Комбинированным называют инструмент, который предназначен для обработки нескольких поверхностей; в нем соединяются два или несколько инструментов одного или различных видов. Применение комбинированного инструмента позволяет совмещать несколько переходов и даже операций в одну.

Преимущества комбинированного инструмента заключаются в увеличении производительности (за счет уменьшения машинного и вспомогательного времени на обработку заготовки), удешевлении операций (за счет применения более простых станков), возможности удаления значительных припусков (за счет совмещения работы нескольких режущих кромок). Однако комбинированные инструменты дороже. Все комбинированные инструменты можно подразделить на две основные группы:

  • состоящие из инструментов одного и того же вида;
  • состоящие из инструментов разных видов.

комбинированные инструменты

Примером конструкции комбинированного инструмента, состоящего из инструментов одного и того же вида, может служить державка с несколькими резцами (рис. 367, а). Наружные резцы ее служат для обтачивания наружных ступеней заготовки; внутренние резцы растачивают внутренние ступени в отверстии заготовки. Инструменты подобного типа применяются широко и позволяют резко увеличить производительность. Если между диаметрами заготовок большая разница, то целесообразно применять резцы из различных материалов; резцы для обработки отверстий можно изготовить из быстрорежущей стали; резцы, обрабатывающие наружную поверхность заготовки с более высокой скоростью резания, — из твердого сплава.

Распространен комбинированный инструмент для растачивания ступенчатых отверстий. В расточной оправке, имеющей сквозные пазы, укреплено несколько расточных блоков (рис. 367,6). В каждом блоке имеется два резца, регулируемых винтами по диаметру. Расточная оправка (борштанга) позволяет обработать одновременно несколько ступеней отверстия или несколько ступенчатых отверстий.

сборные двухступенчатые зенкеры

Для облегчения заточки комбинированные ступенчатые зенкеры делают составными; первая ступень зенкера выполняется в виде отдельного зенкера, снабженного коническим хвостовиком и входящего в соответствующее коническое отверстие зенкера, предназначенного для обработки второй ступени.

Получили распространение ступенчатые сборные зенкеры со вставными ножами. В конструкции, показанной на рис. 368, регулировка осуществляется перестановкой ножей на одно или несколько рифлений в радиальном направлении. Существуют конструкции, позволяющие производить более тонкую регулировку ножей зенкера. Примером комбинированного инструмента может служить набор фрез для одновременного фрезерования нескольких поверхностей (рис. 369). Для обработки торцов заготовки служат две сборные двусторонние фрезы 1 и 2 с правым и левым направлениями канавок. Для обработки полукруглой выемки служит полукруглая выпуклая фасонная фреза 3. Плоские поверхности АВ и СD заготовки обрабатывают двумя дисковыми фрезами 4 и 5. Комплектные фрезы необходимо затачивать так, чтобы номинальная разница диаметров фрез, входящих в комплект, а, следовательно, и размеры α и b, показанные на рис. 369, оставались постоянными после переточки комплекта по диаметру. Регулирование размеров вдоль оси оправки производится с помощью проставочных колец.

набор фрез

Комбинированная протяжка может обрабатывать последовательно, например, своей первой ступенью, круглое отверстие, второй ступенью вырезать в этом круглом отверстии шлицы. Имеются также другие конструкции комбинированных инструментов этой группы.

Рассмотрим комбинированные инструменты, состоящие из инструментов разных видов. Комбинированный зенкер-сверло (рис. 370) позволяет сверлить и одновременно зенкеровать отверстие. Сверло 2 вставляется в двузубый зенкер 1 и закрепляется в корпусе 3.

Для сквозных отверстий применяется также комбинированный инструмент, совмещающий в себе сверло и развертку. Для хорошего отвода стружки и уменьшения крутящего момента сверло-развертка работает последовательно: вначале сверлится отверстие, и только тогда, когда отверстие просверлено, вступает в работу развертка; так же работает и сверло-метчик.

комбинированный зенкер-сверло

Комбинированный инструмент для обработки овальных отверстий в рельсах — концевая фреза-сверло, показан на рис. 371. При сверлении отверстия работают режущие кромки сверла, инструмент движется вдоль оси и вращается (рис. 371, а). После того как отверстие просверлено насквозь, переключается направление подачи стола: подача происходит уже не в вертикальном, а в горизонтальном направлении, перпендикулярном к оси сверла (рис. 371,6). С этого момента вступают в работу кромки, расположенные на цилиндрической части инструмента, и инструмент работает как фреза.

схема работы сверла-фрезы

Широкое распространение получил муфторасточной комбинированный патрон (рис. 372), обеспечивающий совмещение обтачиваний торца, фасок и канавки, и развертывание внутреннего конического отверстия муфты за одну операцию. Такой патрон применяется на специальных муфторасточных станках с вращающимися муфтами. При продвижении патрона в работу вступают разверточные ножи, которые предназначены для развертывания внутреннего конуса муфты. По мере продвижения разверточных ножей в глубь муфты расточные ножи начинают растачивать канавки. Последними вступают в работу торцовые ножи, предназначенные для образования внутренней и наружной фасок и подрезания торца муфты.

Расположение ножей перед обработкой муфты показано на рис. 372. В корпусе патрона просверлено большое количество отверстий, по которым охлаждающая жидкость подводится к режущим кромкам ножей. Струей охлаждающей жидкости уносится стружка.

схема работы муфторасточных патронов

Муфторасточной патрон позволяет производить смену ножей и их регулировку. Регулировка ножей производится кольцом α, которое перемещает ножи в наклонных пазах; по мере их передвижения благодаря углу ψ дна пазов увеличивается диаметр развертываемого отверстия. Для установки расточных ножей предусмотрено кольцо б, при повороте которого ножи перемещаются вдоль оси. Регулировочное кольцо b выдвигает торцовые ножи. Ножи закрепляются в определенном положении специальными зажимами.

