Специалисты, которые часто пользуются резцами для токарного станка при выполнении работ по металлу, а также те, кто занимается продажей этих изделий или снабжением машиностроительных предприятий, прекрасно осведомлены о том, каких видов бывают эти инструменты. Тем же, кто нечасто сталкивается в своей практике с токарными резцами, достаточно сложно разобраться в их видах, представленных на современном рынке в большом разнообразии.
Виды токарных резцов для обработки металла
Конструкция токарного резца
В конструкции любого резца, используемого для , можно выделить два основных элемента:
- державка, при помощи которой инструмент фиксируется на станке;
- рабочая головка, посредством которой выполняется обработка металла.
Рабочую головку инструмента формируют несколько плоскостей, а также режущих кромок, угол заточки которых зависит от характеристик материала изготовления заготовки и типа обработки. Державка резца может быть выполнена в двух вариантах своего поперечного сечения: квадрат и прямоугольник.
По своей конструкции, резцы для токарной обработки подразделяются на следующие виды:
- прямые - инструменты, у которых державка вместе с их рабочей головкой располагаются на одной оси, либо на двух, но параллельных друг другу;
- изогнутые резцы - если посмотреть на такой инструмент сбоку, то явно видно, что его державка изогнута;
- отогнутые - отгиб рабочей головки таких инструментов по отношению к оси державки заметен, если посмотреть на них сверху;
- оттянутые - у таких резцов ширина рабочей головки меньше, чем ширина державки. Ось рабочей головки такого резца может совпадать с осью державки либо быть относительно нее смещенной.
Классификация резцов для токарной обработки
Классификация токарных резцов регламентируется требованиями соответствующего ГОСТ. Согласно положениям данного документа, резцы причисляется к одной из следующих категорий:
- цельный инструмент, полностью изготовленный из . Существуют также резцы, которые изготавливаются целиком из , но используются они крайне редко;
- резцы, на рабочую часть которых напаивается пластина, выполненная из твердого сплава. Инструменты данного типа получили наибольшее распространение;
- резцы со сьемными твердосплавными пластинами, которые крепятся к их рабочей головке при помощи специальных винтов или прижимов. Используются резцы данного типа значительно реже по сравнению с инструментами других категорий.
Различаются резцы и по направлению, в котором совершается подающее движение. Так, бывают:
- токарные инструменты левого типа - в процессе обработки они подаются слева направо. Если положить сверху на такой резец левую руку, то его режущая кромка будет располагаться со стороны отогнутого большого пальца;
- правые резцы - тип инструмента, получившего наибольшее распространение, подача которого осуществляется справа налево. Для идентификации такого резца, на него необходимо положить правую руку - его режущая кромка будет располагаться, соответственно, со стороны отогнутого большого пальца.
В зависимости от того, какие работы выполняются на токарном оборудовании, резцы подразделяются на следующие типы:
- для выполнения чистовых работ по металлу;
- для черновых работ, которые также называются обдирочными;
- для получистовых работ;
- для выполнения тонких технологических операций.
В статье мы рассмотрим весь спектр и определим назначение и особенности каждого из них. Важное уточнение: к какому бы типу ни относились резцы, в качестве материала их режущих пластин используются определенные марки твердых сплавов: ВК8, Т5К10, Т15К6, значительно реже Т30К4 и др.
Используют инструмент с прямой рабочей частью для решения тех же задач, что и резцы отогнутого типа, но он менее удобен для снятия фасок. В основном таким инструментом для (к слову, не получившим широкого распространения) обрабатывают внешние поверхности цилиндрических заготовок.
Державки таких резцов для токарного станка выполняются в двух основных типоразмерах:
- прямоугольная форма – 25х16 мм;
- квадратная форма – 25х25 мм (изделия с такими державками используются для выполнения специальных работ).
Такие типы резцов, рабочая часть которых может быть отогнута в правую или левую сторону, используют для обработки на токарном станке торцевой части заготовки. С их помощью также снимают фаски.
