В станках с ЧПУ применяют режущий инструмент общего назначения, т. е. инструмент, которым работают на станках с ручным управлением. Однако к инструменту, предназначенному для станков с ЧПУ, предъявляют повышенные требования по жесткости, взаимозаменяемости, качеству заточки, износостойкости и т.д.

Для крепления инструмента применяют инструментальные державки и резцовые оправки. Режущий инструмент настраивают, измеряя его положение в инструментальной державке. Если в суппорте станка или револьверной головке закреплены резцовые оправки, то в них устанавливают настроенные на размер малогабаритные резцовые вставки (рис.20.1).

В большинстве современных станков для закрепления режущего инструмента используют инструментальные державки (рис.20.2) и резцовые блоки (рис.20.3,а,б), так как в этом случае отпадает необходимость в специальном режущем инструменте. Наиболее важными требованиями, которые предъявляют к резцовым блокам, являются точная и стабильная установка блока в суппорте

станка (погрешность установки должна быть в пределах 0,001 - 0,003 мм) и малая масса блока.

Рис. 20.1. Резцовые вставки с предварительно настроенным размером А:

Н и В - высота и ширина резца, D - диаметр круглого резца

Рис. 20.2.

а - для резца, б - для расточного резца, в - для сверла, г - для зенковки

Рис. 20.3. Резцовые блоки без предварительной настройки на размер (а, 6)

Рис. 20.4.

• 1 - твердосплавная пластина, 2 - клин,
• 3 - винт зажима клина, 4 - базирующий штифт, 5 - корпус, 6 - твердосплавная подкладка,

Н, Н, В - конструктивные размеры резца

Установочными поверхностями у резцовых блоков служат чаще всего призмы и зубчатые рейки.

В станках с ЧПУ часто используют резцы с механическим креплением многогранных неперетачиваемых пластин из твердого сплава (рис.20.4).

Пластины на державках закрепляют клином и винтом. Базируют пластины по центральному отверстию с помощью штифта 06 мм. Пластины различают по материалу, форме и размерам. По форме пластины характеризуются диаметрами описанных вокруг граней окружностей.

Особенностью неперетачиваемых пластин (рис.20.5) является то, что при эксплуатации нет необходимости в их заточке. После затупления одной режущей грани пластину разворачивают и вводят в работу другую грань. При повороте пластины вершина режущей кромки сместится (до 0,2 мм) от предыдущего положения. В этом случае на пульте станка вводят корректировку исходного положения суппорта. Используя корректоры положения, получают размеры (после обработки) требуемого квалитета (поле допуска) без снятия резцового блока со станка для подналадки в приспособлении. Можно работать одним стержнем, производя замену только твердосплавных пластин.

Срок работы пластин резцов можно значительно удлинить, если периодически производить доводку их граней алмазным надфилем. Изменение размера резца после доводки легко компенсируется на станке с ЧПУ с помощью корректоров. Это делает применение сборных резцов на станках с ЧПУ чрезвычайно эффективным,

Рис. 20.5.

а, б - шестигранной формы с углом 80"; в - трехгранной формы; г-ромбической формы; д ,е - пятигранной формы; ж, з- шестигранной формы; и - квадратной формы

Для обработки отверстий на станках с ЧПУ используют сверла, зенкеры, развертки как обычного исполнения, так и с цилиндрическим хвостовиком, поводком и винтом для установки их вылета (рис.20.6).

Рис. 20.6.

а - сверло, б - зенковка

Рис. 20.7.

Для чистовой обработки отверстий диаметром свыше 20 мм используют расточные оправки с микрометрической регулировкой (рис.20.7). Резец 1 смонтирован во втулке 3, в которой он может совершать поступательное движение с помощью лимба-гайки 2 относительно оправки 4

Смена инструмента в станках с ЧПУ с револьверными головками производится автоматически. В соответствии с управляющей программой после окончания резания инструмент отводится от заготовки, заменяется, а затем снова подводится в исходную позицию. Причем сначала осуществляется быстрый подвод инструмента в зону резания, а потом - подача на рабочей скорости.

