Наработка режущего инструмента (лезвия) от начала резания новым инструментом (лезвием) додостижения им предельного состояния
Примечание. В зависимости от наработки различают следующие ресурсы: временной, массовый, путевой, поверхностный, объемный и штучный
Значения режимных параметров и факторов при частоте вращения и = 125 об/мин достаточно близки к значениям, полученным для условия минимизации расхода инструмента, и могут служить оптимальными рабочими параметрами для удовлетворения поставленного требования. Здесь необходимо отметить, что, удовлетворяя поставленному требованию, назначаемые режимные параметры имеют по сравнению с предыдущим случаем менее благоприятные показатели по ресурсу режущего инструмента К т, сменной норме выработки Но, цеховой себестоимостиобработки одной заготовки Е и другим показателям и могут быть приняты для практического использования только в том случае, если на эти параметры нет ограничений.
Используется ускоренный метод, основанный на выработке энергетического ресурсарежущего инструмента.
К задачам построения ГПС относят прогнозирование надежности технологического процесса, уменьшение расхода материала на изготовление одной детали (например, использование комплексных заготовок), синхронность операций во времени, повышение ресурса времени работы режущего инструмента, минимальные транспортные перемещение и др.
Очень перспективно применение лазерного излучения для упрочнения концевых фрез, применяемых в станках с ЧПУ. Как известно, для такого вида инструмента важно не только сохранение режущей способности в течение длительного периода работы, но и снижение размерного износа. Последнее, в свою очередь, позволяет значительно увеличить ресурс работы инструмента и, следовательно, повысить эффективность использования станков с ЧПУ. Обработке подвергались одновременно задняя и передняя поверхности, а также ленточка по всей длине винтовой поверхности зуба фрезы.
Для упорядочения замены режущего инструмента на всех АЛ установлены инструментальные шкафы, оснащенные приспособлениями для настройки, ячейками для хранения инструментов и счетчиками циклов, подающими сигнал на смену инструментапосле истечения установленного ресурса работы.
Стенд включает предупредительный сигнал, когда ресурс стойкости контролируемого инструмента исчерпан в установленном размере, например на 90%, и отключает линию станков, если любой из контролируемых инструментов отработал с известным превышением установленное число циклов, например 105%. Применением таких стендов достигается смена инструментов по график), а также сохранение должного запаса режущих инструментов.
С А У размерной стойкостью режущего инструмента. Общеизвестно, что каждый экземпляр резца или другого вида инструмента отличается от другого своим качеством и в частности таким его показателем, как размерной стойкостью. Среди различных факторов, действующих в процессе обработки, скорость резания оказывает обычно наибольшее влияние на размерную стойкость инструмента. Поэтому при выборе режимов скорости резания обычно устанавливают исходя из размерной стойкости наименее стойкого инструмента и наиболее экономичного периода стойкости. Это приводит к тому, что значительную часть режущих инструментов меняют до того, как будет использован ресурс размерной стойкости. Это приводит к увеличению расходов на инструмент в себестоимости единицы продукции и к снижению производительности из-за частой смены инструмента. Следовательно, автоматическое управление размерной стойкостью инструмента во времени позволяет не только сократить расходы на инструмент, но и повысить штучную производительность.
Для невосстанавливаемых систем и элементов однократного действия (радиолампы, конденсаторы, сопротивления и т. д.) 5=1, для рабочих машин как восстанавливаемых систем многократного действия Не > т р. Число восстановлений работоспособности за срок службы достигает сотен и тысяч. Большинство механизмов и устройств машинтакже являются элементами многократного действия (5 > 1). Так, для режущих инструментов, величина 5 равна числу возможных переточек. Исключение составляют подшипники, высокоскоростные электрошпиндели и другие элементы, которые заменяются после первого же выхода из строя (5=1) или даже планово-предупредительно, после отработки определенного технического ресурса времени Следует отметить при этом, что суммарный ресурс работы машины Р лип]ь косвенно
ПОНЯТИЕ О РЕСУРСЕ ИНСТРУМЕНТА. Под ресурсом Р режущего инструмента понимается мера, равная или пропорциональная суммарному количеству годной продукции, обработанной режущим инструментом за срок его эксплуатации. Суммарный ресурс инструмента может быть выражен уравнением.
