Андрей Смирнов
Время чтения: ~17 мин.
Просмотров: 0

Назначение, виды и классификация токарных резцов

Советы по выбору фасонного резца

Как указывалось ранее, инструмент изготавливается под конкретную деталь. Работы по изготовлению начинаются с проектирования. Этапы проектирования следующие:

  • определяются с типом инструмента, профиль которого напрямую зависит от чертежных данных детали;
  • определяются с основными и присоединительными размерами, а также с углами режущей части и установки резца;
  • выполняют расчет размеров профиля, так называемый коррекционный расчет;
  • определяются с допусками.

Исходя из этого подбирают материал и способ изготовления, а также делают чертеж будущего изделия. Кроме того, определяются с державкой для крепления на станке конкретной модели. При необходимости ее тоже изготавливают. В большинстве случаев первоначально выполняют шаблон, а для контроля размеров в процессе эксплуатации изделия – контршаблон.

Вывод: изготавливается изделие по известному профилю детали, которая будет точиться с помощью инструмента. Профиль определяют в плоскости передней грани и в той, которая перпендикулярна задней поверхности.

Токарное дело

Обработка фасонных поверхностей фасонным резцом

Резцы, режущая кромка которых совпадает с профилем обрабатываемой поверхности, называются фасонными.

Простейший резец для обработки фасонной поверхности, часто называемый стержневым, показан на рис. 213, а.

Рис. 213. Фасонные резцы: обыкновенный (а), призматический (б) и дисковый (в)

Пример применения такого резца (обработка вогнутой поверхности) приведен на рис. 214, а.

Рис. 214. Примеры применения фасонных резцов: обыкновенного (а), призматического (б) и дискового (в)

Достоинство рассматриваемых резцов — простота, а поэтому сравнительно низка стоимость их изготовления.

Существенный недостаток таких резцов заключается в том, что после нескольких (а иногда и после одной) переточек профиль их изменяется, и резец становится негодным для дальнейшей работы. Поэтому стержневые фасонные резцы применяют преимущественно в тех случаях, когда работа не имеет массового характера и заточка резцов производится редко.

Призматический фасонный резец показан на рис. 213, б. Передней поверхностью служит торец бруска, из которого изготовлен резец, а задний угол образуется благодаря наклонному положению резца в державке 3. При заточке резца, производящейся по передней поверхности, профиль его не изменяется. Недостаток резца — сложность изготовления. Пример применения призматического резца показан на рис. 214, б.

Для закрепления в державке призматический резец 1 по всей длине (с задней стороны) имеет выступ в форме ласточкина хвоста, входящий в такой же паз державки 3. Державка надрезана, поэтому при затягивании винта державка сжимается и резец удерживается в ней достаточно прочно.

Дисковый фасонный резец, закрепленный на державке, изображен на рис. 213, в. Пример его применения показан на рис. 214, в.

Передняя поверхность дискового резца располагается ниже его оси на величину h (рис. 213, в), что создает необходимый задний угол. Если это понижение равно 1/10 диаметра резца, задний угол его получается около 12°. Передний угол фасонных резцов в большинстве случаев делается равным 0°. При этом условии упрощается изготовление резца; кроме того, резец не затягивается в деталь и обработанная поверхность последней получается качественной. Ширина фасонных резцов не превышает обычно 40 мм, но иногда применяются фасонные резцы шириной до 100 мм

Фасонные резцы, в особенности широкие, или державки для них часто делаются пружинными (см. рис. 99).

Работа фасонными резцами. Для получения правильного профиля обрабатываемой детали фасонный резец необходимо устанавливать так, чтобы его режущая кромка была точно на высоте центров станка. Положение фасонного резца, если на него смотреть сверху, следует проверять посредством маленького угольника. Если одну кромку такого угольника приложить к цилиндрической поверхности детали (вдоль ее оси), а другую подвести к боковой поверхности обыкновенного или призматического резца, или к торцовой поверхности дискового резца, то между угольником и резцом не должно быть просвета.

При закреплении фасонных резцов необходимо особенно тщательно выполнять общие правила закрепления резцов.