Для выполнения требований по стабильности создания и эксплуатации режущего инструмента необходимо соблюдать следующие условия: максимально использовать твердосплавные неперетачиваемые пластины с механическим креплением в корпусе инструмента; применять наиболее рациональные формы пластин, обеспечивающие возможность обработки одним резцом большого числа поверхностей; унифицировать основные и присоединительные размеры инструмента (например, одинаковые присоединительные размеры для резцов с одинаковыми углами в плане), что создает удобства для программирования технологических операций; повышать точность изготовления инструментов.

При обслуживании станков с ЧПУ применяют универсальные приборы для наладки режущего инструмента на размер вне станка. Приборы имеют базовую поверхность, на которой устанавливают переходник для инструментальных блоков и визирное устройство, перемещающееся относительно базовой поверхности по двум взаимно перпендикулярным горизонтальным координатам.

В станках с ЧПУ применяют режущий инструмент общего назначения, т. е. инструмент, которым обычно работают на станках с ручным управлением. Однако к инструменту, предназначенному для применения в станках с ЧПУ, предъявляются повышенные требования по жесткости, взаимозаменяемости, качеству заточки, износостойкости и т. д.

Для крепления инструмента применяются инструментальные державки и резцовые оправки. Режущий инструмент настраивают, изменяя положение его в инструментальной державке. Если в суппорте станка или револьверной головке закреплены резцовые оправки, то в них устанавливают настроенные на размер малогабаритные резцовые вставки (рис. 124).

Рис. 124. Резцовые вставки с предварительно настроенным размером А

В настоящее время в большинстве современных станков используются для закрепления резцов инструментальные державки (резцовые блоки), так как в этом случае не возникает необходимости в специальном режущем инструменте и можно работать обычными резцами (рис. 125).

Рис. 125.

Из наиболее важных требований, которые предъявляются к резцовым блокам, следует отметить точную и стабильную установку блока в суппорте станка (повторяемость установки должна быть в пределах 0,001—0,003 мм) и малую массу блока. Установочными поверхностями у резцовых блоков служат чаще всего призмы и зубчатые рейки.

В станках с ЧПУ часто используются резцы с механическим креплением многогранных неперетачиваемых быстросменных пластинок из твердого сплава (рис. 126).

Рис. 126. Сборные резцы с механическим креплением неперетачиваемых твердосплавных пластинок : 1 — стержень, 2 — твердосплавная пластинка, 3 — клин, 4 — винт зажима клина. 5 — базирующий штифт, 6 — твердосплавная подкладка

Особенность неперетачиваемых пластинок в том, что при эксплуатации нет необходимости в их заточке. После затупления одной режущей грани необходимо развернуть пластинку, введя в работу другую грань. При повороте пластинки вершина режущей кромки может занять положение, отличающееся от предыдущего на величину до 0,2 мм. Для предотвращения брака при повороте пластинки следует вводить на пульте станка корректировку исходного положения суппорта. Используя корректоры положения, получают размеры в поле допуска, не снимая резцового блока со станка для поднастройки в приспособлении. Можно работать одним стержнем, производя замену только твердосплавных пластинок.

При обработке на станке с ЧПУ запрограммированные режимы могут сопровождаться нежелательными явлениями, например при точении образуется сливная стружка, которая плохо удаляется от резца и может быть причиной поломки режущей пластинки. Используя корректоры подачи, необходимо увеличить ее значение и добиться дробления стружки. Если шероховатость находится ниже требований чертежа, то уменьшить шероховатость можно за счет снижения величины подачи. При этом необходимо проверить установку режущей кромки резца относительно оси станка. Резание иногда сопровождается специфическим звуком (гудение или свист) или узором на обработанной поверхности, которые возникают в результате вибраций в зоне резания. Погасить вибрации можно увеличением подачи или изменением скорости резания.

Рис. 127. Инструменты для станков с ЧПУ :

а — сверло, б — зенковка

Для обработки отверстий на станках с ЧПУ используются сверла, зенкеры, развертки как обычного исполнения, так и с цилиндрическим хвостовиком, поводком и винтом для установки их вылета (рис. 127). Для чистовой обработки отверстий диаметром свыше 20 мм используются расточные оправки с микрометрической регулировкой. Резец 1 смонтирован во втулке 3, в которой он может совершать поступательное движение при помощи лимба-гайки 2 относительно оправки 4 (рис. 128).

