CC BY
63
УДК 621. 951. 4
ОБРАБОТКА ОТВЕРСТИЙ КОМБИНИРОВАННЫМ ИНСТРУМЕНТОМ
Н.С. Дудак, Г.Т. Итыбаева, Ж.К. Мусина, А.Ж. Касенов Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова
Наиболее эффективный путь повышения производительности в автоматизированном производстве - это концентрация операций или переходов. Однако при высокой степени концентраций операций повышается сложность оборудования, снижается его надежность, а следовательно, увеличиваются простои и растет себестоимость продукции. Концентрация переходов увеличивает сложность инструмента, а оборудование упрощается. При этом увеличивается число отказов, связанных с инструментом (поломки), а время на наладку инструмента сокращается.
Совместимость операций или переходов зависит от требуемой точности обработки и шероховатости поверхности. Принятый порядок выполнения операций и переходов определяет тип инструмента, необходимый для их реализации.
Максимальная эффективность концентрации операций или переходов достигается за счет применения комбинированных инструментов.
Применение комбинированных инструментов обеспечивает следующие преимущества:
• сокращается основное технологическое время, а также вспомогательное время, связанное с подводом и отводом инструмента, время, затрачиваемое на его смену и наладку, а, следовательно, повышается как технологическая, так и цикловая производительность;
• уменьшается количество технологического оборудования, благодаря чему уменьшается расход электроэнергии, сокращаются производственные площади, уменьшается количество основных и вспомогательных рабочих, повышается надежность работы автоматических линий, а следовательно, снижается себестоимость продукции;
• повышается соосность и точность расположения обрабатываемых поверхностей.
Комбинированные инструменты обладают рядом существенных недостатков: высокая степень концентрации режущих кромок у комбинированного инструмента обеспечивает срезание большой массы металла. А это, в свою очередь, увеличивает концентрацию сил и температуры резания на одном корпусе инструмента, что ухудшает условия его работы. Рост сил приводит к увеличению шероховатости поверхности, а иногда и к поломке инструмента. Рост температуры увеличивает износ инструмента.
Учитывая, что концентрация режущих кромок также увеличивает температуру резания, период стойкости комбинированного инструмента может быть значительно меньше, чем у одномерных инструментов.
Необходимо отметить, что недостатки, присущие комбинированному инструменту, в значительной степени присущи и одномерным инструментам. Учитывая многопараметрический характер воздействий рабочих процессов на комбинированный инструмент, недостатки, присущие одномерным инструментам, при работе комбинированным инструментом проявляются еще в большей степени.
Комбинированный инструмент сверло-зенкер (рисунок 1) состоит из сверла 1 с цилиндрическим хвостовиком 2, в винтовых канавках которого размещены пластины зенкера 4, которые крепятся в корпусе зенкера 3. Со стороны рабочей части корпус зенкера рассечен несквозными радиальными прорезами 5 и представляет собой цангу. Со стороны хвостовика корпус зенкера выполнен в виде резьбовой втулки 6. Наружная коническая поверхность 7 цанги на участке, примыкающем к резьбовой втулке 6. Диаметр отверстия корпуса 3 зенкера выполнен больше, чем диаметр сверла. На резьбовую втулку 6 корпуса 3 зенкера навинчена внутренней резьбой 8 переходная оправка 9. Наружная поверхность переходной оправки 9 предназначена для крепления инструмента в патроне станка, а внутренняя - содержит отверстие, совпадающее по диаметру с хвостовиком 2 сверла, и имеет с задней стороны резьбовой участок 10 под фиксирующий винт 11.
к -к Л- X X Л- 2
Рисунок 1 - Комбинированный инструмент сверло-зенкер
Недостатком этого изобретения есть то, что обработка ведется только отверстия, со снятием фаски. Наружная цилиндрическая поверхность при этом не может быть обработана. Обработка отверстия зенкером также затруднена, так как размещение режущих пластин в стружечных канавках затрудняет отвод стружки из под сверла.
На рисунке 2 представлена конструкция зенкер-резец (рисунок 2). Он содержит режущий осевой инструмент с винтовыми канавками (зенкер) размещенный внутри корпуса и два резца расположенных на корпусе под углом по отношению к оси зенкера. Инструмент предназначен для обработки внутренней цилиндрической поверхности зенкером и наружной цилиндрической поверхности резцами.
Недостатком изобретения является то, что для обеспечения перпендикулярности торца цилиндрической части резец устанавливается под углом, равным главному углу в плане ц, это не позволяет одновременно устанавливать требуемую величину настройки резца в осевом и радиальном направлении. В ближайшем аналоге отсутствует механизм регулировки инструмента, что не позволяет настроить инструмент на станке. Такую конструкцию инструмента, возможно, использовать для одного типа деталей. Использование данного инструмента для обработки разных типов деталей затруднено, так как отсутствует механизм переналадки, что ограничивает универсальность.
Существующие конструкции комбинированных инструментов можно классифицировать согласно представленной структурной схемы на рисунке 3.
Согласно приведенной схеме комбинированный инструмент разделяется по типу на однотипный и разнотипный.
1. Тип инструмента
Однотипный
Разнотипный
«
|
со а о й а, а И а.
йЛ
п
и
а. -ен
и
о
и
2. Количество ступеней
2-х 3-х 4-я 5-и б-и
ступенчатые ступенчатые ступенчатые ступенчатые ступенчатые
3. Конструктивное исполнение
Цельные
Составные
Насадные
4. Схемы резания
Последовательная
Параллельная
Комбинированная
Рисунок 3 - Схема классификации комбинированных инструментов
Однотипные инструменты (рисунки 4-9) применяются при обработке поверхностей различных диаметров, расположенных последовательно на одной оси. В некоторых случаях однотипные инструменты могут применяться для последовательной обработки поверхностей одного диаметра, например, черновое и чистовое развертывание отверстий, нарезание и калибрование резьбы.
/ / Ч
\ —
Рисунок 4 - Сверло двухступенчатое, цельное
Рисунок 5 - Сверло двухступенчатое со сменными пластинами
Рисунок 6 - Зенкер двухступенчатый, цельный
гп 1
"Ж-г
Рисунок 7 - Зенкер двухступенчатый со сменными пластинами
Рисунок 8 - Развертка двухступенчатая, цельная
Рисунок 9 - Трех резцовый расточной блок
Разнотипные инструменты (рисунки 10 - 11) в большинстве случаев применяются для последовательной обработки поверхностей одного
»диаметра, например, отверстий и нарезания резьбы, зенкерования и развертывания, сверления и ■растачивания и т.д. Разнотипные инструменты применяются иногда для .обработки поверхностей ра?шж диаметров. :Ш>,рах)талЛ:г-11Щй:к;.,на одной оси, гашрямер, одновременного св^шеш о'шерс ^ йт и: наружно о гочения
Рисунок 10 - Сверло-зенкер
Рисунок 11 - Сверло-развертка
По количеству ступеней, используемые на практике, комбинированный инструмент разделяется на 2 - 6 ступенчатые.
По конструктивному исполнению КИ разделяются на цельные, составные и насадные.
Цельные комбинированные инструменты (рисунки 4, 6, 8, 11) изготавливаются из однородных по наименованию и марке материалов.
К составным относятся инструменты (рисунки 5,7), которые состоят из корпуса, к которому при помощи сварки, пайки, клея, винтов, рифлений и т.д. крепятся режущие элементы. Эффективным является применение комбинированных инструментов с неперетачиваемыми пластинками. Непе-ретачиваемые пластинки позволяют относительно быстро получать любую комбинацию режущих кромок. Недостатком инструментов с неперетачиваемыми пластинками является громоздкость элементов крепления.
Насадные комбинированные инструменты (рисунки 9,10) или наборы, объединяют однотипные или разнотипные инструменты общей оправкой или одним из инструментов. Примером составных инструментов могут служить зенковка, насаженная на сверло, несколько насадных зенкеров или разверток различных диаметров, закрепленных на одной оправке и т. д.
По схемам резания комбинированные инструменты разделяются на:
* инструменты с параллельной схемой;
* инструменты с последовательной схемой;
* инструменты с комбинированной схемой.
По параллельной схеме работают однотипные комбинированные инструменты, например, ступенчатый зенкер, ступенчатая развертка. По параллельной схеме могут работать и разнотипные инструменты, например, развертка-метчик. Разнотипные инструменты могут работать по параллельной схеме в том случае, когда инструменты всех ступеней позволяют работать с одинаковыми режимами резания, что является характерным, например, для развертки и метчика.
Комбинированные инструменты с параллельной схемой резания обеспечивают высокую производительность обработки за счет сокращения машинного времени. Недостатком параллельной схемы является увеличение составляющих сил резания. Кроме того, при параллельной схеме увеличивается количество выделяемого тепла, что ведет к снижению стойкости инструмента. По последовательной схеме работают разнотипные режущие инструменты, например, сверло-метчик. Недостатки, наблюдаемые при параллельной схеме резания, при последовательной -практически устраняются. Однако при работе разнотипными инструментами по последовательной схеме переход инструмента на работу новой ступенью требует изменения режимов резания.
Комбинированная схема резания инструментов заключается в том, что в работу вступает одна или несколько ступеней, а затем вступают остальные ступени или наоборот: сначала в работу вступают все ступени, а затем количество одновременно работающих ступеней уменьшается. Последовательность работы ступеней и количество их, одновременно работающих, определяется соотношением между длинами отверстий и ступенями инструментов. Комбинированная схема используется при работе как однотипных, так и разнотипных инструментов. Например, при обработке трехступенчатым зенкером (однотипный инструмент) двух отверстий и снятия фаски, инструмент при обработке двух отверстий работает по параллельной схеме, а при снятии фаски - по последовательной. При обработке отверстия сверло-зенкером (разнотипный инструмент) вначале в работу вступает сверло (последовательная схема), затем наряду со сверлом в работу вступает зенкер (параллельная схема), а после выхода сверла работает один зенкер (последовательная схема). С увеличением количества ступеней обрабатываемого отверстий, число вариантов схем резания увеличивается.
Применение комбинированной схемы резания позволяет варьировать величинами сил, действующих на инструмент, а следовательно, исключить поломки инструментов, повысить точность обработки. Производительность обработки при комбинированной схеме ниже, чем при параллельной схеме резания, но выше, чем при последовательной.
ЛИТЕРАТУРА
1. Родин П.Р. Металлорежущие инструменты. - К.: Издательское объединение "Вища школа", 1974. - 424 с.
2. Семенченко И.И., Матюшин В.М., Сахаров Г.Н. Проектирование металлорежущих инструментов. М. Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы. 1963. - 952 с.
3. Денисенко В.Ш. Свёрла. Учебное пособие. - Рязань: 1976. - 174 с.
4. Родин П.Р. Основы проектирования режущих инструментов. - Киев: Высшая школа, 1990. - 424 с.
Тушндеме
Бершен мацалада тектжтерЫ вцдеу мен олардыц жеткЫк аздтн корсету yuiin бгржкен жабдьщтар царастырылады
Resume
The given article considers combined tools for processing holes with indicating its advantages and disadvantages.
