Подача резца. Расточные резцы и их установка

Понятие о припуске на обработку. Детали машин, обрабатываемые на металлорежущих станках, изготавливаются из отливок, поковок, кусков прокатанного металла и других заготовок. Деталь получает требуемые форму и размеры после того, как с заготовки будут срезаны все излишки материала или, как говорят припуски, получившиеся при ее изготовлении.

Припуском (общим) называется слой металла, который необходимо удалить с заготовки для получения детали с окончательно отработанном виде.

Некоторые детали обрабатываются последовательно на нескольких станках, на каждом из которых снимается только часть общего припуска. Так, например, детали, диаметральные размеры которых должны быть очень точными, а поверхности иметь весьма малую шероховатость, обрабатывают предварительно на токарных, а окончательно на шлифовальных станках.

Слой металла, снимаемый на токарном станке, называется припуском на токарную обработку . При обработке цилиндрических деталей различают - припуск на сторону и припуск на диаметр. Припуск на диаметр равен удвоенной величине припуска на сторону. Он может определяться как разность диаметров в одном и том же сечении до и после обработки.

Часть металла, снятая (срезанная) с заготовки в процессе ее обработки, называется стружкой .

Клин как основа любого режущего инструмента. Режущие инструменты, применяемые при обработке деталей на станках, в частности токарных, очень разнообразны, но сущность работы их одинакова. Каждый из этих инструментов является клином, устройство и работа которого общеизвестны.

Нож посредством которого мы затачиваем карандаш, в поперечном сечении имеет форму клина. Столярная стамеска также представляет собой клин с острым углом между его боковыми сторонами.

Наиболее употребительный инструмент при обработки детали на токарном станке - это резец. Сечение рабочей части резца также имеет форму клина.

Рис. №1 Клин как основа любого режущего инструмента

Движения резания при точении. На рис.2 схематически показано обтачивание детали 1 резцом 2. Деталь при этом вращается по стрелке υ , а резец перемещается по стрелке s и снимает с детали стружку. Первое из этих движений является главным . Оно характеризуется скоростью резания. Второе движение - движение подачи .

Рис. №2 Движения и элементы резания при точении

Скорость резания. Каждая точка обрабатываемой по поверхности детали (рис.2), например точка А, проходит в единицу времени, например в одну минуту, некоторый путь. Длина этого пути может быть больше или меньше в зависимости от числа оборотов в минуту детали и от ее диаметра и определяет собой скорость резания.

Скорость резания называется длина пути, который проходит в одну минуту точка обрабатываемой поверхности детали относительно режущей кромки резца. Скорость резания измеряется в метрах в минуту и обозначается буквой υ . Для краткости вместо слов "метров в минуту" принять писать м / мин.

Скорость резания при точении находится по формуле

υ = πDn / 1000

где υ - искомая скорость резания в м / мин; π - отношение длины окружности к ее диаметру, равное 3,14; D - диаметр обрабатываемой поверхности детали в мм.; n - число оборотов детали в минуту. Произведение πDn в формуле должно быть разделено на1000, чтобы найденная скорость резания была выражена в метрах. Формула эта читается так: скорость резания равна произведению длины окружности обрабатываемой детали на число оборотов ее в минуту, разделенному на1000.
Подача. Перемещение резца при резании в зависимости от условий работы может происходить быстрее или медленнее и характеризуется, как это отмечено выше, подачей.
Подачей называется величина перемещения резца за один оборот обрабатываемой детали. Подача измеряется в миллиметрах на один оборот детали и обозначается буквой s (мм/об).
Подача называется продольной , если перемещение резца происходит параллельно оси обрабатываемой детали, и поперечной , когда резец перемещается перпендикулярно к этой оси.
Глубина резания. При перемещении резец снимает с детали слой материала, толщина которого характеризуется глубиной резания.
Глубиной резания называется толщина снимаемого слоя материала, измеренная по перпендикуляру к обработанной поверхности детали. Глубина резания измеряется с миллиметрах и обозначается буквой t . Глубиной резания при наружном обтачивании является половина разности диаметров обрабатываемой детали до и после прохода резца. Таким образом, если диаметр детали до обтачивания был 100мм., а после одного прохода резца стал равен 90мм., то это значит что глубина резания была 5мм.
Срез, его толщина, ширина и площадь. В следствии остаточной деформации стружки, происходящей в процессе ее образования, ширена и особенно толщина ее получаются больше размеров b и a на рис. 2. Длина стружки оказывается меньше соответственного размера обрабатываемого участка поверхности детали. Поэтому площадь ƒ, заштрихованная на рис. 2 и называемая срезом, не отражает поперечного сечения стружки, снимаемой в этом случае.
Срезом называется поперечное сечение слоя металла, снимаемого при данной глубине резания и подаче. Размеры среза характеризуются его толщиной и шириной.
Толщиной среза называется расстояние между крайними точками работающей части режущей кромки резца. Ширина среза измеряется в миллиметрах (мм) и обозначается буквой b . Четырехугольник, заштрихованный на рис. 2, изображает площадь среза.
Площадь среза равна произведению подачи на глубину резания. Площадь среза измеряется в мм² , обозначается буквой ƒ и определяется по формуле ƒ= s t , где ƒ - глубина резания в мм.
Поверхности и плоскости в процессе резания. На обрабатываемой детали при снятии с нее стружки резцом различают поверхности: обрабатываемую, обработанную и поверхность резания (рис. 3).

