Станки по способу крепления инструмента

Крепление инструментов на станках

Крепление инструментов на станках

Крепление инструментов должно быть точным, жестким (не всегда), надежным и быстросменным.

Точность крепления влияет на точность обработки, что особенно важно для разверток и фасонных инструментов, в том числе резьбонарезных и зуборезных. Кроме того, точность крепления многолезвийных инструментов с главным вращательным движением (сверла, зенкеры, развертки, фрезы) влияет на их стойкость. Радиальное биение режущих кромок приводит к перегрузке и преждевременному затуплению “высоких” зубьев, после чего необходима переточка всего инструмента. Увеличивается расход инструментов и время простоястанков на замену затупившихся инструментов, падает производительность обработки.

Жесткость крепления также способствует повышению точности обработки, кроме развертывания, нарезания резьбы метчиками, плашками и резьбонарезными головками, когда надо обеспечить возможность самоустановки инструмента по предварительно обработанной поверхности. Кроме того, жесткость сильно влияет на вибрации, а стало быть, на стойкость инструмента, его прочность и выкрошива- ние режущих лезвий. Таким образом, жесткость крепления определяет экономичность использования инструмента и производительность обработки, связанную с простоями оборудования при замене инструмента. Аналогично влияет на работоспособность инструмента жесткость всей технологической системы в целом (станок — приспособление — инструмент — деталь).

Надежность крепления должна быть достаточной для предотвращения смещения инструмента под действием сил резания. Иначе невозможно обеспечить заданную точность обработки. Кроме того, возможны поломки инструмента.

Быстросменность крепления особенно важна на автоматических станках и автоматических линиях. Обеспечивается конструкцией инструмента, от организации эксплуатации инструмента не зависит.

Изложенные выше требования к закреплению инструментов по- разному реализуются на различных станках для разных инструментов.

Крепление резцов. Точная установка резцов обеспечивает сохранение в работе заданных геометрических параметров, а у фасонных — точность профиля обработанных деталей. Вершина резца устанавливается на уровне оси детали, если другое не предусматривается конструкцией резца или резцового блока, а положение базы резца — в соответствии с разработанной наладкой.

Читайте также:  Сколько способов рассадить 4 человека за столом

Высокая жесткость крепления достигается при соблюдении следующих условий:

а) возможно меньший, но достаточный для работы вылет резца из резцедержателя (не более 1,5 высоты стержня резца);

б) плотное прилегание опорной поверхности резца к резцедержателю при поочередной равномерной затяжке зажимных болтов;

в) минимальное число подкладок достаточной толщины со шлифованными плоскостями, используемых для установки вершины резца на уровне оси детали.

Надежность крепления обеспечивается болтами.

Крепление сверл и зенкеров. Сверла и зенкеры с коническим хвостовиком крепятся в шпинделе станка непосредственно или с помощью переходных втулок, а с цилиндрическим — в патронах. При необходимости сверла с любыми хвостовиками можно крепить в быстросменных патронах. Это свойственно работе на агрегатных станках автоматических линий, а также на универсальных, когда последовательно выполняются сверление, зенкерование, развертывание. Основные требования к креплению:

а) плотное прилегание конусов, их изношенность, забоины и грязь на них не допускаются;

б) возможно меньше переходных втулок,

в) хорошее центрирование и плотный зажим в патроне цилиндрических хвостовиков;

г) минимальный вылет сверла или зенкера;

д) удаление инструмента или патрона из гнезда шпинделя станка производить специальным клином.

Выполнение указанных требований обеспечивает достаточную точность и жесткость крепления.

Крепление фрез. Повышение жесткости крепления достигается установкой фрезы на короткой оправке ближе к носку шпинделя станка.

Точность крепления характеризуется радиальным и торцовым биением зубьев фрезы, установленной на станке. Причины биения.

а) неправильная заточка;

б) биение шпинделя станка;

в) несовпадение оси гнезда шпинделя станка с осью вращения шпинделя;

г) биение рабочей оправки;

д) изгиб оправки при затяжке фрезы по причинам:

  • перекос торцов самой фрезы;
  • непараллельность торцов установочных колец;
  • неперпендикулярность торца зажимной гайки к ее оси при тугой резьбе;
  • попадание грязи между торцами фрезы, колец, гайки или забоины этих базовых поверхностей;
  • повышенный износ посадочной поверхности оправки.

