3.7. Особенности проектирования инструментов для автоматизированного производства

Национальная эксплуатация металлорежущих инструментов обеспечивается выполнением ряда требований, предъявляемых к материалу и конструкции режущего инструмента. Конструкция инструмента в наиболее полном виде, присущем условиям автоматизированного производства, включает рабочую часть, корпусную (державочную) часть, крепежно-присоединительную часть, механизм и элементы крепления рабочей части к корпусной, механизм и элементы регулирования положения рабочей части и др. Каждая из этих частей должна соответствовать определенным требованиям.

Рабочая часть, состоящая из режущей и калибрующей части, должна обеспечивать деформацию срезаемого слоя при наименьших энергетических затратах, сход стружки, ее завивание или ломание, временное размещение стружки в стружечных канавках, а также высокую стойкость и рациональное число переточек.

Корпусная часть объединяет все части инструмента и должна быть долговечной, иметь высокую жесткость при наименьшей материалоемкости.

Крепежно-присоединительная часть обеспечивает надежное, с достаточной жесткостью, соединение инструмента с металлорежущим оборудованием. Для условий автоматизированного производства необходимо также обеспечивать идентичность установки инструментов в процессе их замены и быстроту этой замены.

Механизмы и элементы регулирования рабочей части должны быть простыми и удобными в работе, обеспечивать после заточки и регулировки надежное возвращение режущих лезвий в требуемое пространственное положение как в осевом, так и в радиальном направлении.

Механизмы и элементы закрепления рабочей части должны в условиях автоматизированного производства отличаться повышенной надежностью и быстротой действия.

Рассмотрение условий эксплуатации, а также функциональных зависимостей производительности и качества обработки позволяет сформулировать следующие требования к инструментам автоматизированного производства.

1. Высокие эксплуатационные качества материалов режущей части (твердость, красностойкость, прочность, износостойкость, технологичность механической обработки и заточки и др.). Особое внимание следует уделять использованию режущей части с покрытиями из карбида и нитрида вольфрама и титана, выполненной из сверхтвердых поликристаллических материалов (композитов, балласа, карбонадо) и режущей керамики.

2. Соответствие конструкций требуемому качеству, точности и формы детали при высокой производительности обработки:

- универсальность для обработки разных поверхностей без смены инструмента на станках с ЧПУ и обрабатывающих центрах;

- надежное и точное крепление инструмента на станке. Размеры и допуски посадочных поверхностей режущего и вспомогательного инструмента следует определять исходя из требуемой точности позиционирования инструмента;

- быстросменность;

- возможность настройки вне станка.

3. Стабильность и соблюдение геометрических размерных параметров:

- доводка режущих лезвий;

- взаимозаменяемость режущего инструмента;

- высокие требования к биению режущих кромок многолезвийного инструмента.

4. Высокая надежность и стабильность работы в заданном интервале времени:

- 100 % контроль с целью предупреждения скрытого брака;

- гарантированная стойкость инструмента;

- стабильность формирования стружки, не мешающей работе автоматического оборудования.

Предпочтение при проектировании инструмента автоматизированного производства следует отдавать разработке инструментов со сменными многогранными твердосплавными пластинками специальных головок для одновременной многоинструментальной обработки, комбинированных инструментов, специальных зубо- и резьбообрабатывающих инструментов.

Актуальной остается разработка вспомогательных инструментов и устройств, предназначенных для облегчения условий рациональной эксплуатации режущего инструмента. К таким устройствам относятся приспособления для диагностики состояния инструмента (сигнализирующее о предельном износе, поломках режущего инструмента, достижении сил резания определенного уровня и др.), приспособления для проверки качества предыдущей обработки, приспособления для удаления инструмента из глухих отверстий, для настройки на размер вне станка и для поднастройки на размер в процессе обработки, инструментальных магазинов различных типов и т.д.