Резец (инструмент)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Резе́ц (англ. tool bit) — режущий инструмент, предназначен для обработки деталей различных размеров, форм, точности и материалов. Является основным инструментом, применяемым при токарных, строгальных и долбёжных работах (и на соответствующих станках).

Для достижения требуемых размеров, формы и точности изделия с заготовки снимаются (последовательно срезаются) слои материала при помощи резца. Жёстко закреплённые в станке резец и заготовка в результате относительного перемещения контактируют друг с другом, происходит врезание рабочего элемента резца в слой материала и последующее его срезание в виде стружки. Рабочий элемент резца представляет собой острую кромку (клин), который врезается в слой материала и деформирует его, после чего сжатый элемент материала скалывается и сдвигается передней поверхностью резца (поверхностью схода стружки). При дальнейшем продвижении резца процесс скалывания повторяется и из отдельных элементов образуется стружка. Вид стружки зависит от подачи станка, скорости вращения заготовки, материала заготовки, относительного расположения резца и заготовки, использования СОЖ и других причин.

В процессе работы резцы подвержены износу (режущие кромки притупляются, а у резцов с твердосплавными пластинками наблюдается выкрашивание режущей части), поэтому осуществляют их переточку.[⇨]

Основные типы резцов в настоящее время стандартизованы.[⇨]

Резец с механическим креплением сменной пластинки.

Элементы токарного резца[править | править вики-текст]

Элементы токарного прямого проходного резца

Ниже приведены элементы резца на примере токарного прямого проходного резца.

Токарный проходной резец состоит из следующих основных элементов:

  • Рабочая часть (головка);
  • Стержень (державка) — служит для закрепления резца на станке.

Рабочую часть резца образуют:

  • Передняя поверхность — поверхность, по которой сходит стружка в процессе резания.
  • Главная задняя поверхность — поверхность, обращенная к поверхности резания заготовки.
  • Вспомогательная задняя поверхность — поверхность, обращенная к обработанной поверхности заготовки.
  • Главная режущая кромка — линия пересечения передней и главной задней поверхностей.
  • Вспомогательная режущая кромка — линия пересечения передней и вспомогательной задней поверхностей.
  • Вершина резца — точка пересечения главной и вспомогательной режущих кромок.

Углы резца и их назначения[править | править вики-текст]

На рисунке показана главная секущая плоскость. Передняя поверхность направлена вниз от главной режущей кромки, передний угол γ в этом случае считается положительным.

Для определения углов резца установлены следующие плоскости:

  • Плоскость резания — плоскость, касательная к поверхности резания и проходящая через главную режущую кромку.
  • Основная плоскость — плоскость, параллельная направлениям подач (продольной и поперечной).
  • Главная секущая плоскость — плоскость, перпендикулярная проекции главной режущей кромки на основную плоскость.
  • Вспомогательная секущая плоскость — плоскость, перпендикулярная проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость.

Главные углы измеряются в главной секущей плоскости. Сумма углов α+β+γ=90°.

  • Главный задний угол α — угол между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания. Служит для уменьшения трения между задней поверхностью резца и деталью. С увеличением заднего угла шероховатость обработанной поверхности уменьшается, но при большом заднем угле резец может сломаться. Следовательно чем мягче металл, тем больше должен быть угол.
  • Угол заострения β — угол между передней и главной задней поверхностью резца. Влияет на прочность резца, которая повышается с увеличением угла.
  • Главный передний угол γ — угол между передней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной плоскости резания, проведённой через главную режущую кромку. Служит для уменьшения деформации срезаемого слоя. С увеличением переднего угла облегчается врезание резца в металл, уменьшается сила резания и расход мощности. Резцы с отрицательным γ применяют для обдирочных работ с ударной нагрузкой. Преимущество таких резцов на обдирочных работах заключается в том, что удары воспринимаются не режущей кромкой, а всей передней поверхностью.
  • Угол резания δ=α+β.

Вспомогательные углы измеряются во вспомогательной секущей плоскости.

  • Вспомогательный задний угол α1 — угол между вспомогательной задней поверхностью резца и плоскостью, проходящей через его вспомогательную режущую кромку перпендикулярно основной плоскости.
  • Вспомогательный передний угол γ1 — угол между передней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной плоскости резания, проведённой через вспомогательную режущую кромку
  • Вспомогательный угол заострения β1 — угол между передней и вспомогательной задней плоскостью резца.
  • Вспомогательный угол резания δ111.

Углы в плане измеряются в основной плоскости. Сумма углов φ+φ1+ε=180°.

  • Главный угол в плане φ — угол между проекцией главной режущей кромки резца на основную плоскость и направлением его подачи. Влияет на стойкость резца и скорость резания. Чем меньше φ, тем выше его стойкость и допускаемая скорость резания. Однако при этом возрастает радиальная сила резания, что может привести к нежелательным вибрациям.
  • Вспомогательный угол в плане φ1 — угол между проекцией вспомогательной режущей кромки резца на основную плоскость и направлением его подачи. Влияет на чистоту обработанной поверхности. С уменьшением φ1 улучшается чистота поверхности, но возрастает сила трения.
  • Угол при вершине в плане ε — угол между проекциями главной и вспомогательной режущей кромкой резца на основную плоскость. Влияет на прочность резца, которая повышается с увеличением угла.

Угол наклона главной режущей кромки измеряется в плоскости, проходящей через главную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости.

  • Угол наклона главной режущей кромки λ — угол между главной режущей кромкой и плоскостью, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости. Влияет на направление схода стружки.

Углы резца в процессе резания[править | править вики-текст]

При смещении резца относительно оси детали, а также при наличии движения подачи плоскость резания поворачивается, в связи с чем значения углов меняются.

Если вершину резца установить выше или ниже оси детали, то плоскость резания отклонится от вертикального положения на угол τ. При наружном точении с установкой резца выше оси детали действительный передний угол γсмещ увеличивается, а αсмещ уменьшается на угол τ. При внутреннем точении углы изменяются в обратном направлении.

При продольной подаче в результате вращательного движения детали и поступательного движения резца стружка срезается по винтовой поверхности. Плоскость резания при этом отклоняется от своего положения в статике на угол μ. Чем больше величина подачи, тем больше отклонение. Передний угол в кинематике γкин увеличивается, а αкин уменьшается на угол μ. При поперечной подаче поверхность резания будет представлять собой спираль, а задний угол будет уменьшаться с приближением резца к оси детали.

Действительную величину углов резца в главной секущей плоскости с учётом установки резца и кинематики процесса можно определить:

γд=γ+μ±τ

αд=α-μ±τ

На действительные углы резца влияет также износ передней и задней поверхностей резца.

Классификация резцов[править | править вики-текст]

По направлению подачи бывают:

  • Правые. Правым называется резец, у которого при наложении на него сверху ладони правой руки так, чтобы пальцы были направлены к его вершине, главная режущая кромка будет находиться под большим пальцем. На токарных станках эти резцы работают при подаче справа налево, то есть к передней бабке станка.
  • Левые. Левым называется резец, у которого при наложении на него левой руки указанным выше способом главная режущая кромка окажется под большим пальцем.

По конструкции бывают:

  • Прямые — резцы, у которых ось головки резца является продолжением или параллельна оси державки.
  • Отогнутые — резцы, у которых ось головки резца наклонена вправо или влево от оси державки.
  • Изогнутые — резцы, у которых ось державки при виде сбоку изогнута.
  • Оттянутые — резцы, у которых рабочая часть (головка) уже державки.
  • Конструкции токарей- и конструкторов-новаторов (частные случаи) и прочие.
    • Конструкции Трутнева — с отрицательным передним углом γ, для обработки весьма твердых материалов.
    • Конструкции Меркулова — с повышенной стойкостью.
    • Конструкции Невеженко — с повышенной стойкостью.
    • Конструкции Шумилина — с радиусной заточкой на передней поверхности, применяются на высоких скоростях обработки.
    • Конструкции Лакура — с повышенной виброустойчивостью, которая достигается тем, что главная режущая кромка расположена в одной плоскости с нейтральной осью стержня резца.
    • Конструкции Борткевича — имеет криволинейную переднюю поверхность, что обеспечивает завивание стружки и фаску, упрочняющую режущую кромку. Предназначен для получистовой и чистовой обработки стальных деталей, а также для обточки и подрезки торцов.
    • Расточный резец Семинского — высокопроизводительный расточный резец.
    • Расточный резец «улитка» Павлова — высокопроизводительный расточный резец.
    • Резьбонарезной резец Бирюкова.
    • Круглые чашечные самовращающиеся.

