Режущий инструмент

Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Нижегородский государственный технический университет им. р.Е.Алексеева Кафедра «Технология и оборудование машиностроения» Краткий курс лекций по дисциплине РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ для студентов, обучающихся по направлению подготовки бакалавров 15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» профиль «Технология машиностроения» всех форм обучения Нижний Новгород - 2020 Инструментальная оснастка – составная часть средств технологического оснащения (СТО) процесса обработки детали. СТО – это совокупность технологического оборудования и технологического оснащения. Инструментальная оснастка наряду с технологической оснасткой (приспособления) составляет технологическое оснащение. Режущий инструмент (РИ) - орудие труда в составе технологической металлорежущей системы (ТМС), которая воздействует на заготовку, превращая ее в деталь с заданными параметрами. • Основные функции, реализуемые режущим инструментом: 1. Формообразование - основная цель обработки, 2. Срезание припуска - средство достижения основной цели при заданных ограничениях по качеству обработанной поверхности. 1 Анализ инструментальной оснастки как объекта проектирования в технологической металлорежущей системе 1.1 Структура технологической металлорежущей системы Инструментальная оснастка относится к системам основного функционального назначения, осуществляя непосредственный контакт с обрабатываемой поверхностью. В условиях современного производства ТМС представляет собой сложную систему, выполняющую основные и вспомогательные функции процесса обработки детали. Структура ТМС в виде иерархической схемы: 1.2 Основные направления развития современного машиностроительного производства Основными направлениями развития технологии металлообработки являются: • повышение производительности, • повышение гибкости, • повышение качества, • снижение себестоимости обработки. В основном, эти тенденции связаны со значительном ростом номенклатуры деталей в серийном производстве. Темпы роста в мире мелкосерийных и серийных производств значительно превосходят прирост крупносерийных и массовых производств. За последние 20 лет в мире не появилось ни одного нового машиностроительного предприятия массового производства. Указанные направления реализуются за счет высокого уровня автоматизации. Современная металлообработка характеризуется широким применением станков с ЧПУ и формированием гибких производственных систем на их основе. Современные предприятия отличаются высоким уровнем автоматизации, что связано со значительными успехами микроэлектроники. Однако, затраты на автоматизацию приводят к значительному удорожанию основного и вспомогательного оборудования, а также к росту стоимости минуты работы оборудования (например, 1 час работы универсального фрезерного станка оценивается в 20…30 руб., станка с ЧПУ типа ГФ 2171 – в 200…300 руб.). 1.3 Значение инструментальной оснастки в машиностроительном производстве Затраты на инструмент от себестоимости машиностроительной продукции в мире составляют порядка 2%. В автоматизированном единичном и мелкосерийном производствах эта доля значительно выше - порядка 25%. ИО – наиболее легко изменяемая часть ТМС, 90% мероприятий по увеличению эффективности производства связано с инструментом и технологической оснасткой. Модернизация технологического процесса за счет совершенствования ИО дает максимальный доход на 1 рубль вложенных затрат. Например: мировые затраты на ИО составляют 3,5 млрд. $, на обработку резанием  180 млрд. $, доход с затрат на инструмент - 3540 млрд. $, треть простоев оборудования в составе ГПС приходится на долю отказов из-за инструмента. Цифры, приведенные для 90-х годов, показывают высокую отдачу мероприятий по повышению эффективности производства за счет совершенствования конструкции инструментальной оснастки. 1.4 Стратегия (алгоритм) принятия решения по инструментальному оснащению ТМС Стратегия соответствует общему алгоритму принятия любого технического решения ИД ТО - исходные данные технологической операции - техническое задание на проектирование режущего инструмента; БД - база данных по имеющимся конструкциям режущего инструмента; Этап 1 - поиск готового решения в базе данных. Из всего имеющегося фонда конструкций инструмента выбирается однозначное (единственное) решение, соответствующее заданию. Этап 2 - в результате поиска в базе данных найдено множество вариантов решений. Осуществляется выбор наиболее рационального варианта по какому-либо критерию. Этап 3 - в результате поиска есть частичное решение, требующие доработки конструкции в соответствии с заданными условиями (производится модернизация конструкции инструмента, близкого к решению); Этап 4 - готовое решение отсутствует в базе данных, необходима разработка новой конструкции. РИ - техническая документация на инструмент. Процесс разработки новых решений основывается как на общих закономерностях процесса проектирования (дисциплина «Детали машин» и др.), так и на специфических, характерных для режущего инструмента. Общие закономерности относятся в первую очередь к решению двух классов задач: 1. Выбор структуры проектируемого объекта 2. Выбор параметров элементов структуры Здесь используются как эвристические методы (случайный поиск), так и поэлементный принцип проектирования инструмента, впервые предложенный М.А.Максимовым (НГТУ) и М.И.Юликовым. Поэлементный принцип проектирования представляет собой упорядоченный поиск новых решений при проектировании отдельных составных частей инструмента и объединения их в конструкцию. 1.5 Унификация и стандартизация РИ. Режущий инструмент является изделием массового потребления, на различные виды режущего инструмента и их элементы разработано свыше 500 стандартов (включая стандарты на технологические требования и унифицированные ряды параметров режущего инструмента). Наиболее общими являются стандарты международные - ISO и федеральные - ГОСТ. Специфику отдельных отраслей отражают отраслевые стандарты - ОСТ. Стандарты отдельных предприятий - СТП. Унификация и стандартизация позволяет создавать базы данных по конструкторским элементам, агрегатам и отдельным конструкциям режущего инструмента. Базы данных используются в цикле конструкторско-технологической подготовки производства при создании автоматизированных информационно - поисковых инструментальных систем. Систематизация информации способствует сокращению номенклатуры режущего инструмента. Автоматизированные поиск и компоновка конструкции инструментальной оснастки позволяет значительно ускорить технологическую подготовку производства. Кроме того, появляется возможность анализа большего объема и структурирования информации, при использовании ЭВМ возможно создание проектного решения на уровне ноу-хау. Основные понятия и определения для режущего инструмента и его элементов приведены в ГОСТ 25751-83. 2 Функционально - структурный анализ режущего инструмента Анализ любого технического объекта начинается с рассмотрения функций, для реализации которых был создан объект. 