Подача фасонного резца в большинстве случаев осуществляется вручную. Она должна быть равномерной и не превышать 0,05 мм/об при ширине резца 10—20 мм и 0,03 мм/об при ширине свыше 20 мм. Подача должна быть тем меньше, чем меньше диаметр обрабатываемой детали. При обработке участка детали, расположенного близко к патрону (или к задней бабке), подачу можно брать больше, чем при обработке участка, расположенного сравнительно далеко от патрона (или от задней бабки).

При обработке фасонных поверхностей стальных деталей следует применять охлаждение маслом. Поверхность детали получается при этом гладкой и даже блестящей. Фасонные поверхности чугунных, бронзовых и латунных деталей обрабатываются без охлаждения.

Правильность фасонной поверхности проверяется шаблоном. Между обработанной поверхностью и шаблоном не должно быть просвета.

Если обрабатываемая поверхность детали имеет большие перепады диаметров разных участков, то при работе фасонным резцом приходится снимать много металла. Во избежание быстрого износа резца предварительную обработку такой поверхности надо производить обдирочным резцом, профиль которого подобен профилю окончательного фасонного резца, но значительно проще его.

Обдирочный фасонный резец может иметь передний угол больше нуля.

Важные факторы подбора

Выбор фасонных резцов устанавливается тремя главными критериями:

  • Передний угол формируют на основе целевых материалов. Во многих случаях он составляет 0-25°. Причем величина угла должна быть напрямую связана с твердостью.
  • Задний угол зависит от типа и формы резца. Его величина имеет обратную зависимость от прочности кромки резки. Стало быть, фасонные инструменты с большим задним углом не подойдут для обработки толстых заготовок. Для круглых моделей для безопасности его величину не делают более 10-15°. Для других видов фасонных резцов он составляет до 30°.
  • Материалы в большинстве случаев подбирают твердосплавные самой большой плотности. Это вызвано большой температурой кромок при одновременном взаимном действии с несколькими точками ввиду большого сопротивления.

Обработка проходными резцами

При небольшой партии заготовок и соответствующей подготовке рабочего фасонную поверхность можно обрабатывать проходным резцом при его одновременном продольном и поперечном движении, осуществляемом вручную.

При выборе резца форма его вершины и расположение режущих кромок должны позволить обработать фасонную поверхность с заданными углами наклона и радиусами.

Для приобретения навыка одновременного продольного и поперечного перемещения резца по заданной траектории следует предварительно (перед обработкой фасонной детали) выполнить несколько упражнений, что позволит освоиться с особенностями управления станком при фасонной обработке. Для этого в патроне или в центрах устанавливают готовую деталь с фасонной поверхностью сложного профиля. Перемещая суппорт координированным вращением его рукояток, следят за тем, чтобы вершина резца перемещалась в непосредственной близости (с одинаковым зазором до 1 мм) от поверхности детали.

Убедившись в надежности управления станком, переходят к обработке детали с фасонной поверхностью. На рис. 4.40, а показана последовательность обработки описанным способом фасонной поверхности заготовки рукоятки. Заготовку закрепляют в трех-кулачковом патроне, используя для этого поверхность А (рис. 4.40, б), и обрабатывают проходным резцом хвостовую часть рукоятки, состоящую из поверхностей В, С, D, и Е. Установив рукоятку в патроне по поверхности G (рис. 4.40, в), обрабатывают фасонную часть рукоятки. С помощью шкалы на станине станка производят разметку (вдоль оси заготовки) наибольшего и наименьшего диаметров фасонной поверхности рукоятки, а затем проходным резцом снимают черновой припуск в несколько проходов (см. заштрихованные участки на рис. 4.40, в).

Окончательный съем припуска (рис. 4.40, г) выполняют в несколько проходов. Вначале аккуратно снимают гребешки плавным перемещением резца вдоль оси обрабатываемой детали и возвратно-поступательным перемещением поперечных салазок суппорта. Затем к невращающейся заготовке прикладывают шаблон с профилем готовой детали, измеряют наибольший и наименьший диаметры фасонной поверхности и определяют места, с которых необходимо снять припуск. Для облегчения условий труда и повышения его производительности опытные рабочие используют автоматическую продольную подачу, перемещая вручную только поперечный суппорт.

Для повышения производительности и точности обработки фасонных поверхностей проходным резцом применяют копир (рис. 4.41). Фасонную поверхность рукоятки 2 обрабатывают резцом 7, поперечное перемещение которого осуществляется по копиру 5 пальцем 4 в соответствии с его профилем. Вместе с пальцем 4 в поперечном направлении перемещается тяга 3 и связанный с ней суппорт с резцовой головкой. При этом винт поперечного движения подачи выводится из зацепления с гайкой поперечного суппорта, а движение продольной подачи может осуществляться автоматически.

Виды фасонных резцов и их основные характеристики

Фасонный резец, по сути, является инструментом, чья режущая кромка в точности повторяет профиль обрабатываемой поверхности, то есть она имеет криволинейную либо ступенчатую форму. Основные виды подобных резцов представлены на рисунке 1. Это инструменты, которые предназначены для изготовления фасонных деталей.

Рисунок 1. Основные типы фасонных резцов

На представленном изображении под буквой «а» представлен стержневой резец, используемый для получения вогнутой поверхности. Его преимущества сводятся к простоте конструкции и дешевизны производства. Что касается недостатков, то наиболее значимым является быстрый износ инструмента. После определенного числа переточек (выполняется по передней поверхности, чтобы можно было сохранить профиль) пластинка истирается, за счет чего высота по центру, определяемая при закреплении инструмента, становится недопустимо маленькой. Из этого следует, что дальнейшую обработку такой резец производить не может. По этой причине стержневые резцы чаще всего применяются на производствах, которые не отличаются массовым характером.

Под буквой «б» на этом же рисунке представлен призматический резец. Его передняя поверхность представляет собой торцевую часть бруска, использованного при производстве данного инструмента. При этом задний угол образуется за счет наклонного расположения резца 1 в державке 3. Для такого соединения оба этих элемента оснащаются специальными пазами, выполненными в форме ласточкиного хвоста. Более того, державка несколько надрезана, поэтому она сжимается все сильнее с затягиванием винта 2, за счет чего гарантируется надежная фиксация резца. Главные «минусы» этого типа фасонного резца связаны со сложностями его производства.

С дисковым фасонным резцом также можно ознакомиться, глядя на рисунок 1 (он расположен под буквой «в»). На изображении показано, что передняя поверхность инструмента находится несколько ниже, чем ось. Эта величина обозначается h и составляет десятую часть диаметра резца. За счет такого расположения образуется требуемый задний угол и в большинстве случаев он равен 12°, а передний угол — 0°. Такое исполнение не доставляет трудностей при изготовлении инструмента. К тому же, оно предотвращает затягивание резца в заготовку и благодаря этому полученная поверхность характеризуется отменным качеством. Ширина дискового резца, как правило, не превышает 40 мм, хотя в некоторых ситуациях она достигает 100 мм.

Крепление режущих элементов резца

Режущие пластины соединяют с головкой резца пайкой, сваркой или механическим способом. В первых двух случаях на головке резца предварительно фрезеруется паз той или иной формы: открытый, полузакрытый, закрытый (рис. 5). Однако твердосплавные пластины при напайке подвергаются действию перепада температур, что вызывает появление микротрещин и выход резцов из строя. Лучшим вариантом закрепления пластин является их механическое крепление.

Рис. 5. Формы пазов под пластину

  • а – паз под передним углом;
  • б – схема переточки с пластиной в закрытом пазу;
  • в – открытый паз;
  • г – полузакрытый паз;
  • д – закрытый паз

На рис. 6 приведены некоторые схемы закрепления твердосплавных пластин с отверстием. Стальной штифт 1 запрессован в державку (рис. 6, а), и на него надевается пластина 3. двусторонний клин 4 при ввинчивании винта 5 прижимает пластину к штифту и. таким образом закрепляет ее. Более удачной, за счет уменьшения числа стыков, является конструкция на рис. 6, б, где поворотом оси 6 с эксцентриком пластина прижимается к базирующему уступу державки 2. Здесь для обеспечения самоторможения должна быть обеспечена высокая точность размерной цепи уступ – ось и эксцентрик – пластина.

Рис. 6. Способы механического закрепления твердосплавных пластин с отверстием

На рис. 6, в показана самотормозящая конструкция, которая позволяет создавать большее усилие зажима. Зажим пластины 3 в конструкции на рис. 6, г осуществляется тягой 7, перемещаемой пружиной 8.

