СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ФРЕЗЕРНОГО ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
Янюшкин А.С., Лобанов Д.В., Кузнецов А.М. (БрГТУ, г. Братск, РФ)
In the article there are considered the methods of perfecting milling wood-cutting tools design.
Знания и опыт машиностроения находят применение во многих отраслях промышленности. Так, к примеру, задача изготовления эффективного фрезерного инструмента актуальна как в машиностроении, так и в деревообрабатывающей промышленности.
Высокопроизводительная и качественная обработка материалов во многом зависит от инструмента. Достижение высоких показателей обработки возможно при соблюдении определенных условий использования инструмента: правильного выбора инструментального материала, конструкции, геометрических параметров, рациональных режимов резания, выполнения мероприятий по подготовке инструмента к эксплуатации.
В последнее время в деревообрабатывающей промышленности требования к износостойкости и качеству подготовки инструмента неизмеримо возросли в связи с внедрением в деревообработку новых материалов: прессованная древесина, древесноволокнистые, древесностружечные плиты и др. Применяемый в настоящее время, инструмент быстро изнашивается, теряет свою работоспособность, требует частых переточек и, в результате, возрастают затраты на его эксплуатацию. Стала актуальной проблема изготовления инструмента обладающего большой работоспособностью и стойкостью, по сравнению с ранее выпускаемыми конструкциями.
Основным направлением повышения стойкости инструментов является совершенствование инструментальных материалов. До сих пор при производстве деревообрабатывающего инструмента используются легкообрабатываемые и относительно недорогие углеродистые, легированные, быстрорежущие инструментальные стали и твердые сплавы с высоким содержанием кобальта. Однако такие инструментальные материалы не обладают высокой износостойкостью и приводят к быстрой потере работоспособности инструмента. Прогрессивные инструментальные материалы (композиционные, минералокерамические и сверхтвердые), широко используемые в машиностроении, не применяются в деревообрабатывающей промышленности из-за сложностей, связанных с изготовлением (обработкой) такого инструмента традиционными способами и восстановлением его режущей способности при изнашивании. Решением данной проблемы могут стать технологии, разрабатываемые на кафедре ''Технология машиностроения'' БрГТУ, основанные на электрофизических, электрохимических и электроалмазных методах шлифования [1, 2]. Кроме того, методы электрофизической и электрохимической заточки и доводки инструмента, позволяют достаточно просто обеспечить начальные параметры микрогеометрии лезвия, близкие к оптимальным.
До сих пор в деревообрабатывающей промышленности применяются фрезы с пластинами из инструментальных материалов напаянными в стальной корпус. В случае поломки или аварийного износа одного из зубьев такой фрезы, вся она становится негодной к эксплуатации. Инструмент в таком случае подлежит замене или ремонту. Кроме того, при обработке сложнопрофильных поверхностей таким инструментом необходимо применение нескольких разных фрез или комплектов фрез. Существующие конструкции сборного инструмента также обладают рядом недостатков: малый ресурс режущих элементов, сложность крепления резцов, уменьшение точности и жесткости инструмента и др.
Рекомендуемые нами сборные конструкции имеют многоцелевое назначение, т.е. в процессе обработки поверхностей различной конфигурации используется один (универсальный) корпус, в котором крепятся вставки различного технологического назначения (рис.1) [3].
Рисунок 1- Фреза сборная деревообрабатывающая
Кроме того, при проектировании и изготовлении сборного фрезерного инструмента существует проблема точности базирования режущих вставок относительно корпуса при настройке режущих элементов на диаметр резания. Необходимо обеспечить точность размеров не только в радиальном, но и в осевом направлении. Это особенно актуально при изготовлении фасонного инструмента, т.к. от точности расположения профильных вставок зависит качество изготавливаемой поверхности. Существует несколько конструкций креплений режущих элементов в сборных инструментах, как в механообработке, так и в деревообрабатывающей промышленности, но эти конструкции не обеспечивают достаточной точности. В этом случае допуск на отклонение точек профиля от заданного размера увеличивается.
Нами разработана конструкция крепления режущих вставок в корпусе фрезерного инструмента с базированием на два штифта, расположенных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях на одной оси (рис. 2) [4].
Рисунок 2- Конструкция крепления режущих вставок в корпусе фрезерного инструмента с базированием на два штифта (варианты форм штифтов)
Это позволяет свести к минимуму смещение режущих элементов во время работы фрезы, как в осевом, так и в радиальном направлениях, а это крайне необходимо при работе фасонными профилями. Такая конструкция позволяет улучшить качество получаемых профильных поверхностей.
Усовершенствовать конструкцию режущего инструмента на стадии проектирования, учитывая все необходимые параметры, можно применяя моделирование конструкций с использованием метода графов. Методика моделирования также разработана на кафедре «Технология машиностроения» БрГТУ.
Проектирование и изготовление высокоэффективного режущего инструмента, с учетом всех приведенных выше направлений его совершенствования, позволит получить инструмент отвечающий современным требованиям деревообрабатывающей промышленности.
Список литературы
1. Янюшкин А.С. Повышение качества твёрдосплавного инструмента путём совершенствования процесса электроалмазного затачивания: Дисс. … канд. техн. наук. – Чебоксары, 1984. – 124 с.
2. Попов В.Ю. Повышение качества изделий из инструментальных сталей при электроалмазном шлифовании: Дисс. … канд. техн. наук. – Красноярск, 2002. – 159 с.
3. Янюшкин А.С., Лобанов Д.В. Разработка прогрессивных конструкций сборного инструмента для деревообрабатывающей промышленности (тезисы).4 XXII научно-техническая конференция Братского государственного технического университета: Материалы конференции. – Братск: БрГТУ, 2001. – 280 с.
4. Янюшкин А.С., Лобанов Д.В. Конструкция крепления режущих элементов сборных фрез с базированием на штифты в двух перпендикулярных плоскостях (статья).Труды Братского государственного технического университета. – Том 2. – Братск: БрГТУ, 2002. – 265 с. – (Естественные и инженерные науки – развитию регионов).