Инструмент для автоматизированного производства.

ежущий инструмент для автоматизированного производства практически по номенклатуре совпадает с инструментом, используемым на универсальных станках. Однако в силу того что автоматизированное оборудование отличается высокой концентрацией технологических переходов обработки и работает без постоянного обслуживания человеком, к качеству этого инструмента предъявляются повышенные требования, в частности к точности размеров, к стабильности режущих свойств.

Самым распространенным видом технологических переходов автоматизированного производства является обработка отверстий. Как обычно, отверстия в сплошном материале обрабатываются сверлами. Большое влияние на стабильность работы и стойкость оказывает жесткость сверл. Короткие сверла обладают в 2—3 раза большей стойкостью по сравнению со сверлами обычной длины. Это особенно заметно на сверлах малого диаметра. Поэтому там, где это возможно, целесообразно применять короткие сверла. В тех случаях, когда при обработке не требуется длинной рабочей части, но выступающие элементы детали не позволяют применять короткие инструменты, используются для обеспечения большей жесткости усиленные хвостовики.

Для повышения производительности и надежности работы сверл на станках с ЧПУ сверление ведут с автоматическим изменением режимов резания. На участках, где имеется, например, литейная корка, предусматривается уменьшение частоты вращения сверла. На выходе сверла из отверстия, когда прекращает работу поперечная режущая кромка, резко, приблизительно в 2 раза, уменьшается осевое усилие. Скачкообразное изменение нагрузки вызывает скачкообразную упругую деформацию элементов оборудования. В результате сверло испытывает удар, что может вызвать поломку инструмента.

Во избежание этого на выходе сверла из отверстия уменьшается подача. Возможность изменения в ходе процесса режимов резания является одним из преимуществ оборудования с ЧПУ и его необходимо при разработке технологических процессов изготовления деталей в полной мере использовать. Для обработки отверстий диаметром более 20 мм наряду со спиральными сверлами применяются сборные перовые сверла (рис. 16.1). Конструкция сборного перового сверла состоит из режущей пластины, державки и фиксирующего винта. На режущих кромках выполняются стружкоразделительные канавки. В зависимости от назначения применяются различные типы перовых сверл с разнообразными формами пластин и углов при вершине. Эффективным является применение в автоматизированном производстве также двух кромочных сверл с механическим креплением многогранных твердосплавных пластин, ружейных твердосплавных сверл. Для сохранения числа переходов, исключения зацентровки и рассверливания отверстий применяются ступенчатые сверла с отдельными винтовыми канавками для каждой ступени.

Для расширения отверстий и повышения точности их обработки в автоматизированном производстве используются зенкера и развертки. При обработке соосных отверстий, особенно когда время обработки отдельных ступеней невелико, целесообразно применение комбинированного инструмента. Например,, на рис. 16.2, а изображен комбинированный трехступенчатый зенкер. Первая его ступень, работающая с относительно невысокой скоростью резания, изготавливается из быстро-
режущей стали, а вторая и третья оснащены твердосплавными пластинами 1. На рис. 16.2, б показан зенкер с многогранными неперетачиваемыми пластинами твердого сплава.

Первая ступень зенкера, предназначенная для обработки отверстия, оснащена квадратной 4, а вторая ступень, снимающая фаску, —трехгранной пластиной 1. Пластины закрепляются на корпусе прихватами 3 и винтами 2 с внутренним шестигранником.

Для окончательной обработки отверстий кроме обычных разверток принимают однолезвийные развертки. Более высокую точность расположения и формы отверстия по сравнению с развертыванием дает Чистовое растачивание. Черновую обработку отверстий, полученных при отливке, производят растачиванием твердосплавными резцами или резцовыми блоками. Хорошие результаты по стойкости и точности дают инструменты, режущая часть которых оснащена сверхтвердыми материалами.

