animateMainmenucolor
activeMenucolor
Главная / ЧПУ станок / Фрезерный ОЦ / Инструмент Для Обрабатывающего Центра

Инструмент Для Обрабатывающего Центра

Для достижения высокой эффективности работы обрабатывающего центра всю обработку заготовок стремятся выполнять на одном станке, за один - два установа. Но приходится считаться с опасностью искажения формы обработанных деталей вследствие перераспределения остаточных напряжений, имеющихся в исходной заготовке. В этих случаях технологический процесс разделяют на операции черновой (обдирочной) и последующей обработки. Черновую обработку выполняют на мощных, особо жестких станках (с ЧПУ или универсальных), и детали направляют на термообработку для снятия внутренних напряжений. Дальнейшая механическая обработка выполняется используя обрабатывающие центры с ЧПУ.

Обработку посадочных отверстий под опоры валов в противолежащих стенках корпусных деталей выполняют на обрабатывающих центрах консольно закрепленными инструментами, последовательно, с поворотом заготовки вместе со столом станка на 180°. Достигаемая соосность отверстий зависит от точности делительного стола. Погрешность деления не должна превышать половины поля допуска на отклонение взаимного расположения отверстий по чертежу детали. Для увеличения жесткости шпиндельного узла растачивание отверстий стремятся выполнять с постоянным вылетом шпинделя, за счет перемещения стола или стойки станка. Дело в том, что жесткость выдвижной пиноли в десятки раз меньше жесткости шпиндельной бабки. Поэтому на обрабатывающих центрах с выдвижной пинолью шпинделя приходится снижать режимы резания, чтобы получить высокую точность обработки. Только при изготовлении особо точных корпусных деталей окончательную обработку наиболее важных отверстий завершают в отдельной операции, на прецизионных расточных станках.

При невысоких требованиях к точности обработку одинаковых отверстий несколькими инструментами на обрабатывающем центре чаще выполняют последовательно: сначала все отверстия одним инструментом, затем следующим (при условии, если смена инструмента на данном станке требует больше времени, чем позиционирование стола). Если требования к точности диаметров и формы отверстий высокие, их стремятся обрабатывать полностью по отдельности, со сменой инструментов у каждого отверстия и с перемещением шпинделя только по оси Z. В противном случае погрешность обработки будет увеличиваться за счет погрешности позиционирования.

Фрезерование плоскостей выполняют торцовыми и концевыми фрезами с твердосплавными многогранными неперетачиваемыми пластинами МНП. обработку обычно ведут в два перехода. Первый - черновое фрезерование при больших припусках целесообразно производить торцовыми фрезами последовательными проходами вдоль обрабатываемой поверхности. Ширину поверхности, обрабатываемой за один рабочий ход инструмента, а следовательно, и диаметр фрезы выбирают такими, чтобы отжатие инструмента не сказывалось на точности чистового перехода. Поэтому при неравномерном большом припуске Диаметр фрезы приходится уменьшать. Чистовой переход стремятся выполнять фрезой, диаметр которой позволяет захватить всю ширину обработки.

Для получения особо низкой шероховатости поверхности при малых припусках применяют торцовые фрезы с пластинами из эльбора и минералокерамики.

Концевыми фрезами открытые плоскости обрабатывают реже, главным образом тогда, когда эту же фрезу используют для фрезерования других поверхностей - уступов, пазов, с тем чтобы уменьшить номенклатуру применяемых инструментов.

Обработку пазов, окон и уступов ведут обычно концевыми фрезами, оснащенными твердым сплавом.

Для повышения точности обработки по ширине паза и сокращения номенклатуры фрез диаметр инструмента принимают несколько меньшим ширины паза. Обработку выполняют последовательно: сначала фрезеруют среднюю часть паза, затем обе стороны, используя возможность получения высокой точности паза по ширине за счет введения коррекции на радиус фрезы. В конце цикла коррекцию отменяют.

Для повышения стойкости, улучшения стружкоотвода при обработке глухих пазов применяют концевые фрезы с увеличенным углом наклона спирали и полированными канавками. Для облегчения врезания с осевой подачей применяют фрезы (рис. 1, б) с особой заточкой торцевых зубьев. Увеличение жесткости фрезы достигается в конструкции с усиленной сердцевиной конической формы и переменной глубиной канавок (рис. 1, в). При увеличенных вылетах фрезы, обусловливаемых конфигурацией заготовки, используют фрезы с усилительным конусом (рис. 1, в). Уменьшение вибрации достигается у фрез с тремя и четырьмя (рис. 1, а) зубьями благодаря различному расстоянию между ними (разношаговые фрезы).