Допускается биение фрез на рабочей оправке не более 0,05—0,10 мм, в зависимости от типа фрез.

Крепление разверток, метчиков, резьбонарезных плашек и головок. Для этих инструментов особенно важна соосность с обрабатываемым отверстием. Если ее нельзя обеспечить станком (недостаточная точность позиционирования шпинделя станка с инструментом или детали с приспособлением и столом), то необходимо дать инструменту возможность самостоятельно установиться по оси обрабатываемого отверстия.

Такую самоустановку разверток и метчиков обеспечивают направляющие части инструментов (см.рис.2.53), закрепленных в подвижных патронах (см.рис.2.51) и направляемых по детали или приспособлению. Самоустановка инструментов без направляющих частей, только за счет подвижных патронов, хуже по точности, особенно при нарезании резьбы. Для метчика и других резьбонарезных инструментов особенно важно точное направление в начале работы, так как они потом получают направление уже по первым нарезанным виткам резьбы и с этого направления их не сдвинуть. Если первые витки резьбы нарезаны с перекосом, то метчики, плашки и резьбонарезные головки будут двигаться дальше в этом перекошенном направлении, образуя негодную резьбу. Лучшими патронами, с точки зрения точности обработки, являются плавающие патроны сильфонного типа (см.п.2.3.1) или просто жесткие удлинители с достаточной податливостью в радиальном направлении [269]. Для предотвращения поломок метчиков используют патроны с ограничением крутящего момента. Они рекомендуются для метчиков с малым запасом прочности, до М12, и для всех резьб, нарезаемых в глухих отверстиях

Для нарезания резьбы с принудительной осевой подачей метчика кулачковыми, гидравлическими и другими механизмами, не обеспечивающими точного согласования осевой подачи с поворотом метчика, рекомендуют компенсационные патроны, допускающие независимое перемещение метчика относительно шпинделя станка в осевом направлении в любую сторону.

Самоустановка резьбонарезных головок достигается за счет “слабины” в сочленении головки со станком, или в узле крепления обрабатываемой детали.

Источник

Способы крепления режущего инструмента на станках

По способу крепления на станках все инструменты делятся на стержневые, насадные и концевые (хвостовые). У стержневых инстру­ментов крепежная часть представляет собой стержень круглого, прямо­угольного или квадратного сечений, выполненный заодно с корпусом и закрепляемый в суппорте станка.

У насадных инструментов в корпусе имеются отверстия цилиндри­ческой или конической формы (рис 3.1), с помощью которых инструмен­ты насаживаются на оправки. Сами же инструменты представляют собой тела вращения, на цилиндрической или конической поверхности которых находятся режущие зубья. Цилиндрические посадочные отверстия диа­метрами мм стандартизованы, их выполняют с высокой точно­стью — по и , а для передачи крутящего момента делают продоль­ную шпоночную канавку шириной мм. Базирование инстру­мента осуществляется по отверстию и его торцам. Однако в связи с тем, что эта посадка подвижная и всегда имеется зазор между инструментом и оправкой, это вызывает нежелательное биение режущих кромок.

Более точную посадку обеспечивают конические отверстия с ко­нусностью 1:30 (рис. 3.1,), используемые, например, у разверток и зенкеров. Чтобы не ослаблять стенки корпуса инструмента, шпоночные пазы, служащие для передачи крутящего момента, выполняют на торце корпуса.

С обоих торцов цилиндрических и конических посадочных отвер­стий снимают фаски , а в середине отверстий делают выточку глубиной 1 мм и длиной 1/3. 1/4 от длины отверстия. Выточка уменьшает длину посадочной поверхности, сокращает трудоемкость ее изготовления, а также уменьшает износ шлифовального круга. У инструментов дискового типа (фрезы, долбяки) такие выточки не делают

Диаметры оправок для насадных инструментов определяют расче­том из условия допустимой прочности на кручение и изгиб.

Концевые инструменты изготавливают с цилиндрическими или ко­ническими хвостовиками, которые входят в отверстия шпинделей стан­ков непосредственно или через переходные втулки, оправки и патроны.

Рис. 3.1. Крепежная часть насадных режущих инструментов с цилиндрическим (а) и коническим (б) отверстиями

Достоинствами цилиндрических хвостовиков (рис. 3.2) являются: простота при высокой точности изготовления, возможность регулирова­ния вылета инструмента в осевом направлении. Недостаток — наличие зазора при подвижной посадке. Для передачи крутящего момента неко­торые типы хвостовиков имеют поводки в виде квадратов, лысок или вырезов для крепления винтами. Гладкие цилиндрические хвостовики применяют у инструментов малых диаметров, закрепляемых в цанговых или кулачковых патронах.