На рис. 16.3, а приведена резцовая вставка, оснащенная композитом. Она представляет собой корпус 1, в отверстие которого вставлен нож с закрепленным композитом. Регулировка вылета резца осуществляется винтом 4, а его закрепление — винтом 3. Длина резцовой вставки регулируется винтом 2. В автоматизированном производстве используются также инструменты с многогранными пластинками из композитов. На рис. 16.3, б показана резцовая вставка с механическим креплением в корпусе многогранной пластины 4. Крепление осуществляется прихватом 5 с винтом 6. Регулировка инструмента в двух взаимно перпендикулярных направлениях производится винтами 1 и 3.

По сравнению с твердосплавными инструменты, оснащенные сверхтвердыми материалами, позволяют повысить скорость резания, что вызывает соответствующее повышение производительности обработки.

При невысоких требованиях к точности обработки одинаковых отверстий несколькими инструментами на многооперационных станках обрабатывают сначала все отверстия одним инструментом, затем следующим. Если же требования к точности диаметральных размеров

и форм отверстий высокие, сначала обрабатывают полностью первое отверстие, меняя при этом инструменты, затем таким же образом — второе и т. д. В противном случае погрешность обработки будет увеличиваться за счет погрешности позиционирования. Для обработки группы отверстий в корпусных деталях оказывается эффективным применение многошпиндельных головок. Многошпиндельные головки имеют несколько вращающихся в процессе обработки шпинделей, в которых закрепляются соответствующие инструменты. Шпиндели могут располагаться в один ряд (рис. 16.4, а) либо занимать разнообразные положения (рис. 16.4, 6), соответствующие положениям обрабатываемых одновременно отверстий в заготовке. Опыт показывает, что перспективным в автоматизированном производстве является применение плансуппортной головки (рис. 16.5), с помощью которой возможна обработка ступенчатых отверстий и торцевых поверхностей, проточка канавок и круговых пазов различной формы.

Головка наряду с вращением обеспечивает автоматическое радиальное перемещение резца с державкой, которое осуществляется с помощью реечно-зубчатых передач и двигающейся вдоль оси шпинделя тяги. Плансуппортная головка позволяет производить последовательно черновую и чистовую обработку, уменьшая затраты времени на смену инструмента по сравнению с обработкой отверстий отдельными инструментами.

На станках с ЧПУ, оснащенных контурной системой управления, отверстия больших диаметров обрабатываются концевыми фрезами. Фреза вращается вокруг своей оси и одновременно вращается вокруг оси отверстия. С целью повышения производительности используются обдирочные фрезы. Контурное фрезерование обеспечивает повышение производительности по сравнению с растачиванием при снятии и неравномерных припусков. При этом длина отверстия не должна превышать длину режущей части фрезы.

Для обработки всевозможных уступов, пазов и фрезерования фасонных контуров различных деталей применяют концевые фрезы. Вылет фрезы сильно влияет на ее стойкость, особенно при обработке труднообрабатываемых сталей. Он должен устанавливаться возможно меньшим.

Диаметр фрез принимают несколько меньшим ширины паза. Обработку на станке с ЧПУ выполняют последовательно: вначале фрезеруют среднюю часть паза, затем обе стороны. Для облегчения врезания с осевой подачей применяют фрезы с особой заточкой торцевых зубьев.

Открытые плоскости, как правило, обрабатываются торцевыми, твердосплавными фрезами с многогранными неперетачиваемыми пластинками. Для получения низкой шероховатости обработанных поверхностей рекомендуется снабжать торцевые фрезы одним или двумя зачистными ножами, выступающими на величину 0, 02...0, 04 мм по отношению к другим ножам.

При малых припусках для получения низкой шероховатости обработанной поверхности применяют торцевые фрезы, оснащенные сверхтвердыми материалами. Эффективная работа автоматизированного оборудования требует его оснащения сменяемыми по программе инструментами при высокой точности их установки и малой затрате времени. С целью снижения простоев оборудования при замене инструментов применяют их быстросменные конструкции, настраиваемые на размер вне станка.