Державки инструментов данного вида могут быть выполнены в различных размерах (в мм):
- 16х10 (для учебных станков);
- 20х12 (этот размер считается нестандартным);
- 25х16 (наиболее распространенный типоразмер);
- 32х20;
- 40х25 (изделия с державкой такого размера изготавливаются преимущественно под заказ, их практически невозможно найти в свободной продаже).
Все требования к резцам по металлу данного назначения оговорены в ГОСТ 18877-73.
Такие инструменты для токарного станка по металлу могут изготавливаться с прямой или отогнутой рабочей частью, но на этой конструктивной особенности не акцентируют внимание, а просто называют их проходными упорными.
Проходной упорный резец, с помощью которого на токарном станке выполняется обработка поверхности цилиндрических заготовок из металла, является наиболее востребованным видом режущего инструмента. Конструктивные особенности такого резца, который выполняет обработку заготовки вдоль оси ее вращения, позволяют даже за один проход снимать с ее поверхности значительное количество лишнего металла.
Державки изделий данного вида также могут быть выполнены в различных размерах (в мм):
- 16х10;
- 20х12;
- 25х16;
- 32х20;
- 40х25.
Данный инструмент для токарного станка по металлу также может быть выполнен с правым или левым отгибом рабочей части.
Внешне такой подрезной резец очень напоминает проходной, но у него другая форма режущей пластины – треугольная. При помощи таких инструментов для заготовки обрабатывают по направлению, перпендикулярному оси их вращения. Кроме отогнутых, есть и упорные виды таких токарных резцов, но область их применения очень ограничена.
Резцы данного типа могут быть изготовлены со следующими размерами державок (в мм):
- 16х10;
- 25х16;
- 32х20.
Отрезной резец считается наиболее распространенным типом инструмента для токарного станка по металлу. В полном соответствии со своим названием используется такой резец для отрезки заготовок под прямым углом. С его помощью также прорезают канавки различной глубины на поверхности детали из металла. Определить, что перед вами именно отрезной резец для токарного станка, достаточно просто. Его характерной чертой является тонкая ножка, на которую и напаяна пластина из твердого сплава.
В зависимости от конструктивного исполнения выделяют право- и левосторонние виды отрезных резцов для токарного станка по металлу. Отличить их друг от друга очень просто. Для этого необходимо перевернуть резец режущей пластиной вниз и посмотреть, с какой стороны располагается его ножка. Если с правой, то он правосторонний, а если слева, то, соответственно, левосторонний.
Различаются такие инструменты для токарного станка по металлу еще и по размерам державки (в мм):
- 16х10 (для небольших учебных станков);
- 20х12;
- 20х16 (самый распространенный типоразмер);
- 40х25 (такие массивные токарные резцы сложно найти в свободной продаже, в основном их изготавливают под заказ).
Резьбонарезные резцы для наружной резьбы
Назначение таких резцов для токарного станка по металлу – нарезание резьбы на наружной поверхности заготовки. Данными серийными инструментами нарезают метрическую резьбу, но можно изменить их заточку и нарезать с их помощью резьбу другого вида.
Режущая пластина, устанавливаемая на таких токарных резцах, имеет копьевидную форму, изготавливается она из сплавов, которые были указаны выше.
Такие резцы делают в следующих типоразмерах (в мм):
- 16х10;
- 25х16;
- 32х20 (используются очень редко).
Такими резцами для токарного станка можно нарезать резьбу только в отверстии большого диаметра, что объясняется их конструктивными особенностями. Внешне они напоминают расточные резцы для обработки глухих отверстий, но не стоит их путать, так как они принципиально отличаются друг от друга.
Выпускаются такие резцы по металлу в следующих типоразмерах (в мм):
- 16х16х150;
- 20х20х200;
- 25х25х300.
Державка этих инструментов для токарного станка по металлу имеет квадратное сечение, размеры сторон которого можно определить по двум первым цифрам в обозначении. Третья цифра – это длина державки. От данного параметра зависит глубина, на которую можно нарезать резьбу во внутреннем отверстии заготовки из металла.
Такие резцы можно использовать только на тех токарных станках, которые оснащены приспособлением, называемым гитарой.
Расточные резцы для обработки глухих отверстий
Расточными резцами, режущая пластина которых имеет треугольную форму (как и у подрезных), выполняют обработку глухих отверстий. Рабочая часть инструментов этого типа выполнена с изгибом.
Державки таких резцов могут иметь следующие размеры (в мм):
- 16х16х170;
- 20х20х200;
- 25х25х300.
Максимальный диаметр отверстия, которое можно обработать при помощи такого токарного резца, зависит от размера его державки.
Расточные резцы для обработки сквозных отверстий
Такими резцами, рабочая часть которых выполнена с изгибом, обрабатываются сквозные отверстия, предварительно полученные при помощи сверления. Глубина отверстия, которое можно обработать на станке при помощи инструмента данного вида, зависит от длины его державки. Слой металла, который снимается при этом, приблизительно равен величине отгиба его рабочей части.
На современном рынке представлены расточные резцы следующих типоразмеров, требования к которым оговариваются в ГОСТ 18882-73 (в мм):
- 16х16х170;
- 20х20х200;
- 25х25х300.
Сборные резцы для токарных станков
Рассматривая основные типы токарных резцов, нельзя не упомянуть инструменты со сборной конструкцией, которые относятся к универсальным, так как могут быть оснащены режущими пластинами различного назначения. Например, закрепляя на одной державке режущие пластины различного типа, можно получить резцы для под различными углами.
Для начала, учтем то, что работу на станках с ЧПУ выполняют режущими инструментами общего назначения (т.е. такой инструмент применяется на станках, у которых ручное управление). Но не так все просто, ведь в случае, если инструмент используется на станках с ЧПУ, то он должен соответствовать следующим требованиям: иметь высокое качество заточки, быть взаимозаменяемым, должен соответствовать повышенным требованиям по жесткости и износостойкости.
Одним из видов режущего инструмента является резец. Так, токарным резцом можно выполнять множество операций в том числе и на станках с ЧПУ. И, конечно же, токарные резцы отличаются по назначению.
Поэтому, были выделены следующие подсистемы:
Токарные резцы, выполняющие такие операции как точение, нарезание резьб, растачивание, прорезание канавки, отрезание на станках средних и легких серий;
Токарные резцы, выполняющие специальные работы (например, фасонный резец или резец для плазменно-механической обработки);
Токарные резцы, которые устанавливаются на тяжелые, карусельные и крупные станки;
Токарные резцы, устанавливаемые на ТПМ и многоцелевые станки.
Подсистема резцов для станков с ЧПУ.
Давайте поподробнее рассмотрим подсистему резцов для станков с ЧПУ. Так, например, резец, имеющий модернизированное клиновое крепление СМП - клин-прихват, служит для проведения предварительной и окончательной операций на станках универсальных. Суть заключается в прижимании клином СМП к штифту и к опорной пластине. Имея такое закрепление, мы можем наблюдать открытую вспомогательную режущую кромку.
А теперь, рассмотрим подсистемы резцов, которые составляют канавочные резцы и токарные отрезные резцы.
Итак, исходя из особенностей строения, резец может быть:
1. Отрезной державочный, у которого сменные неперетачиваемые твердосплавные режущие пластины имеют механическое крепление.
Данный резец имеет в своем строении: подпружинный прихват, неперетачиваемую однокромочную режущую пластину, державку.
Для того, чтобы установить режущую пластину в V - образный паз гнезда державки, необходим V - образный выступ непосредственно на опорной поверхности этой самой пластины.
Еще хотелось бы отметить, что если режущие пластины изготовлены из твердых сплавов с износостойким покрытием, то стойкость увеличивается в 2-3 раза.