2.1 Функциональный анализ режущего инструмента РИ, как и любой технический объект (система), может рассматриваться на моделях. Функциональный анализ РИ приведен на его описании с помощью иерархической функциональной схемы. Иерархические схемы в соответствии с системным анализом имеют приоритет составных элементов сверху вниз и слева направо. При этом каждому элементу низшего уровня иерархии соответствует только один элемент высшего уровня. Каждая представленная функция в свою очередь может быть разложена на функции низшего уровня, обеспечивающие решение более конкретных задач. 2.2 Структурный анализ режущего инструмента Анализ структуры (элементов) РИ проведен с помощью структурной иерархической схемы Каждая из представленных составных частей 2-го уровня в свою очередь разделяются на составные части 3-го уровня - конструктивные элементы формы (КЭФ), описывающие форму элемента. Связывая между собой функциональную и структурную схемы РИ, можно выделить элементы РИ, выполняющие определенные функции. Рабочая часть РИ выполняет основные функции - формообразование и срезание припуска. Крепежно-присоединительная часть отвечает за вспомогательные функции. Формообразующая часть режущей части обеспечивает выполнение функции формообразования F1. Режущая часть выполняет функцию срезания припуска F2. Формообразующая, режущая части состоят практически из одних и тех же основных конструктивных элементов. Дополнительные конструктивные элементы на режущей части вводятся для обеспечения повышенной стойкости и надежности РИ, формообразования технологической стружки и ее отвода. Центрирующая-направляющая часть выполняет функции центрирования и направления инструмента в процессе работы (при работе осевым инструментом). Различные РИ включают либо все, либо только отдельные структурные части конструкции режущего инструмента, в зависимости от предъявляемых к ним требований при проектирование ТМС. Структурный анализ рабочей части РИ Анализ произведен с помощью иерархической структурно-параметрической схемы. Построение подобных схем обеспечивает, как и чертеж, описание конструкции и параметров режущего инструмента. Иерархический принцип описания позволяет составлять алгоритм проектирования РИ. Инструмент разбивается на элементарные поверхности с указанием их параметров формы и размеров. Проектируя в отдельности элементы нижнего уровня, проектировщик может соединять их в составные элементы более высокого уровня вплоть до конструкции РИ в целом. Пример – рабочая часть дисковой фрезы Расчленение режущего инструмента на отдельные части и элементы заканчиваются на уровне базовых конструктивных элементов, они являются элементами низшего уровня (это объекты, которые не подлежат дальнейшему расчленению – точка, линия, плоскость). Создание модели объекта режущего инструмента - это комбинация базовых конструкторских элементов. Создание функционально-структурной схемы объекта - декомбинация объекта до уровня базовых конструкторских элементов. Создание объекта из элементов разного уровня составляет суть поэлементного метода проектирования. Это позволяет предоставлять объект в виде набора стандартных унифицированных элементов. Порядок проектирования инструмента определяется подчинением его отдельных элементов снизу вверх и слева направо. 2.3 Этапы проектирования режущего инструмента 3 Функция формообразования режущего инструмента 3.1 Понятие о производящей поверхности инструмента Производящая поверхность режущего инструмента (Ано) - поверхность постоянно контактирующая с номинальной поверхностью детали (Ан). Ано образуется формообразующей режущей кромкой в результате осуществления ею главного движения. Процесс формообразования - это процесс взаимодействия двух сопряженных поверхностей Ан и Анo детали и инструмента. Ано в общем виде тоже поверхность, описывается уравнением Ано = F (Vo,Uo). Для данной схемы Ано - точка. Для обеспечения обработки поверхности с заданными параметрами возникает задача профилирования производящей поверхности. 3.2 Формообразующие модели режущего инструмента • Модель точечного режущего инструмента Примеры: точение резцом с острой вершиной, сверление, зенкерование, фрезерование торцевой фрезой и др. Точечное формообразование реализуется за счет перемещения формообразующей точки РИ по цепи движений (подач) t, S(U), (V). Предельно управляемый процесс формообразования, обладает широкой универсальностью при получении различных форм номинальной обрабатываемой поверхности Ан. Недостатки: - не соответствие получаемой действительной поверхности Ад номинальной поверхности Ан (Ад  Ан). - длительные циклы обработки, что снижает производительность. • Модель линейного режущего инструмента. Номинальная поверхность детали образуется множеством формообразующих точек РИ (линией) по образующей U, движением  (по направляющей V) и подачей сближения t. При этом Ад = Ан. Пример: фасонный резец (точение, строгание), фрезерование фасонной дисковой фрезой, протягивание фасонной протяжкой. Достоинства: • Сокращение цикла обработки (вместо одной формообразующей точки вводится множество точек, уменьшается количество движений). • Фасонный режущий инструмент позволяет получать более высокие точность и качество обработанной поверхности (Ад = Ан). Недостатки: РИ не универсален - каждой обрабатываемой поверхности детали (образующей U) соответствует единственная производящая поверхность РИ (Uo). • Модель объемного режущего инструмента Пример: фрезерование паза под сегментную шпонку. Ан образуется поверхностью, аналогично работе инструмента по методу поверхностного пластического деформирования. Формообразование осуществляется режущей поверхностью, копирующей обрабатываемую (Ано = Ан, U=Uo, V=Vo). Достоинства: • Высокая (предельная) производительность. • Наличие одного цикла сближения. • Не нужно проектировать профиль режущего инструмента. Недостатки: • сложный профиль РИ. • Нет возможности обработать сложный профиль детали • Комбинированный метод Комбинация 1 и 2 второй модели режущего инструмента. Пример - отрезной резец. 