Режущий инструмент является со­ставной частью комплексной автомати­зированной системы станка с ЧПУ, обе­спечивающей его эффективную эксплуа­тацию. От выбора и подготовки инстру­мента зависят производительность стан­ка и точность обработки. Для обеспе­чения автоматического цикла работы требуется высокая надежность инстру­мента.

Режущий инструмент для станков с ЧПУ должен удовлетворять следующим требованиям:

1) обладать стабильными режущими свойствами;

2) удовлетворительно формировать и отводить стружку;

3) обеспечивать заданную точность обработки;

4) обладать универсальностью, что­бы его можно было применять для обработки типовых поверхностей различ­ных деталей на разных моделях стан­ков;

5) быть быстросменным при пере­наладке на другую обрабатываемую де­таль или замене затупившегося инстру­мента;

6) обеспечивать возможность пред­варительной наладки на размер вне станка (совместно с применяемым вспо­могательным инструментом).

Указанные требования не позволяют в ряде случаев использовать на станках с ЧПУ режущий инструмент, применяе­мый на станках общего назначения. В на­стоящее время для использования на станках с ЧПУ выделена особая группа режущего инструмента, причем часть из него уже стандартизована.

При обработке деталей на станках токарной группы используют резцы, сверла, зенкеры, развертки, метчики, реже фрезы некоторых типов "и др. Наибольшее распространение получили резцы.

Требования к резцам

Резцы для станков с ЧПУ имеют определенные типовые конструкции. Bee они являются сборными и оснащаются многогранными пластинами из твердого сплава, минералокерамики или сверх­твердых материалов.

Резцы для ст. анков с ЧПУ должны отвечать следующим требованиям:

1) максимально использовать непе - ретачиваемые пластины, механически закрепляемые на корпусе инструмента, что обеспечивает постоянство его кон­структивных и геометрических пара­метров в процессе эксплуатации;

2) использовать наиболее рацио­нальные формы пластин, обеспечиваю­щих универсальность инструмента, т. е. позволять обрабатывать одним резцом максимальное число поверхностей де­тали;

3) позволять систематизацию основ­ных и присоединительных размеров ин­струмента; резцы с различными углами в плане должны иметь одни и те же основные координаты, что создает удоб­ство для программирования техноло­гических операций;

4) допускать возможность работы всех инструментов в прямом и перевер­нутом положениях;

5) предусматривать применение в ле­вом исполнении;

6) обеспечивать повышенную точ­ность инструмента, особенно резцовых вставок, по сравнению с универсаль­ным инструментом для станков с руч­ным управлением; это необходимо для повышения точности предварительной наладки и установки инструмента «в раз­мер» после его закрепления на станке или в резцовом блоке;

7) удовлетворительно формировать стружку и отводить ее по канавкам, образованным в процессе прессования и спекания твердого сплава или выто­ченным алмазным кругом на передних поверхностях пластин.

Виды резцов

Резцы со сменными многогранными твердосплавными пластинами. Этот вид резцов наиболее широко используется на станках с ЧПУ. Конструкции резцов отличаются типом, формой, видом узла крепления пластины и державки, фор­мой используемых пластин. Ассортимент сменных многогранных пластин (СМП), используемых в резцах и других инстру­ментах, весьма разнообразен; правиль­ные многогранники, ромбы, круги, прямо­угольники и параллелограммы, а также пластины специальных форм для обра­ботки канавок и галтелей для обрезки и др.

При правильной организации инстру­ментального производства технико-эко - номический эффект от применения ин­струмента с СМП очень велик (рис. 4.13).

В комплект инструмента для токар­ных станков с ЧПУ обычно входят следующие резцы (рис. 4.14);

/ — резцы проходные отогнутые пра­вые с ф = 45° для патронной обработки деталей типа фланцев, которые обеспечи­вают наружную обточку, проточку тор­цов, проточку выточек, снятие фасок;

2 — резцы контурные с параллело - граммными пластинами с ср = 93-^-95°, которые позволяют производить обточку деталей по цилиндру и конусу, прота­чивать обратный конус с углом спада до 30°, обрабатывать радиусные по­верхности, галтели и протачивать торцы движением от центра детали к наруж­ному диаметру. Данными резцами можно протачивать канавки для выхода шли­фовального круга;

3 — резцы контурные с параллело - граммными пластинами с ф = 63°, кото­рые позволяют производить обработку полусферических поверхностей и кону­сов с углом спада до 57°;

4 — резцы резьбовые с ромбическими пластинами, закрепленными сверху при помощи прихвата. Резцы позволяют нарезать резьбы с шагом от 2 до 6 мм.

