Классификация резцов для токарного станка по металлу — виды, назначение. Виды токарных резцов по металлу: выбор и классификация Резец технические характеристики

К основным режущим инструментам, используемым при , относится резец, геометрические параметры которого определяют его технические возможности, точность и эффективность обработки. Разбираться в таких параметрах должен любой специалист, решивший посвятить себя токарному делу, поскольку правильный выбор углов резца увеличивает как продолжительность эксплуатации инструмента, так и производительность обработки.

Параметры токарных резцов

Любой токарный резец образуют державка, необходимая для фиксации инструмента в держателе , и рабочая головка, обеспечивающая резание металла. Для рассмотрения геометрических параметров токарного резца за образец лучше взять проходной инструмент.

На режущей части токарного резца данного типа выделяют три поверхности:

переднюю (по ней в ходе обработки заготовки осуществляется сход металлической стружки);
задние – главную и вспомогательную (обе повернуты своей лицевой частью к обрабатываемой детали).

Кромка инструмента, называемая режущей (и непосредственно участвующая в обработке), образована пересечением его передней и главной задней поверхностей. В геометрии токарного резца выделяют и вспомогательную режущую кромку. Она, соответственно, образована пересечением передней поверхности со вспомогательной задней.

Точку, в которой пересекаются главная и вспомогательная режущие кромки, принято называть вершиной резца. Последняя при резании металла испытывает колоссальные нагрузки, приводящие к ее поломке. Чтобы повысить стойкость вершины резца, ее в процессе заточки не заостряют, а немного скругляют. Это требует введения такого параметра, как радиус при вершине. Есть и еще один способ увеличения стойкости вершины токарного резца – формирование переходной режущей кромки, имеющей прямолинейную форму.

Важнейшими геометрическими параметрами резцов для токарной обработки являются их углы, которые определяют взаимное расположение поверхностей инструмента. Параметры углов варьируются в зависимости от разновидности токарного резца и от ряда других факторов:

материала изготовления инструмента;
условий его работы;
характеристик материала, который предстоит обрабатывать.

Углы резцов для токарной обработки

Чтобы правильно определять углы токарного инструмента, их точные величины, их рассматривают в так называемых исходных плоскостях.

Основная плоскость параллельна направлениям подач токарного резца (продольной и поперечной) и совпадает с его опорной поверхностью.
Плоскость резания включает главную режущую кромку и проходит по касательной по отношению к поверхности обработки. Эта плоскость перпендикулярна к основной.
Главная секущая плоскость пересекает главную режущую кромку и располагается перпендикулярно по отношению к проекции, которую данная кромка откладывает на основную плоскость. Есть еще и вспомогательная плоскость секущего типа, которая, соответственно, перпендикулярна проекции, откладываемой на основную плоскость вспомогательной режущей кромкой.

Как уже говорилось выше, измеряются именно в данных плоскостях и те из них, которые измеряют в плоскости, называемой главной секущей, обозначают как главные. Это, в частности, главный передний, главный задний углы, а также углы заострения и резания.

Одним из важнейших считается главный задний угол токарного резца, который минимизирует трение, возникающее при взаимодействии задней поверхности инструмента с деталью, которую в данный момент обрабатывают (а значит, уменьшает нагрев резца и продлевает срок его службы). Образуется этот угол поверхностью резца (главной задней) и плоскостью резания. Выбирая данный угол при заточке инструмента, учитывают тип обработки и материал заготовки. При этом следует знать, что сильное увеличение размера заднего угла приводит к быстрому выходу токарного резца из строя.

Прочность и стойкость режущего инструмента, усилия, возникающие в ходе обработки, определяются параметрами переднего угла. Он находится между передней поверхностью токарного резца и плоскостью, в которой расположена главная режущая кромка (эта плоскость перпендикулярна плоскости резания). При заточке токарного резца, учитывают ряд факторов, влияющих на величину данного угла:

материал заготовки и самого инструмента;
форму передней поверхности;
условия, в которых резец будет использоваться.

Увеличение значения переднего угла, с одной стороны, позволяет улучшить чистоту обработки, а с другой – провоцирует снижение прочности и стойкости токарного резца. Такой угол, получаемый в результате заточки, может иметь положительное и отрицательное значение.

Токарные резцы с передними углами, которые имеют отрицательные значения, отличаются высокой прочностью, но выполнять обработку такими инструментами затруднительно. Обычно заточку с передним углом, который имеет положительное значение, используют, когда предстоит обработка заготовки из вязкого материала, а также когда материал изготовления инструмента отличается высокой прочностью.

Резцы с передними углами, имеющими отрицательное значение, применяют при обработке материалов с высокой твердостью и прочностью, при выполнении прерывистого резания, когда материал изготовления инструмента не обладает достаточной прочностью на изгиб и плохо воспринимает ударные нагрузки.

Параметрами, характеризующими геометрию резца для токарной обработки, также являются углы резания и заострения. Угол резания, величина которого может варьироваться в пределах 60–100 0 , находится между поверхностью инструмента, называемой передней, и плоскостью резания.

Величина данного угла напрямую зависит от твердости, которой обладает обрабатываемый металл: чем она выше, тем больше его значение. Угол заострения полностью соответствует своему названию, он измеряется между главной передней и главной задней поверхностями инструмента и характеризует степень заострения его вершины.

Характеризуют токарный резец и углы в плане. Это главный, измеряемый между направлением продольной подачи и проекцией, которую откладывает главная режущая кромка на основную плоскость, и вспомогательный, образуемый проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением продольной подачи.

При заточке указанные углы выбираются не произвольно, а в зависимости от типа токарной обработки и жесткости, которой обладает система «станок – инструмент – заготовка». Так, обработку большей части металлов можно проводить инструментами с главным углом в плане, равным 45 0 , но тонкие и длинные заготовки следует обрабатывать резцами, у которых величина этого угла находится в промежутке 60–90 0 . Это необходимо для того, чтобы исключить прогиб и дрожание детали.

Вспомогательный угол в плане одновременно коррелирует с чистотой обработки и со стойкостью резца. С его уменьшением возрастает чистота обработки и увеличивается стойкость инструмента.

Помимо рассмотренных выше в геометрии токарных резцов различают углы.

При работе на токарных станках применяют различные режущие инструменты: резцы, сверла, зенкеры, развертки, метчики, плашки, фасонный инструмент и др. Токарные резцы являются наиболее распространенным инструментом, они применяются для обработки плоскостей, цилиндрических и фасонных поверхностей, нарезания резьбы и т. д. Элементы резца показаны на рисунке. Резец состоит из головки (рабочей части) и стержня, служащего для закрепления резца в резцедержателе. Передней поверхностью резца называют поверхность, по которой сходит стружка. Задними (главной и вспомогательной) называют поверхности, обращенные к обрабатываемой детали. Главная режущая кромка выполняет основную работу резания. Она образуется пересечением передней и главной задней поверхностей резца. Вспомогательная режущая кромка образуется пересечением передней и вспомогательной задней поверхностей. Вершиной резца является место пересечения главной и вспомогательной режущих кромок.

Для определения углов резца установлены понятия: плоскость резания и основная плоскость. Плоскостью резания называют плоскость, касательную к поверхности резания и проходящую через главную режущую кромку резца (смотри рисунок). Основной плоскостью называют плоскость, параллельную направлению продольной и поперечной подач; она совпадает с нижней опорной поверхностью резца. Углы резца разделяют на главные и вспомогательные (смотри рисунок). Главные углы резца измеряют в главной секущей плоскости, т. е. плоскости, перпендикулярной проекции главной режущей кромки на основную плоскость.

Главным задним углом α называется угол между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания. Углом заострения β называется угол между передней и главной задней поверхностями резца. Главным передним углом γ называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной плоскости резания и проходящей через главную режущую кромку резца. Сумма углов α+β+γ=90 градусов. Углом резания δ называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью резания. Главным углом в плане φ называется угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи. Вспомогательным углом в плане φ1 называется угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи. Углом при вершине в плане ε называется угол между проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость. Вспомогательным задним углом α1 называется угол между вспомогательной задней поверхностью и плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно основной плоскости. Углом наклона главной режущей кромки λ называется угол между главной режущей кромкой и плоскостью, проходящей через вершину резца параллельно основной плоскости. Резцы классифицируются: по направлению подачи - на правые и левые (правые резцы на токарном стане работают при подаче справа налево, т. е. перемещаются к передней бабке станка); по конструкции головки - на прямые, отогнутые и оттянутые (смотри рисунок);

Резцы: а - прямые, б - отогнутые, в - оттянутые

по роду материала - из быстрорежущей стали, твердого сплава и т. д.; по способу изготовления - на цельные и составные (при использовании дорогостоящих режущих материалов резцы изготовляют составными: головка - из инструментального материала, а стержень - из конструкционной углеродистой стали; наибольшее распространение получили составные резцы с пластинами из твердого сплава, которые припаиваются или крепятся механически); по сечению стержня - на прямоугольные, круглые и квадратные; по виду обработки - на проходные, подрезные, отрезные, прорезные, расточные, фасонные, резьбонарезные и др. (смотри рисунок).

