Режущие инструменты

Категория:
Машиноведение


Режущие инструменты

Для обработки материалов резанием применяются разнообразные режущие инструменты: резцы, фрезы, сверла, развертки и т. д.

Для того чтобы инструмент резал, его твердость должна быть выше твердости обрабатываемого материала. Кроме того, режущий инструмент должен обладать достаточной температуростойкостью и износостойкостью.

Температуростойкость — способность инструмента сохранять свою твердость и режущие качества при высоких температурах, возникающих при резании.

Износостойкость инструмента характеризуется его способностью сохранять свою форму и размеры в процессе резания. Время непрерывной работы резца до его затупления обычно называют стойкостью резца.

Режущие инструменты изготовляют из углеродистой инструментальной стали, легированной инструментальной стали, быстрорежущей стали, твердых сплавов и минерало-керамических сплавов.

Рис. 1. Поверхность резания

Режущие инструменты, изготовленные из твердых сплавов, работают при высоких скоростях резания. Они имеют высокую температуростойкость (до 1200°) и износостойкость. Твердые сплавы получают на специальных заводах методом спекания порошков некоторых металлов и сплавов. Наиболее распространены марки твердых сплавов ВК-6, ВК-8, Т-5К10, Т-15К6 и другие (в которых В означает — вольфрам, К — кобальт, Т — титан).

В последнее время для изготовления режущих инструментов применяются минерало-керамические сплавы, обладающие высокими режущими качествами и дешевизной. Основой этих сплавов служит глинозем, спекаемый с различными дооавками.

Рис. 2. Резец с пластинкой

В целях экономии материалов из твердых сплавов и минералокерамики изготовляются пластинки, которые припаиваются к телу резца или другого инструмента.

Токарные резцы в зависимости от их назначения делятся на проходные —для наружной обработки поверхностей тел вращения; подрезные — для обработки торцовых поверхностей; отрезные — для разрезания заготовок и отрезания изделия от заготовки; расточные — для обработки отверстий; резьбовые — для нарезания резьбы.

В зависимости от направления резания различают правые и левые резцы.

По чистоте получаемой после обработки поверхности различают резцы черновые, служащие для предварительной обработки изделия, и чистовые, служащие для окончательной обработки изделия.

Фрезы — многолезвийные вращающиеся режущие инструменты. В зависимости от вида обрабатываемой поверхности и способа обработки фрезы делятся на цилиндрические — для обработки широких плоскостей, дисковые— для обработки канавок и разрезания, торцовые, ось вращения которых при фрезеровании перпендикулярна обрабатываемой поверхности и фасонные, имеющие режущую кромку фасонного профиля.

При фрезеровании в резании металла одновременно участвует несколько зубьев.

Сверла представляют собой режущие инструменты, имеющие спиральную форму и предназначенные для получения отверстий. Сверло состоит из рабочей части и хвостовика , которым оно закрепляется в патроне, если хвостовик цилиндрический, или в шпинделе станка, если хвостовик конический.

Рабочая часть сверла состоит из режущей части, спиральных канавок для отвода стружки и ленточек, которые служат для направления и центрирования сверла в отверстии.

Рис. 2. Токарные резцы: 1 — проходной; 2 — подрезной; 3 — отрезной; 4 — расточной; 5 – резьбовой

Рис. 3. Сверла: 1 — хвостовик; 2 — тело; 3 — режущая часть; 4 — ленточка

Рис. 4. Рабочая часть сверла

Режущая часть сверла имеет две режущие кромки, образованные, как и у резца, пересечением передней и задней граней. Между режущими кромками расположена перемычка.

Рис. 5. Развертка

Зенкеры и развертки — режущие инструменты, которые служат для более точной и чистой обработки отверстий после сверления или для небольшого увеличения диаметра уже имеющегося отверстия. При этом зенкером производят черновую обработку, а разверткой — чистовую.

Требования к инструментам. На токарных станках применяют разнообразные режущие инструменты. Каждый режущий инструмент работает в более тяжелых условиях, чем любая деталь машины, поэтому к материалу инструмента предъявляются особые требования.

Первое требование — высокая твердость. Если твердость инструмента ниже твердости заготовки, то он будет сминаться, а не резать. Твердость инструмента HRC,59… 65, а заготовки HRC315… 20. Меньшую твердость имеют сверла, зенкера и метчики.

Второе требование — высокая износостойкость, так как инструмент испытывает большое трение и подвержен износу.

Третье требование — высокая теплостойкость, т. е. способность сохранять режущие свойства при высокой температуре. Твердость углеродистой инструментальной и быстрорежущей стали примерно одинакова, но теплостойкость углеродистой стали 200 °C, быстрорежущей 600 °C.

Четвертое требование — высокая механическая прочность, так как инструмент при работе воспринимает большие силы резания. Материал инструмента должен хорошо работать на изгиб и сжатие. Кроме этого материал инструмента должен обладать хорошей теплопроводностью, хорошо шлифоваться и прокаливаться.

Используют следующие материалы для изготовления инструментов: углеродистые инструментальные и легированные инструментальные стали; быстрорежущие стали; твердые сплавы; минералокерамику; сверхтвердые материалы и алмазы.

