Общие сведения

Технический прогресс заключается в непрерывном развитии техники, в замене старых орудий труда новыми, более современными. Технический прогресс в машиностроении характеризуется непрерывным расширением механизации и автоматизации производства. Средства автоматизации машиностроительного производства непрерывно развиваются. Массовое производство различных изделий обусловило появление универсальных и специальных полуавтоматов и автоматов, программа работы которым задается набором кулачков. С помощью автоматов и полуавтоматов оказалось возможным с высокой производительностью обрабатывать всевозможные детали. Однако это оборудование является недостаточно универсальным. Бурное же развитие современной техники характеризуется быстрой сменяемостью объектов производства. Между тем на производство нового оригинального автомата требуется несколько лет, в течение которых объект производства может устареть. Поэтому развитие машиностроения выдвинуло противоречие между потребностями производства сменяющихся объектов и недостаточной мобильностью средств производства. Зто противоречие на определенном этапе развития техники разрешалось путем создания агрегатных станков, которые в последующем послужили основой для создания автоматических станочных линий. Автоматические линии из агрегатных станков получили широкое распространение в массовом производстве. На их основе в 1950 г. в СССР был построен первый автоматический завод по производству поршней к автомобильным двигателям. Широко используются также роторные автоматические линии, которые состоят из ряда обрабатывающих и транспортных непрерывно вращающихся роторных агрегатов. Обработка деталей на такой линии идет при непрерывном движении заготовки и инструмента, что обусловливает их высокую производительность.

Жесткие автоматические линии недостаточно гибки. Они малопригодны для автоматизации мелкосерийного производства. Это заставило искать новые методы автоматизации производства, которые обеспечивали бы быструю переналадку станков для изготовления самых разнообразных деталей. Разрешение этой задачи привело к созданию станков с числовым программным управлением и разработке на их основе гибких автоматизированных производственных систем. Гибкая производственная система позволяет комплексно автоматизировать мелкосерийное многономенклатурное оперативно перестраиваемое производство. Важным элементом автоматизированного производства является режущий инструмент. Эффективное и устойчивое функционирование автоматизированного производства невозможно обеспечить без повышения требований и стабильности заготовок, надежности инструмента и оборудования. Режущий инструмент автоматизированного производства должен обеспечить требуемое качество изготовления деталей на протяжении определенного времени работы, высокую производительность, возможность быстрой и автоматической смены и подналадки инструмента, автоматическую размерную настройку инструментальной системы, минимальный набор типоразмеров для обработки определенной группы деталей.

Производительность и общий срок службы инструмента в значительной степени зависят от режущих свойств инструментального материала и его правильного выбора. Основной задачей материаловедов и инструментальщиков является создание максимально прочных и твердых инструментальных материалов с гарантированным временем безотказной работы. Одним из методов повышения надежности инструмента является применение неразрушающих методов контроля. Например, введение входного контроля качества твердосплавных пластин по величине коэрцитивной силе, а минералокерамических — по парамагнитной восприимчивости, что позволило исключить разрушение инструмента в первые минуты резания. Повышению производительности, стойкости и надежности инструмента способствует правильное назначение геометрических параметров режущей части и других конструктивных элементов. Решение этих вопросов требует проведения соответствующих экспериментов на оборудовании» которое используется в автоматизированном производстве. Опыты, проводимые в лабораторных условиях, зачастую на универсальных станках не приводят к результатам, используя которые можно было бы оптимизировать конструктивные элементы режущего инструмента, применяемого в автоматизированном производстве. Режущий инструмент в процессе работы изнашивается и периодически заменяется. При плохо организованном обеспечении автоматизированного оборудования инструментом имеют место длительные простои станков, связанные с их наладкой и переналадкой. Поэтому важной задачей является сокращение времени на смену инструмента и его подналадку. Вопросы быстро- сменности и бесподналадочной смены инструмента решаются в автоматизированном производстве комплексно. Для снижения простоев оборудования при замене инструментов применяют быстросменные конструкции, настраиваемые на размер вне станка. При постановке такого инструмента на станок не требуется дополнительного регулирования на размер.


Значительно сокращается время на установку инструмента на станок при использовании инструментальных блоков и их закрепления с помощью быстродействующих устройств, специальных головок для одновременной многоинструментальной обработки, комбинированных инструментов. При затуплении инструментов меняется сразу весь блок, чем обеспечивается бесподналадочная смена инструментов. В связи с этим для успешной эксплуатации гибкого автоматизированного производства важна комплектация его специальными устройствами для высокоточной настройки инструмента вне станка. Одним из путей реализации быстросменной бесподналадочной замены инструмента в автоматизированном производстве является применение конструкции с многогранными твердосплавными пластинами. В этом случае необходимо применять пластины точного исполнения и методы их крепления на корпусе инструмента, обеспечивающие установку пластин с требуемой точностью. Большое значение в автоматизированном производстве имеет разработка методов контроля и устройств, позволяющих получать информацию о величине износа инструмента. Прямой контроль величины износа инструмента в процессе обработки практически невозможен. Применяются различные способы контроля износа инструмента. Наиболее распространенный и простой — определение степени износа инструмента по общему времени его использования.

