Эффективность и скорость замены режущего инструмента на станках напрямую зависят от прогресса в методах его фиксации и позиционирования, а также от стандартизации соединительных элементов как для самих режущих инструментов, так и для их держателей.
Основы точного базирования
Ключевой принцип заключается в том, чтобы силы, возникающие в процессе резания, воспринимались опорными (базовыми) поверхностями державки. Элементы крепления (например, болты или клинья) при этом не должны нести основную нагрузку; их задача — лишь надежно прижимать инструмент к этим базовым поверхностям. Это предотвращает деформации и искажения, которые могут снизить точность обработки.
Повышение точности и методы крепления
Точность установки резца значительно возрастает, если используется одинаковая система базирования как в настроечном приспособлении, так и в самой державке станка. Традиционные зажимные болты или клинья, деформируя и резец, и державку, часто нарушают предварительно настроенные размеры. Более совершенный подход — свободная установка резца с предварительным поджимом, где для окончательного крепления используются сами силы резания. Это позволяет избежать погрешностей от зажимных устройств и создавать конструкции, обеспечивающие действительно быструю замену изношенных инструментов.
Крепление силами резания и его преимущества
Суть этого метода — нейтрализовать опрокидывающий момент от силы резания, создав надежную опору под режущей кромкой резца. Для этого резец устанавливают в закрытый паз держателя, а его вылет регулируют так, чтобы равнодействующая сила резания проходила через опорную поверхность. Исследования показывают, что для стабильной работы угол между направлением силы и линией от вершины резца к краю опоры не должен превышать 15°. Главные достоинства такого способа — существенное повышение жесткости всей системы и улучшение виброустойчивости инструмента.
Распространенные конструкции креплений
Одним из самых распространенных остается крепление резца с помощью винта, для чего на боковой поверхности инструмента выполняется специальный скос под углом от 10 до 45°.
Еще более быструю замену (менее 20 секунд) обеспечивает крепление с помощью подпружиненного клина. В этом случае основание резца имеет паз, в который заходит клин, закрепленный на тяге с пружиной. После установки резца в гнездо и отпускания тяги клин захватывает инструмент, прижимая его к опорным поверхностям и регулировочному винту. Окончательная фиксация также происходит под действием сил резания. Несмотря на высокую скорость, этот метод не получил массового распространения из-за требований к высокой точности изготовления и общей трудоемкости.
Бесподналадочная смена и компенсация износа
Для максимального сокращения времени переналадки используются системы, позволяющие менять инструмент без дополнительной подгонки — так называемая бесподналадочная смена. Это достигается за счет встроенных элементов регулирования, которые компенсируют изменение длины инструмента после переточки или позволяют точно задавать его вылет.
На резцах для этого применяют регулировочные винты со сферической головкой, упирающейся в упор держателя. Для осевого инструмента (сверл, фрез и т.д.) требуемая длина или вылет устанавливаются с помощью специальных регулировочных винтов или гаек, что также исключает длительную ручную настройку после замены.