Визначення номенклатури різального і допоміжного інструменту. Формування групових інструментальних накладок

Різальний інструмент для верстатів із ЧПК в ГВС повинний задовольняти таким вимогам: забезпечення високих і стабільних ріжучих властивостей; задовільне формування і відвід стружки; забезпечення заданих умов по точності обробки; універсальність застосування для типових оброблюваних поверхонь різноманітних деталей на різних моделях верстатів; швидкозмінність при переналагодженні на іншу оброблювану деталь або заміні інструмента, що затупився; можливість попереднього настроювання.

Розмаїтість типів верстатів обумовлює і велику кількість засобів установки і зміни інструменту. У зв'язку з цим розроблені системи уніфікованого інструмента, які можна охарактеризувати як набори допоміжного і спеціального різального інструмента, що забезпечують закріплення всього стандартного різального інструмента з якостями, необхідними для повної реалізації технологічних можливостей різноманітних верстатів ЧПК.

Система допоміжного інструмента призначена для компонування спеціальних функціональних одиниць інструментальних блоків (комбінацій різального і допоміжного інструмента), кожна з який служить для виконання конкретного технологічного переходу.

До системи допоміжного інструмента пред'являють такі вимоги: мінімальна номенклатура і вартість інструмента; точність, жорсткість і вібростійкість кріплення різального інструмента з урахуванням інтенсивних режимів роботи; забезпечення в необхідних випадках регулювання положення ріжучих кромок інструмента щодо координат технологічної системи; зручність обслуговування, швидкозмінність і технологічність виготовлення.

Виконання перерахованих вимог забезпечується конструкцією інструментів, інструментальними матеріалами і геометрією загострення. Найкраще рішення – застосування змінних твердосплавних пластин; винятком є тільки інструменти для свердління і нарізування різьби в отворах діаметром менше 16 мм.

В “ВНИИинструмент” розроблені всі основні типи різального інструмента, необхідного для комплектації ГВМ і ГВС.

Допоміжний інструмент для ГВМ і ГВС оснащений приєднувальними поверхнями для кріплення різального інструмента, для кріплення у відповідному вузлі верстата і під захват автооператора (при наявності автоматичної зміни інструмента з окремого магазина). Для одержання деталей необхідних розмірів (без пробних проходів) відповідно до програми в конструкцію допоміжного інструмента входять пристрої, що забезпечують регулювання положення ріжучих кромок. Відмінними рисами допоміжного інструмента є: точність і чіткість кріплення різального інструмента з урахуванням інтенсивних режимів роботи; забезпечення в необхідних випадках регулювання положення ріжучих кромок інструмента щодо координат верстата; зручність обслуговування, швидкозмінність і технологічність виготовлення.

Конструкції допоміжного інструмента, що входить у нормативний комплект, уніфіковані на базі ГОСТ 25.827-83 "Хвостовики инструментов с конусом 7:24 для станков с программным управлением. Основные размеры". Номенклатура допоміжного інструмента і його позначення регламентована РТМ2-П10-02-84 "Система вспомагательного инструмента для станков с ЧПУ".

На верстатах із ЧПК для обробки призматичних (корпусних) деталей виробництва країн - членів СЕВ інструмент кріпиться в шпинделі за допомогою конусів 7:24. Застосовуються конуси 40 і 50. Для забезпечення взаємозамінності інструмента прийнятий конічний хвостовик з основними розмірами за стандартом СТ СЭВ 1858-79.

Приблизний склад різального і допоміжного інструменту, що входить у нормативний комплект інструмента для свердлильно-фрезерно-розточувальних ГВМ на базі верстатів із ЧПК, наведені в таблиці Д.26.

Застосування конструкцій допоміжного інструмента пов'язано з вирішенням протиріччя між кількістю його конструктивних елементів і забезпеченням необхідних точності і жорсткості кріплення.

Специфічні і традиційні методи кріплення інструмента можуть бути класифіковані по групах із N елементів, об'єднаних за ознакою якості з'єднань елементів у можливих варіантах компонувань з агрегатів різноманітного конструктивного виконання (таблиця 2.4).

Група компонувань при N=1 містить у собі цільні оправки, що закріплюються безпосередньо в шпинделі верстата, при N=2 включає складений інструмент із двох елементів – базового і змінного агрегатів допоміжного інструменту типу оправки з відповідним хвостовиком. У перехідних втулках групи компонувань N=2 може бути безпосередньо закріплений різальний інструмент із конічним хвостовиком.

Група N=3 містить у собі складений інструмент, що складається з трьох елементів: перехідного патрона або втулки (базового агрегату), проміжної втулки і змінного агрегату. У проміжних втулках може бути також закріплений різальний інструмент із циліндричним або конічним хвостовиками.

