Безопасный инструмент − эффективное производство
Новые национальные стандарты на фрезы насадные для обработки неметаллических материалов
Таблицу «Сводная таблица требований к конструкциям, содержащихся в действующих национальных стандартах» к статье «Безопасный инструмент − эффективное производство» смотрите в PDF-версии журнала
Для обработки неметаллических материалов, таких как древесина, композиционные древесные материалы и пластики, в России и за рубежом освоены следующие конструкции фрез:
- цельные из инструментальных сталей и из твердого сплава;
- составные с неразъемным соединением корпуса и режущей части;
- сборные с разъемным соединением частей и элементов;
- комплектные (наборные) инструменты, состоящие из нескольких скрепленных между собой фрез.
Насадными фрезами для древесных материалов обрабатывают в основном плоские поверхности, четверти, пазы, различные профили как на оборудовании с ручной подачей, так и на универсальном или специальном высокопроизводительном оборудовании и станках с ЧПУ.
Большое разнообразие конструкций и широкое распространение насадных фрез потребовали (в соответствии с программой национальной стандартизации) разработки техническим комитетом по стандартизации ТК-95 «Инструмент» ОАО «ВНИИинструмент» новых национальных стандартов ГОСТ Р 52401-2005 «Инструмент дереворежущий насадной для станков с ручной подачей. Общие требования безопасности»; ГОСТ Р 52419-2005 «Фрезы насадные, оснащенные твердым сплавом, для обработки древесных материалов и пластиков. Технические условия»; ГОСТ Р 53927-2010 «Фрезы насадные сборные с корпусами из легких сплавов с механическим креплением сменных режущих пластин для обработки древесины и композиционных древесных материалов. Общие технические условия». В указанных стандартах сделан акцент на требования к конструкциям насадных фрез, обеспечивающих их безопасную работу в течение гарантированного изготовителем срока службы, и на соответствие европейскому стандарту безопасности ЕN 847-1 «Инструмент для деревообработки. Требования безопасности. Часть 1 −
Фрезерный инструмент и дисковые пилы». Под действие перечисленных стандартов подпадают все известные и серийно выпускаемые конструкции с кодами ОКП 395240 и ТНВЭД 8207700. Кроме того, требования новых стандартов распространяются на конструкции оснащенного твердым сплавом фрезерного инструмента, выпускаемого малыми предприятиями по своим техническим условиям, пилы круглые, оснащенные твердым сплавом диаметром до 160 мм, фрезы насадные малых диаметров для деревообрабатывающих станков и обрабатывающих центров с ЧПУ, фрезы твердосплавные насадные цельные малых диаметров (до 160 мм).
В соответствии с техническим регламентом «О безопасности машин и оборудования», вступившим в силу с сентября 2010 года (Постановление Правительства РФ от 15.09.2009 № 753), перечнем машин и оборудования, подлежащих обязательной сертификации, для эксплуатации на предприятиях предусмотрены фрезы насадные цилиндрические сборные, фрезы насадные с затылованными зубьями и фрезы насадные с ножами из инструментальной стали или оснащенные твердым сплавом. Эти фрезы работают на высоких скоростях резания (свыше 80 м/с) при обработке древесных и других неметаллических материалов (древесных, полимерных, фибролита, картона, утеплителей, композиций на их основе), и поэтому вопросы правильной эксплуатации, правильных приемов подготовки к работе наряду с конструктивными требованиями также являются важнейшими составляющими безопасности. В разработанных стандартах им уделено большое внимание.
действующих национальных стандартах
Варианты крепления твердосплавных пластин, ножей и резцов на корпусах фрез могут быть самыми разными, однако они должны отвечать основному требованию − обеспечению безопасности на протяжении всего срока службы инструмента при его использовании на рабочих частотах вращения, указанных в нормативной и сопроводительной документации, маркировке, инструкции по эксплуатации и т. д.
В разработанные стандарты наряду с показателями безопасной работы инструмента включены условия обеспечения эксплуатации инструмента, исключающие поломки и вылет под действием центробежных сил его режущей части, требования к ее надежному креплению.
В качестве таких условий в разработанных документах приводятся ограничения на величину выступания твердосплавных пластин из корпуса и боковых свесов пластин по отношению к их толщине, допускаемое затупление (укорочение режущей кромки по биссектрисе угла заострения). В новых ГОСТах содержатся такие требования к обеспечению условий безопасной работы, как отсутствие трещин, выкрашивания, расслоения на режущей части и корпусах фрез. Для фрез с напайными твердосплавными пластинами регламентирован видимый разрыв слоя припоя по контуру пайки не более 5% его общей длины. Фрезы, у которых имеются перечисленные нарушения целостности, к работе не допускаются.
К показателям вибрационной безопасности относятся: точность посадочного отверстия, наличие достаточных задних и боковых углов, допустимый дисбаланс фрез, допустимая величина впадины зубьев. Нормативы по уровню шума относятся к работе станка и его агрегатов в целом и зависят в большой степени от конструкции защитных кабин станков и кожухов, режимов работы инструментов и степени надежности закрепления обрабатываемой детали. Требования к конструкции инструментов для снижения шума: допустимый износ режущей части, обтекаемый корпус и максимальное число режущих элементов для сохранения требований производительности оборудования при невысоких частотах вращения.
Конкретные технические показатели включены во вновь разработанные стандарты на основе имеющегося в России большого опыта работы предприятий, эксплуатирующих фрезы, а также требований, заложенных в действующие стандарты и технические условия и в европейские нормы EN 847-1.
Большое внимание в новых стандартах уделено критериям надежности − сохранению назначения инструмента в течение всего срока его службы. Предусмотрены обязательные испытания каждой фрезы на повышенных частотах вращения, превышающих предельную рабочую частоту в 1,5 раза.
Кроме того, в соответствии с EN 847-1 в стандартах зафиксировано, что фрезы подлежат балансировке. Если фрезы собраны в комплектный блок, длина которого в 1,5 раза превышает диаметр, то динамической балансировке подлежит весь собранный блок фрез; каждая фреза, входящая в сборку, может балансироваться статически. Допускается проведение балансировки фрезы на балансировочных устройствах, отвечающих установленной для них норме точности − не более 1/3 допускаемого дисбаланса.
Изготовитель инструмента должен гарантировать один из основных показателей его надежности − стойкость. Ориентировочное количество переточек инструментов при заточке по передней поверхности регламентируется толщиной твердосплавной пластины и расчетной толщиной стачивания за одну переточку 0,15 мм. При толщине твердосплавной пластины 4 мм количество переточек может составлять не менее 20. Чтобы изготовитель гарантировал такой срок безопасной службы инструмента, необходим объективный контроль предельно допустимого износа режущей кромки. Метод контроля в производственных условиях допустимого износа дан в ГОСТ Р 52419-2005 (Приложение А). Сменные твердосплавные пластины переточке не подлежат, после полного затупления граней они заменяются новыми.
В стандартах указывается, что работа с инструментом должна осуществляться на оборудовании, соответствующем установленным для него нормам точности и жесткости, например в ГОСТ 69 «Деревообрабатывающее оборудование. Станки фрезерные. Нормы точности и жесткости» и другой технической документации. Обрабатываемые материалы не должны содержать металлических и минеральных включений во избежание поломки режущей части фрез.
В практике отечественных предприятий нередки случаи, когда на станках с ручной подачей эксплуатируется инструмент, предназначенный для станков с механизированной подачей.
В таком случае хрупкая твердосплавная пластина выступает над корпусом на величину, значительно превышающую ее толщину. Масса плоского ножа (резца) значительно превышает массу зажимного клина, вылет такого ножа из корпуса превышает требования ГОСТ Р 52401-2005. Эксплуатация подобной конструкции на станках с ручной подачей запрещена. И поэтому разработчики национальных стандартов считают целесообразным ознакомить изготовителей инструментов, а также потребителей, на производствах которых фрезы эксплуатируются на высоких скоростях, с особенностями конструкций этого инструмента.
