Конструкция инструментальной оснастки для станков с числовым программным управлением (ЧПУ) формируется на основе трёх ключевых групп поверхностей: для крепления к самому станку, промежуточных и для фиксации режущего инструмента. Рациональный выбор и унификация этих присоединительных поверхностей являются фундаментом для построения эффективной и стандартизированной системы оснастки.
Факторы, влияющие на создание системы
Развитие систематизированной инструментальной оснастки напрямую связано с внедрением устройств автоматической смены инструмента (АСИ). Конструкция этих устройств диктует единую форму хвостовика для всех режущих инструментов, используемых на конкретном станке. Кроме того, для точного соответствия заданным в программе размерам, во вспомогательные инструменты встраивают регулировочные механизмы, позволяющие точно позиционировать режущие кромки.
Комплект оснастки и его роль
Неотъемлемой частью любого станка с ЧПУ является комплект вспомогательных инструментов. В него входят разнообразные резцедержатели, патроны, оправки и втулки, предназначенные для надёжного крепления режущего инструмента. Вместе с прибором предварительной настройки этот комплект должен гарантировать быструю первоначальную наладку и последующую подналадку инструментов, что особенно критично в условиях гибких производственных систем (ГПС).
Современные системы инструментальной оснастки представляют собой наборы унифицированных вспомогательных и специальных приспособлений (резцедержателей, оправок, втулок, зажимных патронов и др.). Их главная задача — обеспечить качественное и надёжное крепление всего спектра стандартного режущего инструмента, что позволяет в полной мере раскрыть технологический потенциал станков с ЧПУ.
Ключевые требования к системе инструментальной оснастки
Для обеспечения эффективности и экономичности к системам инструментальной оснастки предъявляется ряд строгих требований:
1) Минимизация номенклатуры: ассортимент вспомогательного и специального инструмента в системе должен быть максимально сокращён для упрощения логистики и снижения затрат.
2) Обеспечение точности и жёсткости: все элементы системы обязаны гарантировать фиксацию режущего инструмента с высокой точностью, жёсткостью и виброустойчивостью, чтобы выдерживать интенсивные режимы обработки.
3) Возможность регулировки: конструкция должна предусматривать возможность регулирования положения режущих кромок инструмента относительно координат технологической системы станка.
4) Удобство и технологичность: элементы системы должны быть удобными в повседневном обслуживании и экономичными в производстве.
Функциональные блоки и унификация
Системы инструментальной оснастки служат для создания специальных функциональных единиц — инструментальных блоков. Каждый такой блок представляет собой комбинацию режущего и вспомогательного инструмента, предназначенную для выполнения определённого технологического перехода. Идеальная система позволяет с помощью минимального набора вспомогательных инструментов закрепить максимальное количество режущих. Достигается эта цель за счёт глубокой унификации всех конструктивных элементов, входящих в систему.
Пути повышения экономической эффективности
Анализ эксплуатационных затрат на режущий инструмент указывает на два основных пути повышения экономичной скорости резания: сокращение времени на замену изношенных инструментов и увеличение их периода стойкости, что ведёт к снижению общих затрат.
Для реализации этих задач инструментальная оснастка должна обеспечивать:
- Сокращение времени на смену инструмента за счёт упрощённых креплений, быстросменных конструкций и применения механизмов автоматической смены во время вспомогательных ходов станка.
- Сокращение времени на наладку благодаря созданию инструментов, которые можно точно настроить на требуемый размер вне станка. Это позволяет вновь установленному инструменту сразу обеспечивать заданные параметры обработки.
- Повышение стойкости инструмента, в том числе размерной. Размерную стойкость можно увеличить с помощью автоматической подналадки, адаптивного управления процессом резания и других методов. Общую стойкость повышают применением инструментов с износостойкими покрытиями, подвижными режущими кромками, а также эффективным подводом смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону резания.
- Снижение внеплановых простоев оборудования, вызванных поломкой инструмента. Этого добиваются повышением надёжности инструментов, внедрением систем диагностики их состояния и обеспечением надёжного дробления стружки.