Рис. 3. Поверхность и плоскость в процессе резания

Обрабатываемой поверхностью называется та поверхность, с которой снимается стружка.
Обработанной поверхностью называется поверхность детали, полученная после снятия стружки.

Поверхностью резания называется поверхность, образуемая на обрабатываемой детали непосредственно режущей кромкой резца.

Для определения углов резца установлены понятия: плоскость резания и основная плоскость.

Плоскость резания называется плоскость, касательная к поверхности резания и проходящая через режущую кромку резца.

Основной поверхностью называется плоскость, параллельная продольной и поперечной подачам. Она совпадает с опорной поверхностью резца.

Части резца и элементы его головки. Резец (рис. 4) состоит из головки, т.е. рабочей части, и тела, служащего для закрепления резца.

Рис. 4. Части резца и элементы его головки.

Поверхностям и другим элементам головки резца присвоены следующие названия.
Передней поверхностью резца называется та поверхность, по которой сходит стружка.
Задними поверхностями резца называются поверхности, обращенные к обрабатываемой детали, причем одна из них называется главной, а другая вспомогательной.
Режущими кромками резца называются линии, образованные пересечением передней и задних поверхностей его. Режущая кромка, выполняющая основную работу резания, называется главной. Другая режущая кромка резца называется вспомогательной.
Из рис. 4 видно, что главной задней поверхностью резца является поверхность, примыкающая к его главной режущей кромке, а вспомогательной - примыкающая к вспомогательной режущей кромке.
Вершиной резца называется место сопряжения главной и вспомогательной кромкой. Вершина резца может быть острой, плоскосрезанной или закругленной.
Углы резца. Главными углами резца являются главный задний угол, передний угол, угол заострения и угол резания. Эти углы измеряются в главной секущей плоскости (рис. 5).
Главная секущая плоскость есть плоскость, перпендикулярная к главной режущей кромке и основной плоскости.
Главным задним углом называется угол между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания. Этот угол обозначается греческой буквой α (альфа). Угол заострения называется угол между передней и главной задней поверхностями резца. Этот угол обозначатся греческой буквой β (бета).
Передним углом называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью, проведенной через главную режущую кромку перпендикулярно к плоскости резания. Этот угол обозначается буквой γ (гамма).
Угол резания называется между передней поверхностью резца и плоскостью резания. Этот угол обозначается греческой буквой δ(дельта)>

Рис. 5. Углы токарного резца.

Кроме перечисленных, различают следующие углы резца: вспомогательный задний угол, главный угол в плане, вспомогательный угол в плане, угол при вершине резца и угол наклона главной режущей кромки.
Вспомогательным задним углом называется угол между вспомогательной задней поверхностью и плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости. Этот угол измеряется во вспомогательной секущей плоскости, перпендикулярной к вспомогательной режущей кромке, и основной плоскости и обозначается α¹ .
Главным углом в плане называется угол между главной режущей кромкой и направлением подачи. Этот угол обозначается буквой φ (фи).
Вспомогательным углом в плане называется угол между вспомогательной режущей кромкой и направлением подачи. Этот угол обозначается φ ¹ .
Углом при вершине называется угол, образованный пересечением главной и вспомогательной режущих кромок. Этот угол обозначается греческой буквой ε (ипсилон).
Упрощенное изображение углов резца, принятое на практике, указано на рис. 6, а и б (линия АА - плоскость резания). На рис. 6, в показаны углы резца в плане.
Главная режущая кромка резца может составлять различные углы наклона с линией, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости (рис. 7).

Рис. 6. Упрощенное изображение углов токарного резца.

Угол наклона измеряется в плоскости, проходящей через главную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости, и обозначается греческой буквой λ (лямбда). Угол этот считается положительным (рис. 7, а), когда вершина резца является самой низкой точкой режущей кромки; равным нулю (рис. 7, б) - при главной режущей кромке, параллельной основной плоскости, и отрицательным (рис. 7, в) - когда вершина резца является наивысшей точкой режущей кромки.