Рынок России наполнен не только качественным инструментом, отвечающим современным требованиям и предназначенным для эксплуатации на высоких частотах вращения. Имеется в продаже и низкокачественный инструмент (как правило, дешевый) без термически обработанного корпуса, с увеличенным биением опорных торцов, без маркировки, без устраненной неуравновешенности, без сертификата на безопасность, то есть не соответствующий требованиям российских стандартов и международных норм. Неспециалисту без знания особенностей конструкций инструмента трудно отличить безопасный качественный инструмент от подделки, у которой зачастую хороший товарный вид, красивая упаковка с многословным текстом, напечатанным мелким шрифтом.
Как быть в таком случае? Следует обратить внимание на следующие моменты. На корпусе насадной фрезы (набора) должны быть маркировка товарного знака завода-изготовителя, марка материала режущей части, марка сплава для корпусов с легким сплавом и, главное, информация о предельной рабочей частоте вращения (мин-1 или с-1), идентификационный номер по каталогу изготовителя и другая информация по требованию заказчика. На упаковке или на корпусе инструмента, прошедшего идентификацию на соответствие требованиям одного из российских национальных стандартов и имеющего положительные результаты сертификационных испытаний, должен быть указан знак обращения на рынке, приведенный на рис. 1.
Основные конструктивные варианты фрез, соответствующие нормам обеспечения безопасности при соблюдении требований, содержащихся в указанных выше национальных стандартах, приведены на рис. 2 и в таблице.
Конструкции фрез постоянно совершенствуются, появляются новые режущие и конструкционные материалы, создаются новые технологии изготовления. Однако если конструкция фрез, подпадающая под действие перечня продукции, подлежащего обязательной сертификации, выпускается на территории РФ впервые, она подлежит обязательному подтверждению соответствия. Если конструкция фрез из перечня подпадает под действие национальных стандартов, это является достаточным условием соблюдения регламента. Если изготовитель (или продавец) насадных фрез не использует национальные стандарты, то, на основании п. 40 технического регламента «О безопасности машин и оборудования», для подтверждения соответствия он обязан предоставить в орган по сертификации вместе с заявкой сведения о проведенных исследованиях, протоколы испытаний у потребителя, сертификаты соответствия на материалы и комплектующие, сертификат на систему качества, обоснование безопасности.
В качестве иллюстрации к этому требованию приведем пример конструкции механического крепления твердосплавной пластины (рис. 3), которую предлагают на рынке изготовители одного из предприятий (г. Брянск). Эта конструкция не содержит дополнительных крепежных (страхующих) элементов, предотвращающих вылет плоской пластины из паза под действием центробежных сил, которые возникают при вращении фрезы, и поэтому она не подпадает под действие указанных выше российских стандартов и европейских норм.
В этом случае сертификационные центры должны требовать от изготовителя соблюдения условий, содержащихся в п. 40 указанного выше регламента.
Для окончательного заключения о безопасности и надежности фрез, подтверждения их соответствия требованиям технического регламента изготовитель должен предоставить указанные выше документы.
Таким образом, заключение о безопасности конструкции инструмента на протяжении всего его жизненного цикла должно выполняться сертификационными центрами только после метрологической экспертизы и оценки инструмента по всем требованиям безопасности, содержащимся в национальных стандартах России.
При обращении на рынке новой конструкции инструмента, не подпадающей под действие существующих стандартов, сертификационные центры должны требовать от изготовителя соблюдения условия п. 40 технического регламента «О безопасности машин и оборудования».
Нэлли МИНАЕВА,
Николай КРЮКОВ,
Сергей РАЗУВАЕВ,
ОАО «ВНИИинструмент»
