Определение габаритных размеров и формы рабочей части

Определение габаритных размеров и формы рабочей части Форма тела рабочей части, габаритные размеры инструмента (диаметр, длина, ширина, толщина или высота), а также размеры и форма режущих контуров очень разные для инструментов разных типов, размеров и условий работы. Тем не менее можно выделить общие принципы и подходы к решению этих задач для инструментов двух типов, принципиально разных по способу формообразования обработанных поверхностей детали:

1) инструментов со станочным обеспечением размеров обработки, когда инструменты свои размеры и форму не переносят на обработанную деталь; размеры и форма детали обеспечиваются настройкой станка и кинематикой резания (резцы и фрезы общего назначения);

2) инструментов с инструментным обеспечением размеров обработки: размеры инструментов и форма их режущих контуров переносятся на обработанную деталь (сверла, зенкеры, развертки, протяжки, фасонные инструменты, в том числе зуборезные и резьбонарезные).

Форма рабочей части стандартных и других широко применяемых инструментов хорошо известна. Комбинированные инструменты для одновременной или последовательной обработки нескольких поверхностей компонуются из единичных инструментов, объединяемых единым корпусом, что и определяет их форму, представление которой особых затруднений не вызывает. Форма тела рабочей части инструментов совершенно новой, оригинальной конструкции зависит от принятых кинематики и схемы резания.

Общими для обеих групп инструментов и исчерпывающими для первой группы являются следующие требования:

а)   достаточная прочность и жесткость тела;

б)   возможность доступа к зоне обработки и полнота обработки заданных поверхностей;

в)   возможность использования на выбранном металлорежущем станке;

г)   возможность изготовления в конкретном инструментальном цехе;

д)   оптимальность размеров по критерию приведенных затрат на операции использования инструмента.

Решение задач по пунктам а—г трудностей не вызывает. Жесткость и прочность тела нестандартных инструментов рассчитываются, а тело стандартных, оптимизируемых для конкретной операции, выбирается по ГОСТ, так как его параметры не только рассчитаны, но и экспериментально проверены. Доступность и полнота обработки определяются размерами обрабатываемых поверхностей, конструкцией детали и зажимного приспособления. Так, минимальная длина рабочей части сверла должна быть равна глубине сверления плюс расстояние от верхнего торца кондукторной втулки приспособления до верхнего торца обрабатываемого отверстия плюс длина перебега плюс запас для обеспечения вывода стружки над кондукторной пли- ной. Длина цилиндрической фрезы или набора фрез чуть больше ширины фрезеруемой поверхности и т.д. Металлорежущий станок ограничивает, как правило, наибольшие размеры тела инструмента, например, наибольший диаметр червячной зуборезной фрезы, наибольшую длину протяжки. Размеры рабочей части и ее элементов должны быть такими, чтобы инструмент можно было изготовить на оборудовании, имеющемся в инструментальном цехе.

Оптимизация размеров рабочей части по критерию приведенных затрат — задача более сложная. Рассмотрим подходы к ее решению на конкретных примерах.

Без учета доступа к зоне обработки минимальная длина рабочей части сверла равна глубине сверления плюс два-три диаметра. Экономически выгодная длина больше минимальной на величину стачивания при переточках. Казалось бы, чем больше длина, тем больше переточек допускает сверло и тем выше его экономичность. Это было бы справедливым, если бы не изменялись явления, сопровождающие процесс резания. С увеличением длины сверла уменьшается его крутильная жесткость, увеличивается амплитуда крутильных колебаний, и стойкость сверла снижается. Логично ожидать, что существует пороговое значение длины, за которым увеличение числа переточек экономически невыгодно из-за резкого снижения стойкости сверла. Затраты на инструмент и его переточку, отнесенные к одной обработанной детали, начнут возрастать. Решить эту задачу сложно, необходимы специальные исследования.

Значительно больше противоречий при оптимизации диаметра цилиндрических фрез. С одной стороны, увеличение диаметра фрезы повышает стойкость или скорость резания при неизменной стойкости, увеличивает диаметр посадочного отверстия, а стало быть, жесткость оправки, позволяет работать с большими подачами, увеличивает число одновременно режущих зубьев. Все это способствует повышению производительности инструмента. С другой стороны, с увеличением диаметра растет время врезания (падает производительность), увеличивается радиальное биение режущих кромок (снижается стойкость фрезы), растет мощность резания, первоначальная стоимость фрезы и стоимость переточек, что направлено в сторону увеличения приведенных затрат. Разрешение этих противоречий возможно на основе оптимизационной модели по критерию минимума приведенных затрат. Готовой модели нет, ее необходимо разрабатывать или решать оптимизационную задачу методом приближений, изменяя с определенным шагом значения аргументов, приведенных к себестоимости выполняемой операции, как это делалось при оптимизации шага зубьев инструмента (см. п.2.2.6).

Подобные оптимизационные задачи целесообразно решать для инструментов, используемых в крупносерийном и массовом производстве, оценив дополнительно влияние еще одного привходящего фактора — разницы в стоимости специализированной и стандартной конструкций инструмента. Изготовление стандартных инструментов организовано на основе массового производства. Такие инструменты в два-три раза дешевле специализированных, выпускаемых небольшими сериями, тем более в условиях инструментального цеха машиностроительного завода.

Для инструментов второй группы, переносящих свои размеры на деталь, кроме решения указанных задач, определяют форму и размеры режущих контуров на основе размеров профиля обработанных деталей с учетом способа переноса размеров.

Контрольные вопросы

  1. Требования к размерам и форме рабочей части режущих инструментов, по-разному формирующих размеры и форму обработанных поверхностей.
  2. Способы реализации требований к размерам и форме рабочей части инструментов.
  3. Подходы к оптимизации размеров рабочей части по критерию приведенных затрат.

Смотрите также

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *