличием усиленного прихвата-стружколома. По мере изнашивания пластины и последующих ее переточек регулируют положение режущей кромки с помощью прокладок.

Для правильного выбора типов конструкции необходимо знать, как они влияют на различные свойства инструмента. Влияние на прочность оценивали по результатам ранее выполненных расчетов, поляризационно-оптических исследований, лабораторных и производственных испытаний.

Установлено, что прочность и жесткость инструмента повышается благодаря росту момента сопротивления и момента инерции при переходе от горизонтальной режущей пластины к вертикальной и далее к пластине с уступом. Так, согласно нормативам крупнейших предприятий тяжелого машиностроения разрушающая подача для резцов с вертикальной пластиной больше в 1,3-1,6 раз подачи для резцов с горизонтальной пластиной, а подача, рекомендуемая для рациональной эксплуатации, в среднем в 1,25 раза. Еще большую прочность имеют пластины с уступом, что обеспечивает рост подачи в 1,3-1,45 раза. Следует отметить, что наличие отверстия уменьшает прочность. При равной толщине и равноценной схеме сил крепления сквозное отверстие уменьшает подачу примерно на 25%. Выемки в пластине могут уменьшать прочность, если они вызывают концентрацию напряжений или ослабляют пластину у вершины резца.

По приспособленности к обслуживанию и восстановлению большинство форм нe-перетачиваемых пластин мало отличаются друг от друга. Значительный рост времени замены пластины возможен только для пластин с центральным отверстием, имеющим коническую часть, если замена пластины требует полного отвинчивания гайки или винта. Кроме того, необходимо отметить преимущество конструкций, узел крепления которых имеет два гнезда под ключ, что значительно повышает ремонтопригодность инструмента и удобство обслуживания.

В определенных условиях перетачиваемые пластины имеют значительное преимущество перед неперетачиваемыми по универсальности. Так, в единичном производстве, особенно при широкой номенклатуре деталей, обрабатываемых на одном и том же станке (это типичный случай для многих крупных станков), их применение более рационально из-за необходимости частого изменения геометрических параметров режущей части.

Тип крепления СМП влияет не только на прочность, но и на другие свойства инструмента. Быстрота и удобство обслуживания приведенных типов резцов могут отличаться. Так, время поворота или замены пластины с центральным отверстием резцов с высотой h ~ 25 мм колеблется от 15 до 25 с, однако разница в суммарном времени восстановления работоспособности получается меньше, а его влияние на общую эффективность конструкции еще меньше.

Необходимо отметить, что низкое качество изготовления пластин может существенно снизить прочность инструмента и эффективность обработки. Особенно важно обеспечить заданную плоскостность и параллельность опорных поверхностей пластины и опоры, минимальный вылет режущей пластины и т. д.