ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ ОСНАСТКА ДЛЯ СТАНКОВ С ЧПУ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Ch

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

ОСНАСТКА

Организация производства деталей бетоносмесителя СМ 1500,

оснащенных твердым сплаввм

Г. Е. АНИСИМЕНКО, директор ООО ПТФ «Сигма-инструмент», г. Новосибирск

В процессе разработки конструкторской и технологической документации на смеситель СМ 1500 нашей организации было предложено принять участие в решении технологических вопросов оснащения рабочих элементов смесителя, подвергающихся интенсивному абразивному износу в процессе эксплуатации, износостойкими материалами.

Сопоставляя технико-экономические показатели различных путей решения задачи, мы выбрали в качестве главного направления оснащение гопаток и скребков смесителя пластинами из твердого сплава марки ВК8 по ГОСТ 3882- 74. Этот сплав имеет высокую тосрдость (HRA=90) и высокую абразивную износостойкость, к тому же он обладает хорошей шлифуемостью.

Основная технологическая сложность заключается в том, что детали смесителя должны быть армированы твердыми сплавами в различных плоскостях, т.е. во взаимно перпендикулярных и даже - в противоположных. Общая площадь оснащенных твердым сплавом поверхностей деталей на один смеситель доставляет почти 1м2. Специалисты фирмы разработали технологию крепления твердо-сглавных пластин к державкам скребков и лопаток, изготовленных из стали, методом пайки специальными припоями. Этот технологический процесс отработан, содержит элементы НОУ-ХАУ и успешно применяется в настоящее время.

Была выполнена довольно сложная и трудоемкая подготовка производства, в частности:

• для оснащения смесителя применяется 22 типоразмера нестандартных пластин, для производства которых разработаны и изготовлены пресс- формы, часть из которых автономные.

• изготовлены приспособления для механической обработки металлов.

• изготовлена специальная оснастка для пайки твердого сплава и сопутствующей термической обработки.

• подобран оптимальный алмазный и абразивный инструмент.

Работы по армированию деталей смесителя вьполняются высококвалифицированными специалистами нашей организации. Это грамотные инженеры, имеющие большой опыт по изготов-

лению твердосплавного инструмента.

Наша фирма работает в тесном контакте и хорошем техническом и производственном взаимопонимании с П.О. «Тяж-станкогидропресс» на основе хозяйственных договоров.

По результатам производственных испытаний первых двух смесителей было принято совместное решение об увеличении толщины твердосплавных пластин до 8мм на поверхности деталей, подвергающихся наиболее интенсивному абразивному износу и значительным механическим нагрузкам (скребок основной, лопатка 245, скребок нижний, скребок донный, лопатка ЗОС). В настоящее время толщина твердосплавных пластин, которыми армируются эти детали, составляет Змм, 5мм, 8мм.

Операции шлифования и заточки деталей после напайки твердого сплава сложны и трудоемки. Для заточки скребков в сборе используется специальное приспособление - имитатор, что позволило производить комплектную замену их в условиях заводов, эксплуатирующих смесители, без сложной и трудоемкой подгонки.

Мы располагаем производственными и технологическими возможностями для изготовления дополнительных ЗИПов к смесителям СМ 1500. Эти детали, оснащенные твердым сплавом, поставляются по заявкам предприятий по договорам. По несколько комплектов произведена поставка Первоуральскому динасовому заводу и заводу «По-дольскогнеупор» (см. таблицу).

Таблица

№ п./п. Наименование № чертежа Количество штук в комплекте

1 Лопатка 300 СМ 1500 135 70СБ. 8

2 Скребок донный СМ 1500 135 73 СБ. 2

3 Скребок основной СМ 1500 140 80 СБ. 3

4 Скребок нижний СМ 1500 140 81 СБ. 1

5 Скребок верхний СМ 1500 140 82 СБ. 1

6 Лопатка нижняя 245 с держателем СМ 1500 572 СБ. 2

Инструментальная оснастка для станков с ЧПУ

А. И. РОМАШЕВ, канд. техн. наук, А. Ф. ШАТОХИН, аспирант,

БТИ АлтГТУ, г. Бийск

Актуальной проблемой при разработке прогрессивных конструкций вспомогательного инструмента остается проблема обеспечения быстросменности изношенного инструмента и точности положения режущих кромок после его замены.

При выборе вспомогательного инструмента предпочтение следует отдавать конструкциям с элементами, регла-

ментированными стандартами, что обеспечивает преемственность конструкций и снижение себестоимости производства инструмента. Применение таких конструкций позволяет увеличить объём выпуска однотипной продукции и расширить использование более совершенных технологических процессов и форм организации инструментального производства. Критериями выбора оптимальных конструк-

ОСНАСТКА

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

ций вспомогательного инструмента при их разработке являются универсальность, жесткость, точность, перенала-живаемость и др.