2. Отрезной, имеющий напаянные твердосплавные пластины.
Здесь уже применяют новые (и трехслойные в том числе) марки припоев для изготовления. А державку могут изготовить из стали 35ХГСА, либо 30ХГСА, что значительно уменьшает, а точнее, практически исключает трещинообразование при напайке. таким образом, происходит сокращение расхода резцов в 3-4 раза.
Очень хорошее качество и точность заточки приводит к уменьшению затрат на первичную заточку (примерно на 0,3 - 0,4 р.).
3. Канавочный державочный, у которого сменные перетачиваемые твердосплавные режущие пластины имеют механическое крепление.
По названию понятно, что такой резец нужно использовать для прорезания канавки (с точными размерами). Режущий элемент ничто иное, как твердосплавная пластина, выполненная по ГОСТ 2209-83. Строение данного резца включает: державку, режущую пластину (форма которой призматическая), упорный элемент (имеющий вид сухаря), регулировочный винт и прихват.
Чтобы не происходили поперечные смещения опорной поверхности режущей пластины, ее (пластину) делают под углом к боковой, а прихватом происходит фиксирование. Регулировочный винт обеспечивает вылет режущей пластины после переточки, и в дальнейшем - фиксацию этой самой пластины, тем самым предотвращая продольное смещение.
База этой конструкции послужила выпуску канавочных резцов, которые позволяют обрабатывать внутренние резьбовые, угловые, прямые канавки и наружные угловые и прямые канавки.
Ну и стоит отметить, что рациональная эксплуатация предполагает не менее 20 переточек.
4. Отрезной пластинчатый, имеющий сменные твердосплавные режущие пластины.
(Но, такой резец прежде всего применим для универсальных станков с ручным управлением)
Такой резец имеет в своем строении: блок (который закреплен в резцедержателе), неперетачиваемую двухкромочную режущую пластину, закрепляет которую упругий лепесток державки, пластинчатую державку.
Резец становится более универсальным оттого, что пластинчатая державка позволяет регулировать показатели ее вылета из блока на заданный размер.
5. Канавочный, у которого сменные неперетачиваемые твердосплавные режущие пластины имеют механическое крепление.
Данный тип резца имеет в своем строении: державку, зажимной винт с шайбой, двухкромочную режущую пластину. С помощью винта закрепляют режущую пластину. Что касаемо наличия двух режущих кромок - то это позволяет экономить твердый сплав.
Далее, стоит отметить и подсистему резцов широкого назначения, состоящую из сборных резцов, которые позволяют производить черновое, получистовое и чистовое точение заготовок, сделанных из чугуна и стали.
Таким образом, заготовки могут подвергаться обтачиванию, подрезке, обработке, прорезке, растачиванию.
В подсистему входит небольшое число групп:
ТТО
Резец этой группы устанавливается на тяжелые токарные станки (диаметр заготовки 1250 - 4000 миллиметров) и на карусельные станки (диаметр заготовки 3200 - 12000 миллиметров), у которых обычные резцедержатели.
ТПП
Резец этой группы устанавливается на тяжелые токарные станки, имеющие пластинчатые резцедержатели станков с ЧПУ.
КТО
Резец этой группы устанавливается на крупные токарные станки (диаметр заготовки 800 - 1000 миллиметров), обладающих стандартными резцедержателями, и карусельные станки (диаметр заготовки 1600 - 2800 миллиметров).
Необходимо улучшать качество работы режущего инструмента всеми возможными способами, в том числе, пользуясь опытом изобретателей, разрабатывать новые методы закреплений и смены пластин, использовать прогрессивные технологии для увеличения производительности труда.
ТОКАРНЫЕ РЕЗЦЫ ДЛЯ СТАНКОВ С ЧПУ
Требования к резцам для станков с ЧПУ.
Максимальное использование МНП с механическим креплением на корпусах и державках резцов. Это обеспечит постоянство конструктивных и геометрических параметров резцов в процессе эксплуатации.