В приведенных конструкциях действующие при резании силы улучшают закрепление пластин. В процессе резания пластина постепенно сминает опорную поверхность гнезда, что приводит, к образованию зазора, возникновению переменных нагрузок и поломок пластины. Поэтому в современных конструкциях опорная поверхность гнезда защищается закаленной стальной или твердосплавной прокладкой 9 (рис. 6, а) такой же конфигурации, что и режущая пластина.

Кроме токарных резцов, на станках токарной группы используют осевой режущий инструмент для обработки отверстий: сверла, зенкеры, развертки, метчики, а также плашки для нарезания наружной резьбы.

Резцы на токарных и токарно-винторезных станках закрепляются в резцедержателе, осевой инструмент – в конической расточке пиноли задней бабки с помощью вспомогательных оправок, патронов и т. д.

На токарно-револьверных станках резцы и осевой инструмент закрепляют в гнездах револьверной головки также с помощью вспомогательной оснастки. На токарно-карусельных станках используются все упомянутые способы закрепления инструмента.

Виды резцов для токарного станка

Изображение № 2: разновидности токарных резцов по металлу (схема)

Виды резцов для токарного станка прописаны в ГОСТе. По документу изделия относятся к одной из следующих категорий:

  • цельнопаяные из легированной/инструментальной стали;
  • с напаянной пластиной;
  • со съемной пластиной.

По направлению рабочего движения классифицируют токарные инструменты левого и правого типов.

Твердосплавные пластины режущих кромок изготавливаются из стали марок ВК8, Т5К10, Т15К6, Т30К4 и др.

Виды фасонных резцов

Фасонные токарные резцы используют для вытачивания деталей сложных форм, а также вырезания фасок. Часто подобные изделия изготавливают на заказ (под конкретные детали), что оправдано только для серийных производств. Есть несколько типовых разновидностей инструмента.

Фотография № 1: процесс обработки заготовки фасонных резцом

  • Стержневые — подходят для обработки коротких поверхностей. Имеют небольшую высоту рабочей части.
  • Призматические — предназначены для работы со сложными поверхностями. Крепятся на держателях типа «ласточкин хвост».
  • Круглые — адаптированы для обработки наружных и внутренних частей деталей. Для крепления предусмотрены специальные держатели.

Виды проходных резцов

Проходного типа резцы привлекают для обработки торцов заготовок и снятия фасок. Изделия бывают двух основных разновидностей: прямые и отогнутые. Также выделяют проходные упорные изделия отогнутого типа. Их используют для работы с цилиндрическими заготовками. За один цикл инструмент снимает с материала значительный объем лишнего металла.

Фотография № 2: процесс обработки заготовки фасонных резцом

Фотография № 3: отогнутый проходной резец

Фотография № 4: отогнутый упорный проходной резец

Виды отрезных резцов

Отрезные резцы получили наиболее широкое распространение. Изделия используют для нарезания заготовок под углом 90 градусов и выполнения канавок разной глубины. Визуально отличить этот вид инструмента можно по тонкому основанию с напаянной на него твердосплавной пластиной. Основные виды резцов отрезного типа: право- и левосторонние.

Фотография № 5: отрезные резцы

Виды резьбонарезных резцов

Изделия предназначены для нарезания наружной и внутренней резьбы. Первые имеют режущую пластину в форме копья. Вторые внешне похожи на расточной инструмент и комплектуются державками квадратного сечения. Изделия подходят для выполнения резьбы только в крупных отверстиях.

Фотография № 6: резцы для внутренней резьбы

Фотография № 7: резцы для наружной резьбы

Виды расточных резцов

Изделия для оформления глухих отверстий комплектуются режущей пластиной треугольной формы. Рабочая часть имеет изгиб.

Фотография № 8: расточные резцы для глухих отверстий

Инструмент для сквозных отверстий подходит для расточки ранее просверленных углублений. При этом глубина отверстия определяется длиной державки. Снимаемый слой металл примерно равен отгибу рабочей части резца.

Фотография № 9: расточные резцы для сквозных отверстий

Сборные резцы по металлу

Классификация видов токарных резцов будет неполной без упоминания инструмента сборной конструкции. Подобные изделия считают универсальными, поскольку они могут комплектоваться режущими пластинами различного назначения. Обычно подобные изделия устанавливают на станки с программным управлением и предназначают для контурного точения, выполнения глухих и сквозных отверстий и других специализированных работ по металлу.