Таблиця 2.4

Класифікатор компонувань допоміжного інструмента

Група N=4 містить у собі складений інструмент, що складається з чотирьох елементів: перехідного патрона або втулки (базового агрегату), двох проміжних втулок і змінного агрегату (або різального інструмента) і т. д.

При виборі допоміжного інструмента необхідно керуватися наступним:

- стабільність багатократної установки інструмента по точності установки оправок у втулках за допомогою циліндричного з'єднання з одностороннім прижимом гвинтами вище, ніж із конусом Морзе; доцільно використовувати збірний допоміжний інструмент у всіх випадках, крім кріплення свердел із циліндричним хвостовиком, кінцевих і торцевих фрез, розточувальних оправок для чистової обробки отворів;

- весь інструмент забезпечує попередню обробку отворів із відношенням довжини обробки до діаметра не менше L/D_обр=7. Для чистової обробки відношення зменшується зі збільшенням діаметра оброблюваних отворів і не перевищує L/D_обр=3.5 для отворів із D>80 мм. У той же час для насадних розверток зазначених діаметрів таке співвідношення за критерієм точності відсутнє;

- збірні оправки мають перевагу перед цільними по загальному вильоту при діаметрі до 50 мм;

- для кріплення свердел із циліндричним хвостовиком найбільш доцільною конструктивною схемою кріплення є патрон із цанговим затискачем, так само, як і для інших інструментів із циліндричним хвостовиком. При такій схемі виключається необхідність у додатковому регульованому з'єднанні, воно утворюється між цангою і хвостовиком різального інструмента;

- для кріплення кінцевих фрез із конічним хвостовиком найбільш прийнятна схема з конусами Морзе;

- розточувальні оправки для попереднього обробки отворів із робочою частиною агрегатів діаметром до 50 мм доцільно робити складовими, а більш 50 мм - суцільними;

- обмеження за критерієм допустимої маси і граничного згинаючого моменту: для верстатів із конусом 40 - 16 кг; для верстатів із конусом 50 - 25 кг. Стандартом СТ СЭВ 1858-70 установлені граничні значення згинаючого моменту: для конуса 40 - 25 Н×м; для конуса 50 - 40 Н×м. Вище граничних є маси компонувань А1 із робочою частиною діаметром понад 60 мм. Неможливо застосування розточувальних оправок діаметром 125 мм і оправок для насадних торцевих фрез діаметром більш 125 мм із конусом 40. Оправки з конусом 50 діаметром 125 мм не повинні мати виліт більш 240 мм, а оправки для торцевих фрез понад 125 мм – 200 мм. Оправки для торцевих фрез діаметром 160... 200 мм не повинні мати виліт більш 95 мм;

- чистова обробка основних отворів діаметром більш 63 мм однолезовими оправками з вильотом більш 260 мм неможлива через невідповідність їхніх показників точності і жорсткості вимогам до точності обробки. У цих випадках доцільно застосовувати оправки з насадними розвертками;

- свердління отворів спіральними і ступінчастими свердлами діаметрами 8...18 мм, закріпленими в складових втулках компонування Б2, показали, що точність обробки отворів не гірше 11-го квалітета з позиційним відхиленням у межах ±(0,025...0,100).

Область раціонального застосування різального і допоміжного інструмента визначається основними технологічними характеристиками; типом верстата і його призначенням; потужністю; класом точності; розміром робочого простору; конструкцією хвостовика інструмента, що взаємодіє з механізмами автоматичної зміни і кріплення в шпинделі.

Ці характеристики пов’язані з типом оброблюваних деталей, розподілом оброблюваних поверхонь по видам і вимогам до точності обробки, що у свою чергу визначає технологічний процес одержання готової деталі.

Номенклатура і кількість складових комплекту різального інструмента для верстатів із ЧПК і ГВМ повинні забезпечувати найбільш ефективну обробку основної маси деталей, що входять у групу. Необгрунтоване завищення кількості інструмента призводить до підвищення вартості верстата, росту виробничих площ для зберігання інструменту.

Комплект різального інструмента складається, як правило, із стандартного інструмента що виготовляється централізовано. Дані про типорозмір різального інструменту одержуємо на основі аналізу типових переходів технологічних процесів обробки на верстатах з ЧПК. Взаємозв'язок деталь - різальний інструмент наведений у виді матриці (таблиця 2.5). Це пояснюється зручністю обробки інформації на ЕОМ, матриця будується за правилом:

Рij =		1, якщо i - деталь обробється j -м інструментом;
0, у противному випадку,

де Р_ij - елемент матриці; i - номер деталі; j - номер інструмента.

Таблиця 2.5 формується на підставі даних таблиці 2.3. Розміри інструментів необхідно приймати на у відповідності зі стандартним поруч.

