Машиностроение

Машиностроение

Технология, инструменты и оборудование

машиностроительных производств

УДК 685.6

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД К СОДЕРЖАНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ
СТАНДАРТОВ НА РАЗМЕРНЫЙ РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ

Рассмотрены вопросы стандартизации размерных режущих инструментов. Предложен новый методологический подход к содержанию и оформлению стандартов на инструменты. На примере метчиков разработаны проекты новых стандартов, устанавливающие современные научно обоснованные положения и требования к изготовлению и применению размерных режущих инструментов, которые могут явиться основой для разработки стандартов организаций или обновления действующих национальных стандартов.

Ключевые слова: стандартизация; размерные режущие инструменты; метчики; стандарт изготовителя; стандарт приобретателя.

Требования стандартов формируют качество и конкурентоспособность машиностроительной продукции, однако в настоящее время значительная их доля требует пересмотра и обновления. Недостаточный научно-технический уровень стандартов на размерный режущий инструмент в производственных условиях зачастую приводит к невозможности гарантированного обеспечения заданной точности обработки деталей, что определяет объективную необходимость и актуальность обновления положений этих документов.

Для повышения эффективности применения стандартов основные показатели и характеристики размерных режущих инструментов целесообразно регламентировать двумя основными видами документов, в одном из которых содержатся требования к потребительским свойствам и техническим характеристикам инструмента (стандарт приобретателя), а в другом – требования к его изготовлению (стандарт изготовителя). Структурная схема формирования стандартов на размерные режущие инструменты представлена на рис.1.

Параметры инструмента подразделяются на три основные категории: конструктивные (номинальный, габаритные, присоединительные и др. размеры), параметры точности (исполнительные размеры, предельные отклонения исполнительных размеров, классы точности инструмента) и технические условия.

К основным потребительским характеристикам размерного режущего инструмента в общем случае относятся:

- показатели назначения, характеризующие способность объекта выполнять его основные функции (предназначение) при заданных условиях (для инструмента – параметры точности, определяющие точность обрабатываемого размера);

- конструктивные требования, определяющие конкретные конструктивные решения, обеспечивающие наиболее эффективное выполнение объектом его функций (для инструмента – номинальный, габаритные и присоединительные размеры, типы и конструктивные исполнения).

Кроме того, потребителю необходимо знать условия и правила хранения и транспортирования, эксплуатации, технического обслуживания, ремонта и утилизации объекта стандартизации, соблюдение которых обязательно для сохранения его заявленных потребительских свойств.

Таким образом, стандарт приобретателя включает минимальные оптимальные требования к объекту стандартизации, обеспечение которых гарантирует безопасность и высокое качество его использования в соответствии с назначением.

Стандарт изготовителя, в свою очередь, основываясь на требованиях стандарта приобретателя, содержит основные положения и требования по изготовлению объекта стандартизации с заданными потребительскими свойствами. Для размерных режущих инструментов в таком документе регламентируются:

1) классификация, основные параметры и размеры;

2) технические требования к изготовлению, в том числе к самому инструменту, материалам и комплектующим изделиям, технологическому оборудованию и оснастке, общие требования к организации и осуществлению технологических процессов производства и др.;

3) требования к маркировке, упаковке, транспортированию и хранению;

 

Рис.1. Структурная схема формирования стандартов на размерные режущие инструменты

4) правила приемки, определяющие порядок проверки инструмента на соответствие установленным требованиям с указанием видов испытаний (приемосдаточные, периодические, типовые, квалификационные и др.) и нормативной документации;

5) требования к методам контроля (испытаний, анализа, измерений), в том числе к условиям и средствам контроля, порядку его подготовки и проведения, правилам обработки и оформления результатов и др.

Таким образом, стандарт изготовителя включает минимальные оптимальные по составу и содержанию технические и технологические требования к объекту стандартизации на стадии его изготовления.

Методическое обеспечение выбора и расчета конструктивных размеров инструментов, а также назначения параметров технических условий с научной точки зрения исследовано достаточно полно, подтверждено практически и успешно применяется в стандартах. В то же время методическое обеспечение стандартизации точности исполнительных размеров требует дополнительного научно-методологического исследования для каждого конкретного вида размерного инструмента (метчика, протяжки, сверла, зенкера, развертки) с учетом специфики его применения и изготовления.