Фотография № 10: сборные резцы по металлу

Геометрия канавочного резца

Рассмотрев чертеж типового канавочного резца, видно, что он состоит из рабочей головки и стержня, который закрепляется в держателе. Для расточных державка обычно имеет круглое сечение, сравнительно тонкое из высоколегированной стали, рабочая поверхность – припаянная твердосплавная пластина или зажатая в специализированном креплении сменная головка. Заточка таких резцов с соблюдением необходимых угловых параметров – сложная задача, выполняемая на заточном станке профессиональным мастером, от точности выполненных работ зависит скорость реза и живучесть режущей кромки. Геометрия канавочного резца для выполнения фасонных работ может быть уникальной, экспериментально установленной под выполнение конкретного вида операции.

Фасонный (сложный с точки зрения геометрии) вид внешней поверхности заготовки может быть получен с помощью прорезного канавочного резца, стандартная геометрия рабочей головки может быть доработана при пробном точении под конкретные задачи. Характерна прямая форма, державка массивная, имеет прямоугольное или квадратное сечение. Материал головки – высоколегированная инструментальная сталь, величина переднего угла варьируется в пределах 15-25 градусов и влияет на биение заготовки в процессе обработки. Рабочая кромка должна быть заточена равномерно, чтобы не допустить сильной вибрации, при перегреве происходит быстрое выкрашивание, что сильно осложняет восстановление и заточку.

Оптимальная геометрия канавочного резца может быть установлена опытным путем на производстве. Для выполнения ряда операций рекомендованные штатные углы заточки могут быть не слишком подходящими. Оптимизировать их выполнение можно на этапе выработки технологического цикла с помощью пробных проточек, квалифицированный токарь может самостоятельно доработать резец под конкретную задачу.

Тонкости процесса точения

Отдельно следует акцентировать внимание на точении фасонных деталей, когда параллельно воздействует поперечная и продольная подача, осуществляемая станочником вручную. К такому способу мехобработки прибегают, если нужно изготовить малую партию деталей или обрабатываемая поверхность имеет малые размеры

Что касается первого случая, то изготавливать обычный фасонный резец невыгодно с экономической точки зрения, а для реализации второго варианта может понадобиться инструмент с нестандартными габаритами, который вызывает сложности в эксплуатации (например, образование вибраций).

Чтобы снять требуемый слой металла с заготовки используется либо чистовой, либо проходной резец. Продольные салазки смещаются в левую сторону, а поперечные — в правую сторону и назад. Если необходимо обработать поверхность, характеризующуюся малыми габаритами, то продольная подача реализуется за счет суппорта, который устанавливается таким образом, что его направляющие оказываются параллельными центровой линии оборудования. Поперечная подача в этом случае осуществляется поперечными салазками суппорта. Вершина инструмента, независимо от способа обработки, перемещается по кривой.

Обрабатывать детали с фасонными поверхностями — достаточно сложная задача, требующая от станочника определенных умений и опыта. Высококвалифицированные токари предпочитают использовать автоматическую продольную подачу, параллельно осуществляя поперечную подачу вручную. Полностью автоматизировать эти процессы можно при помощи специальных копировальных приспособлений. Их использование особенно актуально при обработке больших партий деталей. Перейти к списку статей >>

Заточка и доводка резцов

Внешние видеофайлы

Износ резцов по времени можно разделить на три периода. В первый период наблюдается усиленный износ — это приработка, стирание микронеровностей на поверхности режущей части, оставшихся после предыдущей заточки инструмента. Во второй период наблюдается нормальный износ — это большая часть времени работы резца. В третьем периоде наступает катастрофический износ. Для рационального использования инструмента необходимо в конце второго периода произвести его переточку.

Эффективная заточка и доводка резцов достигается правильным выбором абразивного материала, уровнем технологии и контроля. Чтобы заточить резец необходим материал более твёрдый чем материал инструмента. Таким материалом является абразив — зёрна твердых минералов. Шлифовальные круги состоят из абразивов скреплённых специальной связкой и могут иметь различную структуру. Она определяется процентным соотношением и взаимным расположением зёрен, связки и пор в массе круга. При заточке резцов применяют круги со средней (номера 6-10) или открытой (номера 11-18) структурой. Для заточки твёрдосплавных резцов применяют алмазные круги. Заточка и доводка резцов осуществляется на различных типах заточных станков.