З елементами матриці можна зв'язати функції, що описують час виконання переходів. Підсумовуючи значення елементів матриці по рядках і стовпчиках, а також за обсягом часу обробки, можна робити висновок із доцільності включення i-ї деталі в групу чи її економічну обробку.

На підставі даних, отриманих при виборі різального інструменту, будується матриця відповідності технологічної пари різальний інструмент - допоміжний інструмент, що визначає характер їхньої взаємодії (таблиця 2.6). Номер допоміжного інструменту визначається по [3]. Матриця будується за правилом:

Рjk =		1, якщо для j -го різального інструменту застосовуємо k -й допоміжний інструмент;
0, у противному випадку,

де R_jk - елемент матриці; k - номер допоміжного інструменту; j - різальний інструмент.

Таблиця 2.5

Таблиця відповідності деталь - різальний інструмент

Позначення деталі	Найменування і параметри інструмента
		....................
			....................
			....................

...................................................................................................

...................................................................................................

			....................
			.................... ...................

Таблиця 2.6

Таблиця відповідності допоміжного і різального інструмента

Номер допоміжного інструменту	Найменування і основний розмірний параметр різального інструмента
		....................
			....................
			....................

...................................................................................................

...................................................................................................

			....................
			.................... ...................

Дані суми значення матриці по рядках і стовпчиках дозволяють визначити коефіцієнт використання допоміжного інструменту, а також коефіцієнт уніфікації різального інструменту у взаємозв'язку з допоміжним інструментом. Ці показники впливають не тільки на характер потоку інструментів у ГВС, а також на ефективне функціонування всієї автоматичної системи.

Допоміжний інструмент розділяють на три групи по типах кріплення ріжучих інструментів:

однорозмірний – для закріплення різального інструмента одного розміру, одного або декількох типів;

багаторозмірний – для закріплення різального інструмента одного або декількох типів;

багатотипорозмірний – для закріплення різального інструмента різних типів декількох послідовно розташованих розмірів.

Вибір типу залежить від багатьох чинників, проте, частіше усього застосовується багатотипорозмірний, що підвищує коефіцієнт використання інструменту, його оборотність, зменшує його номенклатуру.

На підставі даних табл. 2.5-2.6 заповнюється відомість різального і допоміжного інструмента (таблиця 2.7)

Таблиця 2.7

Відомість різального і допоміжного інструмента

....................................................................................................

....................................................................................................

Після визначення номенклатури різального і допоміжного інструмента складають групові інструментальні накладки. На склад групових інструментальних наладок впливають такі чинники: зміна номенклатури оброблюваних деталей; ємність інструментальних магазинів; число установок деталей, необхідних для їхньої обробки; вид металорізного устаткування. Можна виділити такі варіанти співвідношень складу інструментів у магазинокомплектах верстатів і технологічних потреб оброблюваних деталей.

1. Магазинокомплекти інструментів усіх верстатів однакові. Верстати в цьому випадку функціонують у режимі взаємозамінності, тобто будь-яка деталь із даної групи може бути оброблена на будь-якому верстаті. При відповідній ємності магазина число установок, необхідних для повної обробки деталей, мінімальне. Підвищується коефіцієнт використання устаткування, проте зменшується коефіцієнт використання інструмента в зв'язку з неможливістю обміну інструмента між верстатами, збільшується їхня загальна кількість, тому що одні і ті ж інструменти необхідно зберігати в кожному магазині верстата.

2. Магазинокомплекти інструментів верстатів попарно розрізнені, і за кожним магазином закріплена відповідна група деталей. Деталі з цієї групи можуть бути цілком оброблені тільки одним комплектом інструментів на одному верстаті. Недолік в тому, що при виході з ладу верстата закріплені за ним деталі не можуть бути оброблені на інших верстатах без їхньої переналадки.

3. Магазинокомплекти інструментів верстатів попарно розрізнені. Кожна деталь із заданої сукупності обробється послідовно на двох і більш верстатах. Верстати функціонують у режимі взаємодоповнення. Недолік в тому, що можливі простої верстатів у чеканні надходження чергової деталі від попередніх верстатів. При виході з ладу верстата закріплені за ним деталі можуть бути оброблені після його відновлення або на іншому верстаті після його переналадки.

4. Комбінований варіант компонування. При обробці деталей широкої номенклатури в залежності від співвідношення їхніх технологічних потреб і технологічних можливостей верстатів можуть бути використані всі розглянуті варіанти в різноманітних сполученнях.

На підставі аналізу даних по устаткуванню (таблиця 2.7), ємності інструментальних магазинів остаточно будується матриця відповідності магазинокомплектів і інструментів (таблиця 2.8).

Таблиця 2.8

Матриця магазинокомплектів