Рис. 7. Углы наклона главной режущей кромки: положительный (а), равный нулю (б) и отрицательный (в)

Значение углов резца и общие соображения при их выборе. Все перечисленные углы имеют важное значение для процесса резания и к выбору величины их следует подходить очень осторожно.
Чем больше передний угол γ резца, тем легче происходит снятие стружки. Но с увеличением этого угла (рис. 6, а) уменьшается угол заострения резца, а поэтому и прочность его.
Передний угол резца может быть вследствие этого сравнительно большим при обработке мягких материалов и, наоборот, должен быть уменьшен, если обрабатываемый материал тверд. Передний угол может быть и отрицательным (рис. 6, б), что способствует повышению прочности резца.
Из рис. 6, а ясно, что с уменьшением переднего угла резца увеличивается угол резания. Сопоставляя это со сказанным выше о зависимости переднего угла от твердости обрабатываемого материала, можно сказать, что чем тверже обрабатываемый материал, тем больше должен быть угол резания, и наоборот.
Чтобы определить величину угла резания δ, когда известен передний угол резца, достаточно, как это видно из рис. 6, а, вычесть из 90º данную величину переднего угла. Например, если передний угол резца равен 25º , угол резания его составляет 90º - 25º = 65º ; если передний угол составляет - 5º , то угол резания будет равен 90º - (-5º ) = 95º .
Задний угол резца α необходим для того, чтобы между задней поверхностью резца и поверхностью резания обрабатываемой детали не было трения. При слишком малом заднем угле это трение получается настолько значительным, что резец сильно нагревается и становится негодным для дальнейшей работы. При слишком большом заднем угле угол заострения оказывается настолько малым, что резец становится непрочным.
Величина угла заострения β определяется сама собой после того, как выбраны задний и передний углы резца. В самом деле, из рис. 6, а очевидно, что для определения угла заострения данного резца достаточно вычесть из 90º сумму заднего и переднего его углов. Так, например, если резец имеет задний угол равным 8º , а передний 25º , то угол заострения его равен 90º - (8º +25º ) = 90º -33º =57º . Это правило следует помнить, так как им иногда приходится пользоваться при измерении углов резца.
Значение главного угла в плане φ вытекает из сопоставления рис. 8, а и б, на которых схематически показаны условия работы резцов при одинаковых подачах s и глубине резания t , но при разных значениях главного угла в плане.

Рис. 8. Влияние главного угла в плане на процесс резания.

При главном угле в плане, равном 60º , сила P , возникающая в процессе резания, вызывает меньший прогиб обрабатываемой детали, чем аналогичная сила Q при угле в плане 30º . Поэтому резец с углом φ=60º более пригоден для обработки нежестких деталей (относительно небольшого диаметра при большой длине) в сравнении с резцом, имеющим угол φ=30º . С другой стороны, при угле φ=30º длина l² режущей кромки резца, непосредственно участвующая в его работе, больше соответственной длины l¹ при φ=60º . Поэтому резец, изображенный на рис. 8, б, лучше поглощает теплоту, возникающую при образовании стружки и дольше работает от одной заточки до другой.
Значение ушла наклона λ заключается в том, что выбирая положительное или отрицательное значение его, мы можем направлять отходящую стружку в ту или другую сторону, что в некоторых случаях бывает очень полезно. Если угол наклона главной режущей кромки резца положителен, то завивающаяся стружка отходит вправо (рис. 9, а); при угле наклона, равном нулю, стружка отходит в направлении, перпендикулярном главной режущей кромке (рис. 9, б); при отрицательном угле наклона стружка отходит влево (рис. 9, в).

Рис. 9. Направление схода стружки при положительном (а), равном нулю (б) и отрицательном (в) угле наклона главной режущей кромки.

Одним из многофункциональных способов обработки металлов является точение. С его помощью осуществляется черновая и в процессе изготовления или ремонта деталей. и эффективная качественная работа достигается путем рационального подбора режимов резания.

Особенности процесса

Токарная отделка осуществляется на специальных станках с помощью резцов. Главные движения выполняются шпинделем, который обеспечивает вращение закрепленного на нем объекта. Движения подачи совершаются инструментом, который закреплен в суппорте.

К основным видам характерных работ относятся: торцевое и фасонное обтачивание, растачивание, обработка углублений и канавок, подрезание и отрезание, оформление резьбы. Каждый из них сопровождается производительными движениями соответствующего инвентаря: проходных и упорных, фасонных, растачивающих, подрезных, отрезных и резьбовых резцов. Разнообразный типаж станков позволяет обрабатывать мелкие и очень крупные объекты, внутренние и внешние поверхности, плоские и объемные заготовки.

Основные элементы режимов

Режим резания при токарной обработке - это комплекс параметров работы металлорежущего станка, направленный на достижение оптимальных результатов. К ним относятся следующие элементы: глубина, подача, частота и скорость вращения шпинделя.

Глубина - это толщина металла, снимаемая резцом за один проход (t, мм). Зависит от заданных показателей чистоты и соответствующей шероховатости. При черновом точении t = 0,5-2 мм, при чистовом - t = 0,1-0,5 мм.

Подача - расстояние перемещения инструмента в продольном, поперечном или прямолинейном направлении относительно одного оборота обрабатываемой детали (S, мм/об). Важными параметрами для ее определения являются геометрические и качественные характеристики

Частота вращения шпинделя - количество оборотов главной оси, к которой крепится заготовка, осуществляемое за период времени (n, об/с).

Скорость - ширина прохода за одну секунду с соответствием заданной глубины и качества, обеспеченная частотой (v, м/с).

Сила точения - показатель расходуемой мощности (P, Н).

Частота, скорость и сила - важнейшие взаимосвязанные элементы режима резания при токарной обработке, которые задают и оптимизационные показатели отделки конкретного объекта, и темп работы всего станка.