Токарные резцы для различных видов обработки:

а - наружное обтачивание проходным отогнутым резцом, б - наружное обтачивание прямым проходным резцом, в - обтачивание с подрезанием уступа под прямым углом, г - прорезание канавки, д - обтачивание радиусной галтели, е - растачивание отверстия, ж, з, и - нарезание резьбы наружной, внутренней и специальной

У резца различают главные углы, вспомогательные углы и углы в плане.

Главные углы измеряются в сечении главной секущей плоскости А-А (рис. 13), которая перпендикулярна к проекции главной режущей кромке на основную плоскость.

g - главный передний угол – угол между передней поверхностью и плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания.

Рисунок 7 – Элементы резца Рисунок 8 – Поверхности и плоскости

при токарной обработке

Рисунок 9 – Углы токарного резца

С увеличением угла g инструмент легче врезается в материал, снижается сила резания и расход мощности, повышается качество обрабатываемой поверхности. С другой стороны чрезмерное увеличение угла g снижает прочность главной режущей кромки и увеличивает ее износ. Величина g обычно составляет 0 - 15 о, а при обработке твердых материалов и ударных нагрузках передний угол может быть отрицательным и достигать – 10 о.

a  – главный задний угол – угол между главной задней поверхностью и плоскостью резания. Угол a предназначен для уменьшения трения между главной задней поверхностью и поверхностью резания, что снижает износ инструмента. Чрезмерное увеличение угла приводит к снижению прочности режущего лезвия. Обычно он составляет 6 – 12 о.

b – угол заострения (угол клина), находится между передней и главной задней поверхностью резца (a +b +g = 90 о).

d - угол резания , находится между передней поверхностью и плоскостью резания (d = a + b ).

Вспомогательные углы определяются в сечении вспомогательной секущей плоскостью Б-Б, которая проходит перпендикулярно к проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость.

a 1 - вспомогательный задний угол , который находится между вспомогательной задней поверхностью и плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно основной плоскости. Угол уменьшает трение между вспомогательной задней поверхностью резца и обработанной поверхностью заготовки. Он составляет обычно 3 – 5°.

К вспомогательным углам относят обычно угол наклона главной режущей кромки l , который определяется между главным режущим лезвием и плоскостью, проходящей через вершину резца параллельно основной плоскости (рис. 14). Угол определяет направление схода стружки и колеблется от + 5 о до - 5 о. Если l = 0, стружка сходит по оси резца, если l < 0 – стружка сходит в направлении подачи, при l > 0 стружка сходит в направлении, обратном направлению подачи. Направление схода стружки существенно при работе на станках-автоматах. С увеличением l качество обработанной поверхности ухудшается.

Рисунок 10 – Углы наклона главной режущей кромки

Углы в плане определяются в основной плоскости на виде сверху.

j - главный угол в плане - угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи. С уменьшением j  шероховатость обработанной поверхности уменьшается. Одновременно уменьшается толщина и увеличивается ширина срезаемого слоя, что снижает износ инструмента, однако возможно возникновение вибрации в процессе резания и снижение качества обработанной поверхности. Угол j изменяется в широком диапазоне от 0 о до 95 о.

j 1 – вспомогательный угол в плане – угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением, обратном движению подачи. С уменьшением угла j 1 шероховатость уменьшается, увеличивается прочность вершины резца и снижается его износ. У проходных резцов угол j 1 составляет обычно 10 о -30 о.

e - угол при вершине - угол между проекцией главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость (j +j 1 +e =180 о).

Из рассмотренных углов только b , l иe являются постоянными и не зависят от установки резца. Остальные углы изменяются по величине в зависимости от положения вершины резца относительно центров станка (a, a 1 , j ) или поворота резца в резцедержателе (j, j 1 ).

Режущее лезвие резца не всегда прямолинейно. Для обработки фасонных поверхностей, а иногда и в других случаях, главное режущеелезвие делается криволинейным.

Передняя поверхность резца может иметь три формы (рис. 15): плоскую без фаски, рекомендуемую при обработке серого чугуна, однако она может быть использована и для других материалов (см. рис. 15 а); плоскую с фаской - при токарной обработке стали с большими подачами (см. рис. 15 б); криволинейную с фаской - для резцов всех типов при обработке пластичных материалов (см. рис. 15 в).

Форма головки резца, величина углов, форма передней поверхности и режущего лезвия, размеры сечения резца существенно отражаются на процессе резания. Они влияют на величину сил, температуру резца, что, в свою очередь, должно учитываться при определении режимов резания.

Рисунок 11 – Форма передней поверхности резца

Основным режущим инструментом токаря является резец. Рабочая часть резца имеет форму клина - простейшего орудия, известного человеку еще с древних времен. Усилия, приложенные к клину, по закону механики значительно увеличиваются на его рабочих поверхностях. Когда величина давления на клин превысит силу сцепления частиц материала, происходит расцепление материала. Работа резца имеет много общего с работой клина.

Резец (рис. 7) состоит из двух частей: головки, т. е. режущей части, и стержня (тела), которым резец закрепляется в резцедержателе.

Головка имеет следующие элементы: переднюю поверхность, по которой сходит стружка; задние поверхности (главная и вспомогательная), обращенные к обрабатываемой заготовке; режущие кромки: главную (образованную пересечением передней и главной задней поверхностями), вспомогательную (образованную пересечением передней и вспомогательной задней поверхностями); вершину резца - место сопряжения главной и вспомогательной режущих кромок.

Вершина резца может быть острой или закругленной.

Для того чтобы обеспечить необходимую режущую способность инструмента, получить требуемую точность и качество поверхности детали, высокую производительность труда, необходимо правильно выбрать геометрию резца, т. е. величины углов и форму передней поверхности.

К основным углам резца (углам рабочего клина) относятся (рис. 8): передний угол у (гамма), главный задний угол а (альфа), угол заострения Р (бета) и угол резания 6 (дельта). Передний угол у служит для облегчения процесса образования и схода стружки. В зависимости от прочности и твердости обрабатываемого материала, а также материала режущей части резца и других факторов передний угол может быть от 0 до 30°. Главный задний угол а служит для уменьшения трения между резцом и поверхностью заготовки, назначается в пределах 6-12°.

Углом заострения (3 называется угол между передней и задней поверхностями резца.

Углом резания б называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью, касательной к поверхности резания (это сумма углов а + р). Углами в плане называются углы между кромками резца и направлением подачи (рис.9). Величина углов в плане <р и фі влияет на стойкость резца и качество обработанной поверхности. Числовые значения углов рабочего клина и углов в плане резца принимаются по справочным таблицам в зависимости от условий обработки. Подробные сведения о геометрии резца приведены в главе 17.

Современные производители станочного оборудования предлагают различные образцы агрегатов, которые находят свое применение в различных отраслях промышленности и производства. Изготовление мебели - сложный процесс, в котором без специальных устройств не обойтись. …

По закону сохранения энергии энергия, затраченная на процесс резания, не может исчезнуть: она превращается в другой вид -в тепловую энергию. В зоне резания возникает теплота резания. В процессе резания больше …

Особенностью современного технического прогресса является автоматизация на базе достижений электронной техники, гидравлики и пневматики. Главными направлениями автоматизации являются применение следящих (копировальных) устройств, автоматизация управления станками и контроля деталей. Автоматическое управление …

Работа 1

Токарные резцы

1. Части и элементы резца

При обработке резанием применяют режущие инструменты разнообразных форм и конструкций. Простейшей формой режущего инструмента является токарный резец (рис. 1). Резец имеет рабочую часть – головку Б, на которой расположены режущие элементы, и державку А, предназначенную для установки и закрепления резца на станке (в резцедержателе).

Рис. 1. Элементы режущих инструментов

Заточкой создаются клинообразная форма головки резца для лучшего внедрения в обрабатываемый материал. На головке резца расположены ее рабочие элементы (см. рис. 1): 1 –передняя поверхность; 3 –главная и 4 –вспомогательная задние поверхности 2 –главная и 6 –вспомогательная режущие кромки; 5 –вершина резца.

2. Поверхности на обрабатываемой детали, координатные

и секущие плоскости

На обрабатываемой детали (заготовке) различают следующие поверхности (рис. 2, а ): 1 –обрабатываемая, 2 –обработанная и 3 –поверхность резания. Для определения углов резца рассматривают следующие координатные плоскости:

Основная плоскость (ОП) – плоскость, проходящая через основание державки резца (рис. 2, а ).

Плоскость резания (ПР) – проходит через главное режущее лезвие резца, касательно к поверхности резания заготовки.

Главная секущая плоскость (N – N ) – плоскость, перпендикулярная к проекции главного режущего лезвия на основную плоскость (рис. 2, б ).

Рис. 2. Координатные и секущие плоскости

Вспомогательная секущая плоскость (N 1 – N 1) – плоскость, перпендикулярная к проекции вспомогательного режущего лезвия на основную плоскость. На рис. 2, б показаны следы плоскости N – N и N 1 – N 1 .

3. Углы токарного резца

Углы резца определяют положение в пространстве элементов его рабочей части. Эти углы называют углами резца в статике и показаны на рис. 3. Совокупность углов резца составляет его геометрию .

Рис. 3. Углы резца в статике

В главной секущей плоскости измеряют главный передний угол γ, главный задний угол α, угол заострения β и угол резания δ (рис. 3).Главный передний угол - угол, заключенный между передней поверхностьюрезца и плоскостью перпендикулярной к плоскости резания, проведенной через главную режущую кромку. На рис. 3 он положительный, но может быть равным нулю или иметь отрицательное значение.

Главный задний угол α - это угол, заключенный между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания.

Углом заострения β называют угол, заключенный между передней иглавной задней поверхностями.

Углыγ, α и βназывают главными углами , так как они определяют геометрию режущего клина. Сумма этих углов составляет 90˚, т.е.γ + α + β = 90˚.

Величины углов γи α находятся в пределах: γ = –10…+15˚; α = 6–12˚.

Положение вспомогательной задней поверхности определяется вспомогательным задним углом α 1 (в сечении N 1 – N 1).

Углы в плане измеряются в основной плоскости.

Главный угол в плане φ – угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи.

Вспомогательный угол в плане φ 1 – угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи.

Угол при вершине ε– угол между проекциями режущих кромок на основную плоскость. Сумма углов φ + φ 1 + ε = 180˚. Для проходных резцов φ = 30–90˚; φ 1 = 10–45˚.

Положение главной режущей кромки относительно основной плоскости определяется углом λ – углом наклона главной режущей кромки . Это угол, заключенный между главной режущей кромкой и линией, проведенной через вершину резца параллельно основой плоскости. Угол λ измеряется в плоскости, проходящей через главную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости.

а б в

Рис. 4 . Углы наклона главной режущей кромки

Угол λможет быть отрицательным (рис. 4, а ), равным 0 (рис. 4, б ) и положительным (рис. 4, в ). Для токарных резцов λ = –5…+15˚.

Угол λ влияет на направление схода стружки и прочность режущей кромки.

4. Классификация токарных резцов

На токарных станках выполняют много видов обработки, что привело к созданию большого количества резцов по назначению и конструкции. Типы токарных резцов в основном подразделяют по следующим признакам: виду обработки, характеру обработки, форме головки, направлению подачи, способу изготовления и роду материала режущей части.

Рис. 5. Основные типы токарных резцов

На рис. 5 приведены типы резцов по виду обработки. Проходные резцы 1,2 и 3 служат для обтачивания гладких цилиндрических и конических поверхностей. Подрезной резец 4 работает с поперечной подачей при обточке плоских торцовых поверхностей. Широкий проходной резец 5 служит для чистового продольного точения. Расточный резец 6 применяется при растачивании сквозных отверстий, а расточной упорный резец 7 - для растачивания глухих отверстий. Отрезной резец 8 применяется для разрезания заготовки и для протачивания кольцевых канавок. Для нарезания резьбы применяют резьбовой резец 9, а для обточки фасонных поверхностей - резец 10.

По характеру обработки резцы подразделяют на черновые (обдирочные) 2, чистовые 5 и для тонкого точения. По форме головки: прямые 1,3, отогнутые 2, оттянутые 8 и изогнутые.

По направлению подачи их подразделяют на правые и левые. Правые работают с подачей справа налево, а левые - слева направо. По способу изготовления резцы бывают целые, с приваренной встык головкой, с припаянной пластинкой, с механическим креплением режущей пластинки. По применяемому материалу резцы бывают из быстрорежущей стали, с пластинками из твердого сплава или минералокерамики, с кристаллами алмазов.

5. ИЗМЕРЕНИЕ УГЛОВ РЕЗЦА И ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА

Углы γ, α, α 1 , φ, φ 1 , λ измеряют с помощью угломера, а углы β, δ и ε определяют вычислением по формулам: β = 90 0 – (α + γ); δ = α + β и ε = 180 0 – (φ + φ 1).

В отчете необходимо описать основные типы токарных резцов, привести рисунок токарного проходного резца cобозначением частей и элементов резца. Измерить и вычислить углы проходного, подрезного и отрезного резцов и данные занести в табл. 1.

Таблица1.