Примером совмещения обтачивания и нарезания резьбы одним комбинированным инструментом может служить трубонарезной патрон. На рис. 373 показана схема работы патрона (завода МИЗ) для обтачивания конца трубы и нарезания резьбы. По мере продвижения патрона вдоль оси труба давит на упор, который связан с механизмом, постепенно раздвигающим кулачки с укрепленными на них гребенками. В результате двух движений — движения вдоль оси и более медленного движения в радиальном направлении кулачок головки движется по образующей конуса. Гребенка комбинированная: передняя часть ее обтачивает конец трубы по конусу, резьбовая часть нарезает на обработанной части конуса резьбу. Если, например, нарезаются резьбы с шагом 2 мм, то за один оборот гребенка продвинется вдоль оси также на 2 мм; но поскольку работа распределяется между несколькими гребенками, то становится возможным совместить нарезание резьбы с обтачиванием конца трубы. Новаторы производства часто применяют комбинированные инструменты оригинальной конструкции, позволяющие резко сократить машинное и вспомогательное время, причем хорошо продуманная конструкция комбинированного инструмента всегда повышает производительность.

схема работы патрона

При конструировании комбинированного инструмента приходится выбирать кинематическую схему резания, схему распределения нагрузки, материал, углы режущей части, схему заточки, способ отвода стружки и теплоты от режущих кромок и т. д. При конструировании любого комбинированного инструмента режущие кромки должны перекрывать соответствующие обработанные участки, и схема распределения нагрузки должна быть построена с учетом этого обстоятельства.

Набор фрез для фрезерования сложной поверхности показан на рис. 369. Необходимо, чтобы в процессе работы режущие кромки инструмента перекрывали друг друга в местах стыка. Следовательно, режущие кромки дисковых фрез должны быть длиннее участка СD заготовки. Если не сделать такого перекрытия в местах стыка, возможна неполная обработка поверхности заготовки, появление заусенцев, защемление стружки между режущими кромками, соприкасающимися между собой.

Отвод стружки от режущих кромок инструмента приобретает важное значение, особенно при конструировании комбинированного инструмента для обработки внутренних поверхностей. В этом случае приходится учитывать не только достаточный объем канавок или каналов для выхода стружки, но и придавать определенное направление сходу стружки, избегать появления встречных, сталкивающихся стружек.

При работе зенкера-сверла (см. рис. 370) в сплошном материале от режущих кромок сверла отделяется стружка. Если происходит обработка вязкого материала, дающего сливную стружку, то отделяющаяся стружка должна завиваться в спираль и направляться к выходу из отверстия. В этом месте находится другая часть комбинированного инструмента — зенкер, от которого также отделяется стружка. Если направления отхода стружки от сверла и от зенкера совпадают, то две стружки встречаются и задерживается их отвод из отверстия; может возникнуть спутывание и сминание их в один общий пакет, который задерживает вновь отделяющуюся стружку и приводит к поломке инструмента.

Удобным является разделение каналов (первый путь) для отвода стружки, чтобы стружка, отделяющаяся от сверла, шла по одному, а стружка, отделяющаяся от зенкера, — по другому каналу. Можно использовать один канал, но так, чтобы стружка шла по разным сторонам этого канала. В приведенном на рис. 370 примере имеется один канал, но стружка, отделяющаяся от зенкера, всегда прижимается к одной стенке, а стружка, отделяющаяся от сверла, проходит посередине канала.

Стружке можно также придать такую форму (второй путь), чтобы она легко удалялась из отверстия. Режущие кромки инструмента снабжают стружкоразделительными канавками, и широкая стружка разбивается на ряд узких полосок. Разделение стружки на более узкие и длинные полоски не приведет к желаемым результатам, так как такие стружки спутываются в клубок, и опасность поломки инструмента не устраняется. Следовательно, кроме разделения стружки на узкие полоски, следует обеспечить завивание их в короткие спирали путем заточки фаски с меньшим передним углом. На передней поверхности можно сделать лунку (аналогично лунке на резцах) или порожек, что также приведет к завиванию стружки. Эти мероприятия эффективны только при определенной подаче и глубине резания. Для улучшения отвода стружки используют струю жидкости. Направление ее должно выбираться таким, чтобы помогать выходу стружки из отверстия, а не забивать ее глубже.

При конструировании комбинированных инструментов часто возникает необходимость делать инструмент разъемным, из отдельных частей. На рис. 368 изображен комбинированный зенкер. Заточка такого двухступенчатого зенкера сложна, и выход шлифовального круга чрезвычайно неудобен, так как шлифовальный круг при работе будет врезаться в шейку между первой и второй ступенями зенкера. Если сделать зенкер разъемным из двух частей, то, разъединяя их, можно заточить по отдельности зенкер меньшего диаметра и зенкер большего диаметра.

Показанный на рис. 369 набор фрез мог бы быть заменен одной фасонной фрезой, если бы не сложность изготовления и заточки такой фрезы. Разделяя этот набор на отдельные фрезы, получаем инструменты простой конфигурации, поддающиеся заточке обычным способом. Все фрезы, входящие в набор, приходится затачивать с учетом необходимости сохранения определенной заданной разницы диаметров фрез. Если в обычных режущих инструментах сборной конструкции установка на размер и регулирование имеет большое значение, то в комбинированных инструментах значение регулирования резко возрастает. Можно считать не пригодной для практики такую конструкцию комбинированного инструмента, которая занимает много времени на установку и регулирование размеров.