Изложенный в настоящем параграфе повторный расчет режимных параметров с дополнением в качестве ограничивающего фактора лимита на сменную норму режущего инструмента Ис дает результаты, в наибольшей степени приближающиеся к расчетным значениям режимных параметров максимальной сменной выработки. По этому признаку и возможности практической реализации эти режимы удовлетворяют требованиям, предъявляемым к оптимальным режимам. Сравнивая значения всех режимных параметров, соответствующих точкам пересечения кривых на рис. 11.1 вертикальными линиями, проведенными через точки М2 и Мб, можно видеть, что оптимальные режимы отличаются от режимов максимальной сменной выработки меньшими частотой вращения и скоростью резания, нормой сменной выработки и цеховой себестоимостью, несколько повышенной стойкостью и ресурсом. Цеховая себестоимость для оптимальных режимов близка к минимальной.
По известному максимально допустимому значению о наименьшая частота врашения шпинделя рассчитывается по уравнению п = 1/(1о8). Для заданной длины I обрабатываемой заготовки значению Го, рассчитанному по уравнению (П.32), и подаче 8, назначенной, как описано в 11.1, находят исходную (стартовую) частоту вращения шпинделя. При проектировании автоматической линии расчетная (стартовая) частота вращения п может быть принята как рабочая. Рассчитанное по уравнению (11.32) значение (о обычно относительно велико. Допустим, что на рис. 11.1 расчетному значению соответствует точка М7. Проведенная через эту точку вертикальная линия пересекает все семь кривых в зоне сравнительно низкой скорости резания и соответствующей ей достаточно малой частоте вращения. Техникоэкономические показатели в таком случае характеризуются большим ресурсом К т и большой стойкостью Т, малой сменной потребностью в режущем инструменте Исм, т. е. такими показателями, которые способствуют повышению рационального и экономичного использования автоматических линий.
РЕСУРС СВЕРЛ, ЗЕНКЕРОВ И РАЗВЕРТОК. Одним из показателей ресурса сверл, зенкеров и разверток, как и всех прочих видов режущего инструмента, является длина рабочего пути резания Ь за период стойкости. Эта величина равна длине винтовой траектории результирующего движения резания точки сопряжения главного и вспомогательного лезвий за период стойкости и выражается произведением.
Для наблюдения за движением отдельных инструментов при их перемещении со склада на станок и обратно необходима надежная система идентификации, которая обеспечивает получение информации о месте установки каждого инструмента в данный момент времени и ресурсе его стойкости. Такая система способствует уменьшению числа сбоев и лучшему использованию ресурса режущей части инструмента.
При автоматизированном процессе обработки необходимо знание ресурса (стойкости) инструмента, его режущих свойств в процессе обработки. Для этого разрабатываются теоретические основы и методы диагностики состояния инструмента, создаются специальные устройства, входящие в его конструкцию или в инструментальную оснастку.
Правильный выбор современного режущего инструмента, надежные исходные данные по режимам обработки, дополненные собственным опытом, хорошее качество материалазаготовки, квалифицированная помощь поставщиков инструмента - необходимые составляющие для оптимизации износа инструмента и рационального использованиявремени и ресурсов.
Присутствие всего 0,6 % присадки "Стойкости" позволяет увеличить ресурс узлов трения до 30% повысить экономию топлива в ДВС и дизелях на 5-11% повысить долговечность масел в 2-3 раза повысить стойкость режущего инструмента в 2 раза повысить До 50% нагрузочную способность смазочного слоя в подшипниках скольжения.
Советский Союз располагает достаточными ресурсами природны) алмазов, а с 1962 г. производит в значительных объемах синтетические алмазы, что позволило в начале 70-х годов организовать в крупных масштабах выпуск алмазного абразивного инструмента. Алмазоносный рабочий слой такого инструмента обеспечивает высокие режущую способность, стойкость и качество обработки изделий.
