6. Особенности отдельных видов лезвийной обработки. Конструкции режущих инструментов

6.1. ЗНАЧЕНИЕ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА КАК ОСНОВНОГО ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА

Излагая этот вопрос и подчеркивая значимость РИ как основного исполнительного органа металлорежущего станка, необходимо на­чать со следующего. Предположим, имеется чертеж детали, которую необходимо изготовить. Пока нет ни РИ, ни станка и неизвестно, ка­ким инструментом и на каком станке деталь можно получить. После­довательность перехода от чертежа к детали в металле, полученной на станке, такая.

1. Определяется кинематическая схема формообразования, т. е. совокупность движений пока еще гипотетического РИ относительно заготовки. Например, кинематическая схема формообразования — качение цилиндра по плоскости. Здесь имеются относительные вра­ щательное и поступательное движения цилиндра. Кроме того, плос­ кость также может прямолинейно перемещаться.

Предположим, при такой схеме формообразования надо получить плоскую поверхность детали. В этом случае необходимо цилиндр, а точнее инструментальную поверхность (об инструментальных по­верхностях будет сказано подробно ниже) цилиндрического типа превратить в РИ прорезанием стружечных канавок и образованием режущих зубьев. В итоге получится цилиндрическая фреза.

2. Устанавливается кинематическая схема резания, которая учи­ тывает реальные взаимосвязи при обработке конкретной (в нашем случае — плоской) детали, т. е. главное движение резания, движение подачи и вспомогательные движения.

3. На основании кинематической схемы резания создается кине­ матическая схема станка (для нашего случая — горизонтально-фре­ зерного).

Такова историческая модель перехода от прообраза детали, кото­рую человек хотел получить, вычерчивая ее схему на песке или вына­шивая в голове, к кинематической схеме станка. Подчеркиваем по­следовательность: кинематическая схема формообразования — ре-

121

ж ущий инструмент — кинематическая схема резания — кинематиче­ская схема станка. Сегодня, когда практически нет отвлеченных форм поверхностей деталей (за исключением, возможно, витиеватых форм лопаток турбин и деталей аэро- и космической техники), при­вязываются к существующему металлорежущему оборудованию и конкретным РИ.

Современный РИ — это неотъемлемая часть механической или автоматической системы, осуществляющей формообразование без участия физического труда человека или сводящего этот труд к мини­муму. Как основная часть системы «станок — приспособление — ин­струмент — заготовка» РИ оказывает решающее воздействие на ее эффективность, на путь дальнейшего ее совершенствования. Напри­мер, появление новых инструментальных материалов всегда оказы­вало влияние на конструкции режущих инструментов и, соответст­венно, металлорежущих станков (более мощные приводы, повышен­ная жесткость и т. д.).

6.1.1. Основные требования к режущим инструментам

Общие требования к РИ следующие [52]:

• обеспечение геометрической формы обрабатываемой детали;

• точность размеров детали;

• необходимая шероховатость обработанной поверхности дета- лей;

• обеспечение высоких и стабильных режущих свойств и, соответственно, высокой стойкости;

• способность формировать удобную для транспортировки стружку и обеспечивать ее отвод из зоны резания.

Применительно к РИ, используемым в условиях автоматизиро­ванного производства, добавляются такие требования:

• быть универсальными для обработки типовых поверхностей различных деталей на различных типах станков;

• обеспечивать возможность предварительной настройки на раз­ мер вне станка (совместно со вспомогательными инструментами);

• быстросменность при переналадке на другую обрабатываемую деталь или замене затупившегося инструмента.

Кроме того, РИ как для станков с ручным управлением, так и ра­ботающим в условиях автоматизированного производства должны обладать следующими свойствами [72].

1. Высокой производительностью — способностью снимать боль­шой объем стружки в единицу времени.

122

2. Малой энергоемкостью резания — минимальным расходом силовой электроэнергии на снятие единицы объема металла.

3. Экономичностью. Это свойство может быть оценено наряду с высокой стойкостью такими параметрами: низкой стоимостью (вы­ сокой технологичностью, малым расходом дорогостоящих инстру­ ментальных материалов); малыми затратами на восстановление ре­ жущих свойств после затупления (простотой переточек, быстрой за­ меной затупившихся кромок или режущих пластин); возможностью переработки (переточки) на другой размер; простотой сбора отходов инструментальных материалов; применением высокоэффективных методов повышения работоспособности режущих инструментов.

6.1.2. Критерии работоспособности режущих инструментов

Согласно ГОСТ 27.004—85 [15] работоспособное состояние тех­нологической системы — состояние, при котором значения парамет­ров и показателей качества соответствуют требованиям, установлен­ным в нормативно-технической и технологической документации. Основными критериями работоспособности изделия являются проч­ность, жесткость, износостойкость [35].

Применительно к РИ работоспособность — это такое состояние, при котором он способен выполнять заданные функции с параметра­ми, установленными техническими требованиями. Основным крите­рием работоспособности РИ является износостойкость, оцениваемая непосредственно стойкостью, доверительным интервалом стойкости и коэффициентом вариации стойкости. Возможны в качестве оце­ночных параметров гарантийная стойкость (или вероятность безот­казной работы) и интенсивность отказов режущего инструмента. На­ряду со стойкостью показателем работоспособности инструмента мо­жет быть качество (шероховатость, точность) обработанных поверх­ностей. Кроме того, такими показателями являются температура, усилия и другие факторы, сопровождающие резание металлов. Также критерием работоспособности РИ может быть экономический пара­метр, в частности прибыль на операции механической обработки [57, 58, 61].