Исходные данные

С точки зрения системного подхода процесс точения можно рассматривать как слаженное функционирование элементов сложной системы. К ним относятся: инструмент, заготовка, человеческий фактор. Таким образом, на эффективность этой системы влияет перечень факторов. Каждый из них учитывается тогда, когда необходимо рассчитать режим резания при токарной обработке:

Параметрические характеристики оборудования, его мощность, тип регулирования вращения шпинделя (ступенчатое или бесступенчатое).
Способ крепления заготовки (с помощью планшайбы, планшайбы и люнета, двух люнетов).
Физические и механические свойства обрабатываемого металла. Учитывается его теплопроводность, твердость и прочность, тип производимой стружки и характер ее поведения относительно инвентаря.
Геометрические и механические особенности резца: размеры углов, державки, радиус при вершине, размер, тип и материал режущей кромки с соответствующей теплопроводностью и теплоемкостью, ударной вязкостью, твердостью, прочностью.
Заданные параметры поверхности, в том числе ее шероховатость и качество.

Если все характеристики системы учтены и рационально просчитаны, становится возможным достижение максимальной эффективности ее работы.

Критерии эффективности точения

Детали, изготавливаемые с помощью токарной отделки, являются чаще всего составляющими ответственных механизмов. Требования выполняются с учетом трех основных критериев. Наиболее важным является максимальное выполнение каждого из них.

Соответствие материалов резца и обтачиваемого объекта.
Оптимизация между собой подачи, скорости и глубины, максимальная производительность и качество отделки: минимальная шероховатость, точность форм, отсутствие дефектов.
Минимальные затраты ресурсов.

Порядок расчета режима резания при токарной обработке осуществляется с высокой точностью. Для этого существует несколько различных систем.

Способы вычисления

Как уже было сказано, режим резания при токарной обработке требует учета большого количества разных факторов и параметров. В процессе развития технологии многочисленные ученые умы разработали несколько комплексов, направленных на вычисление оптимальных элементов режимов резания для различных условий:

Математический. Подразумевает точный расчет по существующим эмпирическим формулам.
Графоаналитический. Совмещение математического и графического методов.
Табличный. Выбор значений, соответствующих заданным условиям работы, в специальных комплексных таблицах.
Машинный. Использование программного обеспечения.

Наиболее подходящий выбирается исполнителем в зависимости от поставленных задач и массовости производственного процесса.

Математический метод

Аналитически вычисляются Формулы существуют более и менее сложные. Выбор системы определяется особенностями и требуемой точностью результатов просчетов и самой технологии.

Глубина рассчитывается как разность толщины заготовки до (D) и после (d) обработки. Для продольных работ: t = (D - d) : 2; а для поперечных: t = D - d.

Допустимая подача определяется поэтапно:

цифры, которые обеспечивают необходимое качество поверхности, S шер;
подача с учетом характеристик инструмента, S р;
значение параметра, учитывающее особенности закрепления детали, S дет.

Каждое число вычисляется по соответствующим формулам. В качестве фактической подачи выбирают наименьшую из полученных S. Также существует обобщающая формула, учитывающая геометрию резца, заданные требования к глубине и качеству точения.

S = (C s *R y *r u) : (t x *φ z2), мм/об;
где C s - параметрическая характеристика материала;
R y - заданная шероховатость, мкм;
r u - радиус при вершине токарного инструмента, мм;
t x - глубина точения, мм;
φ z - угол при вершине резца.

Скоростные параметры вращения шпинделя считаются по различным зависимостям. Одна из фундаментальных:

v = (C v *K v) : (T m *t x *S y), м/мин, где

C v - комплексный коэффициент, обобщающий материал детали, резца, условия процесса;
K v - дополнительный коэффициент, характеризующий особенности точения;
T m - стойкость инструмента, мин;
t x - глубина резания, мм;
S y - подача, мм/об.

При упрощенных условиях и с целью доступности расчетов, скорость токарной обработки заготовки можно определить:

V = (π*D*n) : 1000, м/мин, где

n - частота вращения шпинделя станка, об/мин.

Используемая мощность оборудования:

N = (P*v) : (60*100), кВт, где

где P - сила резания, Н;
v - скорость, м/мин.

Приведенная методика является очень трудоемкой. Существует большое разнообразие формул различной сложности. Чаще всего сложно правильно подобрать нужные, чтобы произвести расчет режимов резания при токарной обработке. Пример наиболее универсальных из них приведен тут.

Табличный метод

Суть этого варианта состоит в том, что показатели элементов находятся в нормативных таблицах в соответствии с исходными данными. Существует перечень справочников, в которых приведены значения подач в зависимости от параметрических характеристик инструмента и заготовки, геометрии резца, заданных показателей качества поверхности. Есть отдельные нормативы, вмещающие в себе предельно допустимые ограничения для различных материалов. Отправные коэффициенты, необходимые для расчета скоростей, также содержатся в специальных таблицах.

Такая методика используется обособленно или одновременно с аналитической. Она удобна и точна в применении для несложного серийного производства деталей, в индивидуальных мастерских и в домашних условиях. Она позволяет оперировать цифровыми значениями, используя минимум усилий и исходных показателей.

Графоаналитический и машинный методы

Графический способ является вспомогательным и основан на математических расчетах. Вычисленные результаты подач наносятся на график, где расчерчивают линии станка и резца и по ним определяют дополнительные элементы. Этот метод - очень сложная комплексная процедура, которая является неудобной для серийного производства.

Машинный способ - точный и доступный вариант для опытного и начинающего токаря, разработанный для того, чтобы вычислять режимы резания при токарной обработке. Программа предоставляет наиболее точные значения в соответствии с заданными исходными данными. Они обязательно должны включать:

Коэффициенты, характеризующие материал обрабатываемой детали.
Показатели, соответствующие особенностям инструментального металла.
Геометрические параметры токарных резцов.
Числовое описание станка и способов закрепления заготовки на нем.
Параметрические свойства обрабатываемого объекта.

Сложности могут возникать на этапе числового описания исходных данных. Правильно задав их, можно быстро получить комплексный и точный расчет режимов резания при токарной обработке. Программа может содержать неточности работы, однако они менее значительны, чем при ручном математическом варианте.

Режим резания при токарной обработке - важная расчетная характеристика, определяющая ее результаты. Одновременно с элементами выбираются инструменты и охлаждающе-смазывающие вещества. Полный рациональный подбор этого комплекса - показатель опытности специалиста или его упорности.

В промышленности, машиностроении для получения требуемой точности и чистоты поверхности изготовленные отверстия подвергают дополнительной обработке. Достигают нужных показателей, используя расточной резец.

1 Токарный инструмент для растачивания – назначение и конструкция резцов

Резе́ц – режущий инструмент, который предназначен для обработки деталей или заготовок из различных материалов, а также разных форм, размеров, показателей точности. Является основным, наиболее часто применяемым инструментом при строгальных, долбежных и токарных работах (на станках соответствующего типа).

Чтобы придать изделию требуемые форму, размеры и точность изготовления с заготовки резцом снимают (срезают последовательно) слои материала. При этом инструмент и деталь, закрепленные жестко в станке, перемещаются относительно друг друга и взаимно контактируют. В результате этого рабочая часть резца врезается в слой материала, а затем срезает его в виде стружки.

У инструмента рабочий элемент представляет собой клин (острую кромку), который врезается в материал и деформирует его слой, вследствие чего сжатый фрагмент заготовки скалывается и сдвигается кромкой схода стружки (передней поверхностью) резца. Инструмент двигается дальше, что сопровождается повторением процесса скалывания и образованием из отдельных срезанных элементов стружки, вид которой зависит от скорости вращения материала заготовки, подачи станка, относительного расположения детали и резца, применения СОЖ (смазочно-охлаждающей жидкости) и ряда других причин.

По виду работ и применяемости инструмент делят на:

строгальный;
долбежный;
токарный.

Инструмент, снимающий стружку в результате взаимного прямолинейного перемещения резца и заготовки, называют строгальным (когда резание горизонтальное) или долбежным (вертикальное). Принцип работы обоих этих резцов идентичен и отличается от токарных, где резание непрерывно. При строгании и долблении инструмент режет исключительно при рабочем ходе.

В процессе токарной обработки заготовка вращается, в то время как осуществляется продольная и поперечная подача неподвижного резца, либо деталь стационарна, а инструмент вращается и подается (на расточных станках). Расточной токарный резец предназначен для расточки глухих и сквозных уже готовых отверстий, которые могут быть предварительно получены сверлением, штамповкой, в процессе отливки заготовки.

Основные элементы расточного токарного резца:

головка (рабочая часть);
державка (стержень) – используется для закрепления инструмента на станке.

Головка состоит из поверхностей:

передней – по ней во время резки сходит стружка;
главной задней – обращена к поверхности резания материала;
вспомогательной задней – обращена к обработанной поверхности детали;
главной режущей кромки – пересечение главной задней поверхности с передней;
вспомогательной режущей кромки – пересечение вспомогательной задней и передней поверхностей;
вершины – точка пересечения вспомогательной и главной режущих кромок.

Важными характеристиками резцов также являются углы, образуемые между поверхностями инструмента, плоскостями их проекций и касательными к ним, а также направлениями подачи. Инструмент для глухих и сквозных отверстий отличается формой головки.

2 Классификация и виды резцов для растачивания

Резцы для растачивания классифицируют по следующим основным параметрам. По направлению подачи делят на:

левые;
правые.

По конструкции:

прямые – осевая линия головки резца продолжает ось державки или параллельна ей;
отогнутые – ось головки отклонена влево или вправо от осевой державки;
изогнутые – ось державки изогнута;
оттянутые – головка инструмента уже державки;
разработки конструкторов и токарей-новаторов, другие.

По сечению стержня:

круглые;
квадратные;
прямоугольные.

По способу изготовления:

Цельные – материал изготовления державки и головки идентичен.
Составные – режущая часть выполнена в виде пластины, прикрепляемой определенным образом к державке из углеродистой конструкционной стали. Пластинки из рапида (быстрорежущей стали) и твердого сплава крепятся механически или припаиваются.

По роду материала:

из инструментальной стали:
- углеродистой – для малых скоростей обработки, обозначение начинается с буквы У;
- легированной – допустимо резать в 1,2–1,5 раза быстрее, чем инструментом из углеродистой, так как выше теплостойкость;
- высоколегированной (быстрорежущей) – повышенной производительности, обозначение с буквы Р (Рапид);
из твердого сплава – скорости резания более высокие, чем у резцов из рапида, оснащены пластинами из твердых сплавов:
металлокерамическими:
- вольфрамовыми – группы ВК из карбида вольфрама, который сцементирован кобальтом;
- титановольфрамовыми – группы ТК из карбидов титана и вольфрама, сцементированных кобальтом;
- титанотанталовольфрамовыми – группы ТТК из карбидов титана, тантала и вольфрама, сцементированных кобальтом;
минералокерамическими – характеризуются высокой теплостойкостью и одновременно очень хрупкие, что ограничивает их массовое применение, состоят из материалов, в основе которых технический глинозем (Аl 2 O 3);
керметовыми – материалы на основе минералокерамики с металлами и их карбидами, вводимыми для снижения хрупкости;
эльборовые – в основе материала режущих пластин кубический нитрид бора;
алмазные – с алмазными пластинами.

По типу установки относительно заготовки:

Радиальные – устанавливают перпендикулярно оси детали. Широко используются в промышленности, благодаря простоте крепления и удобному выбору геометрических характеристик режущей части.
Тангенциальные – параллельно оси обрабатываемой детали. При работе усилие резца направлено вдоль его оси, благодаря этому он не подвергается изгибу. В основном применяются на токарных полуавтоматах и автоматах, где главным критерием обработки является чистота.

По виду обработки:

черновые (обдирочные);
получистовые – отличаются от обдирочных вершиной, радиус закругления которой увеличен, благодаря чему шероховатость поверхности после обработки уменьшается;
чистовые;
для тонкого точения.

Также выделяют резцы для растачивания глубоких отверстий и двусторонние. Основные типы инструмента стандартизованы. На каждый вид такого изделия, как расточной резец, ГОСТ регламентирует соответствующие конструкцию и размеры.

При отсутствии зенкера или сверла для рассверливания необходимого диаметра.

Когда требуется обеспечить необходимые прямолинейность и точность положения оси отверстия.

Когда диаметр обрабатываемого отверстия превышает , зенкеров.

При малой длине отверстия.

Расточной инструмент применяют на специальных расточных, токарно-револьверных, токарных, фрезерных станках и автоматах, оборудовании для алмазной (тонкой) расточки. Закрепляют в специальных патронах, переходных втулках или державках.

Резцы из инструментальной стали обычно используют при работах с легкими сплавами и материалами (фторопластом, текстолитом, алюминием и подобными), а оснащенные твердосплавными пластинами – с более прочными и твердыми (нержавеющая или закаленная сталь, бронза и другие). В процессе работы режущий инструмент подвержен износу (притупляется режущая кромка, а у изделий с твердосплавными пластинами выкрашивается), поэтому делают его переточку.

5. Приемы нарезания резьбы резцами. Винтовую канаеку прорезают за несколько черновых и чистовых проходов. В конце каждою прохода поперечным движением па себн резец быстро выводят из канавки и обратным ходом станка возвращают суппорт в исходное положение.

Подачу резца па глубину резания можно выполнять различными способами.

При черновых проходах, когда срезается относительно толстая и жесткая стружка, канавку следует прорезать так, чтобы резец резал только одной режущей кромкой, В против но м случае стружки, срезаемые обеими кромками, сталкиваются, тормозят друг друга и резание затрудняется.

Дли того чтобы резец резал одной режущей кромкой, его подают в начале каждого прохода поперечно на глубину резания и продольно. Отношение продольной подачи, выполняемой по лимбу верх них салазок, к поперечной примерно составляет: для метрических резьб"- 0,6, для дюймовых - 0,5.

Тот же результат можно получить при подаче резца параллельно одной из сторон профиля резьбы верхними салазками. Для этого их разворачивают под углом 60° к оси центров станка (для метрических резьб) или 62°30" (для дюймовых резьб). Лучше для этой цели применить односторонний резец. У которого можно заточить положительный передний угол у и тем значительно облегчить процесс резания.

При чистовых проходах, когда срезаются топкие струйки и профилю резьбы придается требуемая форма и чистота, резец углубляют в канавку только поперечной подачей, как показано на 210, г.

Возвращение суппорта в исходное положение после каждого прохода н большинстве случаев выполняется обратным ходом станка. Для сокращения потерь времени на холостые движения обратное вращение шпинделя совершается быстрее прямого. Однако при па резании длинных резьб в некоторых случаях маточную гайку можно выключать и отводить суппорт в исходное положение ручной или ускоренной механической подачей. Так можно поступать только при нарезании четных резьб, когда uiar ходового винта 5к делится без остатка на шаг нарезаемой резьбы Sv. Например, при 5Л=12 мм четными будут резьбы с шагом Sp = 0,25; 0,5; 1,5; 2; 3; 4; b; 12. В этом случае при включении маточной ганки в любом исходном положении суппорта обеспечивается попадание резца в предварительно прорезанную винтовую канавку.

Левые резьбы в отличие от правых нарезаются при движении резца от передней бабки к задней.

Вопроса н задания для повторения

I. Когда применяется нарезание ре.льб резиаш?

а. Изобразите геометрию резьбовых резцов.

3, Укажите особенности ч применение резьбовых гребенок.

4, Как выполняется установка резьбовых резцов на станке?

5, Как подготавливают поверхности заготовок под резьбу?

б. Как выполняют настройку станка на шаг при нарезании стандартных н специальных резьб?

7. Подберите сменные колеса гитары для нарезания резьб с шагом 13 мм. 21 мм, 9п на I", если шаг ходового винта мм,

8. Укажите способы прорезания винтовых канавок.

9. Когда можно выключать маточную гайку при возвращении суппорта в исходное положение?

В понятие «режимы резания» входят глубина резания t, подача S и скорость резания V.

Токарная обработка должна вестись на таких режимах, при которых наиболее полно используются мощность станка и стойкость инструмента, обеспечивается высокое качество обработки при минимальной ее себестоимости и создаются безопасные условия работы.

При назначении режимов резания сначала устанавливают глубину резания, затем выбирают подачу и в зависимости от них определяют скорость резания.

Глубина резания определяется величиной припуска на обработку. Глубина резания оказывает большое влияние на силы резания, поэтому иногда возникает необходимость разделить припуск на несколько проходов.

Суммарный припуск разделяется следующим образом: 60%—на черновую обработку, 20—30 % — на получистовую и 10—20 % —на чистовую. При чистовой обработке глубина резания назначается в зависимости от необходимой степени точности и качества поверхности.

Величина подачи ограничивается силами, действующими в процессе резания: эти силы могут привести к поломке режущего инструмента, деформации и искажению формы заготовки, поломке станка. Подача выбирается максимально возможной, так как она непосредственно влияет на производительность обработки.

Обычно подача назначается из таблиц справочников по режимам резания, составленным на основе специальных исследований и изучения опыта работы машиностроительных заводов. Выбранная подача согласуется с кинематикой станка. При этом выбирается ближайшая меньшая из имеющихся на станке. Выбрать величину подачи можно из табл. 16—19.

Скорость резания зависит от материала режущей части резца, обрабатываемого материала, глубины резания, подачи и других факторов. Чем большую скорость резания позволяет достичь инструмент при одной и той же стойкости, тем выше его режущие свойства, тем более он производителен.

Стойкость резцов из быстрорежущих сталей уменьшается с увеличением скорости резания. Рациональная скорость резания для этих резцов — от 20 до 50 м/мин.

Стойкость резцов, оснащенных пластинками твердых сплавов, находится в более сложной зависимости от скорости резания. Рациональная скорость резания для этих резцов находится в пределах V=80—140 м/мин при стойкости T=30—60 мин. Скорость резания уменьшается с увеличением сопротивления резанию, которое приводит к возникновению больших сил, высокой температуры, интенсивному износу режущего инструмента.

С большей скоростью резания обрабатываются автоматные стали, цветные и легкие сплавы. Алюминий обрабатывается со скоростью в 5—6 раз большей, чем скорость обработки углеродистой конструкционной стали.

Подача и глубина резания определяют нагрузку на резец и температуру резания. С увеличением подачи и глубины резания интенсивнее износ резца, что ограничивает скорость резания. Для достижения большей производительности выгоднее работать с большими сечениями среза за счет уменьшения скорости резания. Например, при увеличении подачи в 2 раза (с 0,3 до 0,6 мм/об) скорость резания необходимо уменьшить на 20—25 %. При удвоении глубины резания скорость резания должна быть уменьшена на 10—15 %. На практике скорость резания увеличивают после того, как достигнуты предельные величины по глубине резания и подаче.

Таблица 16 Подачи при черновом обтачивании стали твердосплавными резцами без дополнительной режущей кромки

Примечания:

1. Меньшие значения подач соответствуют меньшим размерам державки резца и более прочным обрабатываемым материалам.

2. При обработке прерывистых поверхностей, т. е. при работе с ударными нагрузками, табличные значения подач следует умножать на коэффициент 0,75—0,85.

3. При обработке жаропрочных сталей и сплавов подачи свыше 1 мм/об не применять.

4. При обработке с глубиной резания до 8 мм быстрорежущими резцами табличные значения подач можно увеличить в 1,1—1,3 раза.

При черновом точении сталей быстрорежущими резцами обильное охлаждение смазочно-охлаждающими жидкостями (8— 12 л/мин) повышает скорость резания на 20—30 %. При чистовом точении интенсивность охлаждения 4—6 л/мин обеспечивает повышение скорости резания на 8-10%.

Для твердосплавного инструмента особенно необходимо постоянное охлаждение, так как в случае прерывистого охлаждения могут образоваться трещины на пластинке и резец выйдет из строя.

Таблица 17 Подачи при чистовом обтачивании твердосплавными и быстрорежущими резцами

Примечания:

1. Значения подач даны для резцов со вспомогательным углом в плане =10—15°, при уменьшении последнего до 5° значения подач могут быть повышены на 20 %.

2. При чистовой обработке стали в зависимости от скорости резания величина подачи вычисляется умножением на поправочный коэффициент: при скорости резания до 50 м/мин принимать коэффициент =0,85, при скорости резания от 50 до 100 м/мин — 1,0, при скорости выше 100 м/мин — 1,2.

В зависимости от прочности стали величину подачи находят умножением на поправочный коэффициент:

при σ b до 50 кгс/мм 2 (0,49*10 5 Па) коэффициент 0,7;

при σ b от 50 до 70 кгс/мм 2 (0,49*10 5 Па -0,68*10 5 Па.)-0,75;

при σ b от 70 до 90 кгс/мм 2 (0,68*10 5 Па - 0,88*10 5 Па) -1,0;

при σ b от 90 до 110 кгс/мм 2 (0,88*10 5 Па - 1,07* 10 5 Па.) - 1,25.

Допустимая величина износа резцов определяет выбор скорости резания.

При выборе скорости резания пользуются нормативными данными, приведенными в табл. 20—24. При этом необходимо учитывать конкретные условия работы.

Таблица 18 Подачи при черновом обтачивании стали и чугуна минералокерамичёскими резцами

Примечание: * 75 кгс/мм 2 = 0,73*10 5 Па.

Принятые режимы резания проверяются по мощности электродвигателя станка. При этом определяется мощность, необходимая для работы с выбранными режимами, и сравнивается с фактической мощностью электродвигателя. Если мощность электродвигателя оказывается недостаточной, необходимо понизить скорость резания.

Пример определения режимов резания с помощью справочных таблиц

Исходные данные:

обрабатываемая заготовка — валик D = 80 мм,

материал — сталь 45, σ b = 85 кгс/мм 2 (σ b =0,8*10 5 Па.) ,

резец —прямой проходной, оснащенный пластинкой из твердого сплава Т5К10, параметры φ=60°, φ 1 =30°, r= 1,0 мм, сечение 16X25, заданная стойкость 60 мин,

припуск на обработку 3 мм, шероховатость поверхности Rz = 20.

Станок 16К20 (N = 10 кВт, n=0,8).

Таблица 19 Подачи при чистовом обтачивании стали и чугуна минералокерамическими резцами

Примечание. В зависимости от прочности обрабатываемого материала величину подачи находят умножением на поправочный коэффициент:

при σ b до 50 кгс/мм 2 (0,49*10 5 Па) коэффициент 0,70;

при σ b от 50 до 70 кгс/мм 2 (0,49*10 5 Па-0,68*10 5 Па) - коэффициент 0,75;

при σ b от 70 до 90 кгс/мм 2 (0,68*10 5 Па-0,88*10 5 Па) - коэффициент 1,00;

при σ b от 90 до 110 кгс/мм 2 (0,88*10 5 Па-1,07*10 5 Па)- коэффициент 1,25.

Последовательность определения режимов резания:

1. Назначаем глубину резания. Учитывая, что требования к шероховатости поверхности невысокие, снимаем припуск за один проход: t = 3 мм.

2. Из справочной табл. 17 выписываем значение подачи, обеспечивающей заданную величину шероховатости поверхности: S = 0,3— —0,45 мм/об. Принимаем имеющееся в паспорте станка значение 5 = 0,4 мм/об.

3. По табл. 20 находим значение скорости резания. При глубине резания t = 3 мм и подаче 0,3 мм/об V табл. = 198 м/мин, а при подаче 0,5 мм/об V табл.= 166 м/мин. Принимаем среднее значение для подачи 0,4 мм/об V табл.=182 М/МИН.

По табл. 22 находим поправочный коэффициент для σ b = 85 кгс/мм 2: K2 = 0,88.

Оптимальная скорость резания определяется из произведения V = V табл.* К2= 182*0,88= 160 м/мин

4. Определяем частоту вращения шпинделя:

Уточняем по паспортным данным станка n = 630 об/мин.

Таблица 20 Скорость резания при черновом обтачивании углеродистой, кремнистой, хромоникелевой сталей и стального литья резцами с пластинками из твердого сплава

Примечание. Значения скоростей резания V даны для следующих условий обработки:

стойкость резца T—60 мин;

резец без дополнительной режущей кромки φ 1 >0;

обрабатываемый материал — сталь с пределом прочности 70—80 кгс/мм 2 (0,68*10 5 Па - 0,78*10 5 Па.)

материал резца — твердый сплав Т15К6;

главный угол в плане φ —45°.

Для измененных условий работы см. поправочные коэффициенты в табл. 22.

Таблица 21 Скорость резания при чистовом обтачивании углеродистой, хромистой, хромоникелевой сталей и стального литья твердосплавными резцами без дополнительной режущей кромки