Для определения области рационального применения новых СОЖ недостаточно только лабораторных испытаний их технологических свойств. Нужны также и производственные испытания, необходимость которых вызвана тем, что при лабораторных испытанияхполностью имитировать многообразие производственных условий выполнения операцийобработки резанием и поведение СОЖ в длительных производственных циклах не представляется возможным. Целями контрольных производственных испытанийэксплуатационных свойств СОЖ являются уточнение технологических свойств СОЖ в условиях, отличающихся от лабораторных по ряду факторов (стабильности обрабатываемости заготовок и режущих свойств инструментов, жесткости системы СПИД, критериям затупления и т. д.) оценка технологических свойств СОЖ на операциях, трудна осуществимых в лабораторных условиях оценка ресурса работы СОЖ и определение периодов добавления новой СОЖ, регенерации и замены оценка сопутствующих эксплуатационных свойств СОЖ-
Одним из перспективных методов крепления режущих пластин в корпусе резца является склеивание инструментальными клеями [8]. Основными преимуществами инструмента с клеевым соединением перед паяным является увеличение ресурса его работы в результате исключения микротрещин в режущей пластине. Снижается трудоемкость изготовления в 1,3—1,4 раза благодаря многократному использованию корпусов. Стойкость резцов с клеевым соединением в 2—2,5 раза выше стой-
В том случае, если долговечность системы определяется не физическим, а моральным износом, показателем долговечности может служить экономически целесообразныйкалендарный срок эксплуатации. Показателем долговечности любых ремонтируемых систем служит и средний ресурс, наработка в промежутке между двумя планово-предупредительными ремонтами, которая равна суммарному ресурсу, деленному на число периодов эксплуатации (межремонтных периодов). Таким же показателем — суммарной наработкой во времени или количестве выпущенных деталей может быть оценена и долговечность отдельных механизмов, устройств, деталей машины, режущего и измерительного инструментов. Так, для инструмента означает суммарное количество обработанных деталей с учетом всех переточек. За время службыэлементы машины могут иметь отказы в работе, после устранения которых они снова являются работоспособными, как и для машины в целом. Суммарный ресурс складывается из отдельных периодов бесперебойной работы.
Под режущими свойствами понимается способность инструментов обрабатывать конструкционные металлы резанием. Основным показателем режущих свойств является эксплуатационный ресурс инструмента за период его стойкости и до полного его использования после всех переточек, предусмотренных техническими нормами. Эксплуатационный ресурс оценивается числом обработанных однотипных заготовок длиной относительного рабочего пути площадью обработанной поверхности объемом металла, срезанного с обработанных заготовок периодом стойкости инструмента и числом его переточек суммарной длиной всех обработанных заготовок.
Применение алмазных инструментов обеспечивает улучшение чистоты обработанных поверхностей деталей, резкое повышение стойкости режущих и мерительных инструментов, увеличение точности обработки, повышение ресурса и надежности изделий, совершенствование технологии и культуры производства.
Многочисленные технологические процессы осуществляются путем резания и деформирования материалов. На производство и ремонт быстроизнашивающегося режущего, дробильного, бурового и другого инструмента (резцов, бил, фрез, ножей, зубьев и т.п.) в мире затрачиваются значительные трудовые и экономические ресурсы. Ремонт техники и восстановление изношенных деталей составляет существенную долю эксплуатационных расходов.
Такой же характеристикой (суммарной наработкой во времени или количестве обработанных изделий) может быть оценена и долговечность отдельных механизмов, устройств, деталей машины, режущего и измерительного инструмента. Так, для инструмента означает суммарное количество обработанных изделий с учетом всех переточек. За время службы элементы машины могут иметь отказы в работе, после устранения которых (ремонта) они снова являются работоспособными. Суммарный ресурс складывается ИЗ отдельных периодов бесперебойной работы
Синтезированные методами П. т. высокотвёрдые, прочные, стабильные иокрытия успешно используются в качестве упрочняющих покрытий для режущих инструментов(быстрорежущие стали и твёрдые сплавы) и деталей машин. Это позволяет существенно (в 2 — 8 раз) повысить эксплуатац. ресурс упрочняемых изделий. Технология заключается в осуществлении скоростного ступенчатого нагрева заготовки токами высокой частоты, скоростного гидродинамического выдавливания на проход с одновременной калибровкой, правкой и закалкой изделий на выходе из штампа, с последующими низким отпуском и отжигом, механической обработкой торцов, соединением с хвостовиком и заточкой режущих зубьев. Изготовление инструментовметодом ГГДВ позволяет на один-два балла уменьшить балл карбидной неоднородности с одновременным улучшением структуры сталей на 20—30% и более увеличить стойкость инструмента в 1,5 раза увеличить прочностные характеристики на изгиб, что увеличивает ресурс работы инструмента Все перечисленные факторы влияют на результат работы режущего инструмента, и поэтому его режущие свойства могут оцениваться постоянной количественной мерой лишь при постоянстве всего комплекса факторов. Это условие можно соблюсти лишь в научно-иссле-довательских работах, проводимых в лабораториях. В реальных условиях перечисленные факторы неодинаковы. Поэтому эксплуатационный ресурс инструмента может также выражаться переменной величиной, являющейся функцией значенийпеременных факторов.