Другие методы — контроль изменения потребляемой мощности, обзор участков износа телевизионными установками и оптическим сканированием, измерение сил резания, вибраций, температуры и других . параметров, которые коррелируют с величиной износа. Однако практическая реализация этих методов связана с рядом трудностей.

Одним из перспективных методов является контроль износа по росту амплитуды виброакустических сигналов, сопровождающих процесс резания. При этом определяется частотный диапазон наиболее информативного сигнала и по его амплитуде судят об абсолютной величине износа. Таким способом можно фиксировать поломку инструмента. Несмотря на большое количество попыток создания датчиков износа инструмента, проблема полностью не решена. Работы в этом направлении сосредоточены на создании моделей износа инструмента, разработке и внедрении методов непосредственного наблюдения за скоростью износа, разработке методов неразрушающего контроля инструмента. Режущие инструменты, применяемые в автоматизированном производстве, делятся на стандартные и специальные. Для повышения рентабельности автоматизированного производства целесообразно максимально использовать стандартные режущие инструменты с гарантированным сроком работы.

Для компоновки инструментальных блоков, предназначенных для выполнения округленных переходов обработки различных деталей, необходимы разнообразные инструменты. Так, например, опыт эксплуатации расточных станков показывает, что для обработки корпусных деталей средней сложности 20...30 наименований требуется 100... 150 инструментов. Задача обеспечения гибких производственных систем прогрессивным инструментом решается путем создания единых систем инструментальной оснастки для различных групп станков, основанной на модульном принципе. В основу этого принципа положено разделение режущего и вспомогательного инструмента на унифицированные элементы (модули). Разработав для каждого модуля гамму размеров и приняв унифицированную конструкцию соединения модулей, создается система инструментов, позволяющая из отдельных модулей собирать требуемый инструмент для обработки созданной детали.

Стабильная работа автоматизированного оборудования может быть обеспечена только в том случае, когда в процессе обработки образуется стружка, удобная для ее удаления. Стабильность удаления стружки со станка обеспечивается ее дроблением в зоне обработки и выносом стружки из рабочего пространства станка. Стружколомание может быть обеспечено приданием определенной геометрии режущей части, созданием лунок и уступов на передней поверхности, применением накладных стружколомов, специальных экранов и т. п. Однако эти методы дробления стружки не являются универсальными, поскольку каждый обрабатываемый материал и режим резания требуют своей геометрии заточки, конструкции и размеров стружколомов. Надежное дробление стружки независимо от обрабатываемого материала и других условий обработки обеспечивается кинематическими способами, когда режущая часть инструмента периодически выводится из соприкосновения с материалом заготовки. Для осуществления такого процесса инструменту сообщаются соответствующие движения относительно заготовки.

В настоящее время используются различные способы удаления стружки из рабочей зоны: механический, гравитационный, смывание стружки струей жидкости, сдувание стружки струей сжатого воздуха, всасывание стружки.

При обработке чугунных деталей образуется мелкая стружка надлома. Наиболее'часто удаление чугунной стружки из рабочей зоны производится гравитационным методом, при котором стружка попадает на наклонные поверхности и под действием силы тяжести сваливается в стружкосборники либо на соответствующие транспортеры.

При обработке стальных деталей образуется стружка скалывания или сливная стружка. Образование стальной стружки того или иного вида зависит от способа обработки, геометрических параметров режущей части и режимов резания. Конструируя режущий инструмент, применяют различные стружколомы и обеспечивают формирование стружки, удобной для удаления и транспортирования. Используются различные способы удаления стальной стружки из зоны обработки: смывание СОЖ, удаление под действием силы тяжести, обдувка сжатым воздухом, удаление скребками и др.

При обработке алюминиевых деталей вид образующейся стружки имеет сходство с чугунной. Однако может образовываться и сливная стружка, особенно при появлении лунки износа на передней поверхности инструмента. Для удаления алюминиевой стружки из рабочей зоны применяют в основном те же способы, что и для удаления чугунной и стальной стружки.

В последнее время все большее распространение получает гидротранспортирование стружки. Практика показывает, что легкая алюминиевая стружка и шлам свободно смываются СОЖ и переносятся по наклонному желобу. Гидротранспортирование избавляет от громоздких конвейеров, снижает эксплуатационные расходы и увеличивает надежность транспортных систем.

Весьма сложной задачей является удаление стружки с горизонтальных обработанных плоскостей, особенно если на них имеются несквозные отверстия, которые в последующем обрабатываются. Стружку из таких отверстий удаляют сжатым воздухом, который подается через специальные сопла. Для успешного выдувания стружки диаметры отверстий сопел должны быть значительно меньше диаметров глухих отверстий. На некоторых автоматических линиях удаление стружки из глухих отверстий перед нарезанием в них резьбы производится путем поворота детали на 180° и ее встряхивания.

Применяют переворачивание детали вместе со столом и приспособлением и на многооперационных станках.

Стружка может собираться с применением манипулятора или робота, имеющего щетку или электромагнит. Устройство, в котором используется электромагнит, требует периодического размагничивания деталей и приспособления, но дает возможность удалять стружку из узких щелей и других труднодоступных мест на обрабатываемой заготовке и приспособлении.

 

 

Смотрите также