CC BY
106
УДК: 621.92 (07)
И.С. Самсонов
студент, кафедра технологии машиностроения, Арзамасский политехнический институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева»
А.С. Любомиров
студент, кафедра технологии машиностроения, Арзамасский политехнический институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева»
А.В. Виноградов
магистрант, кафедра технологии машиностроения, Арзамасский политехнический институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева»
А.В. Платонов
канд. техн. наук, доцент, кафедра технологии машиностроения, Арзамасский политехнический институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева»
ИССЛЕДОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ БЛОЧНО-МОДУЛЬНОЙ ОСНАСТКИ, ПРИМЕНЯЕМОЙ НА СТАНКАХ С ЧПУ. ЧАСТЬ 1 - АНАЛИЗ БЛОЧНО-МОДУЛЬНОЙ ОСНАСТКИ, ИСПОЛЬЗУЕМОЙ НА ТОКАРНЫХ СТАНКАХ С ЧПУ
Аннотация. В статье рассмотрены примеры блочно-модульной оснастки для токарных станков с ЧПУ, а именно для закрепления режущего инструмента. Показаны конструктивные особенности исполнения составляющих элементов модулей, в том числе, обеспечивающие подвод смазочно-охлаждающей жидкости к режущему инструменту.
Ключевые слова: технологическая оснастка, блочно - модульная оснастка, токарные резцы, базирование оснастки, станок с ЧПУ, подвод смазочно-охлаждающей жидкости.
I.S. Samsonov, Arzamas Polytechnic Institute (branch) Nizhny Novgorod State Technical University n. a. R.E. Alekseev
A.S. Lubomirov, Arzamas Polytechnic Institute (branch) Nizhny Novgorod State Technical University n. a. R.E. Alekseev
A.V. Vinogradov, Arzamas Polytechnic Institute (branch) Nizhny Novgorod State Technical University n. a. R.E. Alekseev
A.V. Platonov, Arzamas Polytechnic Institute (branch) Nizhny Novgorod State Technical University n. a. R.E. Alekseev
STUDY DESIGN FEATURES MODULAR TOOLING USED ON CNC MACHINES.
PART 1 - ANALYSIS OF MODULAR TOOLING ON LATHES WITH CNC
Abstract. The article describes examples of modular tooling for CNC lathes, namely for fastening the cutting tool. Shows the design features of the execution of the constituent elements of modules, including providing coolant to the cutting tool.
Keywords: technological rigging, block - module tooling, turning tools, basing snap, CNC machine, coolant.
Для обработки деталей тел вращения и корпусных литейных заготовок на станках с числовым программным управлением (ЧПУ) при широкой номенклатуре изготавливаемых деталей в условиях мелкосерийного и единичного производства необходимо использовать большое количество инструмента и оснастки для его крепления. В последние годы инструментальная промышленность начала изготавливать модульную оснастку для закрепления инструмента на токарных станках с ЧПУ, это позволяет сократить количество оснастки, используя типовые конструкции модульных блоков.
Блочные инструменты выполняют состоящими из отдельных элементов (модулей): узел
соединения модульного блока к магазину станка, промежуточный узел, державка для инструмента (держателей инструмента), из которых по заданию технолога, с использованием конструктивных особенностей имеющихся модулей компонуют необходимый блок. На практике возможно то, что для одного и того же инструмента может быть использован другой узел соединения, посадочные размеры которого будут соответствовать другой модели станка. В некоторых случая в существующие модули могут устанавливаться различные инструменты. Предприятия металлообработки, которые многие годы используют модульные системы оснастки имеют свои библиотеки вариантов «модулей». Наиболее лидирующие фирмы по поставке и проектированию модульного инструмента: Kennemetal, Widia crupp, Sandvik Coromant, Hertel, Walter, Heinz Kaiser.