Рис. 4.13. Эффективность инструмента со сменными многогранными пластинами (СМП)

Рис. 4.14. Схема обработки основных типовых поверхностей токарными резцами со сменными Многогранными пластинами ч^да I>«V-

Рис. 4.15. Токарные резцы: а — полномерный (проходной); б — резец-вставка с регулиро­вочным винтом; а — укороченные резцы - вставки

Угол профиля обеспечивается формой пластины;

5 — резцы резьбовые для нарезания внутренних резьб. Позволяют нарезать резьбы с шагом до 2 мм с близким под­ходом к торцу. Точность профиля резь­бы обеспечивается заточкой пластин. Наименьший диаметр отверстия, в кото­ром можно нарезать резьбу,— 35 мм;

6 — резцы с ромбическими пласти­нами с ф = 95° для растачивания сквоз­ных отверстий и проточки заточек;

7 — резцы расточные с ф = 92°, по­зволяющие растачивать отверстия диа­метром от 22 мм и более;

8—резцы проходные с ф = 45° и квадратными пластинами, левые для на­ружной обточки, проточки торцов дета­лей, проточки выточек, снятия фасок. Наибольшее применение находят при патронной обработке фланцевых дета­лей;

9 — резцы для проточки наружных прямых канавок шириной от 1 до 6 мм с глубиной, равной ширине. Пластины специальной формы закрепляются с по­мощью прихватов. Разработаны резцы с использованием специальных двусто­ронних пластин для проточки внутренних прямых канавок и наружных угловых. Аналогичные конструкции могут быть применены для обработки канавок под стопорные кольца, радиусные канавки и т. п.;

10 — резцы контурные с пластиной трехгранной правильной формы с <р = = 93°, которые позволяют протачивать цилиндрические и фасонные поверхности. Достоинства их в том, что в них исполь­зуются три рабочие вершины по срав­нению с двумя у резцов с параллело - граммными пластинами. Однако при этом жесткость крепления пластин снижается;

11 — резцы контурные с пластиной трехгранной формы с ф = 63°;

12 — резьбовые резцы для нарезания наружных резьб с шагом до 2 мм. Режу­щая прямоугольная пластина закрепля­ется на державке с помощью прихвата. Профиль вершины резца обеспечивается заточкой пластин под углом, равным углу профиля резьбы;

13 — резцы проходные упорные с трехгранной пластиной неправильной формы с ф = 92-^95°, которые позво­ляют протачивать ступенчатые поверх­ности, фаски, торцы движением от на­ружного диаметра к центру детали. Ре­жущая пластина закрепляется клином или рычажным устройством.

Применяют три исполнения резцов (рис. 4.15);

1) полномерные;

2) резцы-вставки;

3) укороченные с регулировочными элементами.

Полномерные токарные резцы всех исполнений достаточно широко исполь­зуют в производстве на станках со съемными инструментальными блоками (в них инструмент настраивается вне станка) или с суппортами.

Резцы-вставки, как и полномерные резцы, конструктивно могут быть выпол­нены с пластиной любой формы. Наличие винта в торце вставки позволяет до­статочно просто отрегулировать вылет резца.

Унифицированные укороченные рез­цы-вставки закрепляют на оправках в самых разнообразных сочетаниях. Су­ществует несколько конструктивных ис­полнений резцовых вставок с различ­ными углами в плане, параметрами пла­стин и - методами их закрепления на кор­пусах; призматические без регулировоч­ных винтов; с винтами для поперечного и осевого регулирования и др.

Для подналадки расточных резцов с точностью 0,05—0,01 мм на диаметр

Рис. 4.16. Микрометрическая вставка в рас­точную оправку

Применяют резцы-вставки с микрометри­ческим регулированием вылета. Такую вставку (рис. 4.16) устанавливают в гнездо расточной оправки. Державка 6 С закрепленным с помощью винта 9 рез­цом 5 перемещается во время «наладки на размер» во втулке 8 при вращении лимба 7. Шпонка 4 предотвращает по­ворот державки. Для устранения зазоров в сопряжениях имеется комплект тарель­чатых пружин 3, размещенный в выточке втулки 8. Пружины упираются в буртик втулки /, ввернутой в державку, и стре­мятся сдвинуть ее вниз. Винт 2 служит для грубой наладки резца на размер. Тонкая наладка достигается поворотом лимба с ценой деления 0,01 мм. На торце втулки 8 имеется нониус, позволяющий отсчитывать перемещения резца с точ­ностью 1 мкм. При изменении размера более чем на 0,5 мм используют винт 2.

В практике стремятся ограничить но­менклатуру резцов, используя для раз­ных видов точения державки с единой формой пластины (рис. 4.17).

Резцы с механическим креплением пластин из минералокерамики. На стан­ках с ЧПУ в ряде случаев можно ис­пользовать резцы с режущей частью из минералокерамики. Керамические пла­стины изготовляют прессованием и спе­канием из составных элементов. Белая (окисная) керамика состоит на 99 % из АЬОз и не содержит связки. Высокая твердость основы и ее тугоплавкость определяют хорошие режущие свойства керамики, однако изгибная прочность низка (250—350 МПа). Прочность кера­мики увеличивают добавлением карбидов металлов, например карбидов титана (черная керамика). Прочность на изгиб при этом увеличивается до 700—750 МПа.

Наиболее широко применяются мар­ки окисно-карбитной группы ВЗ, ВОК-бО и ВОК-63. Основная область примене­ния этих марок — чистовое и получи­стовое точение закаленных сталей и серых чугунов. Возможна обработка кон­струкционных легированных и быстро­режущих сталей. Скорость резания 200— 250 м/мин для сталей и 150—250 м/мин для чугунов.

Неперетачиваемые пластины из ми­нералокерамики обычно работают с от­рицательными передними углами (—6°) и углами наклона режущей кромки —4°. Геометрическая форма должна обеспе­чивать наибольшую прочность пластины, поэтому рекомендуются резцы с квад­ратными и ромбическими пластинами.

Рис. 4.17. Схема применения резцов с пла­стинами треугольной формы

Резцы из сверхтвердых материалов на основе кубического нитрида бора.

Особенностью синтетических поликри­сталлических сверхтвердых материа­лов — композитов — является сочетание высокой твердости и теплостойкости. Резкое увеличение твердости (композиты в три-четыре раза превосходят по микро­твердости твердые сплавы) открыло но­вые перспективы применения лезвийного инструмента. Наряду с увеличением ско­ростей резания появилась возможность окончательной лезвийной обработки де­талей из материалов высокой твердости (закаленных сталей и твердых сплавов), что исключает операцию шлифования. Следовательно, можно совместить пред­варительную и окончательную обработ­ку на одном оборудовании.

В настоящее время разработаны

И выпускаются сборные и цельные со­ставные конструкции резцов из компо­зита [25].

Кодирование инструмента

Среди инструмента с СМП группа токарных резцов наиболее представи­тельна. Учитывая большое число фирм, изготовляющих этот инструмент, и пе­строту его обозначения, ISO предприня­та попытка создать единую систему коди­рования токарных резцов, в которую составной частью входят отдельные сим­волы обозначения пластин [73].

Пример построения обозначений цельных (полномерных) расточных опра­вок согласно рекомендации ISO показан на рис. 4.18. Другие типы токарных рез­цов кодируются в соответствии с рас­смотренной схемой.

Системы инструмента для токарных станков с ЧПУ

Комплектная система инструмента.

Рис. 4.19. Комплект режущего инструмен­та для станков 172ЭФЗ, 1734ф3, 1751ФЗ

В практике часто комплект инструмента к данному станку ограничен определен­ными его типами (рис. 4.19). Естественно, что к комплекту режущего инструмента

Придается и комплект вспомогательного инструмента, имеющего соответствую­щие базовые элементы под инструмент и под посадочные поверхности суппорта или револьверной головки станка.

Модульная система инструмента. Создание инструмента на базе стандарт­ных модулей является логическим разви­тием агрегатирования, характерного для металлорежущего оборудования.

Модуль — инструментальный блок, состоящий из рабочей части (сменной многогранной пластины) и корпуса, рас­считанного на закрепление в оправке, установленной на рабочей позиции стан­ка. В одной оправке можно монтиро­вать разнообразные модули, что при­дает инструментальной системе гибкость. Модулем является также и вспомога­тельный инструмент, например цанговый патрон для осевого инструмента и т. п.

Модули, входящие в набор для стан­ка (рис. 4.20), имеют одинаковые хво­стовики, соответствующие гнезду в стан­ке под инструмент или гнезду пере­ходных оправок. Типы хвостовиков мо­дулей различны. Так, в модульном ин­струменте фирмы САНДВИК базовый хвостовик выполнен прямоугольным с отверстием и прорезью.

Модульная инструментальная систе­ма обеспечивает не только быструю, но и автоматизированную смену модулей на рабочих позициях станка при исполь­зовании инструментальных магазинов и складов различных типов и конструкций

[731.