Одним из самых сложных размерных режущих инструментов является метчик, который имеет несколько исполнительных размеров, переносимых на деталь при обработке. Анализ требований действующих стандартов на метчики выявил целый ряд их недостатков в части назначения допусков на изготовление исполнительных размеров, на практике приводящих к невозможности обеспечения заданной точности внутренних резьб стандартными метчиками при машинной обработке.

Для устранения выявленных несоответствий положений стандартов разработаны новый научно-методологический подход и методика расчета допусков и исполнительных размеров метчиков, учитывающие все особенности резьбообразования [1]. Допуски и исполнительные размеры инструментов рассчитываются исходя из величины допуска формируемого отверстия, наличия запаса на размерный износ метчика и возможности осуществления контроля отверстия резьбовыми калибрами, а также с учетом влияния разбивки, погрешностей изготовления собственного среднего диаметра, шага и угла профиля резьбы инструмента и способа его подачи при обработке.

На основе методологического подхода к содержанию и оформлению стандартов на размерный режущий инструмент разработаны проекты новых документов, а именно стандарта приобретателя «Метчики режущие машинно-ручные для метрической резьбы. Основные параметры и технические характеристики» и стандарта изготовителя «Метчики режущие машинно-ручные для метрической резьбы. Технические условия», включающие минимально необходимые требования по изготовлению и применению метчиков.

Проект стандарта приобретателя «Метчики режущие машинно-ручные для метрической резьбы. Основные параметры и технические характеристики» распространяется на машинно-ручные метчики для формирования метрической резьбы по ГОСТ «Резьба метрическая. Основные размеры», устанавливает основные конструктивные размеры и технические характеристики машинно-ручных метчиков 1, 1А, 2, 3 и 4 классов точности, условия их эксплуатации, хранения, транспортирования и включает два основных раздела:

1. Основные параметры и технические характеристики (устанавливает основные конструктивные размеры, классы точности и рекомендации по их применению, необходимые для эффективного использования инструментов в соответствии с назначением):

1.1. Типы, габаритные и присоединительные размеры машинно-ручных метчиков для метрической резьбы из ГОСТ 3266-81 «Метчики машинно-ручные. Конструкция и размеры» без изменений.

1.2. Классы точности машинно-ручных метчиков и рекомендации по их применению в зависимости от способа подачи инструмента при обработке – принудительно (с подачей, равной шагу резьбы) или самозатягиванием – в соответствии с вновь разработанными научно обоснованными положениями [1] (табл. 1).

Таблица 1

Рекомендации по применению метчиков

Класс точности	Степень точности и поле допуска формируемой резьбы	Способ подачи метчика
1	4Н	Самозатягивание
1А	4Н	Принудительная подача
1А	5Н	Любой
2	6Н; 5G
3	7Н; 6G; 7G
4	7Н	Самозатягивание при ручной обработке

Примечание. Разделение метчиков классов 1 и 1А в зависимости от способа подачи инструмента при обработке: класс 1 – для работы самозатягиванием; класс 1А – для работы с принудительной подачей, равной шагу резьбы. Метчики классов точности 2 и 3 предназначены для работы любым методом.

2. Условия эксплуатации, транспортирования и хранения (устанавливает основные условия эксплуатации, транспортирования и хранения, соблюдение которых необходимо для сохранения потребительских свойств инструмента):

2.1. Условия эксплуатации из ГОСТ 3449-84 «Метчики. Технические условия» в новой редакции.

Выбор переднего угла метчиков показан в табл.2.

Таблица 2

Передний угол метчика

Обрабатываемый материал	Угол ,°
Чугун, бронза, сталь (> 800 МПа)	5
Сталь ( МПа)	10
Сталь (< 500 МПа)	15
Легкие сплавы	20

Скорость резания и обрабатываемый материал выбираются из ГОСТ 3449-84 «Метчики. Технические условия» (табл.3).

Таблица 3

Скорость резания и обрабатываемый материал для машинно-ручных метчиков

Номинальный диаметр d, мм	Скорость резания, м/мин	Обрабатываемый материал
От 1,0 до 1,8	2,0±0,3	Сталь марки 45 по ГОСТ 1050-88, НВ 197…212
От 1,8 до 2,5	3,5±0,5
От 2,5 до 5,5	4,5±0,7
От 5,5 до 12,0	10,0±1,5
От 12,0 до 52,0	12,0±1,5

В качестве смазочно-охлаждающей жидкости применяется 5%-й (по массе) раствор эмульсола в воде (с расходом не менее 5 л/мин), 5%-я эмульсия «Укринол-1», масляная СОЖ МП-IV или аквол.