По сечению стержня бывают:

  • прямоугольные.
  • квадратные.
  • круглые.

По способу изготовления бывают:

  • цельные — это резцы, у которых головка и державка изготовлены из одного материала.
  • составные — режущая часть резца выполняется в виде пластины, которая определённым образом крепится к державке из конструкционной углеродистой стали. Пластинки из твердого сплава и рапида припаиваются или крепятся механически.

По роду материала бывают:

  • из инструментальной стали.
    • из углеродистой стали. Обозначение такой стали начинается с буквы У, её применяют при малых скоростях резания.
    • из легированной стали. Теплостойкость легированных сталей выше, чем у углеродистых и поэтому допустимые скорости резания для резцов из легированных сталей в 1,2-1,5 раза выше.
    • из быстрорежущей стали (высоколегированной). Обозначение такой стали начинается с буквы Р (Рапид), резцы из неё обладают повышенной производительностью.
  • из твердого сплава. Резцы, оснащённые пластинками из твёрдых сплавов, позволяют применять более высокие скорости резания, чем резцы из быстрорежущей стали.
    • металлокерамические.
      • вольфрамовые. Сплавы группы ВК состоят из карбида вольфрама, сцементированного кобальтом.
      • титановольфрамовые. Сплавы группы ТК состоят из карбидов вольфрама и титана, сцементированных кобальтом.
      • титанотанталовольфрамовые. Сплавы группы ТТК состоят из карбидов вольфрама, титана и тантала, сцементированных кобальтом.
    • минералокерамические. Материалы на основе технического глинозема (Аl2O3) обладают высокой теплостойкостью, но в то же время и высокой хрупкостью, что ограничивает их широкое применение.
      • керметовые. Основой этих материалов является минералокерамика, но для снижения хрупкости в нее вводят металлы и карбиды металлов.
  • эльборовые. На основе кубического нитрида бора.
  • алмазные.

По характеру установки относительно обрабатываемой детали резцы могут быть двух типов:

  • радиальные. Работают с установкой перпендикулярно оси обрабатываемой детали. Имеют широкое применение в промышленности за счет простоты своего крепления и более удобного выбора геометрических параметров режущей части.
  • тангенциальные. При работе тангенциального резца усилие Рг направлено вдоль оси резца, благодаря чему тело резца не подвергается изгибу. Применяется главным образом на токарных автоматах и полуавтоматах, где основой является чистота обработки.

По характеру обработки бывают:

  • обдирочные (черновые).
  • чистовые. Чистовые резцы отличаются от черновых увеличенным радиусом закругления вершины, благодаря чему шероховатость обработанной поверхности уменьшается.
  • резцы для тонкого точения.

По виду обработки[править | править вики-текст]

По применяемости на станках резцы разделяются на

  • токарные
  • строгальные
  • долбежные

Резец, снимающий стружку при прямолинейном взаимном перемещении резца и материала, называется строгальным (при горизонтальном резании) или долбежным (при вертикальном). Характер работы строгального и долбежного резцов одинаков и отличается от работы токарных резцов, где резание непрерывно. Как при строгании, так и при долблении резец режет только при рабочем ходе. В то же время в моменты начала и конца каждого хода возникают толчки, вредно влияющие на работу этих резцов.

