Инструменты для автоматизированного производства

Производительность автоматической линии или автоматического станка зависит от применяемого режущего инструмента. Последний должен удовлетворять не только обычным условиям, предъявляемым к режущему инструменту, как-то: обеспечению определенного класса шероховатости и точности обрабатываемых заготовок, необходимой стойкости и прочности, экономичности, — но также и специфическим условиям, обусловленным автоматическим оборудованием. К таким условиям относится обеспечение размерной стойкости инструмента, стабильность его работы, быстросменность и взаимозаменяемость. Указанные условия, обеспечивающие непрерывность процесса обработки и влияющие на производительность и эффективность работы автоматизированного производства (в том числе автоматических линий, станков-автоматов, станков с программным управлением, многооперационных станков), зависят от конструкции режущего инструмента.

Для обеспечения наибольшей непрерывности работы режущего инструмента в условиях автоматизированного производства необходимо исключить потери времени, складывающиеся из времени, необходимого на установку и закрепление инструмента; на настройку инструмента для получения требуемых размеров обрабатываемой заготовки как в начале, так и в процессе работы инструмента до. момента снятия его. на переточку; на снятие изношенного инструмента.

Учитывая специфику работы в условиях автоматизированного производства и стремясь сократить потери времени, конструкторы разработали большое количество разнообразных конструкций, в которых нашли отражение следующие идеи:

а) применение взаимозаменяемого инструмента, настраиваемого на размер, что исключает потери времени на первоначальную наладку;

б) использование сил резания для частичного или полного крепления инструмента, что. упрощает конструкции механизма крепления инструмента, обеспечивая более высокую точность установки и, главное, сокращение времени на установку, закрепление, открепление и снятие режущей части или самого инструмента;

в) встройка узлов автоматической подналадки и регулирования инструмента для компенсации систематических погрешностей размеров заготовки, что обеспечивает повышение размерной стойкости инструмента и сокращает указанные выше потери времени;

г) использование принципа обновления режущих участков одной и той же кромки (прерывное или непрерывное), обновления резцов (зубьев) самих режущих инструментов.

Наряду с указанными проблемами большое значение имеет формирование и отвод стружки в условиях работы автоматического станка. В этом направлении также найдены решения, обеспечивающие нормальный стружкоотвод. Ниже приводится описание отдельных конструкций инструментов для автоматизированных производств с указанием их особенностей.

В автоматизированном производстве используется обычный стандартный инструмент (резцы, сверла, зенкеры, развертки, цековки, фрезы, метчики и др.). Однако технические требования к инструментальным материалам и к точности изготовления — повышенные.

Для обеспечения повышенной стойкости и надежности инструмента его изготовляют из наиболее совершенных и целесообразных для конкретных условий обработки инструментальных материалов. Изготовление (и переточка) инструмента осуществляется по специальным техническим условиям, в которых предусмотрено существенное повышение точности размеров и положения режущих кромок относительно оси вращения инструмента. Однако, кроме указанных изменений, ряд стандартных инструментов имеет отличие и в конструктивном оформлении, вызванные необходимостью осуществления быстросменности и взаимозаменяемости (режущей пластинки или самого инструмента). Например, взаимозаменяемые резцы с твердосплавными многогранными и круглыми (цилиндрическими) пластинками (рис. 374, а), применяемые в автоматизированном производстве, несколько отличаются от аналогичных резцов, используемых на универсальных станках. Державка 1 (короче по длине) имеет скос под углом 15°, предназначенный для крепления резца на станке. Опорные поверхности державки должны быть взаимно перпендикулярны. В державку ввертывается регулировочный винт 8 (резьба по 2-му классу точности), который фиксируется в определенном положении контргайкой 6. Крепление режущей твердосплавной пластинки 4 осуществляется так же, как у стандартных резцов, предназначенных для универсальных станков, т. е. с помощью винта 5, клина 7 и штифта 2. Шероховатость поверхностей режущей пластинки не грубее 9-го, а подкладки 3 — 8-го класса.