3.3 Формообразующая система Получение на детали обработанной поверхности заданной формы, расположения и точности обеспечивается формообразующей системой. Формообразующая система - это совокупность механических элементов ТМС, взаимное расположение и перемещение которых обеспечивает заданную траекторию движения режущего инструмента относительно обрабатываемой детали. Звено ФС - это совокупность узлов станка или других элементов ТМС, смещение которых относительно друг друга в процессе функционирования ФС номинально отсутствует. Два последовательных звена имеют в относительном движении не более одной степени свободы - это означает, что звено может либо поворачиваться относительно оси, фиксированном в соседнем звене, либо двигаться поступательно вдоль фиксированной оси, либо быть относительно неподвижным. ФС рассматривается, как состоящая из последовательно опирающихся друг на друга звеньев, среди которых L - подвижных и одно неподвижное (обрабатываемая деталь). Таким образом функция формообразования реализуется контактно - кинематическим способом подвижными звеньями станка. Звенья ФС обладают лишь одной степенью свободы в относительном движении, что позволяет создать координатный код фиксированной системы (К=К1К2К3…КL). Движение звена (i) относительно предыдущего (i-1) Код движения Кi Поступательно вдоль оси x 1 (Матрица А1) y 2 (Матрица А2) z 3 (Матрица А3) Вращательное вокруг оси x 4 (Матрица А4) y 5 (Матрица А5) z 6 (Матрица А6) Например, координатный код токарно-винторезного станка К=631. Математический аппарат позволяет построить модель формообразующей системы: rД = AL * rИ, где rД - радиус-вектор точки детали в системе координат детали; rИ - радиус-вектор формообразующей точки инструмента в системе координат инструмента; AL - произведение матриц Аi, характеризующих движение L звеньев ФС. Модель позволяет: 1. Оценить форму получаемой детали с высокой точностью при известных форме инструмента и составе движений. 2. Рассчитать форму и размеры формообразующей части инструмента для изготовления детали с известными координатами при определенном составе движений. 3. Оценить требуемый состав формообразующих движений при заданных форме и размерах детали и инструмента. Данный математический аппарат используется, в основном, при проектировании режущего инструмента для изготовления сложных поверхностей. 3.4 Профилирование производящей поверхности инструмента Для режущего инструмента на основе линейной или поверхностной моделей формообразования часто возникает задача профилирования. К таким режущим инструментам относятся: фасонные резцы, дисковые, фасонные фрезы. • Прямая и обратная задачи профилирования По цели, которая ставиться при решении задачи, различают прямую и обратную задачи профилирования. Прямая задача заключается в нахождении профиля режущего инструмента при заданном профиле детали. Задача решается во всех случаях при проектировании режущего инструмента с профилем, отличающимся от профиля детали. Обратная задача состоит в нахождении профиля детали при известном профиле РИ. Задача решается в следующих случаях: 1. Если при заданной схеме формообразования нельзя получить полностью заданный профиль детали, то какие-то участки профиля получаются с другими размерами или другой формы. В этом случае обратная задача решается для того, чтобы определить фактические размеры профиля детали на заданных участках. 2. Проверяется возможность использования имеющихся режущих инструментов для обработки заданной поверхности детали (зуборезный режущий инструмент) • Этапы профилирования РИ Различают: аналитические, графические и графо-аналитические методы решения задач профилирования. Техника решения задач профилирования отличается разнообразием. Полное решение задач профилирования требует учета технологии изготовления и способов контроля профиля режущего инструмента. Поэтому комплексное профилирование режущего инструмента заключает следующие этапы: • определение размеров производящей поверхности или линии режущего инструмента; • определение непосредственного профиля режущего инструмента в заданной текущей плоскости; • выявление участков профиля детали, на которых не могут быть получены заданные размеры; • решение обратной задачи профилирования для этих участков; • аппроксимации профиля режущего инструмента или замена его более удобными в технологическом отношении профилем. Определение погрешности аппроксимации; • расчет профиля режущего инструмента второго порядка для изготовления данного РИ, расчет шаблонов и контршаблонов; • аппроксимация профиля режущего инструмента второго порядка, расчет погрешности аппроксимации; • определение погрешности профиля при затачивании (изготовлении) режущего инструмента; • выбор метода контроля профиля РИ и определение погрешностей при выбранном методе; • определение суммарной погрешности профиля режущего инструмента от аппроксимации затачивания и контроля. На практике в большинстве случаев возникает необходимость решать лишь некоторые из всех возможных этапов профилирования режущего инструмента. 4 Анализ моделей срезания припуска. Методы управления стружкообразованием и стружкоотводом 4.1 Общие положения Припуск - часть заготовки, удаляемая при обработке Снятие припуска в общем виде осуществляется за счет движений режущих элементов РИ по образующей U и направляющей V. Если весь припуск снять сразу не удается, то он удаляется за несколько проходов (дискретные движения t, П =  ti). В общем виде удаление припуска осуществляется за счет дискретных перемещений U и V по направлениям осей координат заготовки и движения деления припуска t. Проектирование схемы срезания припуска (ССП) заключается в разделении припуска на составные части и задании последовательности их удаления. Функция срезания припуска может быть решена через кинематику станка и режущий инструмент. 4.2 Анализ схем срезания припуска Различают 4 разновидности ССП: а - профильная; б - профильно-групповая; в - генераторная; г - комбинированная. При профильной ССП а) каждый срезаемый слой толщиной t имеет форму, тождественную номинальной поверхности детали. Фасонные резцы и фрезы, калибрующие зубья протяжек. Схема б) характеризуется тем, что срезаемый слой t делится на части В по ширине. При этом режущие кромки по форме близки Ан (за исключением вырезов). Черновые зубья протяжки, периферийные зубья концевых обдирочных фрез. Схема в) характеризуется тем, что режущие кромки РИ не лежат на образующей U, а совершают сложные движения, касательные к U. Фрезы торцевые, резцы проходные. Схема г) представляет собой использование профильной и генераторной ССП на разных участках t. Пример - протяжки. Преимущество схемы а): обеспечивает, в общем случае, лучшую точность формы и размеров профиля обрабатываемой поверхности (реальная форма образующей U) и исключает риски на ней, которые при работе схем б) и в) являются следствием разделения припуска по ширине. Преимущество схем б) и в): меньше удельная сила резания, приходящаяся на единицу длины режущей кромки. Для использования всех преимуществ схем а), б) и в) применяется комбинированная схема г), когда черновые зубья инструмента работают по схемам б) и в), а чистовые и калибрующие по схеме а). 4.3 Этапы проектирования ССП 1. Деление припуска на слои (части) согласно принятой схеме. 2. Деление слоев припуска на части, согласно принятым величинам подач t*, s*, *. При этом возможно деление припуска на части за счет кинематики станка или конструкции инструмента • Конструктивные подачи Конструктивная подача - подача, реализуемая конструкцией инструмента, а не движениями станка. Пример реализация конструктивной подачи - нарезание внутренней резьбы метчиком. а) - генераторная схема получения профиля резьбы, конструктивная подача Sк заменяет движение подачи в направлении вдоль образующей Uo. б) - профильная схема получения профиля резьбы. Использование конструктивной подачи сближения tк заменяет движение подачи сближения перпендикулярно оси резьбы. • Преимущества использования конструктивных подач 1. Сокращение циклов движения. 2. Появляется возможность построения рациональных схем срезания припуска. 3. Появляется возможность значительно упростить форму режущей кромки. 4. Появляется возможность получения стружки, удобной для отвода из зоны обработки и транспортировки. 5. За счет конструктивных подач удается решать вопросы виброустойчивости при резании. Конструктивные подачи не решают вопросов формообразования, их цель разделять припуск на части. 4.4 Построение оптимальной схемы срезания припуска • Оптимизация ССП При проектировании режущего инструмента рациональная ССП должна удовлетворять следующим требованиям (критерии оптимизации): 1. Максимальная производительность. 2. Заданная точность и шероховатость ОП. 3. Максимальная стойкость РИ. 4. Рациональное размещение и отвод стружки. 5. Технологичность и конструкции РИ. При заданном одном критерии оптимизации остальные могут являться ограничениями. • Способы, обеспечивающие требуемую схему срезания припуска Разрабатываются исходя из факторов, влияющих на ССП. 1 способ - изменение параметров установки режущего инструмента по отношению к детали. Изменение их в определенных пределах (с последующим расчетом производящей поверхности режущего инструмента) влияют на форму срезаемых слоев. Пример: симметричное (а) и асимметричное (б) торцовое фрезерование, позволяющее повысить стойкость фрез за счет изменения сечения срезаемого слоя. 2 способ - выбор величины подач (технологических параметров): глубины резания t, подачи Sz мм/зуб или So=Sz*Zo мм/об. При реализации 1 и 2 способов управления ССП минимально, режущий инструмент не меняется. 3 способ - введение определенных конструктивных элементов, что приводит к образованию соответствующих типов режущего инструмента. Управление достигается за счет • разделения сплошной режущей кромки на профилирующую и непрофилирующую части; • разделения зубьев на черновой и чистовой; • управление формой стружки за счет конструкции передней поверхности. Управление ССП для непрофильного инструмента Пример 1 - разделение сплошной режущей кромки на части Токарный резец Главная режущая кромка непрофилирующая, может быть прямолинейной и криволинейной, что влияет на форму сечения срезаемого слоя, ССП - генераторная. Сопряжение главной и вспомогательной режущих кромок выполняется по переходной режущей кромке, влияющей на форму и размеры срезаемого слоя. Приведенные схемы обеспечивают повышение производительности при заданной шероховатости. n=0, при этом fn=(1.2 - 1.3) Sо, если ts - обратный срез (основная нагрузка по вспомогательной РК). Аналогично конструируются режущие кромки фрез и других инструментов. Пример 2 - разделение зубьев на черновой и чистовой Этот прием расширяет возможности конструктора т.к. появляется возможность специализации не только кромок, но и зубьев. • Управление ССП для профильного многозубого инструмента Управление ССП можно осуществить следующими конструктивными путями: 1. Неравномерный окружной шаг зубьев фрез Конструктивно изменяет величину подачи на зуб (при постоянных подачах на оборот и частоте вращения шпинделя на каждый зуб изменяется толщина среза, а следовательно и силы резания). Повышается плавность фрезерования. 2. Путем различного расположения профилирующей РК на производящей поверхности. Пример 1: Профильно - групповая схема срезания припуска взамен профильной (на примере круглой внутренней протяжки) На протяжке выполняется секция зубьев одного диаметра Dzc. Количество зубьев в секции Zc  2. bz - суммарная ширина среза на зубе в секции, bz =  bz. Последний зуб работает по профильной схеме. Первые зубья генерируют дуги окружности и делают это за счет поворота исходного контура. Пример 2: Разделение припуска по ширине в сборных режущих инструментах с использованием сменных многогранных пластин (СМП) Вся ширина В будет сниматься за счет суммирования В, выполненных отдельно. Перекрытие  служит для того, чтобы не было разрывов и дефектов на обработанной поверхности. Пример 3 - нанесение на режущую кромку стружкоделительных канавок (зубья протяжки, обдирочной концевой фрезы). Недостатки РИ со стружкоделительными канавками: • На стружке появляется ребро жесткости двойной толщины, это влечет за собой увеличение глубины стружечных канавок вследствии ухудшения сворачиваемости стружки. • При такой конструкции стружкоделительной канавки не удается обеспечить боковые заданные углы в канавке (разрез N - N). tgN  tg sin K • Управление стружкообразованием за счет конструкции передней поверхности Достигается за счет: • варьирования параметрами геометрии инструмента (углы , , ); • внесения конструктивных элементов в переднюю поверхность. Влияние геометрии на стружкообразование Влияние формы передней поверхности По условиям резания различают следующие конструкции А: • С естественной длиной контакта стружки с А. • С регулированной (ограниченной) длиной контакта стружки с А. Разновидности: Выбранная длина является постоянной при работе режущего инструмента. Каждая конкретная конструкция А обеспечивает эффективное формирование стружки в конкретном диапазоне условий. Наиболее сильно влияют s и t, поэтому оценку эффективности той или иной конструкции А можно делать опытным путем или путем анализа математической модели процесса стружкообразования. РИ со сложной передней поверхностью наиболее эффективен при резании пластичных материалов со скоростями за зоной наростообразования в условиях, когда ОМ и ИРМ проявляют повышенную склонность к адгезионным взаимодействиям (нержавеющие стали, жаропрочные сплавы на кобальтовой основе, малоуглеродистые стали при резании без СОЖ). Обеспечивается повышение стойкости, снижение сил и температуры резания, повышается виброустойчивость процесса резания. 5 Общие вопросы конструирования типоразмера РИ Этап конструирования режущего инструмента включает в себя выбор схемы конструкций режущего инструмента, параметров и характеристики с использованием предшествующего научного и практического опыта. Часто используются готовые и проверенные рекомендации, в связи с этим на производствах часто возникают задачи типа поиск, для выбора лучшего решения. Новая конструкция (решение) создается при отсутствии готовых решений. Новизна решений обычно заключается в подборе новой комбинации известных элементов (как правило стандартизованных) позволяющих создать конструкцию режущего инструмента обеспечивающую требуемые технико-технологические экономические показатели. • Выбор схемы конструкции режущего инструмента. Заключается в определении набора основных частей режущего инструмента с указанием их пространственной взаимосвязи. При этом предполагается, что заранее определен вариант кинематики конструктивного решения процесса формообразования (т.е. определен вид режущего инструмента и его производящая поверхность), выбрана схема срезания припуска и вариант ее осуществления. Последнее предопределяет характер расположения кромок на производящей поверхности Ано, т.е. выбран тип режущего инструмента. Блоки 1 и 2. Исходные данные и анализ исходных данных Конструкторские ИД, которые в общем виде могут включать группу сведений о детали, о заготовке, об операции, о станке, об оснастке, (вспомогательный инструмент, станочное приспособление), о режущем инструменте (вид, тип) и прочие технико-экономические и другие данные. С позиции системного подхода исходные данные должны включать все условия, необходимые для установления существенных внутренних и внешних связей режущего инструмента в составе ТМС. Эти связи могут быть заданы или определены после реализации первого и второго этапов проектирования. Конструкции режущего инструмента создается не изолировано, а только во взаимосвязи с различными факторами производства. • Структура основных внешних связей конструкции режущего инструмента Внешние связи определяют формирования исходных данных. Чем полнее раскрыты и точнее описаны внешние и внутренние связи режущего инструмента, тем лучшее качество конструкции РИ может быть достигнуто при проектировании. В ряде случаев определяются дополнительные исходные данные, причем в каждом конкретном случае по своим конкретным зависимостям. К ним относятся: определение расчетных размеров профиля деталей, в том числе с учетом допусков на них и разбивки, пересчет размеров профиля деталей из одной плоскости в другую, необходимый для профилирования РИ. Общий алгоритм конструирования типоразмера инструмента БЛОК 4 - Геомтрия РИ Этот термин объединяет совокупность качественно неделимых элементов, из которых складывается конструкция РИ.. Исходными данными для проектирования геометрии РИ являются процессы формообразования и срезания припуска. Геометрия определяется углами , , ,  в кинематической системе координат (КСК). При числе зубьев >1 добавляется угол наклона зуба . На отдельных участках режущей кромки он представляет собой углы  и  в совокупности или отдельно. Угол способствует отделению и отводу стружки из зоны резания. В многозубом РИ встает вопрос о плавности работы и постоянстве действия сил, угол  позволяет решать эти вопросы конструктивно. При конструировании РИ решают две задачи: 1. Определяют оптимальную для заданных условий резания геометрию РИ и проводят анализ возможности ее реализации в различных точках режущей кромки. 2. Переходят от кинематической системы координат к инструментальной. В инструментальной системе координат РИ рассматривают как объект проектирования, изготовления и контроля. Инструментальная система координат - это прямоугольная система координат, которая привязана к базовым поверхностям РИ с началом координат в вершине резания. Статическая система координат (ССК) - применяется для приближенных расчетов геометрии РИ в процессе резания и для учета изменения ее после установки РИ на станке. В этой системе обычно задается геометрия РИ на чертеже. Переход осуществляется по схеме: КСК  ССК  ИСК При проектировании сборных РИ применяются дополнительные базы. В этих случаях различают: 1. Исходную геометрию РИ 2. Геометрию режущего элемента (СМП или режущий узел). Для рассматриваемой торцовой фрезы: база фрезы - поверхность отверстия корпуса. База режущего узла - опорная и боковая поверхность паза корпуса. База СМП - опорная поверхность гнезда и его боковые поверхности. Переход от одной геометрии к другой осуществляется по тригонометрическим зависимостям. При конструировании сборных РИ появляются дополнительные переходы: 1. Переход от КСК к ССК (часто носит формальный характер). 2. С целью изготовления базовых элементов в корпусе РИ совершают переход ССК - ИСК. От геометрии РИ к геометрии режущего узла. 3. С целью изготовления гнезда под СМП совершают переход от геометрии режущего узла (резцовой вставки) к геометрии СМП. Обобщение: 1. Геометрия РИ в ИСК приводится к особым точкам (вершине РИ), а геометрия РИ в КСК привязана к любой точке, в каждой точке рассматриваются углы , , , . 2. В ряде случаев переход от КСК к ИСК связан с дополнительными переходами к конструкциям режущего узла и режущего элемента. 3. Геометрия РИ, переменная в КСК, принципиально остается переменной и в ИСК. При проектировании производится многократный анализ геометрии на особых участках режущей кромки в особых точках, т.е. решаются вопросы выполнения ограничений (MIN  2…3О). 4. При проектировании углов ориентируются на оптимальные величины углов с учетом ограничений. Геометрия лезвия РИ наряду с углами ,, ,  характеризуется также формой и размерами режущих кромок, формой и размерами передней и задней поверхностей. Под оптимальной геометрией понимается такая совокупность углов и размеров, при которой режущий инструмент наивыгоднейшим образом удовлетворяет совокупность условий. Установление оптимальных параметров лезвия должно в соответствии обеспечить ряд показателей: 1. Максимальную, как общую, так и размерную, стойкость. 2. Достаточную прочность лезвия. 3. Необходимую шероховатость ОП. 4. Заданную точность детали. 5. Благоприятные форму и направление отвода стружки. 6. По возможности минимальную силу резания ее колебания и минимальную мощность. 7. Наибольшее количество переточек. Проектирование углов ,,,. Направлено на реализацию целевых функций проектирования объекта - формообразование и срезание припуска. Существующие ограничения по производительности и по качеству обработанной поверхности позволяют ставить задачу оптимизации углов. Задний угол  Предназначен для исключения касания задней поверхности с обработанной поверхностью. Обеспечивает минимизацию изнашивания задней поверхности и является мощным фактором обеспечения заданной шероховатости обработанной поверхности. В зависимости от заднего угла значительно изменяется величина фаски износа при одинаковых размерных износах. Назначение заднего угла: 1. Уменьшить величину износа, определяемую величиной фаски износа. 2. Уменьшить величину контактной площадки трения и работу трения. 3. Уменьшить радиус округления РК. Чрезмерное увеличение заднего угла ослабляет режущий клин и ухудшает его тепловой режим. Задний угол конструктивно изменяется от 0 до 300. Оптимальные задние углы на основании исследования и производственного опыта для различных РИ находятся в пределах от 40 до 250, а для большинства РИ от 60 до 120. Однако во многих случаях возникают ограничения препятствующие выбору оптимальных задних углов, к ним относятся: Конструктивные ограничения • У фасонных резцов и затылованных инструментов (фасонные и дисковые фрезы, червячные фрезы и др.) с резко очерченным профилем величины задних углов на боковых кромках профиля получаются в пределах от 2 до 40, что не удовлетворяет условиям стойкости. • У спиральных сверл задний угол делают переменным за счет формы задней поверхности, что позволяет сохранить постоянным угол заострения. • Для выполнения процесса затылования задний угол на затыловочных резцах принимается от 250 до 300 из-за значительного влияния кинематики процесса затылования. • Ограничения по точности • У внутренних протяжек задний угол не более 30 в целях обеспечения размерной стойкости. • У спиральных сверл задний угол равен 0 на ленточках, так как это калибрующие и направляющие части. • Допускаются небольшие участки с нулевым задним углом для технологического обеспечения точности отдельных конструктивных элементов (фасонные резцы). • Эксплуатационные ограничения - У метчиков для глухих отверстий на режущей части задний угол уменьшают до 3-50, во избежание попадания стружки между задней поверхностью и резьбой при выворачивании метчика. • Появление нароста приводит к изменению заднего угла. Передний угол  Передний угол обеспечивает процесс стружкообразования и формообразования стружки. Основными факторами, определяющими величину переднего угла являются: 1. Пластические свойства обрабатываемого материала (выше Т, больше ). 