Использование рациональных форм пластин. Это придает универсальность инструменту, т.е. дает возможность обрабатывать одним резцом максимальное число поверхностей детали.
Унификация основных и присоединительных размеров инструмента. Резцы с различными углами в плане должны иметь одни и те же основные координаты. Это создает удобство для программирования технологических операций.
Возможность работы резцов в прямом и перевернутом положении.
Возможность применения резцов в левом исполнении.
Повышенная точность инструмента, особенно резцовых вставок. Это необходимо для повышения точности предварительной настройки и попадания инструмента в размер после его закрепления на станке или в резцовом блоке.
Удовлетворительное формирование стружки. Обеспечивается канавками, полученными при изготовлении твердого сплава или канавками, заточенными алмазным кругом на передних поверхности пластин.
Номенклатура токарных резцов. Для выполнения разнообразных операций на токарных станках с ЧПУ разработаны типовые конструкции сборных резцов оснащенных многогранными пластинками из твердого сплава, режущей керамики и сверхтвердых материалов.
В зависимости от модели токарных станков предусмотрено применение резцов с сечением от 16x16 до 40x40 мм. Номенклатура резцов должна обеспечивать обработку типовых поверхностей деталей и включает в себя следующие разновидности:
проходные отогнутые резцы с углом φ = 45° для наружной обточки, обработки торцев, снятия фасок, обработки выточек (ГОСТ 21151-75, тип 1);
контурные резцы с параллелограммными пластинками и углом φ = 95° для обточки деталей по цилиндру, торцу, обратному конусу с углом спада до 30°, обработки радиусных поверхностей и канавок (ГОСТ 20872-80, тип 1);
копировальные резцы с параллелограммными пластинками и φ = 63° для обработки полусферических поверхностей и конусов с углом спада до 57° (ГОСТ 20872-80, тип 2);
резьбовые резцы с ромбическими пластинами и креплением прихватом для нарезания наружных резьб с шагом 2...6 мм (конструкция ВНИИ инструмента);
резцы для нарезания внутренних резьб с шагом до 2 мм и минимальным диаметром обработки 35 мм (ГОСТ 22207-76, тип 2);
резцы с ромбической пластиной и φ = 95° для растачивания сквозных отверстий и проточки выточек (ГОСТ 26612-85, тип 6);
расточные резцы с φ = 92° и минимальным диаметром обработки 22 мм (ГОСТ 20874-75, тип 3);
резцы проходные с φ = 45° с квадратными пластинами, левые, для наружной обточки, обработки торцов, снятия фасок, обработки выточек (ГОСТ 21151-75, тип 1);
резцы для проточки наружных прямых канавок шириной 1...6 мм и глубиной, равной ширине (конструкция ВНИИинструмента);
резцы контурные с пластинкой трехгранной формы и φ = 63° (ГОСТ 20872-80, тип 4);
контурные резцы с пластинкой трехгранной правильной Формы и φ = 93° (ГОСТ 20872-80, тип 3);
резьбовые резцы для нарезания наружных резьб с шагом до 2 мм (ГОСТ 22207-76, тип 1);
резцы проходные упорные с трехгранной пластинкой неправильной формы и φ = 93° для обработки ступенчатых поверхностей, фасок, торцев (ГОСТ 21151-75, тип 4).
Применяют
резцы в трех
исполнениях:
Полномерные. Используются на станках со съемными блоками, которые в сборе с резцами настраиваются на размер вне станка.
Укороченные с регулировочными элементами.
Резцы-вставки.
Укороченные резцы и резцы-вставки настраивают на размер установочными винтами вне станка в специальном приспособлении и затем устанавливают в пазах инструментальных головок и резцедержателей. Выпускаются по ОСТ-23.5.551-82, ГОСТ 23.5.552-82 и ОСТ 21110-1-83.