При постановке инструмента на рабочее место в станке не требуется дополнительного регулирования на размер. Во многих конструкциях режущих инструментов установка на размер по длине осуществляется с помощью регулировочных винтов. Так, на рис. 16.6, а приведена концевая фреза с цилиндрическим хвостовиком 1. Требуемый вылет

фрезы устанавливают с помощью регулировочного винта 2, который фиксируют в требуемом положении контргайкой 3. Для обработки отверстий используют сверла (рис. 16.6, б), зенкера (рис. 16.6, в), развертки с цилиндрическим хвостовиком, поводком и винтом для установки их вылета. Сверла, зенкера и другие инструменты обычного исполнения закрепляют в оправках. Оправка на конце своих цилиндрических хвостовиков имеет поводки и регулировочные винты, что позволяет устанавливать требуемый вылет инструмента. Установка резца на размер, соответствующий определенному положению его вершины, также осуществляется с помощью регулировочного винта (рис. 16.6, г), ввернутого в отверстие на заднем торце державки. Подналадка резцов на размер может осуществляться вне станка по двум координатам с помощью установочных винтов (рис. 16.7). Для растачивания широко используются расточные оправки с точной настройкой резца на размер.

При настройке инструментов вне станка применяются разнообразные измерительные устройства. На рис. 16.8, а изображена скоба для настройки вылета инструмента. Скоба 2 закреплена на призме 3, которая устанавливается на хвостовике инструмента. Наладочный размер А устанавливается регулировочным винтом 1. В приспособлении (рис. 16.8, б) для настройки осевых инструментов настраиваемый инструмент 5 устанавливают во втулку 3, а шаблон 4 — во втулку 2. Наладочный размер А регулируется с помощью гайки, расположенной на оправке. Комплект сменных втулок 3, устанавливаемых в корпусе /, с различными внутренними диаметрами позволяет настраивать инструменты, имеющие разныё диаметры хвостовиков. Находят применение также приборы с постоянными магнитами, с помощью которых они закрепляются на измеряемых инструментах. Точность настройки размера по жесткому измерителю ориентировочно колеблется в пределах 0, 15...0, 3 мм.

Хорошие результаты дает настройка с применением специальных микрометрических устройств, обеспечивающих малые, точно отсчитываемые перемещения, оптических устройств, устройств с индуктивными датчиками и т. п. При настройке с помощью оптических устройств, пользуясь отсчетными устройствами, устанавливают его перекрестие

в положение, которое должна занять вершина резца. Затем регулируют положение резца (инструмента)в державке или оправке так, чтобы его вершина совпала с перекрестием. В этом положении резец закрепляется. Размеры и допуски посадочных поверхностей режущего и вспомогательного инструмента следует определять, исходя из требуемой точности позиционирования инструмента. Если не удается обеспечить нужную точность позиционирования инструмента, необходимо предусматривать регулировку инструмента на станке. Повышение точности обработки на автоматизированном оборудовании достигается путем автоматической подналадки положения режущего инструмента относительно детали в процессе работы для компенсации износа. По мере износа инструмента происходит изменение размеров обработанной детали. Как только размер детали подходит к опасной зоне, контрольно-измерительное устройство выдает команду, и происходит поднастройка инструмента до нужного размера. Известны, например, устройства для регулирования размера отверстия при его расточке, которые позволяют выдвигать резец из державки по, мере износа. Дополнительная подналадка инструмента на станке используется в том случае, когда размерная стойкость не обеспечивает полного использования режущих возможностей инструмента за одну установку.

Суммарное рассеивание размеров при обработке партии деталей складывается из мгновенного рассеивания и поля систематически закономерно изменяющейся погрешности. На рис. 16.9 представлено несколько положений мгновенных рассеяний по полю допуска ϐ, взятых через определенные промежутки времени. Поле рассеяния при построении диаграммы определяется из условия, что мгновенное распределение подчиняется нормальному закону и имеет диапазон изменения размеров, равный 60. Линии C₁ и С₂, ограничивающие поле мгновенного рассеяния, будут параллельны линии A₀. определяющей систематическую погрешность, вызванную износом инструмента. Для полной гарантии подналадку производят тогда, когда поле рассеяния не доходит на величину ∆ до предельно допустимого размера детали. Величина периода между подналадками