2.2. Транспортирование и хранение по ГОСТ «Инструмент металлорежущий, алмазный, дереворежущий, слесарно-монтажный и вспомогательный. Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение».

Проект стандарта изготовителя «Метчики режущие машинно-ручные для метрической резьбы. Технические условия» распространяется на машинно-ручные метчики для формирования метрической резьбы по ГОСТ «Резьба метрическая. Основные размеры», устанавливает конструктивные размеры метчиков, технические требования к их изготовлению и включает пять основных разделов:

1. Конструктивные параметры метчиков:

1.1. Конструктивные размеры метчиков из ГОСТ 3266-81 «Метчики машинно-ручные. Конструкция и размеры» без изменений.

1.2. Предельные отклонения размеров метчиков из ГОСТ 3449-84«Метчики. Технические условия».

2. Технические требования (регламентирует требования к точности исполнительных размеров метчиков, твердости и шероховатости поверхности инструментов, способам изготовления и др.):

2.1. Точность машинно-ручных метчиков для метрической резьбы в зависимости от способа подачи при обработке (табл.1).

2.2. Исполнительные размеры режущих машинно-ручных метчиков в соответствии с новым научно-методологическим подходом (рис. 2, табл. 4).

 

Рис. 2. Схема расположения полей допусков на исполнительные размеры
режущих машинно-ручных метчиков классов точности 1, 1А, 2, 3, 4

2.3. Технические требования к твердости, шероховатости поверхностей, материалам, способам изготовления и обработки метчиков из ГОСТ 3449-84«Метчики. Технические условия» в части машинно-ручных метчиков для метрической резьбы.

Таблица 4 (фрагмент)

Исполнительные размеры резьбы машинно-ручных метчиков (мм)