Условия современного производства требуют выбора вспомогательного инструмента таких конструкций, освоение которых связано с наименьшими трудностями.

Наиболее перспективным направлением в использовании вспомогательного инструмента является применение блочной инструментальной оснастки. Характерная особенность, которая заключается в том, что сменный режущий элемент представляет собой как бы только рабочую часть инструмента, а крепежная хвостовая часть условно может быть отнесена к вспомогательному инструменту [1].

В настоящее время разработано и применяется не так много блочных инструментальных систем. Устройство соединения режущих модулей является основой любой системы модульного инструментального обеспечения. Подавляющее большинство известных и используемых систем, это системы зарубежного прсизводства. В настоящее время несколько известных в мире производителей металлорежущего инструмента [2] выпускают системы модульной инструментальной оснастки.

Фирма Komet (Германия)- разработала вариант узла соединения модулей сборного инструмента, в котором использован принцип базирования по цилиндрической поверхности и плоскому торцу. В инструменте с цилиндрическим хвостовиком выполнено радиальное отверстие, в котором размещены плунжеры, упирающиеся своими концами в соответствующие углубления. В плоские скосы на плунжерах упирается клин, размещенный на тяге. При закреплении инструмента клин раздвигает плунжеры и производится втягивание цилиндрического хвостовика.

Фирма Dornag (Швейцария) использует модульную систему «Unidorn Spannsystem». в которой модули базируются по цилиндрической поверхности и торцу. Подобную систему инструмента использует инструментальный комбинат Schmalcalden (Германия). Цилиндрические хвостовики имеют лыски, которые взаимодействуют с радиально рас-полохенными в отверстии сопрягаемого модуля винтами. Для создания осевого натяга на одной из лысок выполнен скос, в который упирается винт, создающий осевую силу затяжки.

В системе инструментальной оснастки Multiflex (MTX) фирмы Krupp Widia (Германия) базирование резцовых головок осуществляется по цилиндрической поверхности и торцу, кроме того, эта фирма разработала узел соединения модулей осевого инструмента, в котором использован принцип базирования по конусу. Базовый конус выполнен эластичным. Конструкция блочной системы «Widaflex» использует узлы крепления, подходящие не только для токарного инструмента, но и для вращающегося инструмента типа сверл, фрез и метчиков. По данным фирмы Krupp Widia, использование такой универсальной системы, позволяет на 25% сократить число применяемого в ГПС инструмента.

Модульная инструментальная система «МСН50» фирмы Hertel (Германия). В этой системе режущие головки соединяются с державкой механизма закрепления по цилиндрической поверхности и по торцу. Цилиндрическая цапфа головки имеет радиальное отверстие, в котором размещается сухарь с двумя симметричными скосами, в которые упираются самоустанавливающиеся шарики. Симметричность срезов шариков относительно оси вращения регулируется винтами, размещенными в хвостовике дер-

жавки. Фирма Hertel заменила плоский торец самоцентрирующимся торцовым зубчатым зацеплением «Хирта», что позволило снизить требования к точности изготовления соединения. На сопрягаемых торцах инструмента и державки выполнены зубчатые полумуфты зацепления «Хирта». При внецентровом нагружении, что характерно для точения, жесткость торцового зубчатого зацепления в 1,5-2 раза выше жесткости обычного соединения с плоским торцом.

В системе KV инструментальной оснастки фирмы Kennametal (США) базовой поверхностью резцовых головок является укороченный конус 7:24 . Внутри конуса выполнена полость с конической поверхностью. Система имеет четыре исполнения с четырьмя размерами конуса 7:24.

Универсальная блочно-модульная технологическая инструментальная система «ВИНТ-ТИС» (Россия). В этой системе соединение модулей происходит при базировании по конической и торцовой поверхности. Однако с целью создания наиболее оптимальных условий для прилегания конических поверхностей модулей друг к другу наружный конус имеет отверстие и три радиальных разреза, что обеспечивает его деформирование при осевой затяжке. Внутрь конуса ввинчивается коническое тело которое дополнительно деформирует основной конус, образуя беззазорное соединение модулей. Тарельчатые пружины создают осевую силу затяжки при завинчивании конического тела. Крутящий момент передается посредством шпонки. Данная конструкция является одной из наиболее совершенных с точки зрения обеспечения жесткости сое-динения модулей, однако она сложна в технологическом отношении.

В системе «Coromant-Capto» фирмы Sandvik Coromant все инструментальные модули имеют конусный хвостовик с тремя скругленными гранями. Базирование основано на РК-профильном соединении, характеризующемся большой несущей способностью и равномерным распределением контактных деоормаций. Хвостовик модуля устанавливается в отверстии (соответствующей формы) базовой переходной оправку, внутри хвостовика модуля имеется отверстие, что позволяет осуществлять крепление модулей тягой с резьбой.

Множество конструкций предлагаемых в патентной литературе лишний раз подчеркивает актуальность данной работы.