Концевые фрезы для станков с ЧПУ

Рис. 1. Концевые фрезы для станков с ЧПУ: а - разношаговые; б - для работы с осевой подачей; в, г - увеличенной жесткости

Обработка отверстий - самый распространенный вид технологических переходов на обрабатывающих центрах. Среди них: сверление и нарезание резьбы в крепежных отверстиях под болты, винты и шпильки; сверление, зенкерование, развертывание, растачивание точных посадочных отверстий, гладких и ступенчатых; обработка предварительно отлитых отверстий. Черновая обработка отверстий часто производится обдирочными фрезами (рис. 2).

Концевая обдирочная фреза

Рис. 2. Концевая обдирочная фреза

Для сокращения времени сверления спиральными сверлами и повышения стойкости инструментов используют быстрое автоматическое изменение режима резания. После ускоренного подвода сверла к заготовке включается рабочая подача, а после того, как большая часть отверстия будет просверлена, подачу уменьшают во избежание поломки инструмента из-за скачкообразного изменения нагрузки при выходе Сверла из отверстия. Если имеется литейная корка на входе или выходе из отверстия, на этих участках предусматривают в программе уменьшение частоты вращения шпинделя. В связи с тем, что на МС сверление выполняется, как правило, без кондуктора, широко применяют засверливание отверстий короткими жесткими сверлами – своеобразную разметку расположения будущих отверстий. При работе по литейной корке это позволяет решить и другие задачи: облегчить врезание и повысить стойкость сверл небольшого диаметра и вместе с тем снять фаску на входе в отверстие, если она предусмотрена чертежом. Засверливание целесообразно применять для обработки отверстий диаметром до 8-15 мм в деталях из черных металлов (рис. 3).

Рис. 3. Обработка отверстия с засверливанием: а - засверливание с получением фаски; б - сверление

Для обработки отверстий в корпусных заготовках весьма эффективным оказалось применение инструментов, предназначавшихся раньше только для сверления глубоких отверстий, например, двухкромочных сверл. Такие сверла с механическим креплением трехгранных твердосплавных пластин, с делением припуска по ширине среза и внутренним подводом СОЖ позволяют в 3-5 раз повысить режим резания по сравнению с обычными спиральными сверлами.

Одна из пластин сверла, показанного на рис. 4, расположена у оси инструмента, вторая - на периферии; она работает при большой скорости резания. Для повышения стойкости пластину покрывают тонким слоем карбида титана. Сож подводят через кольцевой водоприемник (на рисунке не показан), установленный на сверле. В шпиндель сверло подается, как обычно, автооператором, но непосредственно перед выполнением сверления необходимо вручную подсоединить к штуцеру водоприемника с помощью быстроразъемной муфты шланг от насоса для подачи СОЖ.

Рис. 4. Сверло с многогранными неперетачиваемыми пластинами и внутренним подводом охлаждения

Для сокращения числа переходов, исключения зацентровки и рассверливания отверстий целесообразно применять ступенчатые сверла. Усовершенствованная конструкция таких сверл разработана во ВНИИинструменте (рис. 5). Сверло имеет отдельные винтовые канавки для каждой ступени, что улучшает отвод стружки и позволяет увеличить количество переточек по сравнению со сверлами, имеющими общую винтовую канавку. Испытания сверл при обработке деталей из основных конструкционных сталей показали, что новые сверла по сравнению с ранее применявшимися обеспечивают повышение точности расположения отверстий (отклонение при позиционировании +0,025:0,1 без предварительной зацентровки) и производительности - в 2-2,5 раза. Большие возможности повышения производительности при обработке отверстий имеются в использовании комбинированных инструментов.