Токарные резцы[править | править вики-текст]

  • проходные — для протачивания заготовок вдоль оси ее вращения.
  • подрезные — для подрезания уступов под прямым углом к основному направлению обтачивания или для выполнения торцевания.
  • отрезные — для отрезки заготовок под прямым углом к оси вращения или для прорезания узких канавок под стопорное кольцо и др.
  • расточные — для растачивания отверстий.
  • фасочные — для снятия фасок.
  • фасонные — для индивидуальных токарных работ. При обработке фасонных деталей обычные токарные резцы не обеспечивают точности получения профиля и малопроизводительны. В крупносерийном и массовом производстве в качестве основного вида режущего инструмента для обработки сложных деталей находят применение специальные фасонные резцы. Они обеспечивают идентичность формы (шаблона), точность размеров и высокую производительность.
  • прорезные (канавочные) — для образования канавок на наружных и внутренних цилиндрических поверхностях.
  • резьбонарезные — для нарезания резьб.

Строгальные и долбежные резцы[править | править вики-текст]

  • проходные — для строгания верхней поверхности обрабатываемой детали;
  • боковые — подрезные для строгания детали с боков;
  • отрезные и прорезные — для разрезания детали и прорезания канавок;
  • долбяки — долбёжные резцы для долбления внутренних шпоночных пазов в отверстиях или внутренних шлицов;

ГОСТы[править | править вики-текст]

Заточка и доводка резцов[править | править вики-текст]

Silk-film.png Внешние видеофайлы
Silk-film.png Заточка и доводка инструмента

Износ резцов по времени можно разделить на три периода. В первый период наблюдается усиленный износ — это приработка, стирание микронеровностей на поверхности режущей части, оставшихся после предыдущей заточки инструмента. Во второй период наблюдается нормальный износ — это большая часть времени работы резца. В третьем периоде наступает катастрофический износ. Для рационального использования инструмента необходимо в конце второго периода произвести его переточку.

Эффективная заточка и доводка резцов достигается правильным выбором абразивного материала, уровнем технологии и контроля. Чтобы заточить резец необходим материал более твёрдый чем материал инструмента. Таким материалом является абразив — зёрна твердых минералов. Шлифовальные круги состоят из абразивов скреплённых специальной связкой и могут иметь различную структуру. Она определяется процентным соотношением и взаимным расположением зёрен, связки и пор в массе круга. При заточке резцов применяют круги со средней (номера 6-10) или открытой (номера 11-18) структурой. Для заточки твёрдосплавных резцов применяют алмазные круги. Заточка и доводка резцов осуществляется на различных типах заточных станков.

Заточной станок.

При заточке новых резцов, как правило, сначала затачивают задние поверхности, а затем передние. Передние поверхности обрабатывают в две операции: 1) предварительная заточка по всей поверхности под углом напайки пластины на державку 2) окончательная заточка по ограниченному участку передней грани под углом γ (заточка фаски). Форма передней поверхности резцов зависит от обрабатываемого материала, режимов резания и материала режущей части. Заточка фаски (0,2…0,3 мм) вдоль главной режущей кромки усиливает её. Криволинейная заточка по радиусу вдоль главной режущей кромки облегчает деформацию и отвод стружки. Радиусные канавки на передней поверхности вытачивают для обламывания или завивания стружки. Заточка задней вспомогательной поверхности производится в три операции: 1) 12° 2) 10° 3) 8°. В завершении производят заточку вершины резца по радиусу.

Для повышения стойкости режущих инструментов, после заточки производят их доводку. Она улучшает чистоту заточенной поверхности, удаляет слой с дефектами, образовавшийся при заточке.

Литература[править | править вики-текст]

  • А. М. Дальский и др. Технология конструкционных материалов. — М.: Машиностроение, 1977. — 664 с.
  • Кожевников Д.В., Кирсанов С.В. Металлорежущие инструменты. Учебник (гриф УМО). Томск: Изд-во Томского ун-та. 2003. 392 с. (250 экз.).
  • Кожевников Д.В., Кирсанов С.В. Резание материалов. Учебник (гриф УМО). М.:Машиностроение. 2007. 304 с. (2000 экз.).

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]