Номинальный диаметр резьбы D	Шаг резьбы Р	Наружный диаметр dо и его предельное отклонение	Средний диаметр резьбы и его нижнее предельное отклонение для класса точности	Внутренний диаметр d1о наиб.	Предельные отклонения шага резьбы ±DРо для класса точности	Предельные отклонения половины угла профиля ±Daо/2 для класса точности, мин
Наибольший	Наимень-ший	1	1A (S=P)	2	3	4	1	2	3	4	1	2	3	4
1	0,20	Не задается	1,020	0,888-0,007	0,893-0,007	0,902-0,011	–	–	0,768	0,001	0,001	–	–	59	71	–	–
0,25	1,022		0,858-0,009	0,864-0,009	0,873-0,012	–	–	0,715	0,001	0,001	–	–	57	66	–	–
1,1	0,20		1,120	0,988-0,007	0,993-0,007	1,002-0,011	–	–	0,868	0,001	0,001	–	–	59	71	–	–
0,25	1,022		0,958-0,009	0,964-0,009	0,973-0,012	–	–	0,815	0,001	0,001	–	–	57	66	–	–
1,2	0,20		1,220	1,088-0,007	1,093-0,007	1,102-0,011	–	–	0,968	0,001	0,001	–	–	59	71	–	–
0,25	1,222		1,058-0,009	1,064-0,009	1,073-0,012	–	–	0,915	0,001	0,001	–	–	57	66	–	–
1,4	0,20		1,420	1,288-0,007	1,293-0,007	1,302-0,011	–	–	1,168	0,001	0,001	–	–	59	71	–	–
0,30	1,424		1,227-0,011	1,233-0,011	1,241-0,011	–	–	1,055	0,001	0,002	–	–	47	63	–	–
1,6	0,20		1,620	1,489-0,008	1,494-0,008	1,503-0,011	–	–	1,368	0,001	0,001	–	–	59	84	–	–
0,35	1,627		1,396-0,010	1,403-0,010	1,415-0,015	–	–	1,201	0,001	0,002	–	–	47	61	–	–
1,8	0,20		1,820	1,689-0,008	1,694-0,008	1,703-0,011	–	–	1,568	0,001	0,001	–	–	59	84	–	–
0,35	1,827		1,596-0,010	1,603-0,010	1,6150,014	–	–	1,401	0,001	0,002	–	–	47	61	–	–
2	0,25		2,024	1,860-0,011	1,866-0,011	1,874-0,011	–	–	1,715	0,001	0,002	–	–	57	76	–	–
0,40	2,028		1,765-0,012	1,772-0,012	1,785-0,015	–	–	1,547	0,001	0,002	–	–	41	53	–	–
. . .
50	1,50	50,152-0,084	–	49,082-0,029	49,101-0,029	49,129-0,033	49,157-0,043	49,157-0,080	48,286	0,004	0,005	0,005	0,013	30	34	42	42
2,00	50,192-0,116	48,763-0,033	48,785-0,033	48,817-0,038	48,850-0,049	48,850-0,92	47,725	0,005	0,005	0,006	0,015	26	28	35	35
3,00	50,272-0,182	48,125-0,042	48,152-0,042	48,188-0,044	48,226-0,057	48,226-0,108	46,592	0,005	0,006	0,008	0,018	21	22	28	29
52	1,00	52,112-0,052	51,398-0,029	51,416-0,029	51,445-0,032	51,466-0,038	51,466-0,071	50,868	0,004	0,004	0,005	0,012	42	45	57	57
1,50	52,152-0,084	51,082-0,029	51,101-0,029	51,129-0,033	51,157-0,043	51,157-0,080	50,286	0,004	0,005	0,005	0,013	30	34	42	42
2,00	52,192-0,116	50,763-0,033	50,785-0,033	50,817-0,038	50,850-0,049	50,850-0,092	49,725	0,005	0,005	0,006	0,015	26	28	35	35
3,00	52,272-0,182	50,125-0,042	50,152-0,042	50,188-0,044	50,226-0,057	50,226-0,108	48,592	0,005	0,006	0,008	0,018	21	22	28	29
4,00	52,342-0,242	49,484-0,049	49,514-0,049	49,557-0,050	49,599-0,066	49,599-0,122	47,450	0,006	0,007	0,008	0,020	17	19	24	24
5,00	52,432-0,326	48,842-0,047	48,872-0,047	48,917-0,054	48,961-0,068	48,961-0,129	46,317	0,006	0,007	0,009	0,021	14	16	20	21

3. Правила приемки по ГОСТ «Инструмент металлообрабатывающий и дереворежущий. Приемка».

4. Методы испытаний по ГОСТ 3449-89 «Метчики. Технические условия».

5. Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение:

5.1. На хвостовик метчика должны быть четко нанесены: товарный знак предприятия-изготовителя; обозначение метчика (последние четыре цифры); обозначение резьбы; класс точности метчика; номер метчика в комплекте (одна риска – на черновом метчике, две – на среднем, чистовой метчик рисок не имеет); марка стали рабочей части; на метчиках с левой резьбой – буквы LH; знак обращения на рынке или знак соответствия при его присвоении в установленном порядке подтверждения соответствия.

5.2. Транспортирование и хранение, транспортная маркировка, маркировка потребительской тары и упаковка по ГОСТ «Инструмент металлорежущий, алмазный, дереворежущий, слесарно-монтажный и вспомогательный. Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение».

Содержание проектов стандартов формировалось на основе комплексного методологического научно обоснованного и экспериментально подтвержденного подхода к обеспечению точности обработки внутренних резьб метчиками [1] с учетом актуальных положений действующих национальных стандартов РФ. Данные проекты стандартов могут послужить основой для разработки новой версии национальных стандартов РФ или стандартов организаций. Их практическое применение позволит повысить качество серийно выпускаемых метчиков, а следовательно, и резьбовых соединений, получаемых с их помощью. Аналогичным образом целесообразно обновить стандарты, устанавливающие требования к другим видам размерного инструмента, а именно бесстружечным метчикам, протяжкам, сверлам, зенкерам, разверткам, с учетом специфических особенностей их применения и изготовления.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.  Барабанова, -методологическое обеспечение стандартизации размерных режущих инструментов (на примере метчиков): дис. … канд. техн. наук: 05.02.23;05.03.01: защищена 06.10.05: утв. 10.02.06 / .– Брянск, 2005.– 172 с.

Материал поступил в редколлегию 3.02.09.