ПЕРЕТОЧКА ФАСОННЫХ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ С ВИНТОВЫМИ ЗУБЬЯМИ

Рассматриваются вопросы организации переточки режущих инструментов на шлифовально-заточных станках с ЧПУ. Сформированы необходимые требования и поставлена задача стандартизации конструктивных параметров винтовых поверхностей, используемых в фасонных режущих инструментах.

The arrangement of the resharpening of cutting tools for grinding machines with CNC. Formed the necessary requirements and are tasked with standardization of the design parameters of screw surfaces used in shaped cutting tools.

Ключевые слова: формирование режущей части фасонных инструментов, переточка фасонных режущих инструментов, шлифовально-заточные станки с ЧПУ.

Keywords: forming a shaped cutting tools, regrinding shaped cutting tools, tool grinding machines with CNC.

Инструменты, которые по классификации профессора С.И. Лашнева [1] имеют зубья с затачиваемой задней поверхностью (они же по общепринятому обозначению инструменты с острозаточенными зубьями) допускают переточки, при которых высота зубьев уменьшается до половины по сравнению с исходным значением.

При правильной организации производства, когда регламентируется допускаемый износ зубьев по задней поверхности, такие инструменты допускают в среднем до 10 переточек по передней и задней поверхностям одновременно.

Для прямозубых инструментов или инструментов с наклонными (не винтовыми) зубьями такая задача не вызывает особой сложности, и опытные заточники квалифицированно выполняют ее с использованием упорки, которая кроме обеспечения базирования по передней поверхности зубьев играет роль очень простого делительного механизма.

При переточках инструментов с винтовыми зубьями на упорку возлагается дополнительная функция – она обеспечивает винтовое движение перетачиваемого инструмента. При переточках разверток, зенкеров, концевых фрез и других инструментов, использующих в конструкции круглые цилиндрические поверхности и винтовые канавки с постоянным шагом, эта функция выполняется тоже довольно успешно, но качество заточки в значительной степени зависит от квалификации заточников. В целом точность переточенных инструментов в сравнении с исходной снижается.

Точное винтовое движение обеспечивается специальными заточными станками с копирной линейкой, но при переточках инструментов большой длины обеспечить высокую точность проблематично.

Дело в том, что на корпусах инструментов, за исключением червячных фрез, не указывают параметры винтовой канавки (ее винтовой параметр) и заточнику придется методом проб и ошибок долго искать необходимое положение копирной линейки. Теоретически вероятность этого события ничтожно мала. В итоге инструменты приобретают конусность, что не всегда допустимо, но всегда нежелательно.

Если же инструмент перетачивать на станке,  на котором  он изготавливался (если  не перестраивался комплект шлифовальных кругов, которым изготавливался инструмент), - нареканий к качеству заточки не будет.

Напрашивается принцип, что если инструмент не используется в качестве копира (как это имеет место при заточке по упорке), он должен перетачиваться при обеспечении тех же условий, при которых он изготавливался - иначе неизбежно снижение его точности.

При проектировании и изготовлении фасонных инструментов с винтовыми зубьями поверхности с постоянным шагом использовать можно как исключение, но в большинстве случаев используются винтовые поверхности аксиально - радиально переменного шага [2], у которых значение шага вдоль оси и в радиальном направлении изменяется.

Такие инструменты с использованием упорки и специальных приспособлений успешно перетачивать невозможно, - нарушается ранее сформированный принцип.

Сложившаяся ситуация парадоксальна, - фасонные инструменты с винтовыми зубьями в основной массе представляются не перетачиваемыми! Последствия этого понимают все пользователи, а производителям инструментов такая ситуация выгодна, т.к. они расширяют рынок сбыта.

Современные фасонные инструменты изготавливают на многокоординатных шлифовально-заточных станках с ЧПУ. Для переточек этих инструментов согласно ранее сформированному принципу необходимо знать параметры профиля производящей поверхности, закономерности винтового параметра, а также закономерности изменения глубины стружечной канавки.

Этой информации тоже недостаточно, поскольку необходимо знать положение «ноль – точки» управляющей программы (УП) станка с ЧПУ и угловое положение «нитки» зуба, иначе попасть шлифовальным кругом в «нитку» практически невозможно. «Ниткой» при резьбошлифовании и шлифовании винтовых канавок производственники обычно называют винтовую  впадину. Это известно всем, кто занимается резьбошлифованием.

Есть еще один неизвестный параметр – это профиль шлифовального круга, с помощью которого изготавливался перетачиваемый инструмент.

Совокупность неизвестных параметров наводит на мысль, что организация переточки практически невозможна и конструкции фасонных инструментов нужно упрощать, т.е. проектировать такие инструменты либо прямозубыми, либо использовать постоянные величины винтовых параметров.

Такое решение целесообразно и оправданно, например, при фасонной деревообработке [3] и там где требования к точности профиля невысокие. Если же использование винтовых зубьев с переменными параметрами оправданно – необходимо организовывать эффективную переточку инструментов.