В станках с ЧПУ применяют режущий инструмент общего назначения, т. е. инструмент, которым обычно работают на станках с ручным управлением. Однако к инструменту, предназначенному для применения в станках с ЧПУ, предъявляются повышенные требования по жесткости, взаимозаменяемости, качеству заточки, износостойкости и т. д.
Для крепления инструмента применяются инструментальные державки и резцовые оправки. Режущий инструмент настраивают, изменяя положение его в инструментальной державке. Если в суппорте станка или револьверной головке закреплены резцовые оправки, то в них устанавливают настроенные на размер малогабаритные резцовые вставки (рис. 124).
Рис. 124. Резцовые вставки с предварительно настроенным размером А
В настоящее время в большинстве современных станков используются для закрепления резцов инструментальные державки (резцовые блоки), так как в этом случае не возникает необходимости в специальном режущем инструменте и можно работать обычными резцами (рис. 125).
Рис. 125.
Из наиболее важных требований, которые предъявляются к резцовым блокам, следует отметить точную и стабильную установку блока в суппорте станка (повторяемость установки должна быть в пределах 0,001—0,003 мм) и малую массу блока. Установочными поверхностями у резцовых блоков служат чаще всего призмы и зубчатые рейки.
В станках с ЧПУ часто используются резцы с механическим креплением многогранных неперетачиваемых быстросменных пластинок из твердого сплава (рис. 126).
Рис. 126. Сборные резцы с механическим креплением неперетачиваемых твердосплавных пластинок : 1 — стержень, 2 — твердосплавная пластинка, 3 — клин, 4 — винт зажима клина. 5 — базирующий штифт, 6 — твердосплавная подкладка
Особенность неперетачиваемых пластинок в том, что при эксплуатации нет необходимости в их заточке. После затупления одной режущей грани необходимо развернуть пластинку, введя в работу другую грань. При повороте пластинки вершина режущей кромки может занять положение, отличающееся от предыдущего на величину до 0,2 мм. Для предотвращения брака при повороте пластинки следует вводить на пульте станка корректировку исходного положения суппорта. Используя корректоры положения, получают размеры в поле допуска, не снимая резцового блока со станка для поднастройки в приспособлении. Можно работать одним стержнем, производя замену только твердосплавных пластинок.
При обработке на станке с ЧПУ запрограммированные режимы могут сопровождаться нежелательными явлениями, например при точении образуется сливная стружка, которая плохо удаляется от резца и может быть причиной поломки режущей пластинки. Используя корректоры подачи, необходимо увеличить ее значение и добиться дробления стружки. Если шероховатость находится ниже требований чертежа, то уменьшить шероховатость можно за счет снижения величины подачи. При этом необходимо проверить установку режущей кромки резца относительно оси станка. Резание иногда сопровождается специфическим звуком (гудение или свист) или узором на обработанной поверхности, которые возникают в результате вибраций в зоне резания. Погасить вибрации можно увеличением подачи или изменением скорости резания.
Рис. 127. Инструменты для станков с ЧПУ :
а — сверло, б — зенковка
Для обработки отверстий на станках с ЧПУ используются сверла, зенкеры, развертки как обычного исполнения, так и с цилиндрическим хвостовиком, поводком и винтом для установки их вылета (рис. 127). Для чистовой обработки отверстий диаметром свыше 20 мм используются расточные оправки с микрометрической регулировкой. Резец 1 смонтирован во втулке 3, в которой он может совершать поступательное движение при помощи лимба-гайки 2 относительно оправки 4 (рис. 128).
Рис. 128.
Смена инструмента в станках с ЧПУ с револьверными головками производится автоматически. В соответствии с управляющей программой после окончания резания инструмент отводится от заготовки, заменяется, затем снова подводится в исходную позицию. Причем сначала осуществляется быстрый подвод инструмента в зону резания, а потом —подача на рабочей скорости.
Инструмент и принадлежности, закрепляемые в отверстиях револьверных головок станков с ЧПУ, не должны иметь повреждений (царапин, забоин, рисок) на хвостовиках.
