Открыть главное меню

Резец (инструмент)

Резе́ц  — 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.

Содержание

Элементы токарного резцаПравить

 
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 назначенияПравить

 
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 резанияПравить

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 резцовПравить

По направлению резцы 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 неё 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 обработкиПравить

По применяемости на станках резцы разделяются на

  • токарные
  • строгальные
  • долбёжные

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 существенно отличается между собой. На строгальном оборудовании, резец в момент возврата опрокидывается электромагнитом, что исключает трение резца об заготовку, в долблении, стол долбёжного станка синхронно отводит резец от трения на выходе.

Токарные резцыПравить

  • проходные — для протачивания заготовок вдоль оси её 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 резцыПравить

  • 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;

ГОСТыПравить

Заточка и доводка резцовПравить

  Внешние видеофайлы
  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.

Углы заточки резцов для дерева и металла отличаются[1]

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

  1. Г. Д. Бэргард. Станки по металлу и работа на них. Книга, Л.-М., 1930. С. 141.

ЛитератураПравить

  • 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.).

СсылкиПравить