Геометрия и углы токарного резца: строение, основные элементы и геометрические параметры

Геометрия и углы токарного резца: строение, основные элементы и геометрические параметры

Одна из главных деталей станка заслуживает подробного рассмотрения. Поэтому в фокусе внимания – геометрия токарного резца: основные элементы и углы, поверхности и другие характеристики. Также вы узнаете, чем разные его виды отличаются между собой, например, в чем разница между резьбонарезным и расточным, и сможете выбрать один или несколько из них, в зависимости от своих производственных или бытовых нужд.

Сразу отметим всю важность роли тех показателей, о которых пойдет речь ниже. Они, по сути, определяют не только функциональное назначение, но и надежность кромок, а значит и продолжительность эксплуатации приспособления. Также они обуславливают производительность и точность выполнения технологических операций, и, наконец, ориентацию в пространстве при решении задачи.

Обозначения геометрических параметров.

Выбираем форму передней поверхности.

В зависимости от типа резца, механических свойств обрабатываемого материала и условий обработки рекомендуются следующие основные формы передней поверхности:

Стружколомание.

Стружколомание необходимо при обработке стали с высокими скоростями резания.

Радиусная форма передней поверхности, показанная выше обеспечивает безопасный отвод и ломание стружки.

При плоской форме передней поверхности завивание и ломание стружки обеспечивают:

а) Стружколомающие уступы, выточенные параллельно главной режущей кромке или под некоторым углом к ней;

б) Припаянные пластинки — стружколоматели;

в) Накладные стружколоматели разных конструкций.

Рис.1. Стружколомающие уступы.

Рис.2. Припаянная пластинка стружколоматель.

Рис.3. Накладные стружколоматели.

Размеры основных элементов стружколомающих уступов и припаянных стружколомателей:

Глубина резания, мм Подача, мм/об. Размер «β», мм ω°
До 4 0,2-0,7 1,5-6 20
4-8 0,2-1,0 3-8 15
8-15 0,4-2,0 4-10 10

Рекомендации по выбору геометрических параметров.

При обработке стали с пределом прочности до 100 кг/мм2 и чугуна с твердостью по Бринеллю до 300 рекомендуется применять положительные передние углы.

Отрицательные передние углы следует применять только в тех случаях, когда требуется максимально возможное повышение эксплуатационной прочности режущей части резца.

Безвибрационная работа с отрицательными передними углами может быть обеспечена лишь при соответствующей жесткости системы С-Д-И.

Выбираем задний угол.

Главный задний угол α следует выбирать в следующих пре­делах:

Типы резцов Главный задний угол α°
Обработка стали Обработка чугуна
Токарные и револьверные всех типов 8÷12 6÷10
Расточные 10÷14 10÷14
Строгальные всех типов 6÷8 4÷6

Меньшие величины углов рекомендуются для подач >0,3 мм/об. Большие величины углов рекомендуются для подач ≤0,3 мм/об.

Вспомогательный задний угол α1, назначается равным главному заднему углу α у всех резцов, кроме отрезных и прорезных, у которых α1 = 1 — 2°.

Выбираем передний угол.

Передний угол γ, в зависимости от обрабатываемого материала и вида обработки, рекомендуется выбирать в следующих пределах:

Обрабатываемый материал Передний угол у°
Сталь σВ до 80 кг/мм 2 от 16 до 10
̶ „ ̶ σВ до 80—100 кг/мм 2 от 12 до 6
̶ „ ̶ σВ свыше 100 кг/мм 2 от 6 до -5
Чугун НВ до 200 от 12 до 8
̶ „ ̶ НВ=200-300 от 8 до 4
̶ „ ̶ НВ свыше 300 от 0 до -6
Медь от 25 до 20
Бронза и латунь от 12 до 6
Алюминий чистый от 35 до 25
Алюминиевые сплавы вязкие от 14 до 10
—,,— — „— с кремнием от 10 до 6
Магниевые сплавы от 12 до 8

Выбираем главный угол в плане.

Главный угол необходимо выбрать 30 — 45° в плане ϕ. А если возникает потребность более высокой жесткости системы С-Д-И, то главный угол в плане ϕ нужно выбрать в пределах 60 — 90°.

Выбираем угол наклона главной режущей кромки.

Для токарных и строгальных резцов рекомендуемый положительный угол наклона главной режущей кромки γ в пределах 10 — 15°, при работе с ударной нагрузкой.

Для всех других условий работы угол наклона главной режущей кромки у токарных резцов рекомендуется делать равным 0°.

Классификация резцов

Существует несколько характеристик для классификации резцов. В первую очередь это конструктивные особенности:

  • Монолитное исполнение – единая головка и державка.
  • Сборная конструкция – головка с напайкой из твердой марки стали.
  • Сборная с механическим креплением. Данные типы токарных резцов оснащены пластинами из металлокерамики, которые крепятся болтовым соединением.
  • Регулируемые резцы.

В зависимости от назначения резцов они подразделяются на черновые и чистовые, соответственно, для снятия большей или меньшей толщины металла при увеличенных или уменьшенных оборотах. Также инструмент подразделяется и по направлению подачи на правый и левый.

В основном виды резцов для токарного станка определяются по их функциональному назначению и подразделяются на:

  • отрезные;
  • проходные;
  • канавочные;
  • расточные;
  • фасонные и резьбовые.

В зависимости от расположения режущей кромки относительно державки инструмент подразделяется на прямой, отогнутый и оттянутый. В прямых форма режущей кромки прямая, в отогнутых имеет изогнутую форму и в оттянутых её ширина меньше чем у стержня.

Маркировка

Под маркировкой понимают аббревиатуру, которая наносится на поверхности отогнутого резца и определяет его основные физические и механические свойства.

Каждый проходной отогнутый резец по ГОСТ 18877 73 имеет гарантированные характеристики для решения конкретных задач обработки.

Маркировка состоит из набора букв русского алфавита и одно или двузначных чисел.

В качестве примера рассмотрим маркировку Л-Т15К6. Первая буква указывает на то, что этот инструмент является левым резцом. Следующая литера указывает на тип твёрдосплавного материала, применяемого в головке резца. Цифра 15 свидетельствует о наличии в сплаве 15 процентов карбида титана, а К6 указывает на шести процентное содержание кобальта. Кроме этого в маркировку резца входит указание его основных геометрических размеров. Рассматриваемый образец может иметь надпись в соответствие со стандартом -16×25×140. Это свидетельствует о том, что представленный инструмент имеет угол в плане равный 45 градусам, поперечное сечение соответствует размерам 16 мм на 25 мм и длиной 140 мм. Он снабжен пластиной из сплава Т15К6.

Наиболее популярными сплавами, из которых изготавливают рабочую часть резца, являются:

  • металлокерамика;
  • минералокерамика;
  • быстрорежущая сталь;
  • углеродистая и легированная инструментальные стали;
  • поликристаллический алмаз и кубический нитрид бора.

В первую категорию входят сплавы: вольфрамо-кобальтовые (марки ВК6, ВК8) и так далее, вольфрамотитановые (Т15к6 и её аналоги), титанотанталововольфрамовые (Т17К12 и другие из этой серии). Все используемые материалы соответствуют установленным государственным стандартам. Определить назначение конкретного режущего инструмента можно на основании данных приведенных в марочнике металлов и сплавов.

Классификация резцов по металлу по форме головок, конструкции, направлению резания и точности операций

По этим параметрам существуют следующие классификации резцов по металлу.

Классификация по форме головок

По этому параметру резцы делят на 4 типа.

Прямые. Державка и рабочая головка располагаются либо на одной оси, либо на двух, но параллельных.

Изогнутые. Державка имеет изогнутую форму.

Отогнутые. Отгиб головки в сторону заметен невооруженным глазом.

Читайте также  Палладий в радиодеталях

Оттянутые. Ширина головки меньше ширины державки. Головка может быть оттянута влево или вправо. Существуют и симметричные модели.

Изображение №3: классификация резцов по форме головок

Классификация по конструкции

По конструкции резцы классифицируют на три типа.

Цельные. Такие резцы целиком изготовлены из легированной или инструментальной (редко) стали. Стоят недорого, быстро изнашиваются и не подходят для обработки твердых материалов.

С твердосплавными напайками. Такие резцы сочетают в себе высокую износостойкость и среднюю стоимость. Напайки обычно изготавливают из сталей ВК8, Т5К10 и Т5К6.

Со сменными твердосплавными пластинами. Стоят дороже аналогов. Максимально удобны. Для смены пластин не нужно снимать режущий инструмент.

Изображение №4: классификация токарных резцов по конструкции

Классификация по направлению резания

Резцы бывают левыми и правыми.

Правые. Такие резцы для токарных станков используются чаще всего и в процессе обработки заготовок подаются справа налево. Если положить сверху на такой резец правую руку, то режущая кромка будет располагаться со стороны отогнутого большого пальца.

Левые. Подаются слева направо. Если положить сверху на такой резец левую руку, то режущая кромка будет располагаться со стороны отогнутого большого пальца.

Изображение №5: левый (а) и правый (б) резцы

Классификация по точности операций

По этому признаку выделяют следующие разновидности резцов.

Черновые (обдирочные). Предназначены для грубой обработки заготовок.

Получистовые. Точность обработки находится на среднем уровне.

Чистовые. Точность обработки находится на высоком уровне.

Специальные Предназначены выполнения тонких технологических операций.

Где взять 3D модель резцов для SolidWorks

3D модели резцов, представленных выше можно конечно построить в SolidWorks воспользовавшись уроками с этой страницы. Размеры можно взять с сайтов производителей резцов или каталогов.

Или же более простой способ – данные модели можно просто скачать!

Все наиболее популярные производители на своих сайтах выкладывают в открытом доступе 3D модели инструмента в основном в формате .stp.

Возьмём, например, такого производителя инструмента как «Sandvik coromant». Сайт этого производителя можно без труда найти в поисковике.

Заходим на него и в поиск вбиваем обозначения державки «SCLCR 2525M 12» (Он используется для черновой токарной обработки).

Открываем страницу данного инструмента и видим в разделе загрузки доступно скачивания данной державки.

Скачиваем ее и открываем в SolidWorks.

Я рекомендую для дальнейшей работы пересохранить скаченные файлы в формат SolidWorks.

Далее таким же образом скачиваем резцы под обозначениями: SVJBL 2525M 16, SVJBR 2525M 16 (они в основном применяться для чистовой обработки). И также открываем их в SolidWorks и пересохраняем.

Как видим получить подробную 3д модель резца для Солидворкс достаточно просто и быстро.

В заключении статьи просмотрим видео анимацию обработки данных резцов.

Углы отрезного резца

Передний угол

Передний угол оказывает большое влияние на виброустойчивость резца, которая резко снижается с уменьшением его величины (от нуля и ниже). Поэтому во избежание появления вибраций необходимо принимать передний угол 15-25°, причем обычно он делается равным углу врезания пластинки. В целях обеспечения завивания стружки и благоприятного отвода ее, рекомендуется переднюю поверхность резца делать или криволинейной, или с лункой. Для упрочнения главной режущей кромки целесообразно предусмотреть ленточку шириной 0,2-0,3 мм с отрицательным передним углом -3 — 5°. Однако не следует забывать, что такая ленточка допустима только при наличии достаточно жестких условий работы резца. 15 случае, если условия жесткости не позволяют применять упрочняющую ленточку с отрицательным углом, рекомендуется делать ее с положительным углом 5° для твердых и 10° для мягких и вязких материалов. Упрочняющая ленточка при небольшой ее ширине не оказывает влияния на величину сопротивления резанию, так как центр давления стружки выходит за границу ленточки в зону криволинейной передней поверхности, снабженной большим передним углом.

Рисунок 66 — Углы отрезного резца

В практике встречаются отрезные резцы, у которых передняя поверхность оформляется в виде двухгранного угла (рис. 66, б). Плоскости его наклонены к опорной плоскости под углом μ = 10÷15°. Линия пересечения этих плоскостей расположена параллельно опорной плоскости. Такая конструкция способствует лучшему врезанию резца в заготовку.

Задний угол

Задний угол главной режущей кромки принимается равным 8º но пластинке и 12° по державке.

Режущая кромка

Главная режущая кромка резца может быть оформлена в нескольких вариантах. Для отрезки крупных заготовок можно рекомендовать резец с двумя режущими кромками (рис. 66, в)². Они обеспечивают разделение стружки на две части, что облегчает отвод ее из зоны резания. Такая конструкция более подходит к резцам из быстрорежущей стали, тогда как для твердосплавных резцов она менее пригодна из-за сложности заточки и малой прочности режущей кромки.

Заслуживает внимания оформление главной режущей кромки под двумя углами φ (рис. 66, г). Такая форма облегчает врезание резца в заготовку и удлиняет ее кромку. Углы в плане φ принимаются в пределах 60-80° (ς = 30 ÷10º).

В том случае, если главная режущая кромка выполнена под углом φ = 90°, рекомендуется на ней снимать фаски размером f = 1÷1,5 мм под углом 45° с обеих сторон или же делать небольшие закругления (рис. 66, д).

В практике встречаются случаи, когда при отрезке нежелательно оставлять несрезанным цилиндрический отросток у сердцевины заготовки (например, при обработке на автоматах). Для срезания такого стержня режущая кромка оформляется под углом φ = 75 ÷80°.

Повышение виброустойчивости

Иногда отрезку заготовок производят резцом, у которого главная режущая кромка имеет вогнутую форму, полученную в результате вышлифовки лунки на главной задней поверхности (рис. 66, ж). Назначение такой формы — повышение виброустойчивости резца и возможность повышения величины подачи.

Тяжелые условия работы отрезных резцов заставляют, как правило, применять их в виде монолитной конструкции, тогда как сборные конструкции редко встречаются на практике.

Конструкция токарного резца

Конструктивные элементы токарного резца – режущая часть или головка и державка, с помощью которой оснастка фиксируется в резцедержателе станка. Резец и державка могут иметь квадратную или прямоугольную форму. Размер резца должен соответствовать стандартному ряду в пределах от 160х100 до 630х500 мм для прямоугольной конфигурации и от 40х40 до 400х400 мм для квадратной.

Главной рабочей частью резца является головка, режущие свойства которой определяют углы кромок. Именно углы токарного резца определяют характер съёма металла с заготовки. Основные углы:

  • Главный задний — находится между плоскостями резания и задней поверхностью резца. От него зависит параметр силы трения, качество обработки и скорость изнашивания инструмента. Подбирается в соответствии с плотностью обрабатываемого материала.
  • Главный передний – определяет уровень деформации материала при срезе, усилие реза и эффективность отвода тепла. Должен быть обратно пропорционален твердости обрабатываемого материала — чем она выше, тем меньше угол.
  • Резания. Расположен между передней и задней поверхностями головки.
  • Заострения. Расположен между передней и задней поверхностями. От него зависит прочность и острота оснастки.
  • Основной в плане. От него зависит количество снимаемого материала.
  • Вторичный в плане. От него зависит шероховатость. Чем он ниже, тем выше качество поверхности.
  • Вершина между задней вспомогательной поверхностью и кромкой реза. Имеет прямое соотношение с показателем прочности.
  • Наклона режущей кромки – определяет геометрию пятна контакта резца и поверхности детали.
  • Задний вспомогательный – определяет трение между задней плоскостью и заготовкой.
Читайте также  Как проверить антенный кабель

Все элементы конструкции токарного резца выполняются из одной марки стали. Рекомендуются металлокерамические твердые сплавы Т5К10 или сходные с ним.

Расточной резец

  1. Виды расточных резцов
  2. Основные размеры
  3. Геометрия расточного резца
  4. Выбор расточного резца
  5. Режимы резания расточными резцами
  6. Маркировка
  7. Производители
  8. Видео

Расточной резец широко применяется в машиностроении и производстве. Их используют для обработки сквозных и глухих отверстий на токарной группе станков. Резцы расточные токарные помогают достичь более точных результатов в работе, а также создают высокую частоту обработки. Инструментом последовательно снимаются слои металла, что помогает расширить обрабатываемое отверстие до нужных размеров. Благодаря точному оборудованию, результат можно регулировать в пределах десятых долей миллиметра. Если резец для расточки хорошо заточен и находится в исправном состоянии, то он может работать с различными металлами, так как он всегда должен быть более жестким, чем деталь. Для надежности, всегда требуется проверять его закрепление, так как неправильное положение может привести к поломке самого инструмента или браку обработки детали.

Основной упор в данном резце сделан на высокую производительность в работе. Как правило, расточной резец снимает относительно небольшие слои, которые помогают расширить отверстие, так что здесь важна скорость и точность, что в свою очередь отображается на геометрии изделия. Рабочая поверхность сделана клинообразной формы, так как это помогает лучше врезаться в слой материала и деформировать его, снимая стружку должной толщины. Постепенное скалывание верхнего слоя материала доводит заготовку до необходимого состояния. Действующим стандартом, по которому изготавливается резец расточной, является ГОСТ 18872-73, что предназначен для изделий из быстрорежущей стали, наименьший диаметр которых достигает 14 мм. Если же инструмент предназначается для глухих отверстий, диаметр которых составляет до 6 мм, то это уже будет ГОСТ 18873-72. Если расточной резец изготавливается из твердосплавного состава, то здесь будет актуальным ГОСТ 18882-73 для сквозных отверстий и ГОСТ 18883-72 – для глухих, соответственно.

фото:расточные токарные резцы по металлу

Виды расточных резцов

Расточной резец может быть выполнен в нескольких вариантах. Быстрорежущий вид служит для обработки различных легких материалов и соответствующих сплавов, куда можно отнести алюминий, фторопласт, текстолит и другие материалы.

Для более крепких и тяжелых составов применяются монолитные, резец расточной твердосплавный или со вставками пластин из твердых сплавов. Такие изделия уже могут работать с бронзой, сырой сталью, нержавейкой, калеными сортами стали и другими материалами.

Все эти разновидности в свою очередь разделяются и по виду державки, которая может быть квадратной или круглой. Помимо этого, есть еще разделение по назначению. Согласно выполняемым функциям выпускают расточной резец для глухих отверстий, которые применяется не только для обработки внутренних стенок отверстия, но и занимается проточкой дна, вместе с последующей его шлифовкой. Также встречается резец расточной проходной, который используется для сквозных отверстий. Он работает с деталями цилиндрической формы, или имеющими сквозные дырки.

Сейчас оказываются весьма популярной такая разновидность как расточной резец со сменными пластинками. Они имеют различные профили и формы, а главное, что в комплекте к ним идет набор запасных частей, которые могут использоваться для крепежа рабочих пластин и державок. Износившиеся пластины можно быстро заменить.

Основные размеры

Расточные резцы для токарных станков, которые предназначены для работы со сквозными и глухими отверстиями, изготовляются согласно определенным стандартам размеров.

фото:размеры расточных резцов

Высота,мм Ширина,мм Длина,мм
16 16 140
16 16 170
20 20 140
20 20 170
20 20 200
25 25 200
25 25 240
32 25 280

Геометрические параметры расточного резца

Геометрия рабочей части изделия состоит из трех основных углов, которые в своей сумме всегда образуют 90 градусов. Сюда входит:

  • Главный задний угол, который образуется между плоскостью резания и задней поверхностью инструмента. Он уменьшает трение между деталью и задней поверхностью. Чем больше этот угол, тем меньше шероховатость поверхности, которая поддается обработке. Соответственно, чем тверже металл, тем меньше должен быть этот угол.
  • Угол заострения, который замеряется между передней и задней поверхностью инструмента. Он влияет на прочность изделия, так что чем он больше, тем надежнее будет расточной резец.
  • Главный передний, который замеряется между передней поверхностью инструмента и то плоскостью, которая располагается перпендикулярно от поверхности резания. С его помощью можно повлиять на размер деформации снимаемого слоя.

фото:геометрия расточного резца

Выбор расточного резца

Расточной резец выбирается согласно тому, с какими материалами он будет работать. В первую очередь – это тип, для глухих или наружных отверстий. Далее очень важно смотреть по материалу, который подвергается обработке. Если основной геометрический принцип у данной разновидности примерно одинаковый, то материалы изготовления будут различными.

«Совет профессионалов! Ни в коем случае не стоит использовать изделия из быстрорежущей стали для обработки нержавеющей стали, бронзы и изделий из каленых сортов металла. Это приведет к быстрому износу, так что здесь лучше применять только изделия из твердосплавных материалов»

Не стоит также забывать и о размерах, так как некоторые резцы просто физически не смогут проникнуть в отверстие. Для постоянной активной работы желательно иметь набор из нескольких изделий или выбрать вид со сменными пластинами. Для обработки глухих отверстий, специалисты подбираются изделия в два раза меньше по диаметру, чем обрабатываемое отверстие.

Режимы резания расточными резцами

Выбор режима резания во многом зависит от расточки резца, диаметра отверстия, вида материала и прочих факторов. В зависимости от диаметра обрабатываемого отверстия при работе со сквозными отверстиями, резец требуется устанавливать ниже или выше их центра. В то же время, при работе с глухими отверстиями, резец внутренний расточной ставится четко по центру, чтобы не было бобышек в торце.

Маркировка

Существует несколько основных марок резцов, отличных по размеру и составу. К примеру, Т15К6 – материал изготовления относится к титановольфрамовой твердосплавной группе с 15%-ным содержанием карбида титана и 6%-ным содержанием кобальта.