Рис. 128.

Смена инструмента в станках с ЧПУ с револьверными головками производится автоматически. В соответствии с управляющей программой после окончания резания инструмент отводится от заготовки, заменяется, затем снова подводится в исходную позицию. Причем сначала осуществляется быстрый подвод инструмента в зону резания, а потом —подача на рабочей скорости.

Инструмент и принадлежности, закрепляемые в отверстиях револьверных головок станков с ЧПУ, не должны иметь повреждений (царапин, забоин, рисок) на хвостовиках.

Резцы для токарных работ на станках с ЧПУ. 1

Отличия токарных резцов по назначению. 1

Базовые схемы резцов. 4

Подсистема резцов для станков с ЧПУ. 7

Инструментальные материалы. 15

Заточка резцов. 23

Список литературы. 28

Резцы для токарных работ на станках с ЧПУ.

Токарные резцы предназначены для выполнения всего многообразия различных операций на станках с ЧПУ, на ГПМ и ГПС, а также на станках токарной группы с ручным управлением.

Отличия токарных резцов по назначению.

По назначению система токарных резцов подразделяется на следующие подсистемы:

· для наружного точения, растачивания, нарезания резьб, прорезания канавки отрезания на станках легких и средних серий;

· для работ на тяжелых, крупных токарных и карусельных станках;

· для работ на ГПМ, многоцелевых станках со встроенными роботизированными комплексами автоматической смены инструмента;

· для специальных работ (резцы для плазменно-механической обработки, фасонные).

Каждая из подсистем имеет свои специфические особенности, обусловленные многими факторами и в первую очередь конструкцией оборудования, его технологическим назначением и т.д. Система резцов базируется на общих методологических принципах и предусматривает:

· разработку (выбор) и унификацию надежных методов закрепления сменных пластин в державке (в том числе цельные и составные резцы, с напаянными пластинами, сборные);

· обеспечение удовлетворительного дробления и отвода, стружки из зоны резания;

· достаточно высокую точность позиционирования вершин сменных пластин (за счет создания точных баз гнезда);

· быстросменность и удобство съема и замены сменных пластин, режущего элемента или кассеты (блока);

· унификацию и максимально допустимое сокращение (сведение к оптимальному значению технико-экономических показателей промышленного производства и применения) числа методов закрепления пластин в державке;

· возможность использования всей гаммы и размеров сменных пластин отечественного и зарубежного производства;

· соответствие точностных параметров резцов международным стандартам;

· обязательность применения специальных деталей крепежа (винтов, штифтов и т.п.) повышенной точности и надежности разработка новых форм и размеров режущих пластин, форм их передних поверхностей, обеспечивающих удовлетворительное дробление и отвод стружки;

· использование опыта новаторов и изобретателей;

· применение прогрессивных ресурсосберегающих технологий изготовления деталей крепежа, ключей; технологичность и экономичность изготовления (сбережение материалов и трудовых ресурсов);

· возможность применения составных (найденных, цельных, клееных и других подобных соединений) твердосплавных пластин с блоками (державками) инструмента в случаях несомненной их технико-экономической эффективности или невозможности конструкторского решения резца в сборном варианте (в первую очередь для малых сечений державок, некоторых расточных и отрезных операций и т.п.).

Подсистемы конструкций резцов созданы на основе общепринятой мировой практикой системы форм державок и углов в плане для обеспечения всех операций точения. Например, для подсистемы наружного точения и растачивания формы державок, обеспечивающих выполнение всего многообразия переходов токарной обработки, предусмотрены международные (ИСО 5910, 5909 и др.) и отечественные стандарты.

Базовые схемы резцов.