По мнению авторов для этого необходимо в первую очередь перетачивать инструменты только на фирмах – изготовителях и при этом сохранять маркировку, по которой несложно найти программу, по которой изготавливался инструмент.

Во вторых для попадания шлифовального круга в «нитку» необходимо обеспечить базирование, идентичное тому, которое использовалось при изготовлении перетачиваемого инструмента.

На Рисунке 1 за начальную точку Оо   условно принята точка, в которой закончились все быстрые установочные перемещения и происходит разворот шлифовального круга на угол Во, а далее начинается непосредственно рабочая программа, поэтому координаты Zo и Во приняты равными нулю.

Начало винтовой канавки («нитка» по терминологии станочников) необходимо совместить с плоскостью Q.     Это самая сложная задача, которая в настоящее время, по мнению авторов не решена отмеченным ранее причинам.

Продольный уступ обеспечит базирование по координате Ао , а поперечный в продольном направлении по координате Хо.

Второй способ предполагает нанесение на хвостовик магнитного кода, по которому станок «узнает инструмент и обеспечит его правильное положение при переточках, подобно тому, как магнитные карты или SIM – карты сообщают необходимую информацию при их считывании в специальных устройствах.

Подобные устройства уже используются на обрабатывающих центрах, где необходимо удостовериться, что манипулятор установил в шпиндель инструмент, соответствующий кадрам управляющей программы.

В рассматриваемом случае задача сложнее,  поскольку сам перетачиваемый инструмент является своеобразным программоносителем, но решить эту задачу, по мнению авторов необходимо.

Острозаточные зубья перетачиваются по задним поверхностям, и при этом неизбежно уменьшается

диаметр инструмента. Перетачивать точные мерные инструменты без переточки калибрующей  части проблематично, т.к. возникает несоосность режущей и калибрующей части. Скорее всего такие инструменты как развертки, целесообразно перетачивать на следующей меньший типоразмер, а на фасонных фрезах можно использовать весь запас на переточки.

Имеется еще одна существенная проблема затрудняющая процесс переточек фасонных инструментов. Фирмы – изготовители инструмента не соблюдают однообразие закономерностей, используемых для формообразования передних поверхностей зубьев, а как следствие этого и задних поверхностей.

Ситуация напоминает ту, которая сложилась при программировании станков с ЧПУ на стадии  их освоения в 50…60 годы прошлого столетия. Каждая страна - производитель для программирования использовала собственные коды. В СССР например, применялся буквенно-цифровой код БЦК-5, имеющий пять информативных дорожек и одну транспортную, в других странах использовались другие решения.

Взаимная торговля усложнилась, и положение исправилось с появлением международного кода iso-7bit, однако, в настоящее время опять появились фирмы, использующие свой, уникальный код. Это связано с засекречиванием конструктивных особенностей инструментов, и технологи их изготовления.

В настоящее время назрела необходимость в стандартизации основных конструктивных параметров фасонных инструментах с винтовыми зубьями. В первую очередь это касается винтовых поверхностей аксиально- радиального переменного шага. В работе [2] авторами такая задача решена на основе классификации производящих поверхностей инструментов по геометрическому принципу.

Работоспособность предложенного решения доказана многолетним (более 15 лет) изготовлением и эксплуатацией борфрез, концевых фрез зенкеров и разверток с фасонными профилями и винтовыми зубьями, и другими инструментами. Предприятие ООО НПП «РитИнжиниринг» (www.rit-i.ru) готово к сотрудничеству в решении задач, освещенных в настоящей статье.

Необходимо на научной основе создать условия для переточек фасонных инструментов с винтовыми зубьями, поскольку сложившаяся ситуация дискредитирует самое современное оборудование – многокоординатные шлифовально –заточные станки с ЧПУ и фирмы – производители этих инструментов.

Список литературы

1.     С.И. Лашнев, А.Н. Борисов, С.Г. Емельянов Геометрическая теория формирования поверхностей режущими инструментами: Монография/Курск.гос.тех.ун-т. Курск, 1997, 391с.

2.     В.Б. Протасьев, В.В. Истоцкий Проектирование фасонных инструментов, изготавливаемых    с использованием шлифовально-заточных станков с ЧПУ. – М.:Инфра – М, 2011. – 128с. – (Научная мысль)

3.     Протасьев В.Б., Истоцкий В.В., Талдыкин А.Н. Обработка фрезерованием декоративных винтовых поверхностей. // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. Научно-технический журнал. №2(280) 2010. ОрелГТУ. с.59-62

4.     Истоцкий В.В. Основные направления развития инструментального производства в современных условиях// Журнал ИТО №5 за 2007 г. с.82-83

5.     Истоцкий В.В. Формирование режущей части фасонных борфрез с применением шлифовально-заточных станков с ЧПУ: Дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук / 05.03.01; 61:05/4083. – Тула, 2005.