К достоинствам существующих систем можно отнести:

■ Малые габариты и масса автоматически заменяемых элементов.

■ Большая вместимость инструментальных магазинов.

■ Возможность быстрой смены инструмента без подна-ладки

Недостатки систем:

■ Сложность в изготовлении.

■ Относительно большие габаритные размеры.

Реальные производственные условия в постоянно изменяющейся рыночной обстановке во многом отличаются от теоретических представлений. По этой причине был проведен анализ ден1ельнис1и малых и крупных машиностроительных предприятий, где применяется различное оборудование от универсальных станков до станков с ЧПУ. На основании полученного опыта можно выделить ряд общих проблем и требований, возникающих у производственников при использовании блочной инструментальной оснастки, в соответствии с которыми формулируется перечень задач, которые необходимо решить.

№4(21)2003 23

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ

1. Разработка опытного образца конструкции, которая бы обеспечивала возможность применения ее как на универсальном оборудовании, так и на оборудовании с программным управлением без каких-либо дополнительных затрат и внесений изменений в конструкцию имеющегося оборудования.

2. Предлагаемая конструкция должна отвечать жестким требованиям по точности базирования сменных инструмен тальных головок, требованиям по жесткости и виброустойчивости.

3. Конструкция оснастки должна быть технологична в изготовлении и надежна в работе.

4. Инструментальная оснастка должна отвечать всем требованиям современного производства по универсальности, компактности и быть конкурентоспособной.

На кафедре МРСиИ Бийского технологического института АлтГТУ разработана конструкция и изготовлен опытный образец узла крепления сменных инструментальных блоков (рис. 1). Данная работа проводится в рамках гранта «Модульная инструментальная оснастка для станков с ЧПУ» (Шифр А03-3.18-496, научный руководитель Ромашев А. Н.) при финансовой поддержке Министерства образования Российской Федерации и направлена на усовершенствование конструкции, повышение технологичности изготовления модульной инструментальной оснастки и расширения области ее применения. Главное преимущество конструкции заключается в простоте изготовления комплектующих элементов и повышенной жесткости.

Конструкция работает следующим образом (рисунок 2). При смене инструментально'о блока для снятия усилия закрепления на поворотную тягу воздействуют внешней силой, превышающей усилие, создаваемое пакетом тарельчатых пружин, чем обеспечивается перемещение тяги в осе-

Режущий блок Узел крепления Силовой элемент

вом направлении. Затем тягу поворачивают до момента высвобождения сменного режущего блока, который заменяется другим. Необходимые воздействия создаются внешним силовым устройством, которое непосредственно не входит в состав инструментальной оснастки. При установке инструментального модуля действия выполняются в обратной последовательности. Он предзарительно ориентируется. Внешний силовой элемент поворачивает тягу, которая входит в пазы инструментального модуля до того момента, пока он не вступит во взаимодействие с ориентирующим ятмянтом, выбрав угловые зазоры. Осевое усилие снимается с тяги и происходит смещение инструментального модуля под действием пакета тарельчатых пружин, модуль вступает во взаимодействие с подвижной втулкой, поджимаемой упруго-деформируемым кольцом. Инструментальный модуль смещается до упора в торец узла крепления, после чего он надежно закреплен.

Предлагаемая конструкция не имеет сопрягаемых поверхностей, изготовленных с высокими требованиями по точности, и обеспечивает легкую собираемость сменных блоков за счет применении сиединения плоский торец -конус.

Литература

1. Кузнецов Ю.И., Маслов А.Р., Байков А.Н. Оснастка для станков с ЧПУ: Справочник.-2-е изд., перераб. и доп. -М.: Машиностроение, 1990.-512л.: ил

2. www.mtools.narod.ru

Рис. 1. Общий вид узла крепления режущих блоков

Исследование точности обработки основных деталей роликов ленточных конвейеров на АО «КРОН»

Б. И. КОГАН, профессор, доктор техн. наук, Т. А. ЛУКАШЕНКО, аспирант,

КузГТУ, г. Кемерово

Е процессе работы по формированию подсистемы технологического обеспечения качества роликов ленточных конвейеров решалась задача оценки точности обработки функционально значимых элементов деталей - звеньев размерных цепей, определяющих качество функциональных параметров роликов и технологической устойчивости производства на разных заводах. В частности, исследованы точность и технологическая наследственность при обработке осей, расточек стаканов под подшипники, осевое

и радиальное биения роликов в сборе, рис.1. На АО «КРОК» обработка осей производится на станке мод. 16А20ФЗСЭ2 и станке мод. 3M131, расточка стаканов под подшипники на 8-шпиндельном станке мод. 1283 и п'а мод. 16А2003С32.

На основании изучения методик и опыта исследования точности обработки [1,2] в качестве показателей качества операций были приняты среднее арифметическое значение х, характеризующее центр группирования размеров и среднее квадратическое отклонение а, характеризующее