Конструкцию инструментальной оснастки станков с ЧПУ определяют присоединительные поверхности для крепления на станке, промежуточные присоединительные поверхности и поверхности для крепления режущего инструмента.
Выбор рациональных присоединительных поверхностей и степень их унификации оказывают влияние на построение системы инструментальной оснастки.
Создание систематизированной инструментальной оснастки обусловлено использованием устройств для автоматической смены инструмента. Конструкции устройств, осуществляющих смену инструментов и их крепление на станках, определяют форму хвостовика инструмента, который для данного станка должны иметь все без исключения режущие инструменты.
Необходимость обеспечения размеров инструментов (в соответствии с программой обработки) обусловливает введение в конструкции вспомогательных инструментов устройств, позволяющих регулировать положение режущих кромок.
Неотъемлемой частью станка с ЧПУ является комплект вспомогательных инструментов, состоящий из резцедержателей, патронов, оправок и втулок различных конструкций, предназначенных для крепления режущих инструментов. Такой комплект вместе с прибором предварительной настройки должен обеспечивать быструю наладку и подналадку инструментов при работе в условиях ГПС.
В настоящее время разработаны системы инструментальной оснастки для станков с ЧПУ, представляющие собой наборы унифицированных вспомогательных и специальных режущих инструментов (резцедержателей, оправок, втулок, зажимных патронов и т.п.). Это обеспечивает качественное крепление всего стандартного режущего инструмента, необходимое для полной реализации технологических возможностей станков с ЧПУ.
К системе инструментальной оснастки предъявляются следующие требования:
1) номенклатура вспомогательного и специального режущего инструмента, входящего в систему, должна быть сведена к минимуму;
2) элементы системы должны обеспечивать крепление режущего инструмента с требуемой точностью, жесткостью и виброустойчивостью (с учетом интенсивных режимов работы);
3) элементы, входящие в систему, должны обеспечивать в необходимых случаях регулирование положения режущих кромок инструмента относительно координат технологической системы;
4) элементы системы инструментальной оснастки должны быть удобными в обслуживании и технологичными в изготовлении.
Системы инструментальной оснастки предназначены для компоновки специальных функциональных единиц — инструментальных блоков (комбинаций режущих и вспомогательных инструментов), каждый из которых служит для выполнения конкретного технологического перехода. Поэтому важно наименьшим количеством вспомогательных инструментов крепить наибольшее количество режущих инструментов. Осуществляется эта задача унификацией всех конструкций, входящих в систему инструментальной оснастки станков с ЧПУ.
На основании анализа затрат, связанных с эксплуатацией режущих инструментов, установлены два пути повышения экономичной скорости резания: сокращение потерь времени на смену инструментов, вызванных их износом, и повышение периодов стойкости инструментов, а значит — снижение затрат на их эксплуатацию.
Для этого инструментальная оснастка должна обеспечивать:
- сокращение потерь времени на установку и смену инструментов за счет упрощения элементов крепления и создания быстросменных инструментов, а также механизмов автоматической смены инструментов во время вспомогательного хода станка;
- сокращение потерь времени на наладку инструментов на станке, что достигается созданием инструментов, настраиваемых на размер вне станка, чтобы вновь установленные инструменты обеспечивали получение размеров детали в требуемых пределах;
- повышение периодов стойкости, в том числе размерной.
Размерная стойкость инструментов может быть повышена путем применения их автоматической подналадки, адаптивного управления процессом резания и т.д., а общая стойкость — применением инструментов с износостойкими покрытиями, подвижными режущими кромками, обильным подводом СОЖ в зону резания;
- снижение простоев оборудования, связанных с внеплановым выходом инструментов из строя, которое достигается повышением надежности инструментов, созданием информационных систем диагностики состояния режущих инструментов, надежным дроблением стружки.