В настоящее время, несмотря на огромное многообразие конструкции и схем узлов крепления сменных многогранных пластин в державках, ведущие зарубежные изготовители резцов используют в серийном производстве весьма ограниченное число методов закрепления. Ограничено их число и в отечественных подсистемах резцов. Например, в подсистемах для наружного точения и растачивания на станках легких и средних серий приняты четыре базовые схемы конструкции узлов крепления СМП (обозначение креплений по ГОСТ 26476-85):

· без отверстия – прихватом (тип С);

· с цилиндрическим отверстием – рычажным механизмом (тип Р);

· штифтом и прихватом (тип М);

· с тороидальным отверстием – винтовым механизмом (тип S).

Пластины без отверстия закрепляют по методу С. За основу принята конструкция, широко применяемая на автомобильных заводах. При таком методе закрепления режущие пластины базируют в закрытом гнезде державки по двум базовым поверхностям и сверху прижимают к опорной поверхности прихватом. Быстрый съем пластин обеспечивается дифференциальным винтом. Опорную твердосплавную пластину закрепляют винтом на державке резца или разрезной пружинящей втулкой.

Резцы с креплением СМП по методу С имеют различные исполнения: для режущих пластин с задним углом и без заднего угла; с опорными пластинами; без опорных пластин.

Следует отметить, что СМП заднего угла имеют в 2 раза больше режущих кромок, чем СМП с задним углом. На передней поверхности СМП с задним углом выполнены стружколомающие канавки для дробления и отвода сливной стружки. При использовании СМП без заднего угла применяют накладные стружколомы.

Резцы с опорной пластиной широко применяют при точении и растачивании; резцы без опорной пластины – при растачивании малых отверстий и точении на станках легких серий (сечение h [ b державки резца 12 х 12…16 х 16 мм). Эксплуатация резцов показала, что при работе на универсальных и специальных станках в крупносерийном и массовом производстве хорошо зарекомендовали себя резцы с твердосплавными стружколомами.

В таких резцах можно использовать СМП из твердого сплава, керамики и т.п.

Резцы с СМП с положительными углами обеспечивают уменьшение сил резания, поэтому их рекомендуется применять при обработке нежестких деталей. Эти резцы можно также применять с накладными стружколомами.

Для наружного точения и растачивания в резцах с закреплением по методу С используют квадратные, трехгранные, ромбические СМП, а также параллелограмные пластины типа KNUX с креплением специальным фигурным прихватом. СМП с центральным цилиндрическим отверстием закрепляют рычажным механизмом по методу Р и модернизированным клиновым креплением (клин-перехватом) по методу М. Закрепление рычажным механизмом является наиболее рациональным для резцов сечением державок от 20 х 20 до 40 х 40 мм. Эту конструкцию эффективно, применяют на станках с ЧПУ. Разработана отечественная оригинальная конструкция рычажного механизма, которая соответствует лучшим мировым образцам, а по назначению полностью унифицирована с конструкциями резцов, выпускаемых на некоторых крупных машиностроительных заводах отечественной промышленности, и с инструментом, выпускаемым за рубежом.

СМП базируется в закрытом гнезде державки, а рычаг, приводимый в действие винтом, подтягивает ее к двум боковым стенкам гнезда и надежно прижимает к опоре. Опорную пластину закрепляют разрезной втулкой. Конструкция узла крепления обеспечивает возможность быстрого и точного поворота или смены СМП и надежного ее закрепления. Она позволяет всю гамму новых прогрессивных отечественных и зарубежных пластин, а также СМП со сложной формой передней поверхности, обеспечивающей хорошее дробление стружки в широком диапазоне подач и глубин резания.

Для контурной обработки на станках с ЧПУ, ГПМ и ГПС, позволяющей за один рабочий ход обточить несколько поверхностей детали, применяют резцы с ромбическими СМП (e=80° и 55°). Промышленные партии резцов с L-образным рычагом для наружного точения и растачивания широко освоены в серийном производстве инструментальными заводами Минстанкпрома, их выпускают по ТУ2-035-892 и ГОСТ 26613-85.

Подсистема резцов для станков с ЧПУ.

Для выполнения одним резцом предварительных и окончательных операций в первую очередь на универсальных станка с ручным управлением разработана гамма резцов с модернизированным клиновым креплением СМП клин-прихватом (метод М). Клин прижимает СМП не только к штифту, на который ее устанавливают центральным отверстием, но и к опороной пластине. При таком закреплении СМП остается открытой вспомогательная режущая кромка.