Одной из проблем при разработке модульного инструмента является назначение необходимой конструкции узлового соединения, базовая поверхность которого должна точно соответствовать гнезду магазина инструмента станка с ЧПУ. Существующее состояние использования модульной оснастки для станков с ЧПУ таково: инструментальная промышленность нашей страны и западные фирмы, производящие элементы модульной оснастки гарантируют прочностные характеристики составных деталей и их высочайшую точность.
Ниже показаны варианты инструментальной оснастки выше перечисленных фирм. На рис. 1 показан модуль для закрепления токарного расточного резца в системе KV (Kennametal). Указанный модуль конструктивно выполнен следующим образом. Внутреннее отверстие конуса 12 имеет канавку 11. В цилиндрическое отверстие хвостовика 8 вставляется тяга 6 на резьбовую часть, которой наворачивается гайка 7, которая прижимает пружинные шайбы 5 к торцевой поверхности хвостовика 8. В канавки хвостовика 8 установлены шарики 4, которые позволяют зафиксировать конус 12 в положении запирания инструмента 1, который упирается в торцевую поверхность фланца 2. Втулка 3 и резиновое кольцо 9 обеспечивают надежное закрепление инструмента 1. В свою очередь, поверхности защищены от нежелательного попадания стружки. Рассматриваемая конструкция выполнена в четырех вариантах с разными размерными конусами. Конструкция обеспечивает точность установки инструмента ±0,003 мм в осевом и ±0,005 мм в радиальном направлении.
Рисунок 1 - Модуль для закрепления токарного расточного резца в системе KV Следующая система модульного инструмента MTX представлена компанией Widia crupp
(рис. 2). В этой система базирование резцовых головок производиться по поверхности и плоскости. Резец 1 имеет специальную конструкцию державки, выполненную с внутренним цилиндрическим отверстием 2. Штифты 3 при движении штока 6 упираются в конус канавки 5, прижимая, головку к базовому торцу. Для не подвижной фиксации резца служит фиксатор 4.
Рисунок 2 - Конструктивные особенности системы МТХ
Рисунок 3 - Модуль резцовых головок в системе БТБ
Рисунок 4 - Блок закрепления резцовых головок в системе РТБ
На корпусной цилиндрической поверхности головок нанесены четыре У-образные канавки с углом 600 для автоматической смены инструмента. Резцовые головки оборудованы
внутренним подводом СОЖ, соединенной с системой закрепления.
Рисунок 5 - Модульная оснастка фирмы Walter
Система BTS (Sandvik), представленная на рис. 3, отличается от предыдущих наличием пакета тарельчатых пружин, посредством которых осуществляется закрепление резцовых головок, путем разжима пакета. В свою очередь, при затягивании штока 5 боковые пазовые поверхности головки пружинят и надежно прижимают головку к плоскостям 1, 2, 4 и 5 державки. В данной системе для автоматической смены инструмента предусмотрены две V-образные канавки.
При освобождении резцовой головки серьги 5 поворачивается относительно не подвижной оси 7. Вместе с серьгами поворачивается ось 6, перемещая тягу 8, которая зажимает резцовую головку. Поскольку плечо рычага, на которое подается усилие пружин, в 2 раза длиннее, чем плечо, воздействующее на тягу, как следствие, сила зажима в двое больше усилия пружин. Для раскрепления резцовых головок для замены гидроцилиндр специального механизма воздействует на шайбу 3 и шток 1.
а) Закрепление при помощи лепестковой цанги, при зажиме цанговый механизм активируется эксцентриком. Для закрепления инструмента и снятия его после обработки применяется эксцентриковый вал. Момент зажима 35-130Нм.
б) Закрепление при помощи цанги, которая приводиться в действие при повороте винта находящегося в хвостовой части.
Требуемый момент при затягивании винта 35-70 Нм.
в) Закрепление при помощи центрального болта, установка и демонтаж инструмента происходит путем затягивания или ослабления болта, находящегося в корпусе установочного узла. Момент для закрепления 45-170 Нм.
