Режущий инструмент
Основу выбора номенклатуры инструмента составляют правила обработки основных и дополнительных поверхностей заготовок (последовательность переходов, траектории перемещения инструмента, режимов и т.д.).
Например, к основным поверхностям при токарной обработке относят такие, которые могут быть сформированы резцом с главным углом в плане φ = 93° и с вспомогательным углом φ = 32°. Поверхности, для образования которых необходим другой инструмент, считаются дополнительными.
Номенклатуру режущего инструмента определяют на основе анализа форм, размеров, требуемой точности и шероховатости основных и дополнительных поверхностей деталей с учетом вида выбранной заготовки.
далее…
Двухступенчатые сверла (рисунок ниже, а), применяемые для сверления ступенчатых отверстий, могут быть с режущими лезвиями, расположенными на одной спирали. Такие сверла, полученные перешлифовкой из обычных спиральных сверл, применяют только при малом перепаде ступеней диаметров. Более эффективны специальные ступенчатые сверла с чередующимися режущими лезвиями. Для снятия фасок сверла снабжают специальными насадками (рисунок ниже, б).
Ступенчатые развертки (рисунок ниже, в) изготовляют цельными (диаметром до 32 мм) и сборными (диаметром до 50 мм). Для одновременного развертывания ступени разверток проектируют таким образом, чтобы они начинали работать в отверстиях одновременно.
Комбинированные зенкеры изготовляют цельными и сборными. Зенкеры малого диаметра изготовляют цельными с затылованными зубьями.
далее…
Первоначально многоинструментная наладка настраивается в сборе на приборе для настройки инструмента, в последующем настраивают только резцовые вставки. При затуплении СМП поворачивают или заменяют непосредственно на станке.
При использовании комбинированного инструмента необходимо учитывать ряд технологических ограничений:
далее…
Номенклатуру и размеры стандартных и унифицированных режущих инструментов, необходимых для выполнения обработки группы деталей, следует выбирать в соответствии с назначенными ранее технологическими схемами обработки элементарных поверхностей. Разделение на элементарные поверхности должно охватывать все типы деталей, предусмотренных для обработки, учитывать конструктивно-технологическую общность отдельных форм и возможность их образования при одинаковых технологических решениях, набором инструмента. Из полученного набора составляют комплекты инструментов за счет исключения идентичных повторяющихся. Особое внимание следует обратить на возможность унификации инструмента для обработки конструктивных элементов близких размеров, например, крепежных отверстий. Фасонный инструмент заменяется более простым, но перемещающимся по сложной траектории.
далее…
Во многих областях машиностроения, в частности, в аэрокосмической и автомобильной промышленности, все чаще применяют материалы с особыми свойствами. Такими свойствами являются малый износ в вызывающей коррозию среде, высокая теплостойкость, повышенная механическая прочность и малая удельная плотность. Разработаны такие материалы, как коррозионно-стойкие и высоколегированные стали, чугуны с шарообразным графитом, материалы из легких металлов, усиленные стекловолокном и частицами, комбинированные слоистые материалы из легких металлов, а также сплавы на базе Ni и Ti.
далее…
Еще один метод изготовления чрезвычайно мелкозернистого порошка состоит в преобразовании солей металлов. При этом методе предыдущая фаза Со-W в воде смешивается с вольфрамовой кислотой и сушится распылительным методом. Эта смесь преобразуется в реакторе методом псевдосжижения при температуре ниже 1000 °С путем соединения с частицами WC-Co размером несколько нанометров. На основе этих порошков с диаметром зерен 0,2 мкм удается изготовить твердые сплавы с размером зерен WC 0,2…0,3 мкм.
Наряду с использованием мельчайших порошков при производстве особо- и ультрамелкозернистых твердых сплавов большое значение имеет введение добавок для торможения роста зерен, как например, VC, Ch3C2, (Ta, Nb)C. Торможение добавкой VC – самое действенное, и приводит к высокой твердости и абразивной устойчивости. Воздействие добавок Ch3C2 на твердость невелико, но с их помощью можно достигать особенно равномерной структуры с хорошей прочностью на излом. Добавки (Ta, Nb)C также способствуют образованию сплавов с хорошей вязкостью. Здесь отрицательным является уменьшение прочности на изгиб при увеличении концентрации.
далее…
Модификацию поверхностей режущих материалов путем нанесения покрытий сегодня осуществляют различными способами. С точки зрения технологии процесса, важны такие параметры, как способ осаждения, температура и давление. Получаемые многослойные модификации различаются по твердости, неокисляемости и коэффициенту трения, и в соответствии с этим имеют свои области применения.
При высоких температурах процесса нанесения покрытия методом химического осаждения покрытий из газовой фазы – CVD (1000… 1100 °С) из-за напряжения растяжения ухудшается вязкость твердого сплава. Однако, покрытие СУЭ позволяет осаждать очень толстые слои. При нанесении покрытий методом физического осаждения покрытий в вакууме - PVD и методом химического осаждения покрытий с плазменным сопровождением – PA-CVD, протекающих при более низких температурах (400…500 °С), твердые сплавы получают без потери вязкости.
далее…
Твердые сплавы с прочным сцеплением алмазных слоев, осажденных безнапорным методом, конкурируют с инструментами, изготовленными из поликристаллов алмазов (ПКА), применяемых, в основном, для обработки легких сплавов. Алмазный слой толщиной около 10 мкм, нанесенный непосредственно на субстрат из твердого сплава, имеет хорошее сцепление и равномерность формы. Поверхность имеет структурированную топографию, типичную для алмаза.
Значительное повышение производительности обработки заготовок достигается благодаря использованию режущих инструментов, оснащенных поликристаллами сверхтвердых материалов (СТМ) на основе кубического нитрида бора (КНБ), ПКА, а также режущей керамикой.
далее…
При сопоставлении скоростей торцового фрезерования фрезами, оснащенными композитом и твердым сплавом, особенно очевидно преимущество КНБ перед твердыми сплавами. Фрезерование чугунов и сталей инструментом из КНБ принципиально отличается от обработки твердосплавными фрезами: при обработке инструментами, оснащенными КНБ, скорость резания закаленных сталей выше в 5 раз, а чугунов — в 10…20 раз (в зависимости от твердости). Фрезы с пластинами из керамики по скорости резания уступают фрезам с КНБ примерно в 2 раза при обработке стали и в 3…5 раз при обработке чугуна. Стали, закаленные до HRC ≥ 55, практически не фрезеруются керамикой и твердым сплавом (в отличие от точения).
далее…
Выбор формы СМП зависит от типа операции. Форма СМП выбирается в соответствии с необходимым главным углом в плане и с учетом возможности обработки труднодоступных поверхностей детали. Для обеспечения прочности режущей вершины и, соответственно, экономической эффективности обработки, следует выбирать режущую пластину с наибольшим из возможных углов при вершине.
Области применения СМП различных форм и размеров в зависимости от толщины срезаемой стружки показаны на рисунке ниже. Принимается, что чистовые операции выполняются с подачами So = 0,1…0,3 мм/об и глубинами резания t = 0,5…2,0 мм, получистовые с So = 0,2…0,5 мм/об и t = 1,5…5,0 мм и черновые с So = - 0,5…1,5 мм/об и t = 5…15 мм.
далее…
Унифицированные резцовые вставки (рисунок ниже) представляют собой резцы укороченной длины с регулировочными винтами на боковой и торцовой поверхностях корпуса, с помощью которых происходит их настройка на размер (Вни Lи) вне станка в специальных приспособлениях. Применяют узлы крепления СМП четырех типов: Р, С, S и М.
далее…
Обработка корпусных деталей на многооперационных станках с ЧПУ, как правило, начинается с фрезерования плоскостей и черновой обработки отверстий.
При обработке по литейной корке чугунных и стальных деталей эффективны торцовые фрезы с тангенциальным расположением СМПу которые позволяют снимать большие припуски с большими подачами, так как тангенциальное расположение пластин обеспечивает высокую жесткость и прочность. Фрезы такой конструкции в России выпускают ОАО "Томский инструментальный завод" и ООО "СКИФ-М" (г. Белгород).
далее…
Торцовые фрезы " CoroMill 200" применяются с круглыми пластинами RCKT1204М0-РМ (рисунок) и обозначаются R200-038А32-12М (рисунок). Буква R обозначает правое вращение фрезы при резании; цифра 200 обозначает тип рассматриваемой фрезы -" CoroMill 200"; 038 – характерный размер фрезы (38 мм); буква А говорит о том, что посадочная поверхность фрезы – цилиндрический хвостовик, а цифра 32, что диаметр хвостовика равен 32 мм; 12М – диаметр используемой пластины 12 мм, а шаг фрезы нормальный – M (возможен крупный шаг – L и мелкий – Н).
далее…
Для больших съемов металла используют универсальные торцово-цилиндрические фрезы "CoroMill 331". В этих фрезах СМП устанавливаются либо в фиксированное положение, либо в подпружиненных кассетах. Подпружиненные кассеты обеспечивают минимальное радиальное биение и равные условия для всех СМП, что позволяет точно прогнозировать стойкость этих фрез. Фрезы "CoroMill 331" работают с подачей до 0,3 мм/зуб, обеспечивая хороший отвод стружки из-за большого объема стружечных канавок. Типы операций, выполняемых фрезой "CoroMill 331", показаны на первом рисунке ниже. При фрезеровании пазов большой эффект дает возможность настраивать ширину фрезы в широком диапазоне от 6 до 26,5 мм с допуском 0,01 мм при глубине паза до 114,5 мм. Фреза "CoroMill 331" с регулируемой шириной показана на втором рисунке.
далее…
Концевые фрезы "CoroMill 390" диаметром 12…40 мм имеют оптимизированные стружечные канавки и возможность подачи сжатого воздуха через корпус фрезы. Это гарантирует отвод стружки на скоростных режимах резания и при обработке материалов, дающих сливную стружку. Фрезы "CoroMill 390" обеспечивают высокую производительность при обработке открытых и закрытых пазов, торцовом фрезеровании, в том числе вблизи зажимных элементов приспособлений. Имеется возможность фрезерования с врезанием с вертикальной подачей с последующей винтовой интерполяцией и со спиральным фрезерованием.
далее…
Для обработки основных типов отверстий на многоцелевых станках используется практически весь типаж выпускаемых сверл: быстрорежущие с нанесенными износостойкими покрытиями (таблица 1), твердосплавные цельные двухлезвийные со специальной заточкой (таблица 2), твердосплавные цельные трехлезвийные (рисунок ниже и таблица 3), с напаянными пластинами из твердого сплава (таблица 4), ступенчатые (таблица 5) и ружейные (таблица 6).
далее…
Для придания универсальности широко используется сборный инструмент: сверла со сменными пластинами , сверла с насадками (первый рисунок ниже) и вставками для снятия фасок, комбинированный инструмент с использованием резцовых вставок (второй рисунок ниже). далее…
Сверла "CoroDrill Delta" предназначены, в основном, для обработки отверстий диаметром 3…20 мм, но иногда их можно использовать для обработки отверстий диаметром до 30,4 мм. Глубина обработки достигает 5D. Обычно обработка отверстий (с величиной диаметра из этого диапазона значений) осуществляется за несколько переходов (центрование, сверление спиральными сверлами из быстрорежущей стали, зенкерование и развертывание).
далее…
Точность обрабатываемых отверстий соответствует следующим параметрам: предельное отклонение диаметра по 6-10 квалитетам, допуск круглости отверстий по 8-10 квалитетам, параметр шероховатости обрабатываемой поверхности Ra = 1,5…2,0 мкм. Такие результаты обработки с применением типовых технологических процессов обычно могут быть достигнуты только после предварительного развертывания. Величина осевого усилия резания на 50 % меньше, чем в случае применения спиральных сверл.
далее…
На большинстве многооперационных станков традиционно применяются резьбонарезные патроны с механизмом компенсации шага резьбы на сжатие и растяжение, когда передняя часть патрона со вставкой и закрепленным в ней метчиком имеет возможность перемещаться в осевом направлении относительно корпуса патрона, установленного в шпинделе станка. Компенсация, т.е. перемещение вставки с метчиком, происходит под действием усилия резания при рассогласовании скорости подачи с шагом нарезаемой резьбы. Практически всегда подача назначается меньше шага резьбы и в нормальном режиме патрон работает на растяжение, но в случае, если метчик защемляется стружкой в процессе резьбона-резания и останавливается, срабатывает предохранительная муфта. Метчик при этом не имеет продольного перемещения, и т.к. подача станка не выключена, то патрон в этом случае работает на сжатие.
далее…
Очень часто резьбонарезание является лимитирующей операцией при обработке корпусных деталей, которые характеризуются наличием большого количества резьбовых отверстий нескольких типоразмеров. Решить проблему производительности позволяют резьбонарезные патроны с автоматическим переключением направления вращения, выпускаемые фирмами Otto Bilz, EMUGE и TARMATIK Corp. Особенностью патронов является то, что они позволяют реверсировать вращение метчика без реверса шпинделя станка, это реверсирование производится при значительной скорости вращения шпинделя. В зависимости от нарезаемой резьбы, выпускаются патроны, разрешающие работу при частоте вращения 1500, 2500 и 4000 мин-1.
далее…
Точность глубины нарезания резьбы при помощи патрона с переключением вращения составляет ±0,1 мм. Время нарезания резьбы мало, так как при этом практически отсутствует время разгона-торможения (реверсируемая масса состоит только из шпинделя патрона, цангового зажима и метчика). Как правило, время обработки одного отверстия составляет менее 1 сек.
далее…
При нарезании резьбы на станках с ЧПУ, находящихся в хорошем техническом состоянии, механизм компенсации практически не работает на протяжении всего цикла. В это время подача поддерживается на заданном уровне системой ЧПУ. Проблемы начинаются при подходе к точке реверса шпинделя. Именно в этом месте существует опасность перебега метчика, т.к. привод подачи останавливается намного быстрее, чем вращение шпинделя, и эта опасность тем выше, чем выше скорость вращения шпинделя.
далее…
Резьбофрезерование является методом, известным больше теоретически, но этот метод на современном оборудовании, имеющем возможность управления одновременно по трем координатам, проявляет все свои достоинства: простота конструкции вспомогательного инструмента (достаточно державки или высокоточного патрона), одним инструментом можно обрабатывать как правые, так и левые резьбы, как внутренние, так и наружные независимо от диаметра резьбы. При поломке фрезы она не остается в отверстии, как метчик, а легко извлекается, т.к. имеет размеры меньшие, чем отверстие под резьбу. Любой класс точности и характер сопряжения резьбы можно получить одним инструментом, вводя соответствующие коррективы в программу. Резьба полного профиля в глухом отверстии нарезается практически до дна, исключая необходимость сверления отверстия на 3-4 шага глубже для размещения витков резьбы не полного профиля на рабочем конусе метчика или растачивания канавки для выхода резьбы.
далее…
После подвода фрезы и ее установки по оси отверстия 1, ее перемешают на глубину резьбы 2, затем происходит врезание по плавной дуге порядка 180° – 3. После осуществляется фрезерование профиля резьбы за один планетарный обход фрезой на 360° – 4, при этом фреза вращается с частотой до 10000 мин-1. Далее фреза плавно отводится по дуге 5 и выводится из отверстия б.
далее…