Геометрия (углы) режуших инструментов. Основным режущим инструментом токаря являются резцы, которые подразделяют на следующие типы:
1. По виду станков: токарные, строгальные, долбежные и др.
2. По режущему материалу: твердосплавные, быстрорежущие, минералокерамические и др.
3. По расположению главной режущей кромки: левые и правые.
4. По конструкции головки: прямые, отогнутые и т. д.
5. По виду обработки: обдирочные и чистовые.
6. По сечению стержня: прямоугольные, квадратные и круглые.
7. По установке относительно заготовки: радиальные и тангенциальные.
8. По виду обработки: проходные, подрезные, расточные, резьбовые и отрезные.
9. По способу изготовления: цельные, составные и с механическим креплением.
10. По форме режущей кромки: прямолинейные и криволинейные.
11. По форме передней поверхности: плоские, плоские с фаской и радиусные.

Рис. 6. Левый и правый резцы

На заготовке различают три поверхности: обрабатываемую, с которой снимается стружка, обработанную, полученную в результате срезания припуска и поверхность резания, образуемую главной режущей кромкой резца.

Для определения углов резца используют плоскость резания и основную плоскость. Плоскостью резания называется плоскость, касательная к поверхности резания и проходящая через режущую кромку резца. Основной плоскостью называется плоскость, параллельная продольной и поперечной подачам. У токарных резцов — это нижняя опорная поверхность резца.

Рис. 7. Поверхности и координатные плоскости резца

Рис. 8. Элементы головки резца

Резец состоит из головки (рабочая часть) и тела (стержня), служащего для крепления резца. Передняя поверхность — поверхность резца, по которой сходит стружка. Задние поверхности — поверхности резца, обращенные к заготовке. Режущие кромки — линии пересечения передней и задних поверхностей. Основную работу резания выполняет главная режущая кромка. Вершина резца — место сопряжения главной и вспомогательной режущих кромок. Вершина резца может быть острой, закругленной и в виде прямой линии.

Главные углы резца измеряют в главной секущей плоскости, перпендикулярной к проекции главной режущей кромки на основную плоскость.

Главный задний угол а (альфа) — угол между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания.

Передний угол (гамма) — угол между передней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания.

Угол резания (дельта) — угол между передней поверхностью резца и плоскостью резания.

Угол заострения (бета) — угол между передней и задней поверхностями резца.

Вспомогательный задний угол — угол между вспомогательной задней поверхностью резца и плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости. Вспомогательные углы резца измеряют во вспомогательной секущей плоскости, перпендикулярной к проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость.

Рис. 9. Углы резца

Главный угол в плане (фи) — угол между направлением подачи и проекцией главной режущей кромки на основную плоскость.

Вспомогательный угол в плане дл — угол между проекциями вспомогательной режущей кромки и образующей обработанной поверхности на основную плоскость.

Угол наклона главной режущей кромки Z. (лямбда) измеряется в плоскости, проходящей через главную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости;
Z — угол, образованный главной режущей кромкой и линией, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости (рис. 9). Этот угол считается положительным, когда вершина резца является наинизшей точкой режущей кромки; отрицательным, когда вершина резца является наивысшей точкой режущей кромки, и нулевым, когда главная режущая кромка параллельна основной плоскости.

Величины углов резца в градусах принято определять при соблюдении следующих условий:
1) вершина резца находится на оси вращения заготовки;
2) геометрическая ось стержня резца расположена перпендикулярно к заготовке. Нарушение этих условий приводит к изменению величины углов. Например, установка вершины резца при наружной обточке выше оси заготовки приводит к увеличению переднего угла у и уменьшению заднего угла а .

Рис. 10. Углы наклона главной режущей кромки

Рис. 11. Схема установки и углы резца: а — по оси вращения заготовки; б — выше оси вращения заготовки

От величины углов резца зависит производительность труда станочника, стойкость инструмента (продолжительность работы резца от заточки до заточки), расход мощности, точность и качество обработки.

Главный задний угол предназначен для уменьшения трения главной задней поверхности резца о поверхность резания. С увеличением этого угла трение уменьшается.

Передний угол предназначен для уменьшения деформации обрабатываемого металла и снижения его сопротивления резанию.

Главный угол в плане <р оказывает влияние на толщину среза при неизменном значении глубины резания и подачи. С уменьшением главного угла в плане уменьшается толщина стружки. Это является выгодным с точки зрения стойкости инструмента (улучшается теплоотвод), но при этом увеличивается радиальное усилие, отжимающее заготовку от инструмента, что приводит к вибрациям, способствующим выкрашиванию режущей кромки.

При черновой обработке стали твердосплавным инструментом рекомендуется брать главный угол в плане 60°, а при недостаточной жесткости детали, станка, инструмента и при многорезцовом точении следует принимать этот угол равным 70… 90°. При надежном креплении заготовки и резца на станке жесткой конструкции следует уменьшить главный угол в плане до 45°. При обработке устойчивых деталей на жестком станке с глубиной резания до 1 мм применяют углы в плане 10… 20°.

Угол наклона главной режущей кромки Л имеет двойное назначение: при положительном значении этот угол смягчает удар в момент врезания и упрочняет вершину резца, а при отрицательном значении предохраняет обработанную поверхность от соприкосновения со стружкой. Угол наклона главной режущей кромки определяет направление схода стружки.

Углы резания других режущих инструментов находят согласно определениям, данным для резца. При затуплении режущей кромки инструмент перетачивают с сохранением его геометрической формы.

Рис. 12. Схемы проверки углов резца шаблонами (а—б) и угломерами (г, б)

Рис. 13. Схема установки резца на станке

Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум