CC BY
8—458- 521
381
189
год
2000 2001 2002 2003
Рис. 3. Динамика использования абразивного инструмента
растают, например, по зуборезному инструменту ориентировочно на 200%, а на остальные виды инструмента на 20-30% ежегодно.
На фоне снижения номенклатуры отечественного инструмента и материалов, из которых они изготавливаются, на рынке появилась широкая гамма импортного инструмента. Так, в последние годы для реализации широко предлагается твердосплавный инструмент фирмы «Сандвик - МКТС» (марки, типа СТ15, СТ20, СТ25, СТ30 и др.); инструмент из быстрорежущих сталей ведущих миэовых производителей, например, французской фирмы «ЕРАвТЕБЬ» (ЕМ1, ЕМ7, АвР2005 и др.) южно-корейской фирмы «КОРЮУ»; абразивного инструмента немецкой фирмы «йРОМСО» и др. Но стоимость такого инструмента в несколько раз, а иногда и на порядок выше по сравнению с отечественные инструментом. При этом следует, однако, учитывать, что инструмент зарубежных фирм-производителей в большинстве случаев превосходит отечественный по качеству [2, 3].
Таким образом, отечественные машиностроительные предпэиятия оказались в настоящее время в сложном положении. Наряду с моральным и физическим износом металлорежущего оборудования, возникает проблема и с инстру-
ментальным обеспечением. Приходится закупать инструмент по все более высоким ценам. Развивать собственную инструментальную базу для решения вопроса с инструментальным обеспечением - это несомненно актуальная задача, но она требует дополнительных финансовых вложений.
При решении вопроса путем приобретения отечественного инструмента вызывает опасение сокращение его выпуска, снижение качества и ассортимента, рост цен. Так, по данным [3] за последние 7-8 лет произнодптво быстрорежущих сталей в стране сократилось в 7-9 раз. На внутреннем рынке практически невозможно найти быстрорежущие стали повышенной теплостойкости специальных марок, содержащих увеличенное количество кобальта, ванадия, вольфрама. Все это вызывает торможение в развитии отечественного производства.
Недостаток и дороговизна инструмента приводят к тому, что машиностроительные предприятия пытаются частично решить эту проблему собственными силами. Но этого недостаточно. Проблеме развития инструментального производства в стране должно уделяться более пристальное внимание, так как это одна из важнейших стратегических отраслей промышленности. В этом плане целесообразно содействовать развитию и модернизации отечественных специализированных инструментальных заводов.
Литература
1. Короткова Л. П., Тугарев А. Ю., Ласточкин П. В. Перспективы развития инструментального рынка в России. Новые инструментальные материалы. // Ресурсосберегающие технологии в машиностроении: Материалы 3-ей Всероссийской конференции 25-26 сентября 2003 года - Бийск: Изд-во АлтГТУ 2003. - с. 215-218.
2. Короткова Л. П., Игнатенко А. П.. Тугарев А. Ю. Современное состояние инструментального рынка в России. // Прогрессивные технологии и экономика в машиностроении: Труды Всероссийской научно-практической конференции - Томск: Изд-во ТПУ, 2003.-с. 88-91.
3. www.rosmark.ru/publications/publ3.htm
Быстросменная инструментальная оснастка модульного типа
А. Ф. ШАТОХИН, аспирант, А. Н. РОМАШЕВ, доцент, канд. техн. наук,
БТИ АлтГТУ, г. Бийск
Повышение конкурентоспособности продукции станкоин-струментальной отрасли в соответствии с Федеральной целевой программой реформирования и развития станкостроительной и инструментальной промышленности России до 2005 года должно определяться новой концепцией технологического оборудования и инструмента следующего поколения. Она вытекает из мировых тенденций технологического развития и предусматривает создание оборудования и инструмента с использованием модульных технологий, а в самих конструкциях широкое применение блочно-модульного принципа конструирования.
Немаловажное значение для повышения эффективности производства приобретает дальнейшее совершенствование существующих конструкций инструментов и оптимизация его номенклатуры, сложившейся на машиностроительных предприятиях. Одним из способов решения этих задач является создание модульных и многофункциональных конструкций инструментальных систем. Созданию конструкций инструментальной оснастки модульного типа посвящены разработки ведущих в мире инструментальных фирм Kennametal, (США), Hertel, Komet, Widia Krupp (Германия), Sandvik Coromant (Швеция). Такое инструментальное обеспечение используется на
токарных станках с ЧПУ, робототехнических комплексах, гибких производственных модулях для токарной обработки.
Устройство соединения и фиксации режущих модулей является осноеой любой сис1емы модульного инструментального обеспечения. С помощью различных блоков к одной оправке возможно выполнение широкого диапазона технологических операций на одном станке. Унификация базовых поверхностей блоков позволяет быстро заменить инструмент в зависимости от перехода или операции. Такие системы позволяют с высокой точностью устанавливать резцовые блоки, при этом их режущие элементы занимают необходимое положение. Применение модульной инструментальной системы в отличие от традиционной цельной оснастки позволяет снизить вес инструмента в 3-4 раза, сокра тить его номенклатуру на 25...40 %, сократить затраты на приобретение оснастки в 1.5...3 раза, повысить эффективность работы оборудования, повысить производительность труда, сократить сроки подготовки производства, снизить себестоимость механической обработки. Использование модульной инструментальной системы эффективно даже при работе на одном станке.
Анализ технической литературы и исследование патент-
№2(23)2004 41
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ИНСТРУМЕНТ
ных материалов показывает, что существуют два основных способа повышения универсальности токарного инструмента - это создание модульных конструкций и создание переналаживаемых и регулируемых конструкций. Оба они базируются на отделении режущей части от державки. Только в одном случае повышение универсальности основано на принципе замены режущей части (рис. 1 а), а во втором - на принципе ее поворота относительно трех взаимно перпендикулярных осей, а также на основе линейных перемещений режущей части относительно державки вдоль соответствующих осей (рис. 1 б). Однако в условиях использования оборудования среднего типоразмеэа, применение переналаживаемых и регулируемых конструкций со-гряжено с некоторыми трудностями из-за ограниченных небольшими величинами размеров инструмента.
Принципы конструирования модульного инструмента с достаточной полнотой отображены в работах [1, 2, 3, 4] и там
Рис. 2. Устройство
соединения и фиксации режущих мод/лей
Рис. 3. Установка устройства крепления инструментальных модулей в револьверной головке
Рис. 1. Принципы повышения универсальности токарного инструмента а) - путем замены режущей части; б) - путем вращения и перемещения режущей части
же описан ряд конструкций, выше указанных фирм-производителей режущего инструмента, но проблема создания технологичной конструкции быстросменной инструментальной оснастки до сих пор актуальна. Существующие инструмен тальные системы модульного типа отличающиеся в основном устройством крепления инструментальных модулей, характеризуются различными способами базирования, ориентации и фиксации инструментальных блоков с режущими элементами. Представленная ниже классификация инструментальных систем модульного типа для токарного оборудования (табл.) позволила выделить отличительные признаки существующих конструкций.
На кафедре металлорежущих станков и инструментов Бийского технологического института АлтГТУ в настоящее время проводится работа по исследованию поведения созданной собственной конструкции быстросменной инструментальной оснастки модульного типа, отличительные особенности, которой заключаются в конструкции эриентирующего элемен-
Классификация инструментальнх систем модульного типа для токарного оборудования
Таблица
Схема базирования инспру ментального бюка Ориентирующий элемент Механизм фиксацци инсору ментального Спока Примеры инструментальной оснастки
По 3 взаимно перпендикулярным плоскостям ^-образный паз Продольная тяга с соответствующей пазу формой головки ' BTS" Sandvik Coromant (Швеция)
Г-образный паз WKS (Германия)
По цилиндрической поверхности и плоскости Шпонка на опорной торцевой поверхности Подвижные наклонные пальцы "MTX" Widia Кшрр (Германия)
Поперечно ! расположенный сухарь с самоустанавливающимися шариками "MCS-S" Hertel (Германия)
По конической поверхности и плоскости Конусность 7:24 Продольная тяга с выдвигающимися шариками "KV" Kennamctal (США)
Конусность 1:5 Наклонные отверстия "Widaflex" Widia Krupp (Германия)
По РК-профильной (трехгранной конической) поверхности и плоскости РК-профильный конус Разжимная втулка Центральный болт "Coromant-Capto" Sandvik Coromant (Швеция)
По торцевой зубчатой поверхности Два зуба двойной ширины, расположенные диаметрально на базовой поверхности Поперечно расголоженный сухарь с самоустанавливающимися шариками "MCH50" Hertel (Германия)
Зажимная цанга "FTS" Hertel (Германия)
та и механизма фиксации инструментального блока (рис. 2).
Ориентирующий узел состоит из паза в сменном инструментальном блоке и ориентирующего штифта цилиндрической формы. Фиксирующий узел включает в себя пазы в сменном инструментальном блоке, сборную поворотную тягу, пакет тарельчатых пружин, упорный шариковый подшипник. Конструкция устройства крепления инструментальных модулей предназначена для установки в универсальные револьверные головки типа УГ9326 для токарных станков с ЧПУ без какой-либо переделки технологического оборудования. Устройства крепления режущих модулей устанавливается в цилиндрические посадочные отверстия позиций револьверной головки (рис. 3) и закрепляется имеющимся клиновым механизмом с рифлениями.
Данная работа выполняется в рамках гранта «Модульная инструментальная оснастка для станков с ЧПУ» (шифр АОЗ-3.18-496, на/чный руководитель Ро-машев А.Н.) при финансовой поддержке Министерства образования РФ.
42
№ 2 (23) 2004
«
Литература
1. Сборный твердосплавный инструмент /Г.Л. Хает, В.М. Гах, К.Г. Громаков и др.; Под общ. ред. Г.Л. Хаета. - М.: Машиностроение, 1989. - 256 с.
2. Инструмент для станков с ЧПУ, многоцелевых станков и ГПС /И.Л. Фадюшин, Я.А. Музькант, А.И. Мещеряков и др. -М.: Машиностроение, 1990. - 272 с.
3. Кузнецов Ю.И., Маслов А.Р., Байков А.Н. Оснастка для станков с ЧПУ: Справочник. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1990 - 512 с.
4. Инструментальные системы автоматизированного производства: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов (Р.И. Гжиров, В.А. Гречишников, В.Г. Лога-шев и др. СПб: Политехника, 1993 - 399 с.
Оценка формы шлифовальных зерен
А. И. КОРОТКОВ, профессор, доктор техн. наук, Г. М. ДУБОВ, аспирант, Д. Б. ШАТЬКО, аспирант, КузГТУ, г. Кемерово
При значительном количестве исследований в области процессов шлифования, выполненных у нас и за рубежом, лишь отдельные работы рассматривают влияние формы и геометрии зерня на эксплуатационные характеристики шлифовального инструмента.
Как известно, при изготовлении шлифовальных зерен по технологии, предусматривающей дробление слитков абразивного материала на различном оборудовании с последующим рассевом на ситах, абразивные зерна приобретают произвольную форму. Форма может варьироваться в достаточно широком диапазоне: от пластинчатых (иглообразных) до изометрических разновидностей (сферообразных) [1]. Применительно к абразивным материалам установлено, что ферма зерня, приобретаемая им в процессе изготовления во многом зависит от химсостава выглавляемого слитка, его размеров, режима охлаждения, способа дробления и.т.д. Влияние этих параметров предопределяет форму и геометрию зерна в ходе измельчения абразивного слитка.
Для изучения влияния формы и геометрии зерна на эксплуатационные характеристики абразивного инструмента в лаборатории «Резание металлов», КузГТУ был произведен рассев нескольких партий абразивных материалез по признаку формы. Сортировка зерна по форме выполнялась на модернизированном вибрационном сепараторе [2].
В качестве абразивных материалов были взяты зерна нормального электрокорунда различных зернистостей и разных фирм - производителей. Так, абразивы марок 13А40, 13А63 и 13А80 - были взяты на Юргинском абразивном заводе, а абразивы NK-F30 (аналог 13А63) и NK-F24 (аналог 13А80) были предоставлены немецкой фирмой по производству срезных шлифовальных кругов «Rottluff».
В настоящее время, существует ряд методов по оценке формы зерна. В их числе визуальное наблюдение через микроскоп, лупу Бринеля, зарисовка контуров зёрен на рисовальном аппарате РА-4, проецированием теневых контуров зерен на экран с последующим обводом последних на бумаге. Данные методы оценки формы зерна весьма трудоемки и занимают достаточно много времени, поскольку для получения достоверной картины распределения по форме количество обследованных зерен рассматриваемой марки и зернистости должно составлять не менее ста штук. Для облегчения и /прощения этой операции на кафедре «Металлорежущие с~анки и инструменты» КузГТУ разработан новый метод оценки форм зёрен. Он основан на использовании сканера, а также теле- или видеокамеры с переносом изображении зерен на экран монитора и обработкой полученных изображений зёрен с помощью компьютера и специальных прогэамм [1].
В частности, для этой цели была разработана программа «Zerno» [3]. Данная программа позволяет оценить форму и геоме-рические параметры алмазно-абразивных зерен различных марок и зернистостей.
Изображения предварительно отсканированных на план-
шетном сканере шлифовальных зерен, в количестве не менее ста штук, заносятся в программу, которая далее обеспечивает выполнение следующих функций:
- определяет коэффициент формы (Кф) зерен, как отношение диаметроЕ описанных Don в проекции рассматриваемых зерен окружностей (рис. 1) к диаметоам вписанных окружностей Den;
Den
Don
Кф = Don / Den
Рис. 1. Коэффициент формы зерна
- определяет коэффициент развитости поверхности зерен (KL), как отношение длин периметров проекций зерен (рис. 2) к длине вписанных в них окружностей;
Ln3 Lbii
Кь = Ьпз / Ьвп
Рис. 2. Коэффициент развитости поверхности зерна
- строит график текущих значений коэффициентов формы (Кф) для взятого числа зерен. Строит линию усредненно-ю значения (Кф), для абразива рассматриваемой марки и зернистости;
- строит график текущих значений коэффициентов развитости поверхности (К1_) абразивных зерен и строит линию усредненных значений (К1_).
При помощи данного программного обеспечения была проведена оценка формы абразивных зерен. Результаты представлены в виде графиков на рис. 3.
Из приведенных графиков видно, что сравнительно не-
№ 2 (23) 2004
43
«
