Фасонный токарный резец

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.

Режимы резания

Для тангенциальных фасонных моделей (обычно призматические) возможна обработка предмета несколькими кромками, причем с разных сторон или нескольких профильных участков. В некоторых случаях они расположены на различных уровнях глубины для обеспечения раздельной последовательной обработки. С целью обработки нескольких предметов по шаблону инструмент монтируют в одном положении и осуществляют продольные и поперечные подачи заготовок. При этом каждая точка режущей кромки начинает и заканчивает работу в различных точках, не продолжая резание за пределами данного интервала. Тангенциальные резцы также могут применяться с вращательным движением подачи. Такие модели подходят для тонких заготовок и неглубоких профилей.

Радиальные (радиусные) варианты (обычно призматические либо круглые) рассчитаны на вращательную подачу. Кромка при обработке фасонным резцом данного типа описывает рабочую поверхность радиально. При этом движение подачи для кромки пересекает ось предмета. Это позволяет осуществлять обработку с разной глубиной и создавать сложные формы. Ввиду большой площади контакта оборудование подвергается значительным нагрузкам. К тому же при работах с длинными предметами малого сечения возможна их деформация. Ввиду этого используют пониженные режимы.

В сравнении с радиальными моделями они подходят для работ со ступенчатыми заготовками меньшей жесткости ввиду срезания меньших сечений и меньших режущих сил.

Для поверхностей вращения резец осуществляет подачу (чаще поступательную, иногда радиальную), а заготовка – вращательное движение.

Помимо токарных станков возможно применение фасонных резцов на строгальных, долбежных и специальных для цилиндрических предметов. В таких случаях используются модели радиальной конструкции с поступательной подачей, перпендикулярной оси детали. Например, элементы зубодолбежных головок, служащие для работы с зубчатыми колесами цилиндрической конфигурации.

В случае вращательной подачи используют тангенциальную конструкцию. Кромка таких моделей описывает поверхность вращения, касаясь предмета. При этом каждая точка кромки в конкретный момент удаляет фрагмент заготовки и отходит от нее.

Винтовое движение подачи применяется для заготовок соответствующей конфигурации. При этом резец совершает резание не на одном уровне, а углубляясь после каждого прохода. Таким способом нарезают резьбу.

Основные размеры и материалы

Резец токарный канавочный в общем случае не длиннее 270 мм, ширина рабочей головки варьируется от 2 до 10 мм, толщина и высота в случае с прямоугольным и квадратным сечением стержня достигает 50 мм. При работе на станках с низкими оборотами для изготовления резцов используется углеродистая инструментальная сталь, легированная позволяет ускорить выполнение операций. На больших скоростях может быть использована высоколегированная сталь, скорость возрастает до полутора раз, инструмент может выдерживать повышение температурного режима.

Пластины для точения канавок в составных резцах могут быть из различных материалов:

• твердосплавные напаянные;
• металлокерамические на базе соединений из кобальта с титаном и вольфрамом;
• минералокерамическими, применяются в основном для обработки деталей высокой прочности, устойчивы к высоким температурам, но хрупкие и дорогие;
• алмазные, очень прочные, но при высоких температурах выгорают;
• эльборовые, на базе нитрида бора, хорошо держат температуру, могут обрабатывать высокопрочные материалы.

Для каждого из вышеперечисленных материалов характерны особенности применения, при выборе цена не является главным аргументом – можно купить много дешевых, которые не смогут заменить несколько дорогих, но оптимальных по параметрам. Токарные канавочные резцы – дорогой инструмент, его правильный подбор сэкономит финансы и не нарушит технологический цикл производства.

Государственные стандарты

Актуальными на сегодня остаются принятые в СССР технические регламенты на металлорежущий инструмент. Для канавочных резцов с твердосплавными напаянными пластинами параметры и геометрию определяет ГОСТ 2209-82 или его более поздняя версия ГОСТ 2209-90. В них представлена исчерпывающая информация о геометрии, износостойкости и методиках проверки качества материала.

Резцы токарные отрезные должны соответствовать ГОСТ 18874-73.

В нем описаны конструкционные особенности, размеры и геометрия инструментов из быстрорежущей стали, их маркировка. Регламенту почти полвека, а его активно эксплуатируют, что говорит об активном использовании морально устаревшего и изношенного станочного парка на большинстве производств. Последние изменения вносились в ГОСТ 18874-73 в 1985 году, за это время кардинально изменились технологии и материалы для резцов. Инструменты для наружных канавок соответствуют ГОСТ 18885-73, ситуация аналогична вышеописанной, современные канавочные резцы могут кардинально отличаться от стандарта, обеспечивая лучшее качество и быстроту реза.

В целом, стандарты с полувековой историей не могут быть эффективными. За это время технологии серьезно изменились, но обновление парка станков крайне затратное дело, поэтому резцы по старым ГОСТам еще долго будут востребованы и нужны. Современное же производство с высокотехнологичным оборудованием опирается на другие критерии подбора инструментов для токарной обработки металла.

Фасонные резцы по металлу

Для изготовления различных деталей из сортового металлопроката в качестве основной технологической операции в большинстве случаев применяется такая, как обработка резанием.

В высокоточных приборах, разнообразных специализированных аппаратах, машинах множество деталей изготовлено способом удаления «ненужного» слоя металла на механических станках. При этом если внимательно на их посмотреть, то выяснится, что многие из них имеют поверхности самой различной геометрической конфигурации, в том числе и фасонные.

Для того чтобы произвести их обработку должным образом, в условиях современного производства используются станки с числовым программным управлением. Они по определенной рабочей программе обеспечивают движение режущего инструмента по заданной траектории. Еще одним широко распространенным способом является использование фасонных резцов. Они имеют профиль режущей поверхности, в точности соответствующий тому, который должен получиться у готовая детали.

Для обработки фасонных поверхностей в последние годы все чаще используются станки с числовым программным управлением, однако использование для этой цели фасонных резцов по-прежнему остаётся востребовано, на что есть целый ряд немаловажных причин.

В машиностроении фасонными резцами называют такой режущий инструмент, у которого форма рабочей кромки напрямую зависит от той, что имеет профиль обрабатываемой детали.

Фасонные резцы используются в качестве режущего инструмента на самых различных станках: токарно-винторезных, токарных, токарно-револьверных, полуавтоматических, а в некоторых случаях даже и строгальных. Использование этих резцов технологически и экономически целесообразно только в условиях массового или серийного производства.

Как правило, фасонные резцы – это узкоспециализированный режущий инструмент, поскольку он предназначается только для обработки тех деталей, которые имеют специфическую конфигурацию поверхности.

Применение фасонных резцов позволяет добиться необходимой точности изготовления деталей, идентичности их формы, а обработка ими поверхностей характеризуется высокой производительностью.

Практически всегда фасонные резцы испытывают гораздо большие нагрузки, чем резцы обычные. Дело в том, что длинна соприкосновения их режущих кромок достаточно велика, соответственно и сопротивление резанию – тоже.

Для того чтобы фасонные резцы полностью проявили все свои преимущества, они должны быть точно изготовлены в соответствии с необходимыми техническими требованиями.

Виды фасонных резцов

Специалисты классифицируют подобный режущий инструмент в зависимости от конструкции и специфических особенностей. На этой основе различают следующие виды фасонных резцов:

• Стержневые
• Призматические
• Круглые

Стержневые фасонные резцы очень похожи на обычные токарные, однако отличаются от них тем, что имеют соответствующую фасонную конфигурацию режущей поверхности. Их крепление в резцедержателях осуществляется так же, как и обычных токарных резцов.

Как нетрудно догадаться из самого названия, призматические фасонные резцы по своей геометрической форме представляют собой ни что иное, как призму. При этом одна из их граней, служащая задней поверхностью, имеет фасонную цилиндрическую конфигурацию, а передняя поверхность – это плоская торцевая грань. Формирование задних углов на фасонных режущих кромках происходит за счет того, что в державках этот инструмент устанавливается под наклоном.

Круглые фасонные резцы представляют собой тела вращения, у которых для схода стружки и образования передней плоскости вырезаются угловые пазы. Поскольку такие резцы устанавливаются выше осей обрабатываемых деталей, то за счет этого создаются положительные задние углы на фасонных режущих кромках. Резцы этого типа можно много раз перетачивать, они просты в изготовлении, но их можно использовать только для обработки неглубокого профиля, поскольку крепятся они не очень жестко.

Режимы резания

Для тангенциальных фасонных моделей (в большинстве случаев призматические) возможна обработка предмета несколькими кромками, причем с каждой стороны или нескольких профильных участков. В большинстве случаев они расположены на самых разных уровнях глубины для обеспечения раздельной последовательной обработки. С целью обработки нескольких предметов по шаблону инструмент устанавливают в одном положении и выполняют поперечные и продольные подачи заготовок. При этом любая точка кромки резки начинает и заканчивает работу в самых разнообразных точках, не продолжая резание за границами данного интервала. Тангенциальные резцы также используют с вращательным движением подачи. Подобные модели подойдут для тонких заготовок и неглубоких профилей.

Лучший тонометр на запястье 2020 года — 8 ТОП рейтинг лучших

Радиальные (радиусные) варианты (в большинстве случаев призматические либо круглые) рассчитаны на вращательную подачу. Кромка во время обработки фасонным резцом этого типа описывает поверхность для работы радиально. При этом движение подачи для кромки пересекает ось предмета. Это дает возможность выполнять обработку с различной глубиной и создавать криволинейные формы. Ввиду площади больших размеров контакта оборудование подвергается большим нагрузкам. Более того при работах с длинными предметами малого сечения возможна их дефармация. Ввиду этого применяют пониженные режимы.

Если сравнивать с радиальными моделями они подойдут для работ со ступенчатыми заготовками меньшей жесткости ввиду срезания меньших сечений и меньших режущих сил.

Для поверхностей вращения резец выполняет подачу (чаще поступательную, порой радиальную), а заготовка – круговое движение.

Кроме токарных станков есть возможность применение фасонных резцов на строгальных, долбежных и специализированных для цилиндрических предметов. В данных случаях применяются модели радиальной конструкции с поступательной подачей, перпендикулярной оси детали. К примеру, детали зубодолбежных головок, работающие для работы с зубчатыми колесами цилиндрической формы.

В случае вращательной подачи применяют тангенциальную конструкцию. Кромка подобных моделей описывает поверхность вращения, касаясь предмета. При этом любая точка кромки в определенный момент убирает фрагмент заготовки и отходит от нее.

Винтовое движение подачи используется для заготовок подобающей формы. При этом резец совершает резание не в одном уровне, а углубляясь после любого прохода. Именно так нарезают резьбу.

Различные нюансы шлифования

Плоские части цилиндра шлифуют с использованием боковой области. Чтобы уменьшить площадь контакта и обработать большую часть наружных поверхностей, используют инструмент, у которого коническая плана боковая поверхность.

При использовании бесцентровых шлифовальных агрегатов применяют два основных способа обработки. Прежде всего – это вариант сквозной подачи.

Этим методом производят шлифование наружных поверхностей деталей, не имеющих уступов. Процедура обработки в этом варианте ведется непрерывно, а сами заготовки закладывают с одной части, а уже готовые принимаются с другой. В этом случае число проходов может колебаться от двух и до шести и зависит от показателя припуска получения определенной точности при обрабатывании цилиндрической детали.

Еще один метод врезания используют при обрабатывании цилиндрических заготовок с так называемыми уступами. При таком способе ось круга устанавливается в параллельном положении к оси режущего инструмента с углом до 0,5°. Перемещение оси в этом варианте не допускают, используя для этого упор.

При крупных сериях, то есть, при массовых выпусках на производстве, чтобы увеличить количество и производительность, используется метод совмещенной обработки или шлифовки цилиндрических деталей. В данном случае, совмещение самих переходов может достигаться при помощи широкого инструмента, то есть круга или целого набора из нескольких различных кругов.

В вы можете заказать токарное изготовление всех видов деталей с цилиндрической поверхностью.

Особенности выбора

Выбор фасонных резцов определяется тремя основными критериями:

• Передний угол определяют на основе целевых материалов. В большинстве случаев он составляет 0-25°. Причем величина угла должна быть напрямую связана с твердостью.
• Задний угол зависит от типа и конфигурации резца. Его величина имеет обратную зависимость от прочности режущей кромки. Следовательно, фасонные инструменты с большим задним углом не подходят для обработки толстых заготовок. Для круглых моделей в целях безопасности его величину не делают более 10-15°. Для прочих видов фасонных резцов он составляет до 30°.
• Материалы обычно выбирают твердосплавные наибольшей плотности. Это обусловлено высокой температурой кромок при одновременном взаимодействии с несколькими точками ввиду значительного сопротивления.