Несколько иное крепление режущей пластинки имеют резцы-вставки, представленные на рис. 374, б. Здесь резец-вставка с ромбической’ твердосплавной пластинкой 4 крепится с помощью тяги, планки 9 и пружины 10.

Чтобы простои оборудования автоматических линий, связанные с заточкой затупившегося режущего инструмента, были минимальными, линии должны быть оснащены быстросменной инструментальной оснасткой. При этом быстросменным элементом может быть режущая пластинка (рис. 375, а) (многогранная неперетачиваемая твердосплавная пластинка); резцовая вставка (рис, 375,6); осевой режущий инструмент с цилиндрическим хвостовиком (рис. 375, е); удлинитель с цилиндрическим хвостовиком (рис. 375, г), в котором закреплен режущий инструмент, и т. д. Для замены режущего инструмента с помощью этих способов крепления затрачивается от 20 до 30 с на каждый инструмент. В связи с этим сверла, зенкеры, развертки, цековки и другой осевой инструмент, применяемый в автоматизированном производстве, отличаются хвостовика.

На рис. 376 показаны различные типы хвостовиков. Конический хвостовик имеет лыску для дополнительного зажима с помощью винта (рис. 376, а). Часто применяемые конструкции цилиндрических хвостовиков служат для быстрого закрепления инструмента (рис. 376, б). Регулировочный винт позволяет обеспечить настройку на длину L вне станка. Для регулирования длины инструментов в рабочем положении переднюю резьбовую часть делают с регулировочной гайкой и контргайкой (рис. 376, в).

Часто при обработке корпусных деталей в линии требуется совместить в одну операцию сверление отверстия и снятие фаски или сверление ступенчатых отверстий под головку болта. Для этой цели применяют ступенчатые сверла двух видов: переточенные из стандартных и специальные четырехленточные. Ружейными сверлами сверлят глубокие отверстия. Для обработки ступенчатых отверстий и канавок на торцовых поверхностях используют комбинированные инструменты. Целесообразность применения сложного комбинированного инструмента в каждом отдельном случае должна быть проверена экономическим расчетом.

Для нарезания резьбы на автоматических линиях, применяют метчики, резьбонарезные и резьбонакатные головки; для фрезерных операций— различные фрезы (торцовые, цилиндрические, концевые, дисковые и т. д.). Наибольшее применение на автоматических линиях обработки корпусных деталей получили торцовые фрезы сборных конструкций с ножами, оснащенными твердым сплавом. Рекомендуется снабжать торцовые фрезы одним широким зачистным ножом, выступающим на небольшую величину (0,02—0,04 мм) относительно других ножей, что позволяет при больших минутных подачах получить высокий класс шероховатости поверхности.

Концевые фрезы для удобства смены и настройки изготовляют с цилиндрическим хвостовиком, показанным на рис. 376, б, и настраивают вне станка на нужный размер.

Настройка инструмента на нужный размер осуществляется вне станка на специальных приспособлениях. В зависимости от вида инструмента и выполняемой им операции применяют различные конструкции приспособлений для предварительной настройки. На рис. 377 приведена схема приспособления конструкции ВНИИ, предназначенного для предварительной настройки на размер регулируемых быстросменных резцовых вставок. Приспособление в виде стального кубика, на боковых сторонах которого имеются точные пазы 2 для установки в них резцовых вставок 3, устанавливают на стандартный индикаторный столик. Резцовая вставка располагается относительно измерительного наконечника индикатора 4 так же, как она устанавливается в рабочем положении на станке. Настройку индикатора на нулевой отсчет осуществляют по эталонному резцу либо по сферической головке 1 регулировочного эталонного винта. Длина резцовой вставки регулируется с помощью регулировочного винта. Точность настройки 0,02—0,03 мм.