Конструктивные элементы токарного резца

Содержание: Скрыть Открыть

Резец токарный – это основной рабочий элемент оснастки токарных дерево- и металлообрабатывающих станков применяемый для придания заготовке необходимой формы и размеров. От выбора типа токарного резца, его заточки и состояния во многом зависит возможность тех или иных операций, изготовления деталей требуемой конфигурации.

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.

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

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.

Рекомендации по подбору резца

При выборе инструмента необходимо руководствоваться функциональным назначением резцов. Что же касается материала, углов заточки и прочих параметров необходимо учесть твердость материала обрабатываемой заготовки. Также необходимо определиться с тем, что является наиболее приоритетным фактором при проведении работ – качество, производительность, стойкость инструмента.

Рекомендуемый минимальный набор резцов состоит из:

• Проходного необходимого для торцевой обработки;
• Наружного нейтрального;
• Расточного.

Данный базовый комплект достаточен для выполнения большей части типовых операций, но конечно для более сложных работ понадобится расширенный набор инструмента, в том числе фасонные и резьбовые резцы. Для профессиональных работ в большом объёме разумным вариантом будет приобретение набора резцов со сменными пластинами. Это позволит впоследствии тратить меньше средств на приобретение расходных материалов, по мере износа производя только замену пластин, а не резцов целиком.

Действующие стандарты

Производство токарных резцов регулируется различными действующими стандартами. Так, технические условия отрезных резцов определяет ГОСТ 18874-73, проходных – ГОСТ 18871-73. На расточные резцы действует ГОСТ 18872-73, на фасонные – ГОСТ 18875-73 и на резьбовые – ГОСТ 18885-73.

Токарный прямой проходной резец (рис. 3.6) состоит из рабочей части (головки) 2 и тела (стержня) 3.

Рис. 3.6. Элементы и части токарного проходного резца:

1 — вспомогательная задняя поверхность; 2 — головка; 3 — тело; 4 — передняя поверхность; 5 — вспомогательная режущая кромка; 6 — главная задняя поверхность; 7— главная режущая кромка; 8— вершина

Тело резца служит для его установки и закрепления в резцедержателе. Рабочая часть резца образуется при его заточке и содержит следующие элементы: переднюю, поверхность 4 (поверхность, по которой сходит стружка); главную заднюю поверхность 6 (она наиболее развита и направлена по движению подачи); вспомогательную заднюю поверхность / (направлена против движения подачи). Пересечение передней и главной задней поверхностей дает главную режущую кромку 7, пересечение передней и вспомогательной задней поверхностей дает вспомогательную режущую кромку 5. Режущие кромки пересекаются в вершине резца 8. Расположение поверхностей и кромок резца определяется его заточкой «геометрией режущей части инструмента».

Для определения углов, под которыми располагаются элементы инструмента, вводят координатные плоскости.

На рис. 3.7 показаны координатные плоскости токарного проходного резца в статической системе координат.

Основная плоскость (Р_у) параллельна всем возможным направлениям движения подачи для данного способа обработки. Плоскость резания (Р_х) проходит через главную режущую кромку касательно поверхности резания. Главная секущая плоскость (Р_п) проходит через главную режущую кромку перпендикулярно поверхности резания.

Геометрия инструмента и ее влияние на процесс резания и качество обработки

Главные углы (рис. 3.8) рассматриваются в главной секущей плоскости.

Рис. 3.7. Координатные плоскости токарного проходного резца:

/)_р — главное движение резания; /)_Л — движение продольной подачи;

— движение поперечной подачи; Р_у — основная плоскость; Р,_; — плоскость резания; Р_т — главная секущая плоскость

Главный задний угол а лежит между касательной к главной задней поверхности в рассматриваемой точке главной режущей кромки и плоскостью резания. Наличие угла уменьшает трение между обработанной и главной задней поверхностями, что увеличивает стойкость инструмента. Однако чрезмерное увеличение угла приводит к уменьшению прочности режущего лезвия. Величина угла лежит в пределах 5—10° и выбирается в зависимости от упругих свойств обрабатываемого материала. Для видов обработки, при которых скорость подачи соизмерима со скоростью главного движения (нарезание резьбы) угол выбирается в пределах 8—14°.

Главный передний угол улежит между основной плоскостью и передней поверхностью. Он может быть: положительным (если передняя поверхность расположена ниже основной плоскости); равным нулю (передняя поверхность совпадает с основной плоскостью) и отрицательным (если передняя поверхность расположена выше основной плоскости). Угол оказывает большое влияние на процесс резания. С увеличением угла уменьшаются деформации срезаемого слоя (режущему клину легче врезаться в металл); улучшаются условия схода стружки; уменьшаются силы резания; повышается качество обработки. Однако чрезмерное увеличение угла приводит: к уменьшению прочности режущего лезвия; увеличению износа режущего лезвия; вследствие выкрашивания — к ухудшению теплоотвода от инструмента. При обработке низкоуглеродистых и низколе-

Рис. 3.8. Геометрия режущей части токарного резца в статической

/)_р — главное движение резания; — движение подачи; — основная плоскость; Р_п — плоскость резания; Р_х — главная секущая плоскость; а — главный задний угол; у — главный передний угол; ср — главный угол в плане; ф, — вспомогательный угол в плане; X — угол наклона главной режущей кромки

гированных сталей быстрорежущим инструментом угол выбирают в пределах 12—18°. При обработке вязких материалов угол увеличивается, а при обработке хрупких и твердых материалов — уменьшается вплоть до отрицательных значений.

Углы в плане рассматриваются между направлением движения подачи и проекцией соответствующей режущей кромки на основную плоскость.

Главный угол в плане ср лежит между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением движения подачи. Угол определяет параметры переходного конуса между обрабатываемыми поверхностями и угол фасок, т.е. определяется чертежом детали. В основном угол ср влияет на шероховатость обработанной поверхности. С уменьшением угла шероховатость понижается, одновременно снижается толщина и растет ширина срезаемого слоя. Следовательно уменьшаются сила и температура резания, приходящиеся на единицу длины режущей кромки, но резко увеличивается сила резания в направлении, перпендикулярном оси заготовки.

Вспомогательный угол в плане ф[ лежит между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением движения подачи. С уменьшением угла понижается шероховатость обработанной поверхности, одновременно увеличивается прочность режущего лезвия и его стойкость.

Главная режущая кромка не всегда совпадает с основной плоскостью, поэтому рассматривается угол наклона главной режущей кромки X. Это угол между главной режущей кромкой и основной плоскостью, проведенной через вершину резца. Если вершина является высшей частью главной режущей кромки, то X больше 0, если вершина совпадает с основной плоскостью, то X = 0, если вершина является низшей частью главной режущей кромки, то X меньше 0. С увеличением угла ухудшается качество обработанной поверхности. Но чаще всего выбор величины и знака угла определяется направлением схода стружки. При отрицательных углах стружка сходит по направлению движения подачи, что безопасно при работе на универсальных станках. При положительных углах стружка сходит по направлению против движения подачи, что безопасно при работе на станках с автоматическим и полуавтоматическим циклом. Положительные углы задаются при обработке отверстий для того, чтобы стружка выходила из отверстия.

Резец состоит из державки I (рис. 1.2), которая служит для установки резца на станке, и режущей ча­сти (лезвия) И. На режущей части выделяют следующие конструктивные элементы: переднюю поверх­ность лезвия 7, по которой сходит стружка; главную заднюю поверхность лезвия 2, которая обращена к поверхности резания; вспомогательную заднюю поверхность лезвия 3, которая обращена к обработан­ной поверхности; главную режущую кромку 4, которая образована пересечением передней и главной задней поверхностей лезвия (выполняет основную работу резания); вспомогательную режущую кромку 5, которая образована пересечением передней и вспомогательной задней поверхностей лезвия; вершину лезвия 6, образованную пересечением главной и вспомогательной режущих кромок.

1.8. Геометрические параметры режущей части резца

К геометрическим параметрам режущей части резца относят углы заточки лезвия и радиус при вер­шине резца.

Геометрические параметры резца рассматривают в статике относительно двух координатных плос­костей: основной и плоскости резания (рис. 1.3).

Основная плоскость Р_у — плоскость, параллельная направлениям подач токарного станка (5_пр, 5_П) и проходящая через главную режущую кромку резца.

Плоскость резания Р_п — плоскость, проходящая касательно к главной режущей кромке лезвия и перпендикулярно основной плоскости.

Для определения действительных значений углов заточки резца проведем главную секущую плос­кость Р_т.

Главная секущая плоскость Р_х — плоскость, проходящая перпендикулярно к линии пересечения основной плоскости и плоскости резания. Это сечение показано на рис. 1.4.

К основным углам заточки относят:

передний угол у — угол между передней поверхностью лезвия и основной плоскостью (измеряют в главной секущей плоскости);

главный задний угол а — угол между главной задней поверхностью лезвия и плоскостью резания (измеряют в главной секущей плоскости);

главный угол в плане ср — угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением движения продольной подачи;

вспомогательный угол в плане (р₂ — угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением, обратным движению продольной подачи.

Геометрические параметры режущей части резца выбирают в зависимости от обрабатываемого ма­териала и других условий обработки.

Для измерения углов заточки резца используют специальное устройство —угломер.

Угломер (рис. 1.5) состоит из основания 1, вертикальной стойки 2 и шкального устройства 3 с измери­тельной линейкой 4, которая может поворачиваться вокруг оси 6. Шкальное устройство направляется по стойке и при необходимости может поворачиваться вокруг оси стойки, фиксируясь в любом положении по высоте. Положение поворотной измерительной линейки фиксируется винтом 5.

При измерении углов у и а измерительную линейку устанавливают перпендикулярно к главному режущему лезвию резца. При измерении переднего угла у линейка 4 совмещается с передней поверхно­стью резца, а при измерении главного заднего угла а — с главной задней поверхностью. По показаниям шкалы угломера определяют значение углов.

Вопросы для самопроверки

Перечислите формообразующие движения.

Что называют главным движением резания?

Что называют движением подачи?

Что называют режимом обработки (режимом резания)?

Что. изображают на схеме обработки?

В каких единицах измеряют скорость главного движения резания и подачи при точении?

Какова главная конструктивная особенность любого режущего инструмента?

Назовите части, элементы и геометрические параметры токарного проходного прямого резца.

Т е м а 2. ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ТОЧЕНИЕМ

Цель — изучение технологических возможностей точения, основных узлов токарно-винторезного станка и их назначения, инструментов для выполнения разных видов токарных работ; получение прак­тических навыков наладки станка и работы на нем.

Назначение и область применения точения

Инструмент для токарных работ

Кинематические методы формообразования поверхностей точением

Вопросы для самопроверки

Назначение и область применения точения

Точение — вид лезвийной обработки резанием с вращательным главным движением резания, сооб­щаемым заготовке, и поступательным движением подачи, сообщаемым инструменту. Точением обраба­тывают поверхности тел вращения на всех типах токарных станков. Точением получают наружные и внутренние цилиндрические, конические, фасонные, резьбовые, торцовые поверхности, а также коль­цевые канавки разного вида.

Основные виды токарных работ: обтачивание (точение наружной поверхности), растачивание (точе­ние внутренней поверхности), подрезание торца, снятие фаски, отрезание, резьбонарезание, сверление, накатывание (см. тему 10) и др.

Универсальный токарно-винторезный станок модели 1К62 показан на рис. 2.1. Станина 1 является базой для всех остальных узлов станка. В передней бабке 3 находится коробка скоростей, которая служит для изменения частоты вращения шпинделя — главного вала станка. На правом фланце шпинделя для закрепления заготовки и передачи на нее крутящего момента установлен патрон 15.

Коробка подач 2 позволяет изменять скорости вращения ходового вала 13 и ходового винта 12, что обеспечивает продольную и поперечную подачи режущего инструмента.

Суппорт 8 состоит из продольного 4, поперечного 7 и верхнего 6 суппортов, а также четырехпози­ционного резцедержателя 5. Суппорт 8 перемещается по направляющим 11 станины, что обеспечивает движение резца вдоль оси вращения заготовки. Поперечный суппорт перемещает резец по направляю­щим продольного суппорта перпендикулярно оси вращения заготовки. Между верхним и поперечным суппортами имеется поворотная плита, которая позволяет устанавливать верхний суппорт под углом к линии центров станка (линия, проходящая через ось вращения шпинделя и ось центра задней бабки 10).

В фартуке 14 смонтированы механизмы, которые преобразуют вращательное движение ходового ва­ла 13 (или ходового винта 12) в поступательное движение продольного и поперечного суппортов (про­дольное и поперечное движения подач). Ходовой винт 12 работает лишь при нарезании резьб резьбовы­ми резцами.

В корпусе задней бабки 10 в осевом направлении перемещается пиноль 9. В пиноли устанавливается центр с коническим хвостовиком, поддерживающий заготовку, или режущий (осевой) инструмент для обработки отверстий. Щиток 16 защищает работающего от летящей при резании стружки.

Заготовки на станке устанавливают с помощью патронов или в центрах с поводковой планшайбой (рис. 2.2). Для закрепления заготовок, у которых отношение длины к их диаметру Ь/А

Заготовки с соотношением Ь/А > 4 устанавливают в центрах с поводковой планшайбой. В этом случае вращение со шпинделя на заготовку передается поводковой планшайбой с пальцем, закрепленной на фланце шпинделя станка (рис. 2.2, б), и поводковым хомутиком (см. рис. 2.2, в), закрепленным на заготовке.

Центры устанавливают в конические отверстия шпинделя станка и пиноли задней бабки. По кон­струкции и назначению различают следующие типы центров (рис. 2.3):

упорный (см. рис. 2.3, а) — используют при обтачивании цилиндрических поверхностей;

срезанный (полуцентр) (см. рис. 2.3, б) — применяют для обработки торца заготовки;

с шариковой опорой (см. рис. 2.3, в) — предназначен для обтачивания конической поверхности способом смещения задней бабки;

обратный (см. рис. 2.3, г) — используют для установки заготовок малых диаметров (до 4 мм);

вращающийся (см. рис. 2.3, б) — предназначен для установки заготовок с большим сечением сре­заемого слоя (когда в процессе резания возникают значительные силы резания), а также для обработки заготовок с высокой частотой вращения шпинделя.

Для закрепления в центрах на заготовке необходимо предусматривать стандартные центровые отвер­стия (рис. 2.3, е).

При обработке нежестких заготовок <Ь/д, > 10) применяют люнеты, предназначенные для созда­ния дополнительной опоры в целях предотвращения прогиба под действием сил резания. Неподвижные люнеты устанавливают на направляющих станины, подвижные — на продольном суппорте.

Инструмент для токарных работ

На токарных станках используют токарные резцы, осевой инструмент (сверла, зенкеры, развертки и другие инструменты, назначение и классификация которых рассмотрены при изучении темы 6), а также инструмент для обработки поверхностей без снятия стружки (см. тему 10).

Токарные резцы по назначению делятся на проходные, подрезные, отрезные, фасонные, расточные, контурные и др. В табл. 2.1 показаны основные типы токарных резцов.

Проходные резцы по конструкции подразделяют на прямые, упорные, отогнутые, а по расположению главной режущей кромки — на правые и левые. Режущая кромка правого проходного резца расположена так, что она может срезать с заготовки материал при перемещении резца справа налево, а левого про­ходного резца — слева направо. Проходные резцы применяют в основном для точения цилиндрических и конических поверхностей. Проходной отогнутый резец можно использовать для подрезания торца, а проходной упорный — для точения ступенчатого вала. Подрезные токарные резцы предназначены толь­ко для обработки торцовых поверхностей.

Отрезными резцами отрезают готовое изделие (деталь от заготовки). Фасонные резцы, предназна­ченные для обработки фасонных поверхностей, рассматриваются при изучении темы 3, а резьбовые — темы 4. Расточные резцы служат для растачивания сквозных и глухих отверстий в заготовках (отливках или поковках), имеющих отверстия; в сплошных заготовках отверстия получают сверлением спиральны­ми сверлами, а затем обрабатывают зенкерами и развертками (см. тему 6), а также расточными резцами.

Кинематические методы формообразования поверхностей точением

Поверхности вращения получают перемещением образующей линии по направляющей, которая представляет собой окружность (табл. 2.2). Образующая линия может быть любой формы и распола­гаться произвольно относительно направляющей.

При точении направляющая окружность всегда воспроизводится за счет вращательного движения заготовки, а образующая линия воспроизводится перемещением инструмента. Для формообразования точением используют два кинематических метода: следов и копирования или их сочетание (например, при нарезании резьбы).

При обработке по методу следов образующая воспроизводится траекторией вершины токарного рез­ца при его движении относительно заготовки (см. табл. 2.2) по прямой линии.

При обработке по методу копирования образующая повторяет форму и размеры главной режущей кромки инструмента на обрабатываемой поверхности заготовки.

Способом копирования обрабатывают короткие поверхности деталей любой формы. Способ следов применяют для точения поверхностей вращения любой формы без ограничения длины обработки.

Какие виды работ выполняют на токарных станках?

Какие движения заготовки и инструмента используют при формообразовании поверхностей точе­нием?

Поясните сущность кинематических методов формообразования следов и копирования.

Перечислите основные узлы токарно-винторезного станка.

Какие типы инструментов используют при токарной обработке?

Перечислите способы закрепления заготовок и приспособления, применяемые для этой цели.

ТемаЗ. ОБРАБОТКА КОНИЧЕСКИХ И ФАСОННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Цель — изучение технологических возможностей способов обработки конических и фасонных по­верхностей на токарно-винторезном станке, используемых режущих инструментов; приобретение навы­ков наладки станка и самостоятельной работы на нем.

Способы обработки конических поверхностей

Характеристика способов обработки конических поверхностей

Обработка фасонных поверхностей Вопросы для самопроверки

Способы обработки конических поверхностей

Основные геометрические параметры конуса (рис. 3.1): В и (1 — диаметры оснований конуса, мм; I — длина конуса (рас­стояние между основаниями), мм; а — угол уклона конуса, град ; 2а — угол конуса, град.

Обработка конических поверхностей точением на токарно-винторезных станках обеспечивается вращением за­готовки (главное движение резания В_г) и перемещением ин­струмента (движение подачи Вд). В зависимости от способа подача может быть продольной, поперечной, наклонной (табл. 3.1). При одновременном равномерном движении резца па­раллельно и перпендикулярно оси вращения заготовки также будет формироваться коническая поверхность. Этот способ используют на токарных станках с числовым программным управлением (ЧПУ).