Лучшее центрирование с посадкой без зазора обеспечивает крепле­ние с помощью конических хвостовиков. Чаще всего используют само­тормозящиеся хвостовики типа Морзе (№ 0. 6) и метрические с конус­ностью 1:20 (угол конуса ). Достоинством этих конусов являет­ся возможность передачи крутящих моментов без дополнительных эле­ментов и только за счет сил трения на поверхностях контакта конуса с гнездом. При этом, например, у сверл момент трения увеличивается при возрастании осевой составляющей силы резания (рис.3.3).

Рис. 3.2. Типы цилиндрических хвостовиков режущих инструментов

Рис. 3.3. Конические хвостовики Морзе:

а, б — типы; в — схема выбивания клином конического хвостовика из шпинделя станка

На рис. 3.3 показаны конические хвостовики с лапкой (рис. 3.3, а) и за­тяжкой (рис. 3.3, б) в гнезде болтом. При этом следует иметь в виду, что лапка не должна передавать крутящий момент, а предназначена только для «выбивания» инструмента из гнезда с помощью клина (рис. 3.3, в). Для увеличения силы трения хвостовики обычно термически не об­рабатывают за исключением лапки, которую закаливают для предохране­ния от смятия. Чтобы не повредить клином центровое отверстие, торец лапки обрабатывают по радиусу.

Крутящий момент, передаваемый конусом, можно определить из расчетной схемы (рис. 3.4). Здесь касательная составляющая силы трения на поверхности конуса

где — осевая составляющая силы резания, нормальная состав­ляющая силы трения; — угол наклона образующей конуса; — коэф­фициент трения.

Рис. 3.4. Расчетная схема для определения крутящего момента, передаваемого коническим хвостовиком (2а

Для уменьшения габаритов хвостовиков в некоторых инструментах используют укороченные хвостовики Морзе (№ 1. 4) с сохранением наибольшего диаметра и уменьшением длины конуса.

Широкое применение у быстросменных инструментов нашли также хвостовики (рис. 3.5) с конусностью 7:24 ( ). Они обеспечива­ют хорошее центрирование, но не являются самотормозящими. Поэтому для передачи крутящего момента на торце хвостовиков предусмотрены шпоночные пазы. Крепление в шпинделе осуществляется путем затяжки штревелем или специальным захватом за цилиндрическую выточку на конце хвостовика. Раньше такие конусы применялись на фрезерных станках для крепления фрез в шпинделе непосредственно или через оп­равку, однако в последние годы их стали широко применять для крепле­ния режущих и вспомогательных инструментов на станках с числовым программным управлением.

Рис. 3.5. Конический хвостовик с конусностью 7:24

В настоящее время разработан ГОСТ Р 51547-2000 на полые кони­ческие хвостовики типа (Hohlschafte Kegel), обеспечивающие на­дежное базирование и закрепление режущих инструментов при сверх­скоростной обработке (с частотами вращения более 8000 мин»1). В отли­чие от хвостовиков 7:24 они имеют значительно меньшие габариты, а крепление инструмента в них осуществляется по «горячей» посадке — с натягом ( , . Действие таких патронов основано на том, что при нагреве в специальных устройствах посадочное отверстие патрона увеличивается в диаметре, и хвостовик закрепляемого инструмента вставляется в это расширенное отверстие (рис. 3.6). После охлаждения патрона до температуры в помещении диаметр посадочного отверстия возвращается к исходному размеру и обеспечиваются очень большие усилия зажима.

У всех концевых инструментов на торцах предусматривают центро­вые отверстия, необходимые для их изготовления и переточки. Они, как правило, имеют предохранительные выточки или фаски, так как при по­вреждении конической опорной поверхности центровых отверстий уве­личивается биение режущих кромок. У инструментов малых диаметров вместо отверстий делают прямые конусы.

Рис. 3.6. Крепление по «горячей» посадке сверла в патроне типа для сверхскоростной обработки

Контрольные вопросы

  1. Классификация инструментов по способу крепления на станках
  2. Базирование насадных инструментов
  3. Сравнение цилиндрических и конических хвостовиков

Источник

Оцените статью
Разные способы