Комплексные способы эффективной обработки резанием - Ермаков Ю.М.
ISBN 5-217-03160-3
Скачать (прямая ссылка):
Технико-экономические расчеты показали, что производительность завода-автомата при приготовлении типовой детали, например винта диаметром 55 и длиной 310 мм, в 4-5 раз выше, чем роботизированных комплексов и одношпиндельных многоцелевых станков.
7.4. ЭФФЕКТИВНОСТЬ КОМПЛЕКСНЫХ И КОМБИНИРОВАННЫХ СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ
На обработку металлов резанием в мире ежегодно расходуется 180 млрд долларов. Вопреки утверждению о неизбежном вытеснении резания обработкой давлением, выпуск металлорежущих станков и инструментов не уменьшается, хотя среднее время обработки заготовки с начала текущего столетия уменьшилось примерно в 100 раз. Сдерживание потребности в станках и инструментах традиционно достигалось увеличением скоростей резания по мере появления новых инструментальных материалов. Но темпы роста режимов резания быстро падают. Если в 1980 г. скорости резания и подачи увеличились втрое по сравнению с 1960 г., то за последнее десятилетие этот прирост составил всего 15 %. На гибких производственных системах (ГПС) режимы уменьшились, а небольшой прирост производительности на ГПС был обеспечен лишь организационными и технологическими мероприятиями.
В настоящее время в металлообработке преобладают классические способы резания - строгание, точение, фрезерование, протягивание, шлифование. Несмотря на длительный путь развития, эти способы не претерпели изменений даже в самых современных, оснащенных программным управлением станках. Превышение скорости резания на два порядка относительно скорости подачи проявляется в конструкциях станков - неравномерное распределение мощностей главного привода и подач (соотношение 20:1 и выше). Эта диспропорция приводит к несоиз-
258
РАЗРАБОТКА НОВЫХ СПОСОБОВ РЕЗАНИЯ
меримым по жесткости узлам главного привода и подач, к ограничению скорости резания, усложнению конструкции высокоскоростных, в особенности шлифовальных, узлов, уменьшению виброустойчивости и надежности станков.
Рост производительности классических способов резания за счет наращивания режимов приблизился к своему пределу. Небольшой (5 ... 10 %) прирост производительности достигается оптимизацией режимов с помощью систем адаптивного управления. Их стратегия оптимизации определяется стойкостной зависимостью от скорости резания, но классическая тэйлоровская зависимость не является достоверной моделью в области высоких скоростей резания, характеризуемой несколькими экстремумами стойкости. Для нового уровня оптимизации необходимо представление стойкости инструмента в длине пути резания, что выявляет взаимосвязь между стойкостной и силовой зависимостями от скорости резания (см. п. 2.3). Оптимизационная модель на ее базе позволяет повысить производительность резания в 1,5-2 раза, а на ГПС - в 3 раза и более.
Наиболее значительные, еще не освоенные резервы металлообработки раскрываются из взаимосвязи способов резания, устанавливающей переход одного способа в другой по мере изменения кинематико-технологических признаков (см. рис. 1.4). Эта взаимосвязь позволяет совершенствовать классические и разрабатывать принципиально новые комплексные способы. Усовершенствованные способы, сохраняющие классические соотношения движений инструмента и заготовки (скорость резания на два-три порядка выше скорости подачи), повышают в 1,5-3 раза производительность, улучшают качество обработки, расширяют технологические возможности станков и инструмента, повышают их надежность. Среди таких переходных способов - поперечно-винтовое и продольно-тангенциальное точение и шлифование, волновое и осциллирующее резание, зуботочение, строгание и шлифование с непрерывным поперечным движением подачи.
Наиболее простым является строгание с непрерывной поперечной подачей (см. рис. 4.1). Непрерывное движение подачи исключает динамические нагрузки, присущие периодическим остановам и троганиям стола; упрощает кинематическую схему строгальных станков; повышает точность и на 25 ... 30 % производительность строгания, особенно на быстроходных станках.
Строгание многолезвийным инструментом типа разнозубой фрезы (см. рис. 4.19) расширяет технологические возможности строгальных
ЭФФЕКТИВНОСТЬ СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ
259
станков [A.c. 261865 (СССР)]. Поворот дискового инструмента, оснащенного резцами различного профиля, обеспечивает быстрый переход от одной операции к другой. Применение многолезвийного инструмента с программным управлением превращает универсальный станок в строгальный обрабатывающий центр.
Осевое однопроходное и челночное протягивание отверстий и наружных поверхностей с круговым движением подачи (см. рис. 4.6) [A.c. 268129 (СССР)] - переходный способ от строгания к точению, позволяющий упростить инструмент, особенно для обработки заготовок с отверстиями большого диаметра (свыше 100 мм). Здесь вместо круглой применяется плоская протяжка в виде секций одинаковых резцов, заточенных по дуге окружности [A.c. 379338 (СССР)]. Осевое протягивание с круговым движением подачи по сравнению с обычным протягиванием снижает силы резания в 2-2,5 раза и повышает производительность в 3-3,5 раза, а по сравнению с растачиванием - до 10 раз. Способ реализуется на токарных, а челночное протягивание - и на многооперационных станках, расширяя их технологические возможности, например фрезерно-сверлильно-расточно-протяжные обрабатывающие центры.