Ступенчатое сверло

Рис. 5. Ступенчатое сверло

Если отверстие в исходной заготовке отсутствует, можно использовать инструменты (рис. 6), сочетающие сверло С и зенкер 3. Применяют и трехступенчатые инструменты (рис. 6, б). Передняя часть (первая ступень) изготовлена из инструментальной стали, а вторая и третья части, работающие с более высокими скоростями резания, оснащены твердосплавными пластинами 1. Такой инструмент работает по ранее просверленному отверстию. В зависимости от формы, размеров и расположения твердосплавных пластин вторая и третья ступени могут иметь различное назначение. Так, например, обе ступени могут выполнить роль зубьев зенкера, увеличивающего диаметр отверстия. В другом конструктивном варианте третья ступень может служить для подрезания торца на входе в отверстие. При заточке зубьев этой ступени на конус она используется для снятия фаски на выходе. На рисунке показан вариант применения комбинированного зенкера для обработки ступенчатого отверстия. Первые две его ступени обрабатывают отверстие меньшего диаметра, третья - отверстие большого диаметра. Благодаря тому, что зубья третьей ступени заточены с главным углом в плане φ= 90° переход от одного диаметра отверстия к другому получается прямоугольным.

Инструменты для обработки отверстий

Рис. 6. Инструменты для обработки отверстий: а - сверло-зенкер; б - ступенчатый зенкер; в, г-ступенчатые зенкеры с многогранными неперетачиваемыми пластинами

В связи с развитием конструкций механического крепления твердосплавных пластин и повышением точности изготовления пластин стало возможным использовать сменные пластины даже в небольших зенкерах и фрезах. Один из примеров такого зенкера показан на рис. 6, в. Первая ступень зенкера образована квадратными пластинами 4, вторая - треугольными пластинами 1. На передней поверхности каждой пластины имеются канавки радиусной формы. Благодаря этому инструмент имеет положительные передние углы. Каждая твердосплавная пластина закрепляется в корпусе прихватом 3 и винтом 2 с внутренним шестигранником. Первая ступень этого зенкера предназначена для обработки отверстия, вторая - для снятия фаски на выходе.

Конструкция зенкера, приведенная на рис. 6, г. отличается возможностью регулирования настроечного размера для одной из ступеней. Первую ступень образуют здесь квадратные твердосплавные пластинки 1, прикрепленные винтами 2 непосредственно к корпусу инструмента. Пластинки 4 второй ступени закреплены винтами 2 на державках 5, положение которых в корпусе можно регулировать с помощью винтов 6. Настройка каждой державки с пластиной на заданный размер выполняется в инструментальном цехе по специальному прибору - используется метод взаимозаменяемой настройки. Державка закрепляется в корпусе винтами. Все инструменты, показанные на рисунке, закрепляются в переходных втулках. Инструмент посадочным конусом к центрируется в отверстии оправки и закрепляется хвостовиком X. Переходная оправка вместе с инструментом вставляется в основную инструментальную оправку станка и закрепляется от выпадения одним или двумя винтами. Крутящий момент передается с помощью шпонки 8. Для регулирования осевого вылета инструмента из шпинделя служит регулировочная гайка 7. При вставлении переходной оправки в основную гайка упирается в торец последней.

В машиностроении находят широкое применение высокопроизводительные перовые сверла (рис. 7).

Рис. 7. Перовое сборное сверло

Для окончательной обработки точных отверстий кроме обычных разверток применяют предназначенные для обрабатывающих центров однолезвийные развертки со сменными перетачиваемыми пластинами из твердых сплавов групп ВК и ТК (рис. 8).

Рис. 8. Однолезвийная развертка со сменным ножом

Нарезание крепежных резьб диаметрами 8-27 мм целесообразно выполнять усовершенствованными метчиками с рабочей частью из быстрорежущей стали с покрытием TiN, производство которых освоено многими отечественными инструментальными заводами.

Обтачивание и растачивание на токарных и других обрабатывающих центрах выполняют резцами с механическим креплением трех-, четырех-, пятигранных, круглых, ромбических твердосплавных пластин. Разработана прогрессивная конструкция крепления пластин (рис. 9). Пластина поджимается к базовым поверхностям державки рычагом, поворачивающимся под действием шарика, на который воздействует винт с внутренним шестигранником. Разработаны также способы крепления твердосплавных пластин, не имеющих центрального отверстия.м небольшого диаметра.

Рис. 9. Схема крепления пластин резцов

В нескольких конструкциях державок резцов (рис. 10) предусмотрены винты для настройки инструментов на размер вне станка.

Рис. 10. Резец с настроечными винтами

Специально для станков с автоматической сменой инструментов предназначены регулируемые расточные головки с многогранными твердосплавными пластинами с износостойким покрытием (рис. 11).

Рис. 11. Расточная регулируемая головка для обрабатывающего центра

Чистовое растачивание отверстий обеспечивает более высокую точность расположения и формы отверстия, чем развертывание. Для получения наиболее точных диаметров отверстий широко используют резцы-вставки к расточным оправкам с микрометрической настройкой на размер. Устройство микробора показано на рис. 12. Державка 7 с закрепленным с помощью винта 9 резцом 8 перемещается во время настройки на размер во втулке 5 при вращении лимба 6. Шпонка 4 предотвращает поворот державки. Для устранения зазоров в сопряжениях имеется комплект тарельчатых пружин 1, размещенный в выточке втулки 5. Пружины упираются в буртик втулки 3, ввернутой в державку, и стремятся сдвинуть ее вниз. Винт 2 служит для грубой настройки резца на размер. Тонкая настройка достигается поворотом лимба с ценой деления 0,01 мм. На торце втулки 5 имеется нониус, позволяющий производить отсчет перемещений резца с точностью 1 мкм. При изменении размера на величину более 0,5 мм используют винт 2.

Рис. 12. Расточная оправка с тонкой регулировкой на размер

На некоторых машиностроительных заводах разрабатывают и изготовляют оправки с микрометрическим регулированием на размер собственных конструкций. Одна из них показана на рис. 13.

Рис. 13. Конструкция расточной оправки с регулируемым резцом

Резец 1 круглого сечения имеет со стороны, противоположной режущей кромке, резьбовое отверстие, в которое вворачивается регулировочная шпилька 6 со сферой на рабочем торце. Шпилька крепится контргайкой 4. Резец вставляется во втулку 3, на шпильку надевается пружина 5 и наворачивается гайка 8. Резец ориентируют во втулке с помощью штифта 2. Затем резец вместе с втулкой вводят в отверстие оправки до тех пор, пока он не упрется в торец микрометрического винта 9. Необходимо надавить на втулку 3, сжимая пружину 5 так, чтобы фиксатор 10 вошел в отверстие втулки 3. Микрометрический винт 9 расположен в Гайке 7, которая вворачивается в оправку.

На рис. 14 показана конструкция резцовой вставки. Резец 1 круг - лого сечения расположен в наклонном отверстии расточной оправки 2. Резец имеет регулировочный винт з и контргайку 4. После настройки длины резца вне оправки в специальном приспособлении резец устанавливают в оправку вместе с тягой 5 и штифтом 6. Винт 7 вворачивается в тягу и с помощью пружины 8 обеспечивает натяг для прижима резца к торцу микрометрического винта 10. Упорная втулка 9 крепится в отверстии оправки винтом, не показанным на рисунке.

Рис. 14. Резцовая быстро сменная регулируемая вставка с резцом, установленным на размер вне борштанги

Длительный опыт эксплуатации таких резцовых вставок показал их высокую надежность и точность регулировки резца в обоих направлениях. Для чистовой обработки отверстия крепление резца не требуется. Отсутствие крепления резца позволяет устранить погрешность его зажима.

При обработке отверстий, полученных в заготовке при отливке, возможны различные варианты. Характерным для станков с ЧПУ, оснащенных контурной системой управления, является использование контурного фрезерования. Этим способом можно обработать отверстие (рис. 15, а) и его наружный торец (рис. 15, б). Фреза совершает планетарное движение: вращение вокруг своей оси и относительно оси обрабатываемого отверстия. Устанавливая в шпиндель дисковую фрезу, обрабатывают методом контурного фрезерования внутренний торец отверстия и кольцевые канавки (рис. 15, в). Для получения точных отверстий после контурного фрезерования следует одно-, двух- или трехкратное растачивание.

Вместе с тем применяют и традиционную черновую обработку - растачивание отверстия твердосплавным резцом или резцовым блоком. Выбирая наиболее рациональный вариант обработки нужно учитывать, что контурное фрезерование обеспечивает повышение производительности по сравнению с растачиванием в случаях снятия больших и неравномерных припусков, обработки крупных отверстий при длине отверстия, не превышающей длину режущей части фрезы. Еще один характерный способ обработки применяют при высоких требованиях к точности формы и взаимного расположения отверстий в литых корпусных заготовках. Чтобы смещение отверстий и неравномерный припуск, вызванные погрешностями литья, не влияли на точность изделия, отверстия не отливают, а сверлят непосредственно в сплошном металле, используя инструмент для кольцевого сверления, который прорезает насквозь кольцевую канавку в стенке отверстия. Для лучшего направления инструмента предварительно засверливают отверстие сверлом небольшого диаметра.

Рис. 15. Способы использования контурного фрезерования для обработки отверстий