Геометрия

Все подрезные резцы характеризуются одинаковой геометрией:

• Стержень применяется для фиксации в станке.
• Опорная поверхность имеет аналогичное назначение.
• Передняя поверхность откатывает стружку.
• Режущая кромка выполняет разрезание предметов.
• Вспомогательная кромка, пересекаясь с режущей, формирует вершину резца.
• Вершина лезвия представлена точкой взаимодействия инструмента и предмета.
• Задняя поверхность обеспечивает поддержания пластины.
• Вспомогательная задняя поверхность обеспечивает свободное перемещение резца по рабочей поверхности.

Следует отметить, что названные элементы подрезных резцов объединяют в два основных конструктивных узла. Так, стержень и опорная поверхность формируют державку, служащую для фиксации на станке. Она может быть выполнена в прямоугольном либо квадратном сечении. Переднюю и обе задние поверхности объединяют в рабочую поверхность, называемую головкой. На ней установлены режущие кромки. Таким образом, головка сформирована несколькими плоскостями и режущими кромками.

Угол заточки последних определяется материалами пластин и целевых заготовок, а также способом обработки.

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.

3 Подрезной резец, проходной, фасонный и другие – для каких работ используются?

Проходные резцы оптимальны для обточки наружных протяженных конических и цилиндрических поверхностей. Такой инструмент может быть:

1. Отогнутым: данный вид резца подходит для снятия фасок, подрезки торцов заготовок, его можно применять при поперечной и продольной подачах. Различают два типа данных резцов – чистовые и черновые. Первые обеспечивают чистую поверхность изделия, прошедшего обработку. Их используют тогда, когда стоит задача получить максимально гладкую заготовку.
2. Прямым: изготавливается из твердосплавных напаянных пластин в соответствии с Государственным стандартом 1973 года 18878.
3. Упорным: рекомендован для точения изделий с малой жесткостью. Резец проходной упорный обычно используется для подрезки буртиков и обточки ступенчатых поверхностей.

Для обработки торцов на проход и обточки плоскостей, которые расположены перпендикулярно вращательной оси, применяют подрезной резец, который функционирует с поперечной подачей. А вот для обработки отверстий предназначается расточной инструмент, который без труда растачивает до необходимого диаметра внутренние отверстия детали. Он позволяет на высоком качественном уровне получать не только сквозные, но и глухие отверстия (они по степени точности намного выше чем те, которые получаются когда используются различные виды сверл).

Обрабатываемые при помощи расточного инструмента отверстия должны быть по своим поперечным размерам больше, чем используемые резцы. А длина растачиваемого отверстия должна быть меньше по сравнению с вылетом резца. Стружку крупного сечения такие резцы снимать не могут, так как они склонны к ощутимым вибрациям из-за своей недостаточной жесткости. В целом данный инструмент используется не в таких благоприятных условиях, как применяемые для наружной обточки проходные резцы.

Отрезной инструмент дает возможность создавать в теле заготовки канавки, а также производить обрезание детали по требуемым размерам. Подобные резцы изготавливают с головкой, которая по своей ширине меньше тела инструмента, также она характеризуется небольшой толщиной. Задача же токарных резьбовых резцов, как понятно из их названия, нарезать на внутренних и наружных поверхностях заданной резьбы. Они могут отличаться один от одного своей конструкцией, благодаря чему получается дюймовая либо метрическая резьба.

Незаменимым является фасонный резец, который обеспечивает возможность работать с изделиями, имеющими сложную конфигурацию. Их создают для конкретной заготовки, по этой причине они применяются исключительно в массовом и крупносерийном производстве. Фасонный инструмент обладает повышенной производительностью и гарантирует уникальную точность геометрических величин изделия, а также идентичность его формы. Резцы фасонного типа могут быть по своей форме:

• призматическими;
• стержневыми;
• круглыми.

Выбор режима резания

• марки обрабатываемого материала;
• марки материала, из которого изготовлен режущий инструмент;
• длины заготовки и ее диаметра;
• способа установки инструмента на станке;
• конфигурации и глубины профиля.

Ориентировочные режимы резания фасонными резцами на металлорежущих станках в зависимости от диаметра заготовки и ширины резца указаны в таблице.

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.