Организация централизованной заточки является одним из основных условийрациональной эксилуатации режущих инструментов. Создание специализированных участков ц,ентрализованной заточки режущих инструментов, оснащенных специальными станками и приспособлениями, средствами контроля позволяет повысить качество режущего инструмента, увеличить его ресурс и сократить расход.
Объекты-ресурсы могут быть также пассивными, т.е. не имеющими собственных или разделяемых систем управления. Такие объекты-ресурсы назъшаются предметами. Примерами предметов могут послужить палета, приспособление, режущий инструмент, измерительный инструмент, инструментальная кассета, инструментальный магазин. В разделе объектов-ресурсов описанию подлежат только те предметы, которые постоянно принадлежат ГПС вне зависимости от поступающих конкретных заданий. Режущий инструмент является ресурсом лишь в том случае, если он находится в ГПС в качестве резерва для замены инструментов-процессов, применяемых в обработке детали. Аналогично приспособления являются ресурсами лишь в том случае, если они находятся на складе ГПС и готовы для сборки комплектов для базирования деталей на палетах. При вовлечении режущих инструментов и приспособлений в производство (замена сломанного инструмента, сборка комплектов приспособлений) эти предметы качественно переходят в группу объектов-процессов.
Данная книга предназначена показать пути лучшего использования производственноговремени и ресурсов и повышения эффективности механообработки. В разделах книги доказывается, что повысить эффективность обработки не так уж и трудно. Высокопроизводительная обработка металлов резанием дает начальные представления о процессе резания и о том, как правильно применять режущий инструмент. Принцип каталога СогоКеу - просто выбрать, легко работать - позволяет быстро найти наиболее эффективный режуш,ий инструмент.
В действующей нормативно-технической документации используются различные наименования основных частей резца стержень и рабочая часть — в технических условиях на быстрорежущие и твердосплавные напайные резцы (ГОСТ 10047—62 и ГОСТ 5688—61), державка и режущая пластинка — в технических условиях на резцы сборные (ГОСТ 21067—75 и ГОСТ 21492—76), рабочая часть и корпус — в технических условиях на дисковые резцы (МН 676—64—МН 679—64). Для того чтобы можно было бы использовать единую терминологию, касающуюся этих составных частей инструмента, при изложении дальнейшего материала будем использовать термины рабочая часть и корпус. Под рабочей частью будем понимать часть резца, с помощью которой осуществляется резание и размеры которой определяют ресурс работы резца при переточках или заменах режущих кромок. Под корпусом при этом будем понимать тело резца, независимо от его
Ресурс инструментов является функцией комплекса факторов. К их числу относятся свойства инструментального материала, включающие химический состав (марка материала), структурное состояние, твердость, пределы прочности на растяжение, изгиб и сжатие, температуростой-кость (красностойкость), износостойкость конструкция инструментов — оптимальная форма режущей части, жесткость, точность изготовлениярежимы резания — скорость резания, подача и глубина резания, смазывающе-охлаждающая жидкость, принятый критерий износа состояние металлорежущего станка— жесткость станка и технологической оснастки, виброустойчивость.
Новое направление — применение адаптивных и гибких конструкций инструментов, инструментов с самоподналадкой в процессе работы, с регулируемыми ис-полнителышши размерами, с регулируемыми геометрическими параметрами режущих лезвий в зависимости от условий обработки и обрабатываемого материала. Гибкость конструкции и адаптация могут осуществляться автоматически (в том числе но специальным командам микропроцессорной техники). Эти принципы пока находят ограниченное применение. Они могут значите.чьно увеличить возможности и ресурсы инструментов и обеспечить возможность регулирования размеров инструментов для повышения точности получаемых поверхностей.