Заточной станок.

При заточке новых резцов, как правило, сначала затачивают задние поверхности, а затем передние. Передние поверхности обрабатывают в две операции: 1) предварительная заточка по всей поверхности под углом напайки пластины на державку 2) окончательная заточка по ограниченному участку передней грани под углом γ (заточка фаски). Форма передней поверхности резцов зависит от обрабатываемого материала, режимов резания и материала режущей части. Заточка фаски (0,2…0,3 мм) вдоль главной режущей кромки усиливает её. Криволинейная заточка по радиусу вдоль главной режущей кромки облегчает деформацию и отвод стружки. Радиусные канавки на передней поверхности вытачивают для обламывания или завивания стружки. Заточка задней вспомогательной поверхности производится в три операции: 1) 12° 2) 10° 3) 8°. В завершении производят заточку вершины резца по радиусу.

Для повышения стойкости режущих инструментов, после заточки производят их доводку. Она улучшает чистоту заточенной поверхности, удаляет слой с дефектами, образовавшийся при заточке.

Углы заточки резцов для дерева и металла отличаются

Особенности токарной обработки с использованием канавочного резца

Технологический цикл токарных работ имеет свою специфику, которая зависит от станочного парка, обрабатываемых материалов и сложности производимых деталей. Работа начинается с анализа эскиза детали и разбиения на элементарные операции с использованием одной оснастки. При большом количестве однотипных деталей имеет смысл выполнять одну операцию сразу для всех, не меняя при этом инструмент. Например, необходимо произвести выборку в торце десятка заготовок: устанавливается резец для торцевых канавок, инструмент налаживается под заданные размеры и производится проходка всех деталей.

Скорость обработки канавок резцом напрямую зависит от возможностей оборудования: на малых оборотах нет возможности обрабатывать каленые заготовки или получить фасонную поверхность. Шпиндель с люфтом приводит к биению заготовки, в итоге не удается соблюсти заданные параметры и допуски. В самом неприятном варианте деталь может заклинить и сломать головку резца или травмировать оператора. Во многих производственных цехах стоят станки, выпущенные в СССР и давно выработавшие свои ресурсы, соблюсти жесткие допуски на них очень сложно – подающие суппорты просто не могут обеспечить штатные 0.07-0.2 мм/об подачи. На таких станках оптимально использование канавочных резцов составной конструкции с режущими пластинами, которые сравнительно легко менять и точить.

В общем случае проходку глубоких канавок осуществляют с использованием обдирочных (черновых) и чистовых (получистовых) инструментов. Сначала делают рез черновыми, оставляя порядка 0.5 мм до заданных размеров, остаток снимают чистовым инструментом. В случае очень жестких допусков применяются резцы тонкого точения, обработка наружной поверхности ведется радиальными резцами, когда инструмент стоит перпендикулярно оси точения. Для станков, работающих в автоматическом или полуавтоматическом режиме, характерно применение тангенциальных резцов, суппорт подачи двигается параллельно оси заготовки, в таком режиме можно добиться высокой чистоты поверхности.

Нюансы работы со специализированным режущим инструментом

Для достижения поставленной цели — получения конкретного профиля детали — резец нужно правильно установить на станке. Это означает, что высота расположения лезвия должна соответствовать высоте центров. Установку инструмента можно проверить при помощи небольшого угольника. Для этого, прежде всего, на резец нужно смотреть сверху. Одна сторона угольника должна располагаться вдоль металлоизделия, а вторая сторона подводится к боковой стороне или к торцу (для призматического или дискового инструмента соответственно). В результате между угольником и резцом должен быть равномерный просвет.

К установке резцов фасонного типа нужно подходить с особой ответственностью, следуя общим правилам. Например, такой инструмент подается в большинстве случаев вручную. При этом подача не может превышать 0,05 мм/об, если ширина резца находится в пределах 10-20 миллиметров, и 0,03 мм/об, если резец шире 20 мм. Величина подачи определяется диаметром заготовки: с увеличением диаметр увеличивается подача.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации