Резцы для токарных работ на станках с ЧПУ. 1

Отличия токарных резцов по назначению. 1

Базовые схемы резцов. 4

Подсистема резцов для станков с ЧПУ. 7

Инструментальные материалы. 15

Заточка резцов. 23

Список литературы. 28

Резцы для токарных работ на станках с ЧПУ.

Токарные резцы предназначены для выполнения всего многообразия различных операций на станках с ЧПУ, на ГПМ и ГПС, а также на станках токарной группы с ручным управлением.

Отличия токарных резцов по назначению.

По назначению система токарных резцов подразделяется на следующие подсистемы:

· для наружного точения, растачивания, нарезания резьб, прорезания канавки отрезания на станках легких и средних серий;

· для работ на тяжелых, крупных токарных и карусельных станках;

· для работ на ГПМ, многоцелевых станках со встроенными роботизированными комплексами автоматической смены инструмента;

· для специальных работ (резцы для плазменно-механической обработки, фасонные).

Каждая из подсистем имеет свои специфические особенности, обусловленные многими факторами и в первую очередь конструкцией оборудования, его технологическим назначением и т.д. Система резцов базируется на общих методологических принципах и предусматривает:

· разработку (выбор) и унификацию надежных методов закрепления сменных пластин в державке (в том числе цельные и составные резцы, с напаянными пластинами, сборные);

· обеспечение удовлетворительного дробления и отвода, стружки из зоны резания;

· достаточно высокую точность позиционирования вершин сменных пластин (за счет создания точных баз гнезда);

· быстросменность и удобство съема и замены сменных пластин, режущего элемента или кассеты (блока);

· унификацию и максимально допустимое сокращение (сведение к оптимальному значению технико-экономических показателей промышленного производства и применения) числа методов закрепления пластин в державке;

· возможность использования всей гаммы и размеров сменных пластин отечественного и зарубежного производства;

· соответствие точностных параметров резцов международным стандартам;

· обязательность применения специальных деталей крепежа (винтов, штифтов и т.п.) повышенной точности и надежности разработка новых форм и размеров режущих пластин, форм их передних поверхностей, обеспечивающих удовлетворительное дробление и отвод стружки;

· использование опыта новаторов и изобретателей;

· применение прогрессивных ресурсосберегающих технологий изготовления деталей крепежа, ключей; технологичность и экономичность изготовления (сбережение материалов и трудовых ресурсов);

· возможность применения составных (найденных, цельных, клееных и других подобных соединений) твердосплавных пластин с блоками (державками) инструмента в случаях несомненной их технико-экономической эффективности или невозможности конструкторского решения резца в сборном варианте (в первую очередь для малых сечений державок, некоторых расточных и отрезных операций и т.п.).

Подсистемы конструкций резцов созданы на основе общепринятой мировой практикой системы форм державок и углов в плане для обеспечения всех операций точения. Например, для подсистемы наружного точения и растачивания формы державок, обеспечивающих выполнение всего многообразия переходов токарной обработки, предусмотрены международные (ИСО 5910, 5909 и др.) и отечественные стандарты.

Базовые схемы резцов.

В настоящее время, несмотря на огромное многообразие конструкции и схем узлов крепления сменных многогранных пластин в державках, ведущие зарубежные изготовители резцов используют в серийном производстве весьма ограниченное число методов закрепления. Ограничено их число и в отечественных подсистемах резцов. Например, в подсистемах для наружного точения и растачивания на станках легких и средних серий приняты четыре базовые схемы конструкции узлов крепления СМП (обозначение креплений по ГОСТ 26476-85):

· без отверстия – прихватом (тип С);

· с цилиндрическим отверстием – рычажным механизмом (тип Р);

· штифтом и прихватом (тип М);

· с тороидальным отверстием – винтовым механизмом (тип S).

Пластины без отверстия закрепляют по методу С. За основу принята конструкция, широко применяемая на автомобильных заводах. При таком методе закрепления режущие пластины базируют в закрытом гнезде державки по двум базовым поверхностям и сверху прижимают к опорной поверхности прихватом. Быстрый съем пластин обеспечивается дифференциальным винтом. Опорную твердосплавную пластину закрепляют винтом на державке резца или разрезной пружинящей втулкой.

Резцы с креплением СМП по методу С имеют различные исполнения: для режущих пластин с задним углом и без заднего угла; с опорными пластинами; без опорных пластин.

Следует отметить, что СМП заднего угла имеют в 2 раза больше режущих кромок, чем СМП с задним углом. На передней поверхности СМП с задним углом выполнены стружколомающие канавки для дробления и отвода сливной стружки. При использовании СМП без заднего угла применяют накладные стружколомы.

Резцы с опорной пластиной широко применяют при точении и растачивании; резцы без опорной пластины – при растачивании малых отверстий и точении на станках легких серий (сечение h [ b державки резца 12 х 12…16 х 16 мм). Эксплуатация резцов показала, что при работе на универсальных и специальных станках в крупносерийном и массовом производстве хорошо зарекомендовали себя резцы с твердосплавными стружколомами.

В таких резцах можно использовать СМП из твердого сплава, керамики и т.п.

Резцы с СМП с положительными углами обеспечивают уменьшение сил резания, поэтому их рекомендуется применять при обработке нежестких деталей. Эти резцы можно также применять с накладными стружколомами.

Для наружного точения и растачивания в резцах с закреплением по методу С используют квадратные, трехгранные, ромбические СМП, а также параллелограмные пластины типа KNUX с креплением специальным фигурным прихватом. СМП с центральным цилиндрическим отверстием закрепляют рычажным механизмом по методу Р и модернизированным клиновым креплением (клин-перехватом) по методу М. Закрепление рычажным механизмом является наиболее рациональным для резцов сечением державок от 20 х 20 до 40 х 40 мм. Эту конструкцию эффективно, применяют на станках с ЧПУ. Разработана отечественная оригинальная конструкция рычажного механизма, которая соответствует лучшим мировым образцам, а по назначению полностью унифицирована с конструкциями резцов, выпускаемых на некоторых крупных машиностроительных заводах отечественной промышленности, и с инструментом, выпускаемым за рубежом.

СМП базируется в закрытом гнезде державки, а рычаг, приводимый в действие винтом, подтягивает ее к двум боковым стенкам гнезда и надежно прижимает к опоре. Опорную пластину закрепляют разрезной втулкой. Конструкция узла крепления обеспечивает возможность быстрого и точного поворота или смены СМП и надежного ее закрепления. Она позволяет всю гамму новых прогрессивных отечественных и зарубежных пластин, а также СМП со сложной формой передней поверхности, обеспечивающей хорошее дробление стружки в широком диапазоне подач и глубин резания.

Для контурной обработки на станках с ЧПУ, ГПМ и ГПС, позволяющей за один рабочий ход обточить несколько поверхностей детали, применяют резцы с ромбическими СМП (e=80° и 55°). Промышленные партии резцов с L-образным рычагом для наружного точения и растачивания широко освоены в серийном производстве инструментальными заводами Минстанкпрома, их выпускают по ТУ2-035-892 и ГОСТ 26613-85.

Подсистема резцов для станков с ЧПУ.

Для выполнения одним резцом предварительных и окончательных операций в первую очередь на универсальных станка с ручным управлением разработана гамма резцов с модернизированным клиновым креплением СМП клин-прихватом (метод М). Клин прижимает СМП не только к штифту, на который ее устанавливают центральным отверстием, но и к опороной пластине. При таком закреплении СМП остается открытой вспомогательная режущая кромка.

Разработана также подсистема токарных отрезных и канавочных резцов для станков с ЧПУ и ГПМ, в которую включены следующие резцы.

1. Отрезные резцы повышенной надежности с напайными твердосплавными пластинами. От выпускаемых по ГОСТ 18884-73 отрезных резцов их отличает:

· повышенная точность изготовления и взаимного расположения поверхностей державки, что обеспечивает их применение на станках с ЧПУ;

· использование новых, в том числе трехслойных, марок припоев и замена материала державки на сталь 35ХГСА или 30ХГСА практически исключает трещинообразование при напайке, что позволит сократить расход резцов примерно в 3-4 раза;

· повышенное качество и точность заточки резца уменьшают затраты потребителя на первичную заточку на 0,3-0,4 р;

· улучшенный внешний вид.

Основные размерные параметры резцов полностью соответствуют стандарту ISO243-1975 (Е).

2. Резцы отрезные державочные с механическим креплением сменных неперетачиваемых твердосплавных режущих пластин.

Резец состоит из державки, неперетачиваемой однокромочной режущей пластины, подпружиненного прихвата. На опорной поверхности режущей пластины выполнен V-образный выступ, которым ее устанавливают в V-образном пазу гнезда державки. При закреплении гарантируется поджим режущей пластины со стороны упорной поверхности гнезда. Геометрические параметры режущей части обеспечивают хороший отвод стружки из зоны резания, что особенно важно при обработке заготовок из вязких материалов.

Использование режущих пластин из твердых сплавов с износостойким покрытием обеспечивает повышение стойкости в 2-4 раза.

3. Отрезные пластинчатые резцы с механическим креплением сменных неперетачиваемых твердосплавных режущих пластин предназначены для выполнения операций отрезки в первую очередь на универсальных станках с ручным управлением. Резец состоит из блока, закрепленного в резцедержателе станка, пластинчатой державки и неперетачиваемой двухкромочной режущей пластины, которая закрепляется упругим лепестком державки. Опорные поверхности режущей пластины выполнен в виде V-образных пазов, которыми она взаимодействует с V-образными выступами гнезда и упругого лепестка державки.

ТОКАРНЫЕ РЕЗЦЫ ДЛЯ СТАНКОВ С ЧПУ

Требования к резцам для станков с ЧПУ.

Максимальное использование МНП с механическим креплением на корпусах и державках резцов. Это обеспечит постоянство конструктивных и геометрических параметров резцов в процессе эксплуатации.

Использование рациональных форм пластин. Это придает универсальность инструменту, т.е. дает возможность обрабатывать одним резцом максимальное число поверхностей детали.

Унификация основных и присоединительных размеров инструмента. Резцы с различными углами в плане должны иметь одни и те же основные координаты. Это создает удобство для программирования технологических операций.

Возможность работы резцов в прямом и перевернутом положении.

Возможность применения резцов в левом исполнении.

Повышенная точность инструмента, особенно резцовых вставок. Это необходимо для повышения точности предварительной настройки и попадания инструмента в размер после его закрепления на станке или в резцовом блоке.

Удовлетворительное формирование стружки. Обеспечивается канавками, полученными при изготовлении твердого сплава­ или канавками, заточенными алмазным кругом на передних поверхности пластин.

Номенклатура токарных резцов. Для выполнения разнообразных операций на токарных станках с ЧПУ разработаны типовые конструкции сборных резцов оснащенных многогранными пластинками из твердого сплава, режущей керамики и сверхтвердых материалов.

В зависимости от модели токарных станков предусмотрено при­менение резцов с сечением от 16x16 до 40x40 мм. Номенклатура резцов должна обеспечивать обработку типовых поверхностей дета­лей и включает в себя следующие разновидности:

проходные отогнутые резцы с углом φ = 45° для наружной обточки, обработки торцев, снятия фасок, обработки выточек (ГОСТ 21151-75, тип 1);

контурные резцы с параллелограммными пластинками и углом φ = 95° для обточки деталей по цилиндру, торцу, обратному конусу с углом спада до 30°, обработки радиусных поверхностей и канавок (ГОСТ 20872-80, тип 1);

копировальные резцы с параллелограммными пластинками и φ = 63° для обработки полусферических поверхностей и конусов с уг­лом спада до 57° (ГОСТ 20872-80, тип 2);

резьбовые резцы с ромбическими пластинами и креплением прихватом для нарезания наружных резьб с шагом 2...6 мм (конструкция ВНИИ инструмента);

резцы для нарезания внутренних резьб с шагом до 2 мм и минимальным диаметром обработки 35 мм (ГОСТ 22207-76, тип 2);

резцы с ромбической пластиной и φ = 95° для растачивания сквозных отверстий и проточки выточек (ГОСТ 26612-85, тип 6);

расточные резцы с φ = 92° и минимальным диаметром обработки 22 мм (ГОСТ 20874-75, тип 3);

резцы проходные с φ = 45° с квадратными пластинами, левые, для наружной обточки, обработки торцов, снятия фасок, обработки выточек (ГОСТ 21151-75, тип 1);

резцы для проточки наружных прямых канавок шириной 1...6 мм и глубиной, равной ширине (конструкция ВНИИинструмента);

резцы контурные с пластинкой трехгранной формы и φ = 63° (ГОСТ 20872-80, тип 4);

контурные резцы с пластинкой трехгранной правильной Формы и φ = 93° (ГОСТ 20872-80, тип 3);

резьбовые резцы для нарезания наружных резьб с шагом до 2 мм (ГОСТ 22207-76, тип 1);

резцы проходные упорные с трехгранной пластинкой неправильной формы и φ = 93° для обработки ступенчатых поверхностей, фасок, торцев (ГОСТ 21151-75, тип 4).

Применяют резцы в трех исполнениях:

Полномерные. Используются на станках со съемными блоками, которые в сборе с резцами настраиваются на размер вне станка.

Укороченные с регулировочными элементами.

Резцы-вставки.

Укороченные резцы и резцы-вставки настраивают на размер установочными винтами вне станка в специальном приспособлении и затем устанавливают в пазах инструментальных головок и резцедержателей. Выпускаются по ОСТ-23.5.551-82, ГОСТ 23.5.552-82 и ОСТ 21110-1-83.

Дабы добиться отличной производительности, прекрасного качества обрабатывания деталей, каждый режущий инструмент для станков с ЧПУ обязательно должен соответствовать определенным требованиям. Тщательный отбор, подготовка необходимых инструментов, обеспечивающая техническую надежность, автоматизацию рабочего процесса станка с ЧПУ, включает соответствие высокого уровня прочности таких приспособлений с их универсальностью.

Для производства режущего инструментария употребляют:

• твердые сплавы;
• металлокерамику;
• сталь быстрорежущую;
• синтетические материалы.

Причем твердые сплавы в свою очередь также подразделяются на несколько групп, различающихся по своим эксплуатационным, физическим, химическим свойствам:

• титано-тантало-вольфрамовые;
• без вольфрамовые;
• вольфрамовые;
• тантало-вольфрамовые.

Об основных требованиях для режущих инструментов

Производственные станки с программным управлением, как правило, должны использовать такие режущие приспособления, что удовлетворяют ряду условий, таких как:

• стабильность режущих свойств;
• правильное формирование, выполнение отвода стружек;
• универсальность использования для обработки разного вида деталей на разнотипных станках;
• быструю их сменяемость для переналадки, обработки других деталей или же смены затупившегося инструмента;
• обеспечение необходимой точности обрабатывания деталей.

Внимание. В некоторых случаях, указанные выше требования к режущим инструментам, могут не позволить применять на устройствах с ЧПУ те, которые успешно применяются на обычных станках. Для таких современных станков сейчас выделяются специальные группы режущих, стандартизованных приспособлений.

Об инструментах, применяемых на токарных станках

Для обрабатывания деталей на токарных устройствах обычно используют:

• резцы;
• разного вида сверла;
• развертки;
• метчики.

Об особенностях использования резцов

Чаще всего в обычном токарном станке применяются в качестве особого режущего инструмента специальные резцы, имеющие типовые конструкции установленного типа. Обычно они бывают сборного вида, оснащены многогранными специальными пластинами из твердых металлов, различных сверхтвердых материалов (СМП).

К таким резцам предъявляются определенные требования:

• использование по максимуму пластин, которые механическим способом закрепляются на их корпусе для обеспечения постоянных, геометрических, конструктивных свойств;
• применение пластин наиболее оптимальных форм, которые обеспечат универсальную работу инструментов;
• возможность предусмотреть все действия этих приспособлений в прямом или перевернутом положении;
• допустить возможность работы резца левого исполнения;
• гарантирование высокой надежности резцовых вставок;
• правильное формирование стружек для отведения их по специальным бороздкам, сделанным на передних сторонах используемых пластин.

О видах резцов

Обычно комплект режущих приспособлений, используемых таким станком с ЧПУ, содержит типовые резцы такого вида:

• проходные, согнутые с правой стороны на 45°, чтобы обеспечить снятие фасок, наружную обточку торцовых сторон;
• резцы контурного вида с пластинами в виде параллелограмма, позволяющими выполнять обточку цилиндрических, контурных деталей, обтачивать конусные детали до 30°;
• контурные, со специальными пластинами в форме параллелограмма для возможности обрабатывать поверхности полусферического вида и конусов до 57°;
• резьбовые, имеющие ромбические пластины, которые закрепляются сверху, давая возможность нарезать резьбу, с расстоянием шага от 2 до 6мм.

О сменных многогранных пластинках (СМП)

Резцы сборные с пластинами СМП приобрели наибольшую популярность, широкое распространение применения их на станках, имеющих ЧПУ, благодаря таким факторам как:

• экономный расход резательных дефицитных резцов;
• сокращение времени для наладки инструментов, при которой смена СМП может производиться без снимания корпуса резца;
• хорошее качество дробления стружек;
• не нужно постоянно затачивать сам резец.

Зависимость производительности режущего инструмента от методов закрепления пластинок

В приспособлениях сборного типа производительность, равно как и надежность, выносливость, долговечность их эксплуатации, зависит от способов закрепления многогранных пластин. Эти крепежи должны обеспечить:

• надежность (без возможных микроскопических смещений во время движения, производимого режущими инструментами);
• плотность контакта поверхностей между опорными пластинами и пазами;
• точное позиционирование и возможность взаимной замены рабочих кромок;
• поддержку геометрической стабильности;
• раздробление и надежное отведение стружек;
• наименьшее время, допущенное на смену лезвий.

Об инструментах, применяемых для фрезерных станков

Для фрезерования используются в качестве режущих приспособлений фрезы, которые бывают различных конструкций, и имеют специальные зубья для обрабатывания поверхности деталей.

Все фрезерные инструменты различаются между собой по:

• форме и внешнему виду зубьев;
• их направлению и исполнению;
• их применению и креплению.

Чтобы в патроне фрезерного станка хорошо укрепить фрезу, используют ее хвостовик, который крепят к зубьям методом сварки или разными крепежными элементами, например:

• болтами;
• специальными клиньями;
• винтами.

Иногда фреза может быть представлена единым целым со своей режущей частью. Так ее обычно и называют – цельной фрезой.

Важно. Некоторые современные станки с ЧПУ употребляют только цельные специальные концевые фрезы, имеющие хвостовики цилиндрического, а также конического вида для более прочного, скорого закрепления их в патроне фрезерных станков.

При производстве фрезерных инструментов чаще всего используются следующие материалы:

• металлокерамика;
• быстро-режущие стали;
• твердые сплавы, имеющие специальные алмазные напыления для усиления твердости.

О принципах обрабатывания фрезой

При фрезеровании с помощью зубьев фрезы снимается стружка со шлифуемых ими поверхностей, при этом она из зоны резания отводится специальными бороздками вдоль самой фрезы. Поэтому особое значение имеет расположение зубьев относительно друг друга. Правильное геометрическое взаимное расположение влияет на:

• быстроту резания;
• качество обрабатываемых поверхностей;
• износостойкость фрезы;
• экономию энергетических затрат;
• цену готовых изделий.

Внимание. Каждый тип предполагаемых заготовок, будь то дерево, камень, металл, оргстекло, например, требует определенного вида фрезерных приспособлений.

О видах фрез

Эти инструменты бывают разнообразного типа, которые обычно классифицируют по определенным группам, объединенным общим признаком. К таким признакам можно отнести, например:

• конструктивные особенности;
• геометрические формы;
• виды обрабатываемых деталей.

К конструктивным особенностям относят фрезы:

• цельные, сделанные из одного вида материала как неделимое целое со своей режущей стороной;
• составные фрезы, отличающиеся зубчатой частью, сделанной из прочной стали, припаянной или приваренной к хвостовику;
• сборные, у которых зубчатая часть прикрепляется к хвостовику простым механическим способом (при помощи болтов или винтов).

По геометрическому типу к таким режущим приспособлениям относятся фрезы:

• торцевые;
• цилиндрического типа;
• концевые;
• конического вида.

Операция фрезерования связана с режущими действиями, производимыми на поверхностях разных деталей, к примеру:

• шлифовальная обработка плоскостей;
• прорезывание пазов;
• нарезание разного вида резьбы;
• простое разрезание металла.

Бывают еще типизированные режущие инструменты, зависящие от вида отделываемых заготовок, к примеру, фрезы для обработки:

• меди, алюминия и других пластичных металлов;
• камня;
• дерева;
• оргстекла;
• стали.

В подобных случаях материал самих режущих частей на фрезах зависит от жесткости обрабатываемой заготовки и соответственно от конструкции специальных бороздок для отведения стружек, которые могут быть:

• пластичными;
• мелкими;
• крупными;
• хрупкими.

Об особенностях подбора режущих инструментов

Сейчас сложно представить фрезерный современный станок с ЧПУ без соответственно подходящих специальных фрезерных инструментов, без наличия которых нельзя достичь значительной производительности. Точность обрабатывания деталей, удобство эксплуатации – вот главные критерии предъявляемых к ним строгих требований.

На таких станках резательным инструментом часто являются фрезы концевого цилиндрического вида из твердосплавных или алмазных материалов. К их достоинствам относятся:

• обладание высокой износостойкостью;
• способность противостоять вибрации во время вращательного движения;
• повышенная жесткость;
• большая скорость резания;
• очень высокая точность обработки.

Все станки современного типа с числовым программным управлением могут выполнять самые сложные технологические действия, автоматически производя необходимую обработку деталей. Причем детали могут быть из чугуна, сплавов легких металлов, стали. Все действия таких устройств запрограммированы еще до начала рабочего процесса. И потому так важно правильно подобрать режущие инструменты, соответствующие всем необходимым требованиям и параметрам.

Для начала, учтем то, что работу на станках с ЧПУ выполняют режущими инструментами общего назначения (т.е. такой инструмент применяется на станках, у которых ручное управление). Но не так все просто, ведь в случае, если инструмент используется на станках с ЧПУ, то он должен соответствовать следующим требованиям: иметь высокое качество заточки, быть взаимозаменяемым, должен соответствовать повышенным требованиям по жесткости и износостойкости.

Одним из видов режущего инструмента является резец. Так, токарным резцом можно выполнять множество операций в том числе и на станках с ЧПУ. И, конечно же, токарные резцы отличаются по назначению.

Поэтому, были выделены следующие подсистемы:

Токарные резцы, выполняющие такие операции как точение, нарезание резьб, растачивание, прорезание канавки, отрезание на станках средних и легких серий;

Токарные резцы, выполняющие специальные работы (например, фасонный резец или резец для плазменно-механической обработки);

Токарные резцы, которые устанавливаются на тяжелые, карусельные и крупные станки;

Токарные резцы, устанавливаемые на ТПМ и многоцелевые станки.

Подсистема резцов для станков с ЧПУ.

Давайте поподробнее рассмотрим подсистему резцов для станков с ЧПУ. Так, например, резец, имеющий модернизированное клиновое крепление СМП - клин-прихват, служит для проведения предварительной и окончательной операций на станках универсальных. Суть заключается в прижимании клином СМП к штифту и к опорной пластине. Имея такое закрепление, мы можем наблюдать открытую вспомогательную режущую кромку.

А теперь, рассмотрим подсистемы резцов, которые составляют канавочные резцы и токарные отрезные резцы.

Итак, исходя из особенностей строения, резец может быть:

1. Отрезной державочный, у которого сменные неперетачиваемые твердосплавные режущие пластины имеют механическое крепление.

Данный резец имеет в своем строении: подпружинный прихват, неперетачиваемую однокромочную режущую пластину, державку.

Для того, чтобы установить режущую пластину в V - образный паз гнезда державки, необходим V - образный выступ непосредственно на опорной поверхности этой самой пластины.

Еще хотелось бы отметить, что если режущие пластины изготовлены из твердых сплавов с износостойким покрытием, то стойкость увеличивается в 2-3 раза.

2. Отрезной, имеющий напаянные твердосплавные пластины.

Здесь уже применяют новые (и трехслойные в том числе) марки припоев для изготовления. А державку могут изготовить из стали 35ХГСА, либо 30ХГСА, что значительно уменьшает, а точнее, практически исключает трещинообразование при напайке. таким образом, происходит сокращение расхода резцов в 3-4 раза.

Очень хорошее качество и точность заточки приводит к уменьшению затрат на первичную заточку (примерно на 0,3 - 0,4 р.).

3. Канавочный державочный, у которого сменные перетачиваемые твердосплавные режущие пластины имеют механическое крепление.

По названию понятно, что такой резец нужно использовать для прорезания канавки (с точными размерами). Режущий элемент ничто иное, как твердосплавная пластина, выполненная по ГОСТ 2209-83. Строение данного резца включает: державку, режущую пластину (форма которой призматическая), упорный элемент (имеющий вид сухаря), регулировочный винт и прихват.

Чтобы не происходили поперечные смещения опорной поверхности режущей пластины, ее (пластину) делают под углом к боковой, а прихватом происходит фиксирование. Регулировочный винт обеспечивает вылет режущей пластины после переточки, и в дальнейшем - фиксацию этой самой пластины, тем самым предотвращая продольное смещение.

База этой конструкции послужила выпуску канавочных резцов, которые позволяют обрабатывать внутренние резьбовые, угловые, прямые канавки и наружные угловые и прямые канавки.

Ну и стоит отметить, что рациональная эксплуатация предполагает не менее 20 переточек.

4. Отрезной пластинчатый, имеющий сменные твердосплавные режущие пластины.

(Но, такой резец прежде всего применим для универсальных станков с ручным управлением)

Такой резец имеет в своем строении: блок (который закреплен в резцедержателе), неперетачиваемую двухкромочную режущую пластину, закрепляет которую упругий лепесток державки, пластинчатую державку.

Резец становится более универсальным оттого, что пластинчатая державка позволяет регулировать показатели ее вылета из блока на заданный размер.

5. Канавочный, у которого сменные неперетачиваемые твердосплавные режущие пластины имеют механическое крепление.

Данный тип резца имеет в своем строении: державку, зажимной винт с шайбой, двухкромочную режущую пластину. С помощью винта закрепляют режущую пластину. Что касаемо наличия двух режущих кромок - то это позволяет экономить твердый сплав.

Далее, стоит отметить и подсистему резцов широкого назначения, состоящую из сборных резцов, которые позволяют производить черновое, получистовое и чистовое точение заготовок, сделанных из чугуна и стали.

Таким образом, заготовки могут подвергаться обтачиванию, подрезке, обработке, прорезке, растачиванию.

В подсистему входит небольшое число групп:

ТТО

Резец этой группы устанавливается на тяжелые токарные станки (диаметр заготовки 1250 - 4000 миллиметров) и на карусельные станки (диаметр заготовки 3200 - 12000 миллиметров), у которых обычные резцедержатели.

ТПП

Резец этой группы устанавливается на тяжелые токарные станки, имеющие пластинчатые резцедержатели станков с ЧПУ.

КТО

Резец этой группы устанавливается на крупные токарные станки (диаметр заготовки 800 - 1000 миллиметров), обладающих стандартными резцедержателями, и карусельные станки (диаметр заготовки 1600 - 2800 миллиметров).

Необходимо улучшать качество работы режущего инструмента всеми возможными способами, в том числе, пользуясь опытом изобретателей, разрабатывать новые методы закреплений и смены пластин, использовать прогрессивные технологии для увеличения производительности труда.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Резцы для станков с ЧПУ

Введение

Токарные резцы предназначены для выполнения всего многообразия различных операций на станках с ЧПУ, на ГПМ и ГПС, а также на станках токарной группы с ручным управлением.

Отличия токарных резцов по назначению.

По назначению система токарных резцов подразделяется на следующие подсистемы: резец токарный станок заточка

Для наружного точения, растачивания, нарезания резьб, прорезания канавки отрезания на станках легких и средних серий;

Для работ на тяжелых, крупных токарных и карусельных станках;

Для работ на ГПМ, многоцелевых станках со встроенными роботизированными комплексами автоматической смены инструмента;

Для специальных работ (резцы для плазменно-механической обработки, фасонные).

Каждая из подсистем имеет свои специфические особенности, обусловленные многими факторами и в первую очередь конструкцией оборудования, его технологическим назначением и т.д. Система резцов базируется на общих методологических принципах и предусматривает:

Разработку (выбор) и унификацию надежных методов закрепления сменныхпластин в державке (в том числе цельные и составные резцы, с напаянными пластинами, сборные);

Обеспечение удовлетворительного дробления и отвода, стружки из зоны резания;

Достаточно высокую точность позиционирования вершин сменных пластин (за счет создания точных баз гнезда);

Быстросменность и удобство съема и замены сменных пластин, режущего элемента или кассеты (блока);

Унификацию и максимально допустимое сокращение (сведение к оптимальному значению технико-экономических показателей промышленного производства и применения) числа методов закрепления пластин в державке;

Возможность использования всей гаммы и размеров сменных пластин отечественного и зарубежного производства;

Соответствие точностных параметров резцов международным стандартам;

Обязательность применения специальных деталей крепежа (винтов, штифтов и т.п.) повышенной точности и надежности разработка новых форм и размеров режущих пластин, форм их передних поверхностей, обеспечивающих удовлетворительное дробление и отвод стружки;

Использование опыта новаторов и изобретателей;

Применение прогрессивных ресурсосберегающих технологий изготовления деталей крепежа, ключей; технологичность и экономичность изготовления (сбережение материалов и трудовых ресурсов);

Возможность применения составных (найденных, цельных, клееных и других подобных соединений) твердосплавных пластин с блоками (державками) инструмента в случаях несомненной их технико-экономической эффективности или невозможности конструкторского решения резца в сборном варианте (в первую очередь для малых сечений державок, некоторых расточных и отрезных операций и т.п.).

Подсистемы конструкций резцов созданы на основе общепринятой мировой практикой системы форм державок и углов в плане для обеспечения всех операций точения. Например, для подсистемы наружного точения и растачивания формы державок, обеспечивающих выполнение всего многообразия переходов токарной обработки, предусмотрены международные (ИСО 5910, 5909 и др.) и отечественные стандарты.

1. Базовые схемы резцов

В настоящее время, несмотря на огромное многообразие конструкции и схем узлов крепления сменных многогранных пластин в державках, ведущие зарубежные изготовители резцов используют в серийном производстве весьма ограниченное число методов закрепления. Ограничено их число и в отечественных подсистемах резцов. Например, в подсистемах для наружного точения и растачивания на станках легких и средних серий приняты четыре базовые схемы конструкции узлов крепления СМП (обозначение креплений по ГОСТ 26476-85):

Без отверстия - прихватом (тип С);

С цилиндрическим отверстием - рычажным механизмом (тип Р);

Штифтом и прихватом (тип М);

С тороидальным отверстием - винтовым механизмом (тип S).

Пластины без отверстия закрепляют по методу С. За основу принята конструкция, широко применяемая на автомобильных заводах. При таком методе закрепления режущие пластины базируют в закрытом гнезде державки по двум базовым поверхностям и сверху прижимают к опорной поверхности прихватом. Быстрый съем пластин обеспечивается дифференциальным винтом. Опорную твердосплавную пластину закрепляют винтом на державке резца или разрезной пружинящей втулкой.

Резцы с креплением СМП по методу С имеют различные исполнения: для режущих пластин с задним углом и без заднего угла; с опорными пластинами; без опорных пластин.

Следует отметить, что СМП заднего угла имеют в 2 раза больше режущих кромок, чем СМП с задним углом. На передней поверхности СМП с задним углом выполнены стружколомающие канавки для дробления и отвода сливной стружки. При использовании СМП без заднего угла применяют накладные стружколомы.

Резцы с опорной пластиной широко применяют при точении и растачивании; резцы без опорной пластины - при растачивании малых отверстий и точении на станках легких серий (сечение h [ b державки резца 12 х 12…16 х 16 мм). Эксплуатация резцов показала, что при работе на универсальных и специальных станках в крупносерийном и массовом производстве хорошо зарекомендовали себя резцы с твердосплавными стружколомами.

В таких резцах можно использовать СМП из твердого сплава, керамики и т.п.

Резцы с СМП с положительными углами обеспечивают уменьшение сил резания, поэтому их рекомендуется применять при обработке нежестких деталей. Эти резцы можно также применять с накладными стружколомами. Для наружного точения и растачивания в резцах с закреплением по методу С используют квадратные, трехгранные, ромбические СМП, а также параллелограмные пластины типа KNUX с креплением специальным фигурным прихватом. СМП с центральным цилиндрическим отверстием закрепляют рычажным механизмом по методу Р и модернизированным клиновым креплением (клин-перехватом) по методу М. Закрепление рычажным механизмом является наиболее рациональным для резцов сечением державок от 20 х 20 до 40 х 40 мм. Эту конструкцию эффективно, применяют на станках с ЧПУ. Разработана отечественная оригинальная конструкция рычажного механизма, которая соответствует лучшим мировым образцам, а по назначению полностью унифицирована с конструкциями резцов, выпускаемых на некоторых крупных машиностроительных заводах отечественной промышленности, и с инструментом, выпускаемым за рубежом.

СМП базируется в закрытом гнезде державки, а рычаг, приводимый в действие винтом, подтягивает ее к двум боковым стенкам гнезда и надежно прижимает к опоре. Опорную пластину закрепляют разрезной втулкой.

Конструкция узла крепления обеспечивает возможность быстрого и точного поворота или смены СМП и надежного ее закрепления. Она позволяет всю гамму новых прогрессивных отечественных и зарубежных пластин, а также СМП со сложной формой передней поверхности, обеспечивающей хорошее дробление стружки в широком диапазоне подач и глубин резания.

Для контурной обработки на станках с ЧПУ, ГПМ и ГПС, позволяющей за один рабочий ход обточить несколько поверхностей детали, применяют резцы сромбическими СМП ((=80(и 55(). Промышленные партии резцов с L-образным рычагом для наружного точения и растачивания широко освоены в серийном производстве инструментальными заводами Минстанкпрома, их выпускают по ТУ2- 035-892 и ГОСТ 26613-85.

2. Подсистема резцов для станков с ЧПУ

Для выполнения одним резцом предварительных и окончательных операций в первую очередь на универсальных станка с ручным управлением разработана гамма резцов с модернизированным клиновым креплением СМП клин-прихватом (метод М). Клин прижимает СМП не только к штифту, на который ее устанавливают центральным отверстием, но и к опороной пластине. При таком закреплении СМП остается открытой вспомогательная режущая кромка. Разработана также подсистема токарных отрезных и канавочных резцов для станков с ЧПУ и ГПМ, в которую включены следующие резцы.1. Отрезные резцы повышенной надежности с напайными твердосплавными пластинами. От выпускаемых по ГОСТ 18884-73 отрезных резцов их отличает:

Повышенная точность изготовления и взаимного расположения поверхностей державки, что обеспечивает их применение на станках с ЧПУ;

Использование новых, в том числе трехслойных, марок припоев и замена материала державки на сталь 35ХГСА или 30ХГСА практически исключает трещинообразование при напайке, что позволит сократить расход резцов примерно в 3-4 раза;

Повышенное качество и точность заточки резца уменьшают затраты потребителя на первичную заточку на 0,3-0,4 р;

Улучшенный внешний вид.

Основные размерные параметры резцов полностью соответствуют стандарту ISO243-1975 (Е).

2. Резцы отрезные державочные с механическим креплением сменных неперетачиваемых твердосплавных режущих пластин.

Резец состоит из державки, неперетачиваемой однокромочной режущей пластины, подпружиненного прихвата. На опорной поверхности режущей пластины выполнен V-образный выступ, которым ее устанавливают в V-образном пазу гнезда державки. При закреплении гарантируется поджим режущей пластины со стороны упорной поверхности гнезда. Геометрические параметры режущей части обеспечивают хороший отвод стружки из зоны резания, что особенно важно при обработке заготовок из вязких материалов.

Использование режущих пластин из твердых сплавов с износостойким покрытием обеспечивает повышение стойкости в 2-4 раза.

3. Отрезные пластинчатые резцы с механическим креплением сменных неперетачиваемых твердосплавных режущих пластин предназначены для выполнения операций отрезки в первую очередь на универсальных станках с ручным управлением. Резец состоит из блока, закрепленного в резцедержателе станка, пластинчатой державки и неперетачиваемой двухкромочной режущей пластины, которая закрепляется упругим лепестком державки. Опорные поверхности режущей пластины выполнен в виде V-образных пазов, которыми она взаимодействует с V-образными выступами гнезда и упругого лепестка державки.

Уменьшение ширины одной из двух режущих кромок на 0,3-0,4 мм обеспечивает работоспособность каждой режущей кромки в пределах нормативного среднего периода стойкости, но для этого изношенная, отработавшая кромка должна быть переточена на 0,3-0,4 мм. Такое техническое решение обеспечивает экономию твердого сплава.

Пластинчатая державка позволяет настраивать значение ее вылета из блока на требуемый размер, что делает резец более универсальным. Форма передней поверхности режущих пластин обеспечивает удовлетворительное стружкообразование и хороший отвод стружки при обработке заготовок из различных сталей в широком диапозоне подач.

4. Канавочные державочные резцы с механическим креплением сменных перетачиваемых твердосплавных режущих пластин предназначены для работы на универсальных станках и станках с ЧПУ. Их используют в первую очередь для прорезания канавок точных размеров. В качестве режущего элемента используют твердосплавные пластины, выпускаемые по ГОСТ 2209-83.

Наружную форму режущей части и требуемый размер обеспечивают заточкой. Максимальная ширина режущей кромки равна 4,8 мм. Резец состоит из державки, режущей пластины призматической формы, прихвата и упорного элемента в виде сухаря и регулировочного винта. Опорная поверхность режущей пластины выполнена под углом к боковой, что обеспечивает при закреплении прихватом ее фиксирование от поперечных смещений. Вылет режущей пластины после переточек и фиксация ее от продольного смещения обеспечиваются регулировочным винтом.

На базе этой конструкции освоены и серийно выпускают канавочные резцы для обработки наружных прямых и угловых канавок; для обработки внутренних прямых, угловых и зарезьбовых канавок. При рациональной эксплуатации допустимое число переточек не менее 20.

5. Канавочные резцы с механическим креплением сменных неперетачиваемых твердосплавных режущих пластин состоят из державки, двукромочной режущей пластины и зажимочного винта с шайбой. Опорные поверхности режущей пластины выполнены в виде V-образных пазов, которыми она взаимодействует с V-образными выступами гнезда. Режущую пластину закрепляют винтом, взаимодействующим с верхней частью гнезда, образованного прорезью в державке.

Точность базирования и фиксация режущей пластины от продольного смещения обеспечивается наличием в гнезде упорной базовой поверхности.

Отношение глубины прорезаемой канавки к ее ширине находится в пределах от1,0 до 2,0 в зависимости от ширины режущей части.

Наличие на режущей пластине двух режущих кромок обеспечивает экономию твердого сплава. Форма передней поверхности режущих пластин обеспечивает удовлетворительное стружкообразование и хороший отвод стружки в широком диапазоне подач.

Представленная номенклатура резцов обеспечивает возможность выполнения всех видов отрезных и канавочных операций.

Для нарезания резьб на токарных станках используют резцы с напаянными твердосплавными пластинами по ГОСТ 18885-73, с механическим креплением твердосплавных пластин.

Конструкция резца с механическим креплением перетачиваемых пластин аналогична конструкции канавочного резца для прорезания прямых канавок, отличие лишь в заточке режущей пластины с углом профиля при вершине равным 59(30). При принятой ширине используемой пластины обеспечивается шаг нарезаемой резьбы лт 0,8 до 3,5 мм. Точное шлифование (заточка) профиля режущей части обеспечивает получение нарезаемой резьбы по средней степени точности.

В резцах с механическим креплением неперетачиваемой режущей пластины ромбической формы требуемая геометрия режущей части пластины обеспечивается прессованием и спеканием. Для надежного крепления режущей пластины в глухом гнезде державки на ее передней поверхности имеется V- образный паз, предназначенный для соединения с прихватом. Шаг нарезаемых резьб находится в пределах от 2,5 до 6,0мм.

Резьбы специального профиля на трубах, муфтах, ниппелях и замках нефтяного и геологоразведочного оборудования в зависимости от профиля резьбы нарезают следующими резцами:

Предварительное - резцами, оснащенными СМП трехгранной формы по ГОСТ 19043-80 и ГОСТ 19044-80;

Окончательное - резцами, оснащенными пластинами квадратной или трехгранной формы с режущей частью, профиль которой получен шлифованием.

Пластины без отверстия закрепляют по методу С, а пластины с отверстием

Тянущим прихватом. Профиль режущей части может быть многозубым (до пяти) на одной режущей грани; диапазон шагов нарезаемых резьб находится в пределах от 2,54 до 6,35 мм. Число рабочих ходов в зависимости от шага от 2 до 12.

Рассмотрим подсистему резцов широкого назначения для обработки на тяжелых и крупных токарных, токарно-карусельных и вальцетокарных станках, в том числе на станках с ЧПУ. Такие резцы могут быть использованы и для другого тяжелого металлорежущего оборудования. В подсистему входят сборные резцы для чернового, получистового и чистового точения заготовок из стали, чугуна и других материалов любой твердости с глубиной резания при обдирке до 50 мм и подачей до 10 мм/об. Резцами выполняют обтачивание, подрезку, растачивание больших диаметров, прорезку и отрезку, обработку переходных поверхностей.

Подсистема состоит из нескольких групп:

ТТО - для тяжелых токарных станков с наибольшим диаметром устанавливаемой заготовки 1250-4000 мм и для карусельных станков с наибольшим диаметром устанавливаемой заготовки 3200-12000 мм, имеющих обычные резцедержатели;

ТТП - для тяжелых токарных станков с пластинчатым резцедержателями станков с ЧПУ;

КТО - для крупных токарных станков с наибольшим диаметром устанавливаемой заготовки 800-1000 мм, имеющих стандартные токарные резцедержатели, и карусельных станков с наибольшим диаметром устанавливаемой заготовки 1600-2800 мм.

В группе ТТО предусмотрено два типа резца до его опорной поверхности.

На основном корпусе К1 закрепляют набор быстросменных блоков Б1 (правых и левых проходных, проходных упорных, подрезных и др.). Эти блоки предназначены для обработки с большими глубинами резания (t= 12…40 мм), в том числе при черновой обработке и при прерывистом резании. Вспомогательный корпус К2 предусмотрен для крепления резцов группы КТО (t=10…20 мм), а также стандартных (t(8 мм).

В группе ТТП имеются три типа Г-образных корпусов инструмента различной ширины для пластинчатых резцедержателей, которые обеспечивают минимальный вылет головки резца и высокую жесткость суппорта с резцедержателем. На корпусе К4 крепят блоки Б1 для больших глубин резания, на корпусе К5 - резцы группы КТО для средних глубин резания и на корпусе К6 - блоки Б» для малых глубин резания.

Различные сочленения корпусов, блоков, резцов и пластин позволяют получить только для части подсистемы более 200 видов инструментов для различных переходов с различными главными углами в плане и длинами l лезвий.

В разработанной подсистеме для особо тяжелых условий резания применяют пластины с уступом П1 (ТУ 48-19-373-83). Пластины отличаются некоторым увеличением толщины при соответствующем уменьшении ширины, что приводит к дальнейшему повышению прочности инструмента.

Использование резцов, имеющих пластины с уступом, при рациональном их креплении и базировании обеспечивает увеличение подачи на 20-40% по сравнению с подачей при обработке резцами с напайной пластиной (что на 10-15% выше по сравнению с лучшими сборными резцами зарубежных фирм).

Для получистовой обработки с меньшими глубинами резания применяют утолщенную многогранную пластину П3 с отверстием. Новая конструкция узла крепления обеспечивает надежный прижим этой пластины к опорной и упорной поверхностям.

3. Инструментальные материалы

Режущие инструменты изготовляют целиком или частично из инструментальных сталей и твердых сплавов.

Инструментальные стали разделяют на углеродистые, легированные и быстрорежущие. Углеродистые инструментальные стали применяют для изготовления инструмента, работающего при малых скоростях резания. Из углеродистой стали марок У9 и У10А изготовляют ножи, ножницы, пилы, из У11,У11Ф, У12 - слесарные метчики, напильники и др. Буква У в марке стали обозначает, что сталь углеродистая, цифра после буквы указывает на содержание в стали углерода в десятых долях процента, а буква А - на то, что сталь углеродистая высококачественная, так как содержит серы и фосфора не более 0,03% каждого.

Основными свойствами этих сталей является высокая твердость (HRC 62-65) и низкая теплостойкость. Под теплостойкостью понимается температура, при которой инструментальный материал сохраняет высокую твердость (HRC 60) при многократном нагреве. Для сталей У10А - У13А теплостойкость равна 220(С, поэтому рекомендуемая скорость резания инструментом из этих сталей должна быть не более 8-10 м/мин.

Легированные инструментальные стали бывают хромистыми (Х), хромистокремнистыми (ХС) и хромовольфрамомарганцовистыми (ХВГ) и др.

Цифры в марке стали обозначают состав (в процентах) входящих компонентов. Первая цифра слева от буквы определяет содержание углерода в десятых долях процента. Цифры справа от буквы указывают среднее содержание легирующего элемента в процентах. Если содержание легирующего элемента или углерода близко к 1%, цифра не ставится.

Из стали марки Х изготовляют метчики, плашки, резцы; из стали 9ХС, ХГС

Сверла, развертки, метчики и плашки; из стали ХВ4, ХВ5 - сверла, метчики, развертки; из стали ХВГ - длинные метчики и развертки, плашки, фасонные резцы.

Теплостойкость легированных инструментальных сталей достигает 250-260(С и поэтому допустимые скорости резания для них в 1,2-1,5 раза выше,чем для углеродистых сталей.

Быстрорежущие (высоколегированные) стали применяют для изготовления различных инструментов, но чаще сверл, зенкеров, метчиков.

Быстрорежущие стали обозначают буквами и цифрами, например Р9, Р6М3 и др. Первая Р (рапид) означает, что сталь быстрорежущая. Цифры после нее указывают среднее содержание вольфрама в процентах. Остальные буквы и цифры обозначают то же, что и в марках легированных сталей.

Эти группы быстрорежущих сталей отличаются по свойствам и областям применения. Стали нормальной производительности, имеющие твердость до HRC65, теплостойкость до 620(С и прочность на изгиб 3000-4000 Мпа, предназначены для обработки углеродистых и низколегированных сталей с пределом прочности до 1000 Мпа, серого чугуна и цветных металлов. К сталям нормальной производительности относят вольфрамовые марок Р18, Р12, Р9, Р9Ф5 и вольфрамо-молибденовые марок Р6М3, Р6М5, сохраняющие твердость не ниже HRC 62 до температуры 620.

Быстрорежущие стали повышенной производительности, легированные кобальтом или ванадием, с твердостью до YRC 73-70 при теплостойкости 730- 650(С и с прочностью на изгиб 250-280 Мпа предназначены для обработки труднообрабатываемых сталей и сплавов с пределом прочности свыше 1000 Мпа, титановых сплавов и др. Улучшение режущих свойств стали достигается повышением содержания в ней углерода с 0,8 до 1%, а также дополнительным легированием цирконием, азотом, ванадием, кремнием и другими элементами. К быстрорежущим сталям повышенной производительности относят 10Р6М5К5, Р2М6Ф2К8АЕ, Р18Ф2, Р14Ф4, Р6М5К5, Р9М4ЕВ, Р9К5, Р9К10, Р10К5Ф5, Р18К5Ф2, сохраняющие твердость HRC 64 до температуры 630-640.

Твердые сплавы делят на металлокерамические и минералокерамические, их выпускаю в виде пластинок разной формы. Инструменты, оснащенные пластинками из твердых сплавов, позволяют применять более высокие скорости резания, чем инструменты из быстрорежущей стали.

Металлокерамические твердые сплавы разделяют на вольфрамовые, титановольфрамовые, титанотантало-вольфрамовые.

Вольфрамовые сплавы группы ВК состоят из карбидов вольфрама и кобальта. Применяют сплавы марок ВК3, ВК3М, ВК4, ВК6, ВК60М, ВК8, ВК10М. Буква В означает карбид вольфрама, К - кобальт, цифра - процентное содержание кобальта (остальное - карбид вольфрама). Буква М, приведенная в конце некоторых марок, означает, что сплав мелкозернистый. Такая структура сплава повышает износостойкость инструмента, но снижает сопротивляемость ударам. Применяются вольфрамовые сплавы для обработки чугуна, цветных металлов и их сплавов и неметаллических материалов (резины, пластмассы, фибры, стекла и др.).

Титановольфрамовые сплавы группы ТК состоят из карбидов вольфрама, титана и кобальта. К этой группе относят сплавы марок Т5К10, Т5К12, Т14К8, Т15К6, Т30К4. Буква Т и цифра ней указывают на процентное содержание карбида титана, буква К и цифра за ней - процентное содержание карбида кобальта, остальное в данном сплаве - карбид вольфрама. Применяются эти сплавы для обработки всех видов сталей.

Титанотанталовольфрамовые сплавы группы ТТК состоят из карбидов вольфрама, титана, тантала и кобальта. К этой группе относят сплавы марок ТТ7К12 и ТТ10КВ-Б, содержащие соответственно 7 и 10% карбидов титана и тантала, 12 и 8% кобальта, остальное - карбид вольфрама. Эти сплавы работают в особо тяжелых условиях обработки, когда применение других инструментальных материалов не эффективно.

Сплавы, имеющие меньшее процентное содержание кобальта, марок ВК3, ВК4 обладают меньшей вязкостью; применяют для обработки со снятием тонкой стружки на чистовых операциях. Сплавы, имеющее большее содержание кобальта марокВК8, Т14К8, Т5К10 обладают большей вязкостью, их применяют для обработки со снятием толстой стружки на черновых операциях.

Мелкозернистые твердые сплавы марок ВК3М, ВК6М, ВК10М и крупнозернистые сплавы марок ВК4 и Т5К12 применяют в условиях пульсирующих нагрузок и при обработке труднообрабатываемых нержавеющих, жаропрочных и титановых сплавов.

Твердые сплавы обладают высокой теплостойкостью. Вольфрамовые и титановольфрамовые твердые сплавы сохраняют твердость при температуре в зоне обработки 800-950(С, что позволяет работать при высоких скоростях резания (до 500м/мин при обработке сталей и 2700м/мин при обработке алюминия).

Для обработки деталей из нержавеющих, жаропрочных и других труднообрабатываемых сталей и сплавов предназначены особо мелкозернистые вольфрамокобальтовые сплавы группы ОМ: ВК60ОМ - для чистовой обработки, а сплавы ВК10-ОМ и ВК15-ОМ - для получистовой и черновой обработки. Дальнейшее развитие и совершенствование сплавов для обработки труднообрабатываемых материалов вызвало появление сплавов марок ВК10-ХОМ и ВК15-ХОМ, в которых карбид тантала заменен карбидом хрома. Легирование сплавов карбидом хрома увеличивает их твердость и прочность при повышенных температурах.

Для повышения прочности пластинок из твердого сплава применяют плакирование их защитными пленками. Широко применяют износостойкие покрытия из карбидов титана нанесенные на поверхность твердосплавных в виде тонкого слоя толщиной 5-10 мм. При этом на поверхности твердосплавных пластин образуется мелкозернистый слой карбида титана, обладающий высокой твердостью, изностостойкостью и химической устойчивостью при высоких температурах. Стойкость твердосплавных пластин с покрытием в среднем в 1,5-3 раза выше стойкости обычных пластин, скорость резания ими может быть увеличена на 25-80%. В тяжелых условиях резания, когда наблюдаются выкрашивание и сколы у обычных пластин, эффективность пластин с покрытием снижается.

Промышленностью освоены экономичные безвольфрамовые твердые сплавы на основе карбида титана и ниобия, карбонитридов титана на никелемолибденовой связке. Применяют безвольфрамовые твердые сплавы марок ТМ1, ТМ3, ТН-20, ТН-30, КНТ-16. Они обладают высокой окалиностойкостью, превышающей стойкость сплавов на основе карбида титана (Т15К6, Т15К10) более чем в 5-10 раз. При обработке на высоких скоростях резания на поверхности сплава образуется тонкая оксидная пленка, выполняющая роль твердой смазки, что обеспечивает повышение износостойкости и снижение шероховатости обработанной поверхности. Вместе с тем безвольфрамовые твердые сплавы имеют более низкие ударную вязкость и теплопроводимость, а также стойкость к ударным нагрузкам, чем сплавы группы ТК. Это позволяет применять их при чистовой и получистовой обработке конструкционных и низколегированных сталей и цветных металлов.

Из минералокерамических материалов, основной частью которых является оксид алюминия с добавкой относительно редких элементов: вольфрама, титана, тантала и кобальта распространена оксидная (белая) керамика марок ЦМ-332, ВО13 и ВШ-75. Она отличается высокой теплостойкостью (до 1200(С) и износостойкостью, что позволяет обрабатывать металл на высоких скоростях резания (при чистовом обтачивании чугуна - до 3700 м/мин), которые в 2 раза выше, чем для твердых сплавов. В настоящее время для изготовления режущих инструментов применяют режущую (черную) керамику марок В3, ВОК-60, ВОК-63,ВОК-71.

Режущая керамика (кермет) представляет собой оксидно-карбидное соединение из оксидов алюминия и 30-40% карбидов вольфрама и молибдена или молибдена и хрома и тугоплавких связок. Введение в состав минералокерамики металлов или карбидов металлов улучшает ее физико-механические свойства, а также снижает хрупкость. Это позволяет увеличить производительность обработки за счет повышения скорости резания. Получистовая и чистовая обработка деталей из серых, ковких чугунов, труднообрабатываемых сталей, некоторых цветных металлов сплавов производится со скоростью резания 435-1000 м/мин без смазочно-охлаждающей жидкости. Режущая керамика отличается высоко теплостойкостью.

Оксидно-нитридная керамика состоит из нитридов кремния и тугоплавких материалов с включением оксида алюминия и других компонентов (силинит-Р и кортинит ОНТ-20).

Силинит-Р по прочности не уступает оксидно-карбидной минералокерамике, но обладает большей твердостью (HRA 94-96) и стабильностью свойств при высокой температуре.

Закаленные и цементированные стали (HRC 40-67), высокопрочные чугуны, твердые сплавы типа ВК25 и ВК15, стеклопластики и другие материалы обрабатывают инструментом, режущая часть которого изготовлена из крупных поликристаллов диаметром 3-6 мм и длиной 4-5 мм на основе кубического нитрида бора (эльбор-Р, кубонит-Р, гексанит-Р). По твердости эльбор-Р приближается к алмазу (86000 Мпа), а его теплостойкость в 2 раза выше теплостойкости алмаза. Эльбор-Р химически инертен к материалам на основе железа. Прочность поликристаллов на сжатие достигает 4000-5000 Мпа, на изгиб 700 Мпа, теплостойкость - 1350-1450(С.К абразивным материалам относят электрокорунд нормальный марок 14А, 15А и 16А, электрокорунд белый марок 23А, 24А и 25А, монокорунд марок 43А, 44А и 45А. Карбид кремния зеленый марок 63С и 64С и черный марок 53С и 54С, карбид бора, эльбор, синтетический алмаз и др.

Из абразивных материалов изготовляют порошки, которые предназначены для обработки резанием в свободном и в связанном состоянии в виде абразивного инструмента (Шлифовальных кругов, брусков, шкурок, лент и др.) и паст.

4. Заточка резцов

На машиностроительных предприятиях инструмент, как правило, затачивают централизованно. Вместе с тем иногда необходимо затачивать инструмент вручную.

Для ручной заточки инструмента применяют точильно-шлифовальные станки, например станок модели 3Б633, состоящий из шлифовальной головки и станины. В шлифовальную головку встроен двухскоростной электродвигатель. На выходящих концах вала ротора крепятся шлифовальные круги, которые закрываются кожухами с защитными экранами. Станок оснащается поворотным столиком или подручником для установки резца. В станине размещаются электрошкаф и панель управления.

Точильно-шлифовальные станки в зависимости от назначения и размеров шлифовальных кругов можно подразделить на три группы: малые станки с кругом диаметром 100-175 мм для заточки мелкого инструмента, средние станки с кругом диаметром 200-350 мм для заточки основных типов резца и другого инструмента, крупные станки с кругом диаметром 400 мм и более для шлифования деталей и обдирочно-зачистных работ.

Резцы в зависимости от их конструкции и характера изнашивания затачивают по передней, задней или по обеим поверхностям. Стандартные резцы с пластинками из твердого сплава или быстрорежущей стали наиболее часто затачивают по всем режущим поверхностям. В ряде случаев при незначительном износе резцов по передней поверхности их затачивают только по задней поверхности.

При заточке на точильно-шлифовальных станках резец устанавливают на поворотный столик или подручник и вручную прижимают обрабатываемой поверхностью к шлифовальному кругу. Для равномерного изнашивания круга резец необходимо перемещать по столику или подручнику относительно рабочей поверхности круга.

При заточке резца по задним поверхностям столик или подручник поворачивают на заданный задний угол и закрепляют в непосредственной близости к кругу. Резец устанавливают на столике или подручнике так, чтобы режущая кромка располагалась параллельно рабочей поверхности круга. Переднюю поверхность резца чаще всего затачивают боковой поверхностью круга, при этом резец устанавливают на подручнике боковой поверхности. Переднюю поверхность можно затачивать и периферией круга, однако этот способ менее удобен. Резцы из быстрорежущей стали затачивают сначала по передней, затем по главной и вспомогательной задней поверхностям. При заточке твердосплавных резцов применяют такой же порядок операций, но предварительно обрабатывают задние поверхности стержня под углом, на 2-3 большим, чем угол заточки на пластинке твердого сплава.

Качество заточки зависит от квалификации рабочего, производящего заточку, и характеристик шлифовальных кругов. С увеличением усилия прижима инструмента к шлифовальному кругу возрастает производительность труда, но одновременно могут возникнуть прижоги и трещины. Обычно усилие прижима не превышает 20-30 Н. При увеличении продольной подачи вероятность образования трещин уменьшается.

Обычно на точильно-шлифовальном станке устанавливают шлифовальные круги разных характеристик, что позволяет производить предварительную и окончательную заточку инструмента. При предварительной заточке твердосплавного инструмента используют круги из карбида, кремния (24А) зернистостью 40, 25, 16 и твердостью СМ2 и С1 на керамической связке (К5); окончательную заточку (при припуске 0,1-0,3 мм) выполняют на алмазных, эльборовых и мелкозернистых абразивных кругах с бакелитовой связкой.

При предварительной заточке быстрорежущих инструментов применяют шлифовальные круги из электрокорунда (23А, 24А) зернистостью 40, 25, 16 и твердостью СМ1, СМ2 на керамической связке (К5). Окончательную заточку (при припуске 0,1-0,3 мм) выполняют кругами из электрокорунда (23А, 24А) или монокорунда (43А, 45А) зернистостью 25, 16 и 12 и твердостью М3, СМ1, СМ2 некерамической связке (К5). Шероховатость поверхности инструмента после предварительной заточки равна 2,5-0,63 мкм, после окончательной - 0,63- 0,1 мм по Ra.

При заточке резца на мелкозернистом круге на режущей кромке его остаются неровности, которые непосредственно влияют на интенсивность изнашивания резца. Поэтому после заточки резец доводят на алмазном круге или на вращающихся чугунных дисках с применением абразивных паст. Скорость вращения алмазного круга - до 25 м/с, скорость вращения диска - 1-1,5 м/с. Резец доводят по главной задней и передней поверхностям на фаске 1,5-4 мм. Вспомогательную заднюю поверхность резца не обрабатывают.

Для получения поверхностей высокого качества (Ra=0,32(0,08 мкм) необходимо, чтобы биение доводочного диска или круга не превышало 0,05 мм, при этом вращение их должно быть направлено под режущую кромку. Перед нанесением пасты на диск его следует слегка протереть войлочной щеткой, смоченной в керосине. Слой пасты, нанесенный на диск, должен быть тонким, так как толстый слой не ускоряет процесс доводки. Доводку следует производить с легким нажимом, касаясь резцом доводочного диска без ударов. Сильный нажим не ускоряет доводку, а только увеличивает расход пасты и ускоряет изнашивание диска.

Проверку углов заточки резца можно производить шаблонами и приборами.

Сверла затачивают по задней поверхности, придавая ей криволинейную форму для обеспечения равных задних углов в любом сечении режущих зубьев. Для этого сверло прижимают к шлифовальному кругу и одновременно поворачивают. Сначала затачивают поверхность около режущей кромки, а затем поверхность расположенную под большим задним углом. У твердосплавных сверл сначала затачивают пластину, а затем корпус сверла.

Список литературы

1. В.Н.Фещенко, Махмутов Р.Х. Токарная обработка. Изд-во «Высшая школа». Москва. 1990.

2. Л.Фадюшин, Я.А.Музыкант, А.И.Мещеряков ии др. Инструмент для станков с ЧПУ, многоцелевых станков. М.:Машиностроение, 1990.

3. П.И.Ящерицын и др. Основы резания материалов и режущий инструмент. Мн.: Выш.школа, 1981.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Основные разновидности токарных резцов, особенности их формы и отличительные признаки, функциональное назначение и сферы применения. Конструкция токарного резца и его элементы Приборы для измерения углов резца и техника их использования. Виды стружки.

контрольная работа , добавлен 18.01.2010


Ознакомление с классификацией, назначением и применением токарных резцов, с последовательностью расчета и конструирования отрезного резца. Классификация токарных резцов. Назначение и применение отрезного резца. Изображение отрезной резец и геометрии.

реферат , добавлен 21.11.2010


Требования к материалам режущей части инструмента. Область применения основных твердых сплавов. Конструктивные элементы резцов Технологические схемы точения, сверления и фрезерования. Расчет режимов резания. Кинематика и механизмы металлорежущих станков.

курсовая работа , добавлен 03.12.2015


Принципы расчета на прочность стержневого токарного резца. Выбор формы, размеров режущей пластины. Выбор марки материала инструмента, материала корпуса и назначение геометрических параметров. Расчет наружного и среднего диаметров резьбонакатных роликов.

курсовая работа , добавлен 15.04.2011


Описание объекта исследования - резца борштанги: его структура, принцип работы, предназначение и основные недостатки. Исследование уровня техники режущей пластины, патентной чистоты усовершенствованного объекта, патентоспособности технического решения.

научная работа , добавлен 19.07.2009


Применение фасонных резцов для точения из прутка деталей в виде тел вращения с фасонными профилями. Графическое профилирование фасонного резца. Определение конструктивных параметров круглых фасонных резцов. Анализ оптимальности геометрических параметров.

контрольная работа , добавлен 26.05.2015


Подготовка исходных данных для расчета профиля фасонного резца. Определение геометрии режущих кромок фасонных резцов. Геометрия режущих кромок, обрабатывающих радиально-расположенные поверхности деталей. Аналитический расчет профиля фасонных резцов.

курсовая работа , добавлен 13.12.2010


Процесс протягивания, виды протяжек и их назначение. Расчет круглой протяжки. Проектирование круглого фасонного резца: расчет значений заднего угла, глубины профиля для каждого участка, длины рабочей части резца, допусков на изготовление фасонных резцов.

курсовая работа , добавлен 19.05.2014


Конструктивные особенностей резцов с многогранными твёрдосплавными пластинами. Достоинства и недостатки различных способов установки в державке резца многогранных сменных пластинок. Крепление прихватом сверху для наилучшей точности установки пластины.

лабораторная работа , добавлен 12.10.2013


Элементы гидросистем токарных станков. Гидробаки и теплообменники. Фильтрующие элементы и фильтровальные материалы. Загрязняющие примеси в гидравлических жидкостях. Фильтры, предназначенные для удаления твердых загрязняющих примесей из смазочных масел.