Одним из методов успешного решения проблемы
снижения себестоимости обработки является создание системы резцов для
эффективной обработки поверхностей деталей типа тел
вращения.
«ВНИИинструмент» базируясь на своих и на лучших зарубежных
разработках проводит комплекс работ по совершенствованию и модернизации
технологии и конструкции инструмента для системы много направленной
токарной обработки (СМТО).
Технология токарной обработки, традиционно
используемая в различных областях машиностроения, предусматривает
применение обширной номенклатуры сборных резцов, оснащенных сменными
твердосплавными пластинами. Такой инструмент специализирован в
соответствии с выполняемыми операциями (обтачивание, подрезание торца,
растачивание, прорезание наружных, внутренних и наружных канавок, а
также нарезание резьбы и отрезание). Поэтому для изготовления, например,
ступенчатого вала может потребоваться более 10 различных
резцов.
Однако подобную деталь можно обработать всего лишь одним
резцом, используя принципиально новый технологический подход на базе
СМТО. В основе СМТО лежит возможность точения одним резцом как правым,
так и левым, а также при продольной и поперечной подачах. В СМТО входят
как новые инструменты: державки, их элементы и режущие пластины, так и
новые технологии токарной обработки.
Резцы СМТО оснащают в основном
двухсторонними режущими пластинами, имеющими три режущие кромки:
переднюю для нарезания радиальных канавок и боковые, для
продольного точения в двух направлениях. Каждая кромка образована
передней (с положительным передним углом) и задней поверхностями. На
передней поверхности режущей пластины отпрессовывают различные
стружкообразующие элементы.
Силы, действующие на
режущую пластину при продольном точении, вызывают упругое отклонение
головки резца, в результате чего образуются главный j и вспомогательный
j1 углы резца в плане как при лево-, так и при правосторонней обработке.
Это отклонение не велико (2–5°) и зависит от размеров резца и режущей
пластины, а также от режима резания. Чем выше режим (особенно глубина
резания), тем больше упругое смещение.
Режим обработки (главным
образом подача и глубина резания) оказывает значительное влияние на силу
резания, износ и стойкость инструмента, а также на качество обработанной
поверхности и точность изделия.
Для удобства назначения режимов
резания можно использовать следующие соотношения t = 0,8b; S = 0,075b,
где b – ширина режущей пластины в мм. Рекомендуемые режимы обработки при
продольном точении в зависимости от ширины “b” режущей пластины дает.
При использовании
стандартных режущих пластин установлено соотношение: Rt = S2/8r (здесь
Rt = 4Ra, где Ra – параметр шероховатости; r – радиус при вершине
пластины). Как видно величина Rt приобработке резцами СМТО
намного меньше, чем стандартными резцами. Глубина резания не оказывает
заметного влияния на шероховатость, но с увеличением подачи, например, с
0,12 до 0,35 мм/об высота неровностей поверхности, обработанной
стандартными режущими пластинами, значительно возрастет (Ra
увеличивается от 1,6–2,0 до 5,2–6,2 мкм). При использовании же пластин
СМТО в случае увеличения подачи, начиная с S=0,25 мм/об, шероховатость
практически не изменяется (Ra =1,6 – 2,5 мкм), а качество поверхности
даже при S=0,35 мм/об не хуже чем при обработке стандартными режущими
пластинами при S=0,12 мм/об.
Резцы этой системы предназначены для
получистовой и чистовой обработки, в первую очередь на станках с ЧПУ,
ГПМ и ГПС. Они могут применятся для прорезания внутренних, наружных и
торцовых канавок, обтачивания и растачивания, обработки сложных
профилей, нарезание резьбы и отрезания. С помощью таких инструментов
можно изготовлять внутренние и наружные кольца и корпуса подшипников и
другие детали с пазами для прокладок и уплотнительных колец, ступенчатые
и коленчатые валы с канавками, а также детали с внутренней и наружной
резьбой.
Технологии и резцы СМТО могут с успехом применяться в
автомобильной, станкостроительной и подшипниковой промышленности, где
много деталей имеющих разнообразные канавки и ступени.
Диапазон
сечений державок СМТО соответствует стандартам ISO (от 16x16 до 32x32
мм). Вылет пластины может достигать 25 мм. Пластинчатыми резцами с
режущей пластиной арочной формы можно обрабатывать канавки глубиной до
30 мм. Расточные оправки с внутренним подводом СОЖ позволяют
обрабатывать отверстия диаметром от 20,5 мм, а глубина внутренних
канавок может достигать 17,5 мм.
«ВНИИинструмент» совместно с фирмой
ISCAR – мировым лидером в области многонаправленной токарной обработки,
провел испытания резцов производства фирмы ISCAR в сравнении со
стандартами (ISO) резцами при продольном точении на предприятиях
энергетического машиностроения, аэрокосмическойи и автомобильной
промышленности.
Например, при обработке вала коробки скоростей взамен
традиционно применяющихся 4-х резцов, оснащенных ромбическими режущими
пластинами с углом при вершине 80° и 35° с лево- и правосторонним
исполнением державки и отрезного резца обработку выполняли 2 резца СМТО.
В результате время на изготовление вала уменьшилось в 1,75 раза, а
количество применяемых инструментов сократилось в 2,5 раза.
По
сравнению с традиционно применяемыми инструментами, резцы СМТО дают
следующие преимущества: резко сокращается номенклатура ржущих пластин
(благодаря тому, что одна пластина служит для точения и прорезания
канавок), не требуются различные формы режущих пластин для право- и
левосторонней обработки. То же относится к державкам резцов. В
результате многократно уменьшаются запасы токарного инструмента на
инструментальном складе. В отличие от стандартных режущих пластин, у
пластин СМТО при обработке используется почти вся передняя поверхность;
сама пластина в 2–3 раза меньше по размерам и массе и на ее смену
затрачивается меньше времени. В совокупности все это позволяет сократить
общее время токарной обработки в 1,5–2 раза.