Рисунок 6 - Способы закрепления инструмента
Основой системы оснастки FTS (Hertel) является наличие самоцентрирующего (рис. 4) зубчатого зацепления, выполненного в виде муфты Хирта с установленной цангой.
Для автоматического закрепления резцовых головок на торце револьверной головке, на передний части 1 корпуса, выполнены треугольные зубья. Втулка 3 при своем перемещении зажимает цанговую поверхность втулки 2. Сечение втулки выполнено ввиде квадрата. В адаптере 8 имеется ответное квадратное отверстие, в которое входит втулка 3. Резьбовое кольцо 6 при своем вращении обеспечивает или зажим, или разжим цанги. Иголки 5 обеспечивают снижение трения при вращении резьбовой втулки.
Охлаждение режущей кромки инструмента осуществляется через каналы для подвода СОЖ в теле инструмента, а так же имеются независимые каналы для воздуха или воды, которые применяют при очистки торцевых зубьев муфты. На цилиндрической поверхности резцовых головок нанесены V-образные канавки под захват для автоматической смены инструмента.
Австрийская фирма Walter предоставляет широкий выбор базовых держателей для закрепления головок, переходники, а также адаптеры для различных станков с ЧПУ. Возможные комбинации инструмента, конусов, а так же переходников представлены на рис. 5, базовые держатели 5-ти видов (угловые, прямые, тип 2080, тип 2035), поставляемые фирмой Walter,
которые могут быть установленные в различные станки с ЧПУ.
Поставщиком предусмотрены два переходника (С...-391.02, С...-391.01) и предусмотрен широкий выбор адаптеров для резцов с различной геометрией державок. Как видно на рисунке, инструмент может компоноваться без переходников «базовый держатель - адаптер».
Закрепление инструмента может производиться тремя способами (рис. 6): а) -закрепление лепестковой цангой (тяга активируется эксцентриком), б) - закрепление лепестковой цангой (тяга активируется винтом), в) - крепление центральным болтом.
Инструмент устанавливается в револьверную головку при помощи базовых держателей. Базовые держатели устанавливаются в зависимости от вида обработки (наружная обработка поверхности, или внутренняя обработка), направления вращения заготовки, а так же расположения инструмента и вида его исполнения (правое левое). Схема установки адаптеров на примере Walter Capto представлена на рис. 7 и рис. 8.
Наружная обработка Внутренняя обработка
Рисунок 7 -Установка адаптеров в револьверную головку
Реип|«рч»з гаррмо ttciiM^rvnwjd^iif
¡wniicf кик ;Kfnp iwiiatpua" гвдм сир"?
Рисунок 8 - Установка базового держателя в перевернутом направлении
Итак, рассмотрены варианты систем модульной оснастки для токарных станков с ЧПУ, разобран принцип действия и конструктивные особенности каждой системы. Материал данной работы может быть полезен инженерам промышленных предприятий, внедряющих новые технологические процессы изготовления деталей типа тел вращения.
Список литературы:
1. Быстросменные системы крепления для токарных станков с ЧПУ . - URL: http://www.sandvik.coromant.com
2. Фрумин Ю. Л. Комплексное проектирование инструментальной оснастки / Фрумин Ю. Л. - М.: Машиностроение, 1987. - 344 с.
3. Фельдштейн Е.Э. Режущий инструмент и оснастка станков с ЧПУ: Справ. пособие. -Мн.: Высш. шк., 1988. - 336 с.
4. Каталок инструментов фирмы Walter. - URL: http://www.multisistema.lt/pdf/WALTER2012holfd-RU.pdf
5. Каталог KENNAMETAL, 2013. Металлорежущий инструмент. - URL: http://mip.zavod-vtuz.ru/kennametal
6. Каталог инструментов Widia crupp. - URL: http://stankopromimport.com.ua/wp-content
7. Каталог инструментов Hertel. - URL: http://www.kennametal.com/en/home.html