Разработана также подсистема токарных отрезных и канавочных резцов для станков с ЧПУ и ГПМ, в которую включены следующие резцы.

1. Отрезные резцы повышенной надежности с напайными твердосплавными пластинами. От выпускаемых по ГОСТ 18884-73 отрезных резцов их отличает:

· повышенная точность изготовления и взаимного расположения поверхностей державки, что обеспечивает их применение на станках с ЧПУ;

· использование новых, в том числе трехслойных, марок припоев и замена материала державки на сталь 35ХГСА или 30ХГСА практически исключает трещинообразование при напайке, что позволит сократить расход резцов примерно в 3-4 раза;

· повышенное качество и точность заточки резца уменьшают затраты потребителя на первичную заточку на 0,3-0,4 р;

· улучшенный внешний вид.

Основные размерные параметры резцов полностью соответствуют стандарту ISO243-1975 (Е).

2. Резцы отрезные державочные с механическим креплением сменных неперетачиваемых твердосплавных режущих пластин.

Резец состоит из державки, неперетачиваемой однокромочной режущей пластины, подпружиненного прихвата. На опорной поверхности режущей пластины выполнен V-образный выступ, которым ее устанавливают в V-образном пазу гнезда державки. При закреплении гарантируется поджим режущей пластины со стороны упорной поверхности гнезда. Геометрические параметры режущей части обеспечивают хороший отвод стружки из зоны резания, что особенно важно при обработке заготовок из вязких материалов.

Использование режущих пластин из твердых сплавов с износостойким покрытием обеспечивает повышение стойкости в 2-4 раза.

3. Отрезные пластинчатые резцы с механическим креплением сменных неперетачиваемых твердосплавных режущих пластин предназначены для выполнения операций отрезки в первую очередь на универсальных станках с ручным управлением. Резец состоит из блока, закрепленного в резцедержателе станка, пластинчатой державки и неперетачиваемой двухкромочной режущей пластины, которая закрепляется упругим лепестком державки. Опорные поверхности режущей пластины выполнен в виде V-образных пазов, которыми она взаимодействует с V-образными выступами гнезда и упругого лепестка державки.

Для начала, учтем то, что работу на станках с ЧПУ выполняют режущими инструментами общего назначения (т.е. такой инструмент применяется на станках, у которых ручное управление). Но не так все просто, ведь в случае, если инструмент используется на станках с ЧПУ, то он должен соответствовать следующим требованиям: иметь высокое качество заточки, быть взаимозаменяемым, должен соответствовать повышенным требованиям по жесткости и износостойкости.

Одним из видов режущего инструмента является резец. Так, токарным резцом можно выполнять множество операций в том числе и на станках с ЧПУ. И, конечно же, токарные резцы отличаются по назначению.

Поэтому, были выделены следующие подсистемы:

Токарные резцы, выполняющие такие операции как точение, нарезание резьб, растачивание, прорезание канавки, отрезание на станках средних и легких серий;

Токарные резцы, выполняющие специальные работы (например, фасонный резец или резец для плазменно-механической обработки);

Токарные резцы, которые устанавливаются на тяжелые, карусельные и крупные станки;

Токарные резцы, устанавливаемые на ТПМ и многоцелевые станки.

Подсистема резцов для станков с ЧПУ.

Давайте поподробнее рассмотрим подсистему резцов для станков с ЧПУ. Так, например, резец, имеющий модернизированное клиновое крепление СМП - клин-прихват, служит для проведения предварительной и окончательной операций на станках универсальных. Суть заключается в прижимании клином СМП к штифту и к опорной пластине. Имея такое закрепление, мы можем наблюдать открытую вспомогательную режущую кромку.

А теперь, рассмотрим подсистемы резцов, которые составляют канавочные резцы и токарные отрезные резцы.

Итак, исходя из особенностей строения, резец может быть:

1. Отрезной державочный, у которого сменные неперетачиваемые твердосплавные режущие пластины имеют механическое крепление.