2. Свойства ИРМ (выше И, больше ).. 3. Условия работы РИ (равномерность припуска, ударные нагрузки и др.) БРС - передний угол 10-30О (обработка алюминия и цветных сплавов  > 30O). ТС - передний угол 5-15О (на РИ с укороченной передней поверхностью  > 15O). Минеральная керамика и СТМ  < 0O (есть тенденции для чистовой обработки делать  до 5O). Резание с элементной стружкой ухудшает напряженное состояние в режущем клине, что заставляет увеличивать передний угол, уменьшая тем самым угол сдвига 1. Оптимальный передний угол назначается по руководящим техническим материалам. Конструктивные ограничения переднего угла • у спиральных сверл, фасонных РИ, передний угол в различных точках режущей кромки переменный из-за конструкции РИ. • у фасонных инструментов (червячные фрезы, фасонные фрезы, модульные дисковые фрезы) при переднем угле, не равном нулю, искажается профиль детали. • ограниченный набор  у СМП Экономические и организационные соображения в ряде случаев также не позволяют назначить оптимальный передний угол (например, ограниченный набор  у СМП) . Угол в плане  Величина угла в плане влияет значительно на условия резания : 1. Изменение угла в плане приводит к изменению толщины и ширины среза 2. Изменение  изменяет угол при вершине , который влияет на стойкость РИ и связанную с ней производительность. Эта зависимость имеет вид: VТ = C / (sin )r 3. Уменьшение угла в плане способствует увеличению прочности вершины РИ ( опт = 150…1600,  + 1 = 20…300). 4. Уменьшение угла в плане способствует уменьшению шероховатости обработанной поверхности (калибрующие участки у некоторых мерных инструментов имеют  = 0). 5. Изменение угла в плане влияет на изменение составляющих сил резания Рy и Px. Изменяя угол в плане можно регулировать их величины в широких пределах, обеспечивая минимальные силы в направлении наименьшей жесткости технической системы, что способствует точности технологической обработки. При достаточной жесткости ТС выгодно уменьшать угол в плане до 30-40 градусов. При недостаточно жесткой ТС , для увеличения точности обработки угол в плане увеличивают до 60-900. Кроме того, увеличение угла в плане уменьшает вероятность появления вибрации в процессе резания. 1. Увеличение  и 1 в ряде случаев способствует повышению универсальности. Резцы с увеличенными  и 1 применяются для копировальных работ. В этом случае  и 1 - переменные, при проектировании таких РИ необходимо определять минимально допустимые  и 1 в процессе обработки. Пример - наружное контурное точение. 2. У фасонных инструментов  переменный в разных точках режущей кромки (например, фасонные фрезы). При этом  влияет на угол  в нормальном сечении к кромке. Угол наклона режущей кромки  Выполняет функции: 1. Управление направлением схода стружки. 2. За счет  можно изменять фактический  (определяется в плоскости схода стружки).  позволяет увеличивать  при сохранении прочности режущего клина ( = const). 3. Обеспечение равномерности процесса резания. В том числе угол  улучшает направление (центрирование) многолезвийных РИ для обработки отверстий (сверла спиральные, развертки). 4. Защита вершины РИ. При <0 - начинает резание вершина, при >0 - начинает резание точка РК, отстоящая от вершины (эффективно при черновой обработке). Например, для сверл, цилиндрических и концевых фрез  () = 20…600. Этапы проектирования геометрии РИ. 1. Определение геометрии резания в КСК в точках режущей кромки. 2. Представление геометрии РИ в ССК. 3. Выделение особых точек и проверка в них допустимых углов ,, , . Для РИ с неразъемным соединением рабочей части с крепежно-присоединительной (цельный, сварной, клееный) - это чисто технологический переход с пересчетом в вершине РИ из одного сечения (ССК) в другое (ИСК), приведенное к конструкторско - технологическим базам РИ. Например, для резцов Для сборных РИ переход из ССК в ИСК включает ряд этапов, оговоренных ранее. Например, для резца с СМП определяется 1. Геометрия инструмента в целом: , 1, , , 1,  2. Геометрия СМП: П, П,  ( обычно = 0) 3. Геометрия корпуса: 1, 2, , ,  Переходные режущие кромки. По назначению различают: упрочняющие и зачищающие (ПЕР = 0). Конструктивно различают кромки: • прямолинейные и криволинейные. • острые (<0.02 мм) и округленные (<0.1 мм) • с фаской (f = 0.05-0.5мм, F = -20…-300) • с фаской и округлением (сглаженные углы на фаске) Повышение остроты РК (уменьшение радиуса округления ) способствует: • уменьшению силы резания • уменьшению шероховатости обработанной поверхности • повышение качества поверхностного слоя детали • уменьшению прочности РК. Проектирование задних поверхностей Конструктивно задние поверхности А определяются углом , конструктивными элементами формы КЭФ и фаской f. По конструкции задние поверхности подразделяются: • затылованые • незатылованые (острозаточеные, плоскозаточеные) Затылованные задние поверхности. Имеют сложную пространственную (криволинейную) форму, обеспечивают при переточках сохранение профиля производящей поверхности, высоты зуба и постоянство задних.углов. Переточка происходит по А. Теоретически наиболее подходит в качестве образующей А логарифмическая спираль, но по технологическим соображениям она не используется. Затылование обычно выполняется по спирали Архимеда. Недостаток: при этом: после переточек несколько возрастают  в точках режущих кромок. Основная область применения: фасонные, дисковые, различные червячные и резьбонарезные фрезы, режущая часть метчиков. Недостатки затылованных поверхностей: • нельзя обеспечить постоянство геометрии в разных точках профиля; • угол i становится функцией координат точки РК и углов в плане; • затылование задней поверхности ограничивает число зубьев РИ; • уменьшается стойкость и производительность РИ (по трем предыдущим причинам). Затылование идет по всей сложной поверхности зуба. Расчет нормального заднего угла Х в любой точке Х: tg x = (rо / rх) tg о sin x Увеличение х можно достичь: • увеличивая 0 • путем наклонной установки детали или используя угловое или осевое затылование. Недостаток углового и осевого затылования: - возможность увеличения задних углов только для односторонних (открытых) профилей. Двойное затылование поверхности. Обеспечивает возможность шлифования задней поверхности по профилю: минимум Ra, минимальное биение зубьев, уменьшается радиус округления РК, создаются благоприятные условия для нанесения износостойких покрытий после шлифования. Рабочую геометрию задней поверхности определяет режущая кромка. РИ перетачивается только до точки В. При затыловании участка АВ используется шлифовальный круг с ограничением по диаметру из-за опасности зарезания второго зуба - это ограничение дополнительно уменьшает число зубьев у таких РИ. Установочные задние поверхности. У таких А образующей является окружность или прямая линия - это позволяет значительно повысить точность и снизить трудоемкость их изготовления за счет использования универсального, точного, жесткого оборудования (токарные, кругло- и плоскошлифовальные станки). Такие РИ перетачивают по А. 1. Задние поверхности с образующей по окружности • для многолезвийного инструмента (Zo>1, фрезы с поворотными рейками). 2. Задние поверхности с образующей прямой линией (призматический фасонный резец) Проектирование таких задних поверхностей включает: 1. Выбор конструкции А. 2. Определение величины угла 0 3. Определение величины затылования К (и К1 при двойном затыловании). 4. Проверка углов х на резко очерченных участках профиля РИ с учетом допустимой величины [х ]. Если это условие не выполняется, то применяются меры по увеличению угла х . 5. Учитываются ограничения []max  15 . При увеличении угла  теряется точность - отклонение профиля РИ от профиля детали. Незатылованые (острозаточеные, плоскозаточеные) задние поверхности. Такие поверхности получают затачиванием по плоской, цилиндрической или по конической поверхности. При такой конструкции А появляется возможность устранения недостатков, присущих затылованным поверхностям. Затачивание по задней поверхности позволяет повысить точность РИ по производящей поверхности Ано, уменьшить биение зубьев многолезвийного РИ при переточках. Возникающие технологические ограничения при изготовлении таких поверхностей приводят к необходимости изменения конструкции А. Причины усложнения формы А: 1. Экономическое обеспечение требуемой шероховатости А только на участке износа 2 Шлифование разнородных материалов (режущей пластины и корпуса) при их неразъемном соединении. Если Sпл  f или Ra  0,32...0,63, то технологичными являются конструкции А и Б. В схеме Б вылет режущей пластины  делает возможным осуществлять переточку только по углу  без переточки корпуса. Если Sпл > f, то технологичной при Ra=0,16...0,32 является конструкция В с вылетом или без вылета режущей пластины. При разъемном соединении режущего элемента и корпуса обычно используют наиболее простые конструкции À Специальные конструкции À • виброгасящие фаски Для незатылованных задних поверхностей на многозубых инструментах (Zo>1) необходимо решить ряд дополнительных задач: • обеспечение требования по минимальному радиальному (торцовому) биению зубьев • сохранение формы и размеров производящей поверхности При этом возникает технологическое ограничение: À приходится выполнять с фаской f при f=0. Кроме того, при заточке и переточке каждого зуба можно потерять размер do или bo (диаметр или ширину фрезы), поэтому после шлифования по задней поверхности необходимо оставлять участок À - f, представляющий себой участок цилиндра или плоскости с = 0. Ширина фаски f = 0,02…0,1 мм. К специальным конструкциям задних поверхностей относятся элементы типа направляющих сверл, разверток. Обеспечивают правильное направление сверла по обработанной поверхности. Если у спиральных сверл сохранение диаметра менее важно, чем сохранение направляющих, то у разверток это очень важная функция. В ряде случаев делают комбинированные фаски или ленточки, которые обеспечивают направление РИ и постоянство Ано , а также используют эффект поверхностного пластического деформирования (например, конструирование задней поверхности запасного калибрующего зуба внутренней протяжки). Проектирование передних поверхностей Конструкция передней поверхности определяется передним углом, конструктивными элементами формы, фаской, параметрами стружкообразующих элементов. Конструктивная классификация передних поверхностей. Функциональное назначение фасок на передней поверхности 1. Упрочняющие 2. Технологические, служат для уменьшения съема ИРМ при переточках. 3. Управление процессом стружкообразования РИ со сложной передней поверхностью наиболее эффективен при резании пластичных материалов со скоростями за зоной наростообразования в условиях, когда ОМ и ИРМ проявляют повышенную склонность к адгезионным взаимодействиям (нержавеющие стали, жаропрочные сплавы на кобальтовой основе, малоуглеродистые стали при резании без СОЖ). Обеспечивается повышение стойкости, снижение сил и температуры резания, повышается виброустойчивость процесса резания. Каждая конкретная конструкция А обеспечивает эффективное формирование стружки в конкретном диапазоне условий. Наиболее сильно влияют s и t, поэтому оценку эффективности той или иной конструкции А можно делать опытным путем или путем анализа математической модели процесса стружкообразования. Конструирование зуба и стружечной канавки Определяется по ГОСТ 2575-83. Зуб (Z0) - выступ на многолезвийном РИ, содержащий лезвие. Конструктивные признаки Z0: затылованый, незатылованый, режущий, калибрующий, периферийный (наружный и внутренний), торцевый:, винтовой. СК - стружечная канавка - канавка между соседними лезвиями РИ для размещения и отвода стружки. Конструктивные признаки СК: прямая, наклонная, винтовая При конструирование СК учитывают тип пространства для размещения стружки на РИ: • Открытая • Полузакрытая • закрытая Функции СК: в зависимости от типа производства. • транспортировка • размещение и транспортировка • размещение Типы остразоточенных зубьев 1. Трапецеидальный зуб с прямой спинкой Используется, как правило, при чистовой обработке. 2. Трапецеидальный зуб с радиусной спинкой При выполнении затылования СК по R возрастает объем V, но уменьшается прочность зуба. Используется при чистовой обработке. 3. Усиленный зуб с двухплоскостной спинкой 4. Усиленный зуб с параболической спинкой При конструкции учитывают две противоречивые тенденции: при увеличении прочности зуба уменьшается скорость обработки и наоборот, а так же ухудшается технологичность. В отличие от фрез специфика протяжек- расположение формообразующих точек на различных производящих поверхностях вследствии наличия конструктивных подач Sz. У внутренних протяжек пространство для размещения стружки закрытое и Vстр лимитируется длиной протяжки. Тенденции: увеличивая Vск за счет увеличения Р, но при этом уменьшается производительность за счет увеличения длины режущей части. Увеличение Vск за счет увеличения Нск не применяется за счет уменьшения прочности протяжки на растяжение. У прошивки - потеря устойчивости стержня. Специальные формы зубьев Плашка (отверстие с резьбой). В теле гайки сверлится отверстие. Получается пространство для размещения стружки и образуется А. Ск - часть отверстия dcк, А - часть цилиндра Метчик - стержень с резьбой. Ск вырезаны для образования А и размещения стружки. Сверла спиральные При проектировании Zo возникают две противоречивые задачи: обеспечение максимальной Vск и в тоже время сохранение достаточной прочности и жесткости рабочей части. Алгоритм проектирования зуба РИ: 1. выбрать число зубьев 2. определить конструкцию Zo: высоту, толщину, оформление. 3. определить конструкцию СК. Многозубый РИ обладает достоинствами: • повышается производительность • возможность реализации рациональных ССП. Увеличение Zo лимитируется минимально допустимым V cк, а у сборных РИ необходимостью размещения на корпусе механизмов крепления и регулирования. Кроме того существуют технологические ограничения: У РИ с затылованным зубом Zo лимитируется возможность образования А резцом или шлифовальным кругом. Минимальное число зубьев целесообразно выбирать из условия равномерности условия резания, что позволяет значительно снизить колебание силы резания. Уменьшение цикличности колебания силы резания способствует Zo с неравномерным шагом. Zo определяется: • по практическим рекомендациям из производственного опыта • расчитывается по эмперическим формулам • расчитывается по функциональным зависимостям Форму и размеры зуба и стружечной канавки определяют с учетом ограничений: • по точности • объем стружечной канавки • количество переточек • технологичность изготовления, в том числе минимальное число типоразмеров РИ 2 порядка. Конструктивные элементы РИ с неразьемным соединением режущей части с корпусной. При конструировании таких РИ необходимо определить: • форму и размеры режущей пластины или изделия • форму, размеры и расположение гнезда в корпусе РИ по крепежный элемент • форму и размеры стыков рабочей и корпусной частей для концевого РИ. • Форму режущего элемента выбирают в зависимости от типа РИ с учетом условий его работы и минимизации съема ИРМ при изготовлении Ри и его переточках. • Ширину Bn и толщину Sn режущей пластины выбирает с учетом требуемого числа переточек, допустимого износа по задней и передней поверхности и допусков на заточку. При минимально допустимых величинах Bo и So предельно сточенной режущей пластины. Таким образом определив параметры bn, Sn, l и l1, а так же выбрав расположение режущей пластины относительно корпуса конструктор может окончательно уточнить размеры пластины. Формы и размеры режущего элемента выбирают, руководствуясь технологическими материалами. Гнезда в корпусе под режущие пластины подразделяются по форме: • открытые • полуоткрытые • закрытые Достоинства: обеспечивают наибольшую прочность полного соединения. по углу врезания режущих пластин Для пайки твердосплавных РИ используется в основном типовой припой на основе меди и только при изгтовления Ри высокой сложности в исключительных случаях на основе серебра. Конструктивные элементы РИ с разъемными соединения рабочей части с корпусной Режущие сменные многогранные пластины (СМП) могут быть изготовлены из любых материалов но практически их делают из ТС, РК и СТМ. Отличительная особенность: использование нескольких участков и лезвий до замены СМП в РИ с последующей утилизацией или восстановлением. Преимущества: • Обеспечение высокого качества лезвия в следствии мелкого центрированного производства СМП с использование новейших технологий с исключением недостатков паяного соединения. • Экономичное использование новейших упрочняющих технологий , в том числе износостойких покрытий. • Обеспечение быстросменности замены РИ. • Обеспечение безподналадочности при замене режущего лезвия • Унификация конструкций лезвий режущих инструментов • Унификация конструктивных сборных РИ взаимодействующих с СМП • Увеличение возврата ИРМ на переработку. • упрощение инструментально хозяйства предприятия: • сокращение номенклатуры РИ • Уменьшение движения РИ • Недостатки: • Трудность использования СМП при создании малогабаритных РИ. • Меньшая гибкость при подборе рациональной геометрии РИ. • Классификация режущих СМП. • Является общей для СМП практически всех ИРМ . Включает 9 характеристик СМП с соответствущими условными обозначениями. • Базирование СМП в гнезде корпуса РИ. Существует 2 схемы: Базирование СМП по опорной плоскости и боковым граням гнезда. Базирование СМП по опорной плоскости и поверхностью отверстия. Выбор способа крепления пластины методом балльных оценок В конструкциях современных сборных инструментов используются пять основных способов крепления сменных пластин. Способ крепления прихватом сверху – достаточно простой по конструкции вариант. Он имеет относительно небольшие габариты, но обеспечивает большое усилие зажима. Данный вариант крепления обеспечивает хорошую быстросменность пластины, однако, точность ее поджатия к базам невысока. Рисунок А.1 – Крепление прихватом сверху Способ крепления рычагом сбоку обеспечивает легкую замену пластины и хорошее поджатие ее к базам. Усилие зажима достаточно высокое при небольших габаритах зажима, однако, сам зажим имеет достаточно сложную конструкцию, что неизбежно сказывается на его стоимости. Рисунок А.2 – Крепление рычагом сбоку Крепление рычагом и прихватом обеспечивает надежное поджатие сменной пластины к базам и большое усилие зажима, что особенно важно при черновой обработке. Однако, конструкция имеет большие габариты и достаточно сложна в изготовлении. Время замены пластины также достаточно велико. Рисунок А.3 – Крепление рычагом и прихватом Крепление сменной пластины винтом наиболее простой по конструкции вариант. Он обеспечивает надежное поджатие к базам при наименьших габаритах крепления. Но винт не может обеспечить большое усилие зажима, а для замены пластины необходимо полностью вывинчивать крепежный винт, что занимает очень много времени. Рисунок А.4 – Крепление винтом Прижим повышенной жесткости, как и крепление рычагом и прихватом, обеспечивает надежное поджатие пластины к базам и большое усилие зажима. Однако, он имеет более простую конструкцию и меньшие габариты. Замена пластины при данном способе закрепления так же не составляет большой проблемы. Рисунок А.5 – Прижим повышенной жесткости Каждый из способов имеет свои преимущества и недостатки, поэтому выбрать наилучший простым сравнением параметров невозможно. Для выбора наилучшего варианта крепления в условиях неопределенности можно воспользоваться методом балльных оценок, сравнивая возможные варианты по различным параметрам с учетом их значимости. Сравнение способов крепления пластин приведено в таблице А.1. Таблица А.1 – Сравнение вариантов крепления сменных пластин Критерии оценки Баллы для схем Весовой коэффи-циент Поджатие к базам 2 4 5 5 5 0,40 Усилие зажима 5 4 5 2 5 0,20 Габаритные размеры 3 4 2 5 3 0,1 Технологичность изготовления 4 3 2 5 4 0,15 Быстросменность 4 5 3 2 4 0,15 Итого 3,3 4 3,95 3,95 4,5 Как видно из таблицы А.1, предпочтительным является прижим повышенной жесткости. Прижим рычагом за отверстие, а также прижим рычагом и прихватом и крепление винтом также возможны к применению. Результаты оценки полностью соответствуют рекомендациям основных производителей инструментов, которые предлагают использовать прижим повышенной жесткости в первую очередь.