ТехИнфо

Технологическая   информация

Влияние вида сборки инструмента на качество обработанных поверхностей


Как установлено в работе требованиям высокоскоростной обработки на станках с ЧПУ наиболее полно отвечают два вида вспомогательного инструмента — термопатроны и гидравлические патроны.

Схема сборки инструмента на базе термопатрона

Рис. 1. Схема сборки инструмента на базе термопатрона

Для сборки цилиндрического хвостовика инструмента 1 с цилиндрическим отверстием термопатрона 2 по посадке с натягом используется нагрев вне станка зажимной части втулки токами высокой частоты на специальной установке. Концентрированное магнитное поле, образуемое многовитковым индуктором и изменяющееся с высокой частотой, создает вихревые токи в материале термопатрона, что обеспечивает нагрев зажимной части термопатрона и ее расширение, образуя сборочный зазор Sc6. После этого хвостовик закрепляемого инструмента 1 вставляется в расширенное от нагревания отверстие термопатрона 2.

В результате остывания термопатрона вместе с инструментом образуется их прочное соединение по посадке с натягом, которое с большим запасом обеспечивает стабильность положения режущих кромок во всем диапазоне нагрузок, возникающих при высокоскоростной обработке. Полученная сборка устанавливается в высокоскоростной шпиндель 3.

Схема сборки инструмента на базе гидропатрона

Рис. 2. Схема сборки инструмента на базе гидропатрона

Гидравлический патрон снабжен промежуточной втулкой, для деформации которой используется давление гидравлической жидкости (рис. 2). В корпусе 1 патрона выполнены полости 6 и каналы 4, которые заполнены специальной гидравлической жидкостью. Осевое положение инструмента 9 до закрепления регулируется винтами 3 и 7. Плунжер 2, управляемый винтом 8, создает гидравлическое давление, которое деформирует промежуточную втулку 5 в радиальном направлении, в результате чего возникает давление р в стыке. Этого давления достаточно для получения сборки с высокой надежностью закрепления цилиндрического хвостовика инструмента 9.

Для сравнения видов сборок выполняли обработку заготовок из алюминиевого сплава марки АМГ16 на. 5-координатном станке с ЧПУ мод. С800U фирмы HERMLE (Германия), оснащенным высокоскоростным шпинделем HSK63А. Фрезеровали пазы шириной 16 мм с различной глубиной твердосплавными двузубыми концевыми фрезами с цилиндрическим хвостовиком диаметром 16 мм, предназначенными для высокопроизводительного фрезерования цветных металлов. Устанавливали зависимости шероховатости обработанной поверхности от глубины резания.

Испытания сборок инструмента с вылетом от торца шпинделя равным 95 мм проводили на частоте вращения 12000 мин-1 (скорость резания 603 м/ мин), при подаче 0,2 мм/зуб со скоростью подачи 4800 мм/мин с шириной обрабатываемой поверхности 16 мм. При обработке в течение первых 10 мин сборка на базе гидравлического патрона при глубинах резания порядка 2...2,3 мм не обеспечивала заданную шероховатость Ra 1,25. Сборка на базе термопатрона, при тех же условиях, обеспечивала обработку поверхности с шероховатостью Ra 1,25 при глубинах резания до 3,8 мм (рис. 3).

Также испытывали удлиненные сборки, имеющие вылет от торца шпинделя равный 160 мм. При закреплении фрез в удлиненных сборках на базе гидравлических патронов выход за пределы шероховатости Ra 1,25 происходил при глубине резания 0,8 мм. При применении удлиненных сборок на базе термопатронов обеспечивалась шероховатость до Ra 1,25 при глубинах резания до 1,8 мм (рис. 3).

Зависимость шероховатости поверхности от глубины резания

Рис. 3. Зависимость шероховатости поверхности от глубины резания

Проводили испытания сборок инструмента для установления зависимости шероховатости обработанной поверхности от времени резания. Во время испытаний в сборках использовали новые фрезы в состоянии поставки, которыми вели обработку с глубиной резания 1 мм. Было установлено, что сборка на базе гидравлического патрона позволяет в 1.5 раза дольше работать, обеспечивая заданную шероховатость поверхности, чем в случае сборки на базе термопатрона (рис. 4). Это может быть объяснено тем, что по мере нарастания износа фрез частота вибраций технологической системы смещается в диапазон, в котором гидравлическиий патрон лучше демпфирует эти вибрации, чем термопатрон.

Зависимость шероховатости поверхности от времени резания

Рис. 4. Зависимость шероховатости поверхности от времени резания

На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы:
1.Качество обработанных поверхностей зависит от вида сборки комплекта инструмента, устанавливаемого в высокоскоростной шпиндель.
2.При обработке с частотой вращения шпинделя свыше 12000 мин-1 сборка на базе гидравлического патрона обеспечивает обработку поверхности с заданной шероховатостью в 1,5 раза дольше, чем сборка на базе термопатрона.