Режущий и вспомогательный инструмент для станков с ЧПУ

Режущий и вспомогательный инструмент для станков с ЧПУ

Виды заготовок

Перед разработкой сверлильно-фрезерно-расточной или токарной операции ЧПУ анализируют технологичность детали и обосновывают выбор метода получения заготовки. Заготовка, предназначенная для обработки на станках с ЧПУ должна иметь допуски и припуски не менее чем на 20-40% меньше, чем для обработки на станках с ручным управлением. 
Требования к заготовкам для станков с ЧПУ
Лазерная резка(Навигатор), Газорезка(Гранат), Гидроаброзив
Литье, поковка, штамповка
Сортовой прокат

Материалы режущего инструмента

Быстрорежущая сталь. (Р6М5, Р18, Р9,…, HSS). В последние десятилетия использование быстрорежущей стали сокращается в связи с широким распространением твердых сплавов. Из быстрорежущей стали изготавливают в основном концевой инструмент (метчики, свёрла, фрезы небольших диаметров) В токарной обработке резцы со сменными и напайными твердосплавными пластинами почти полностью вытеснили резцы из быстрорежущей стали.
Быстрорежущая сталь с покрытиями. За последнее время расширилось применение быстрорежущей стали с покрытиями из нитрида титана или карбид титана с целью повышения их стойкости 3-4 раза. (HSS TiN).
Сверхтвердые материалы. (Алмазы, Металлокерамика, Кубический нитрид бора). Получили ограниченное распространение в связи с высокой хрупкостью при прерывистом резании.
Твердые сплавы. Они подразделяются на 4 группы:
- вольфрамовые(ВК2, ВК3,ВК3М, ВК4В, ВК6М, ВК6, ВК6В, ВК8, ВК8В, ВК10, ВК15, ВК20, ВК25);
- титанокобальтовые (Т30К4, Т15К6, Т14К8, Т5К10, Т5К12В);
- титанотанталокобальтовые (ТТ7К12, ТТ10К8Б);
- безвольфрамовые (ТНМ20, ТНМ25, ТНМ30). - Из-за дефицита вольфрама разработана группа безвольфрамовых твёрдых сплавов, называемых керметами. Эти сплавы содержат в своём составе карбиды титана (TiC), карбонитриды титана (TiCN), связанные никельмолибденовой основой. Технология их изготовления аналогична вольфрамосодержащим твёрдым сплавам.

Материалы инструмента используемого на станках с ЧПУ

Преимущества использования
Сменных Многогранных Пластин(СМП)

Выбор формы пластины в зависимости от материала и геометрии
обрабатываемой поверхности

Основные виды оснастки для осевого инструмента

Определение типа патрона в зависимости от хвостовика инструмента
и требуемой жесткости системы СПИД

Цанговый патрон для закрепления инструмента с цилиндрическим хвостовиком:
Резьбонарезной патрон с предохранительной муфтой:

Роликовый механический патрон для инструмента с цилиндрическим хвостовиком:

Гидромеханический патрон компании Sandvik Coromant Coro Grip:

Патрон с термозажимом для инструмента с цилиндрическим хвостовиком:

Патрон с конусом Морзе(7:24):

Патроны для хвостовиков типа HSK:

Патрон Coromant Capto компании Сандвик:

Патрон типа Weldon для закрепления инструмента с:
Достоинства и недостатки:

Основные токарные и фрезерные приспособления

Приспособления для фрезерно-расточных работы:

Универсальные станочные приспособления:

Приспособления для токарных работы:

Основные типы инструмента.

Варианты обработок отверстий на обрабатывающих центрах с системой ЧПУ:
Видео:

Основной вид инструмента и оправки на ОЦ :
Штревель:

Варианты фрезерной обработки на обрабатывающих центрах с системой с ЧПУ:
Видео:

Основной вид инструмента и державки на токарном станке :

Варианты токарной обработки на токарных станках с ЧПУ:
Видео:

Растачивание и резьбонарезание при обработке на станках с ЧПУ.

Видео:
Растачивание на ОЦ с системами ЧПУ:

Резьбонарезание на токарных станках с ЧПУ:
Виды канавок для
стружколомания

Резьбонарезание на ОЦ и токарных станках метчиком :
Недостатки:
Нельзя обрабатывать глухие, сквозные, левые и правые резьбы одним инструментом;
Для резьб с одинаковыми шагами, но разными диаметрами необходимы разные метчики;
Нельзя получить точную резьбу в на дне глухого отверстия, в связи с наличием заходной фаски на метчике;
Низкая производительность за счет невысоких скоростей резания и подач;
Высокий крутящий момент на шпинделе станка (что, приводит к повышению дисбаланса СПИД) особенно при обработке крупных резьб.

Резьбофрезерование на ОЦ:
Недостатки:

Особенности попутного и встречного фрезерования.

Встречное фрезерование:
При встречном фрезеровании направление движения подачи противоположно вращению инструмента. Такое движение еще называют фрезерованием «против подачи».
Толщина среза изменяется от нулевого значения при входе в заготовку до максимального в момент выхода из нее.


Достоинства:

Плавный и мягкий процесс резания. Нагрузка на станок нарастает постепенно и не зависит от рельефа поверхности заготовки.
В случае, когда припуск распределен не равномерно, встречное фрезерование предпочтительнее.
При использовании керамических пластин для обработки жаропрочных сплавов рекомендуется выбирать встречное фрезерование, что связано с повышенной чувствительностью керамических пластин к удару, имеющему место при входе в резание.
Недостатки:

Необходимость надежного закрепления заготовки, т.к. фреза стремится вырвать ее из приспособления.
Более быстрый износ инструмента (задней поверхности зуба фрезы) из-за высокого трения при снятии стружки минимальной толщины в начале резания.
Затруднено удаление стружки, т.к. она падает перед фрезой. При этом некоторая ее часть увлекается режущими зубьями за собой, что может привести к ухудшению обработанной поверхности.

При попутном фрезеровании направление движения подачи совпадает с вращением инструмента. Такое движение также называют фрезерование «по подаче».
Толщина среза имеет максимальную величину в момент входа в заготовку и изменяется до нулевого значения при выходе из нее.

Достоинства:
Сила резания прижимает заготовку к столу. Отсюда более упрощенное использование зажимных приспособлений.
Износ инструмента (задней поверхности зуба) происходит менее интенсивно, что позволяет вести фрезерование с большими скоростями резания. Стойкость инструмента больше, чем при встречном фрезеровании.
Стружка легко удаляется, т. к. остается позади фрезы. Обработанная поверхность имеет лучшее качество.
Недостатки:
Не может применяться при обработке заготовок с коркой (литье, поковка, горячекатаный прокат). Твердая корка с различными включениями может привести к повышенному износу и повреждению инструмента.
Из-за высокой ударной нагрузки, при врезании режущих зубьев в заготовку, станок и приспособления должны обладать достаточной жесткостью.
Зазор в механизме перемещения стола должен отсутствовать.
Попутное фрезерование:

Работа сменного магазина и расчет режимов резания

Автоматическая смена инструмента:
Видео:

Режимы резания при обработке на станках с ЧПУ:

Выбор инструмента при черновой и чистовой обработке на станках с ЧПУ:
Выбор резца.
При черновой токарной обработке (IT 14-12) необходимо руководствоваться тем, что надо снять достаточно большой слой припуска с максимально возможной скоростью. Для этого выбирают державку наибольшего из возможных сечения и пластину с наибольшим углом при вершине(круглые, квадратные или прямоугольные пластины) с большим радиусом при вершине (1,2 мм и более). Так как оптимальная подача при точении назначается примерно половине радиуса при вершине(При радиусе вершины 1,2 мм подача 0,36-0,7 мм/об). При чистовом же точении радиус при вершине выбирается как можно меньше, в целях получения как можно лучшей шероховатости, которая в основном определяется величиной подачи и геометрией инструмента.
2) Выбор фрезы.
При черновом фрезеровании (IT 14-11) важным фактором является снятие максимальной стружки за один проход, поэтому как правило сначала выбирается инструмент с малым числом зубьев и максимального диаметра. Это связано с тем, что чем меньше зубьев на фрезе, тем больше стружечная канавка, и соответственно больше глубина съема металла. При удаления больших объемов металла возникает большая сила резания, в связи с чем инструмент маленького диаметра может либо существенно прогибаться, либо совсем выйти из строя. Основным инструментом будут торцевые, чашечные или кукурузного типа фрезы с черновыми пластинками(основной недостаток оставляют полоски на обработанной поверхности).Подача выбирается максимально возможной из диапазона, с целью увеличения производительности(качество поверхности при этом мало кого интересует).
При чистовом же фрезеровании все в точности наоборот. Основным инструментом будут цельные фрезы из твердого сплава.
3) Выбор осевого инструмента.
На черновых операциях рекомендуется применять черновые расточные оправки и цельные быстрорежущие сверла и зенкера.
При чистовых – чистовые расточные оправки и цельные твердосплавные сверла и развертки.