Данный резец имеет в своем строении: подпружинный прихват, неперетачиваемую однокромочную режущую пластину, державку.

Для того, чтобы установить режущую пластину в V - образный паз гнезда державки, необходим V - образный выступ непосредственно на опорной поверхности этой самой пластины.

Еще хотелось бы отметить, что если режущие пластины изготовлены из твердых сплавов с износостойким покрытием, то стойкость увеличивается в 2-3 раза.

2. Отрезной, имеющий напаянные твердосплавные пластины.

Здесь уже применяют новые (и трехслойные в том числе) марки припоев для изготовления. А державку могут изготовить из стали 35ХГСА, либо 30ХГСА, что значительно уменьшает, а точнее, практически исключает трещинообразование при напайке. таким образом, происходит сокращение расхода резцов в 3-4 раза.

Очень хорошее качество и точность заточки приводит к уменьшению затрат на первичную заточку (примерно на 0,3 - 0,4 р.).

3. Канавочный державочный, у которого сменные перетачиваемые твердосплавные режущие пластины имеют механическое крепление.

По названию понятно, что такой резец нужно использовать для прорезания канавки (с точными размерами). Режущий элемент ничто иное, как твердосплавная пластина, выполненная по ГОСТ 2209-83. Строение данного резца включает: державку, режущую пластину (форма которой призматическая), упорный элемент (имеющий вид сухаря), регулировочный винт и прихват.

Чтобы не происходили поперечные смещения опорной поверхности режущей пластины, ее (пластину) делают под углом к боковой, а прихватом происходит фиксирование. Регулировочный винт обеспечивает вылет режущей пластины после переточки, и в дальнейшем - фиксацию этой самой пластины, тем самым предотвращая продольное смещение.

База этой конструкции послужила выпуску канавочных резцов, которые позволяют обрабатывать внутренние резьбовые, угловые, прямые канавки и наружные угловые и прямые канавки.

Ну и стоит отметить, что рациональная эксплуатация предполагает не менее 20 переточек.

4. Отрезной пластинчатый, имеющий сменные твердосплавные режущие пластины.

(Но, такой резец прежде всего применим для универсальных станков с ручным управлением)

Такой резец имеет в своем строении: блок (который закреплен в резцедержателе), неперетачиваемую двухкромочную режущую пластину, закрепляет которую упругий лепесток державки, пластинчатую державку.

Резец становится более универсальным оттого, что пластинчатая державка позволяет регулировать показатели ее вылета из блока на заданный размер.

5. Канавочный, у которого сменные неперетачиваемые твердосплавные режущие пластины имеют механическое крепление.

Данный тип резца имеет в своем строении: державку, зажимной винт с шайбой, двухкромочную режущую пластину. С помощью винта закрепляют режущую пластину. Что касаемо наличия двух режущих кромок - то это позволяет экономить твердый сплав.

Далее, стоит отметить и подсистему резцов широкого назначения, состоящую из сборных резцов, которые позволяют производить черновое, получистовое и чистовое точение заготовок, сделанных из чугуна и стали.

Таким образом, заготовки могут подвергаться обтачиванию, подрезке, обработке, прорезке, растачиванию.

В подсистему входит небольшое число групп:

ТТО

Резец этой группы устанавливается на тяжелые токарные станки (диаметр заготовки 1250 - 4000 миллиметров) и на карусельные станки (диаметр заготовки 3200 - 12000 миллиметров), у которых обычные резцедержатели.

ТПП

Резец этой группы устанавливается на тяжелые токарные станки, имеющие пластинчатые резцедержатели станков с ЧПУ.

КТО

Резец этой группы устанавливается на крупные токарные станки (диаметр заготовки 800 - 1000 миллиметров), обладающих стандартными резцедержателями, и карусельные станки (диаметр заготовки 1600 - 2800 миллиметров).

Необходимо улучшать качество работы режущего инструмента всеми возможными способами, в том числе, пользуясь опытом изобретателей, разрабатывать новые методы закреплений и смены пластин, использовать прогрессивные технологии для увеличения производительности труда.