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:
Причем твердые сплавы в свою очередь также подразделяются на несколько групп, различающихся по своим эксплуатационным, физическим, химическим свойствам:
Производственные станки с программным управлением, как правило, должны использовать такие режущие приспособления, что удовлетворяют ряду условий, таких как:
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.
Для обрабатывания деталей на токарных устройствах обычно используют:
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:
Обычно комплект режущих приспособлений, используемых таким станком с ЧПУ, содержит типовые резцы такого вида:
Резцы сборные с пластинами СМП приобрели наибольшую популярность, широкое распространение применения их на станках, имеющих ЧПУ, благодаря таким факторам как:
В приспособлениях сборного типа производительность, равно как и надежность, выносливость, долговечность их эксплуатации, зависит от способов закрепления многогранных пластин. Эти крепежи должны обеспечить:
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:
Чтобы в патроне фрезерного станка хорошо укрепить фрезу, используют ее хвостовик, который крепят к зубьям методом сварки или разными крепежными элементами, например:
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:
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:
Внимание. Каждый тип предполагаемых заготовок, будь то дерево, камень, металл, оргстекло, например, требует определенного вида фрезерных приспособлений.
Эти инструменты бывают разнообразного типа, которые обычно классифицируют по определенным группам, объединенным общим признаком. К таким признакам можно отнести, например:
К конструктивным особенностям относят фрезы:
По геометрическому типу к таким режущим приспособлениям относятся фрезы:
Операция фрезерования связана с режущими действиями, производимыми на поверхностях разных деталей, к примеру:
Бывают еще типизированные режущие инструменты, зависящие от вида отделываемых заготовок, к примеру, фрезы для обработки:
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:
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:
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.
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.
Специалисты, которые часто пользуются резцами для токарного станка при выполнении работ по металлу, а также те, кто занимается продажей этих изделий или снабжением машиностроительных предприятий, прекрасно осведомлены о том, каких видов бывают эти инструменты. Тем же, кто нечасто сталкивается в своей практике с токарными резцами, достаточно сложно разобраться в их видах, представленных на современном рынке в большом разнообразии.
Виды токарных резцов для обработки металла
В конструкции любого резца, используемого для , можно выделить два основных элемента:
Рабочую головку инструмента формируют несколько плоскостей, а также режущих кромок, угол заточки которых зависит от характеристик материала изготовления заготовки и типа обработки. Державка резца может быть выполнена в двух вариантах своего поперечного сечения: квадрат и прямоугольник.
По своей конструкции, резцы для токарной обработки подразделяются на следующие виды:
Классификация токарных резцов регламентируется требованиями соответствующего ГОСТ. Согласно положениям данного документа, резцы причисляется к одной из следующих категорий:
Различаются резцы и по направлению, в котором совершается подающее движение. Так, бывают:
В зависимости от того, какие работы выполняются на токарном оборудовании, резцы подразделяются на следующие типы:
В статье мы рассмотрим весь спектр и определим назначение и особенности каждого из них. Важное уточнение: к какому бы типу ни относились резцы, в качестве материала их режущих пластин используются определенные марки твердых сплавов: ВК8, Т5К10, Т15К6, значительно реже Т30К4 и др.
Используют инструмент с прямой рабочей частью для решения тех же задач, что и резцы отогнутого типа, но он менее удобен для снятия фасок. В основном таким инструментом для (к слову, не получившим широкого распространения) обрабатывают внешние поверхности цилиндрических заготовок.
Державки таких резцов для токарного станка выполняются в двух основных типоразмерах:
Такие типы резцов, рабочая часть которых может быть отогнута в правую или левую сторону, используют для обработки на токарном станке торцевой части заготовки. С их помощью также снимают фаски.
Державки инструментов данного вида могут быть выполнены в различных размерах (в мм):
Все требования к резцам по металлу данного назначения оговорены в ГОСТ 18877-73.
Такие инструменты для токарного станка по металлу могут изготавливаться с прямой или отогнутой рабочей частью, но на этой конструктивной особенности не акцентируют внимание, а просто называют их проходными упорными.
Проходной упорный резец, с помощью которого на токарном станке выполняется обработка поверхности цилиндрических заготовок из металла, является наиболее востребованным видом режущего инструмента. Конструктивные особенности такого резца, который выполняет обработку заготовки вдоль оси ее вращения, позволяют даже за один проход снимать с ее поверхности значительное количество лишнего металла.
Державки изделий данного вида также могут быть выполнены в различных размерах (в мм):
Данный инструмент для токарного станка по металлу также может быть выполнен с правым или левым отгибом рабочей части.
Внешне такой подрезной резец очень напоминает проходной, но у него другая форма режущей пластины – треугольная. При помощи таких инструментов для заготовки обрабатывают по направлению, перпендикулярному оси их вращения. Кроме отогнутых, есть и упорные виды таких токарных резцов, но область их применения очень ограничена.
Резцы данного типа могут быть изготовлены со следующими размерами державок (в мм):
Отрезной резец считается наиболее распространенным типом инструмента для токарного станка по металлу. В полном соответствии со своим названием используется такой резец для отрезки заготовок под прямым углом. С его помощью также прорезают канавки различной глубины на поверхности детали из металла. Определить, что перед вами именно отрезной резец для токарного станка, достаточно просто. Его характерной чертой является тонкая ножка, на которую и напаяна пластина из твердого сплава.
В зависимости от конструктивного исполнения выделяют право- и левосторонние виды отрезных резцов для токарного станка по металлу. Отличить их друг от друга очень просто. Для этого необходимо перевернуть резец режущей пластиной вниз и посмотреть, с какой стороны располагается его ножка. Если с правой, то он правосторонний, а если слева, то, соответственно, левосторонний.
Различаются такие инструменты для токарного станка по металлу еще и по размерам державки (в мм):
Резьбонарезные резцы для наружной резьбы
Назначение таких резцов для токарного станка по металлу – нарезание резьбы на наружной поверхности заготовки. Данными серийными инструментами нарезают метрическую резьбу, но можно изменить их заточку и нарезать с их помощью резьбу другого вида.
Режущая пластина, устанавливаемая на таких токарных резцах, имеет копьевидную форму, изготавливается она из сплавов, которые были указаны выше.
Такие резцы делают в следующих типоразмерах (в мм):
Такими резцами для токарного станка можно нарезать резьбу только в отверстии большого диаметра, что объясняется их конструктивными особенностями. Внешне они напоминают расточные резцы для обработки глухих отверстий, но не стоит их путать, так как они принципиально отличаются друг от друга.
Выпускаются такие резцы по металлу в следующих типоразмерах (в мм):
Державка этих инструментов для токарного станка по металлу имеет квадратное сечение, размеры сторон которого можно определить по двум первым цифрам в обозначении. Третья цифра – это длина державки. От данного параметра зависит глубина, на которую можно нарезать резьбу во внутреннем отверстии заготовки из металла.
Такие резцы можно использовать только на тех токарных станках, которые оснащены приспособлением, называемым гитарой.
Расточные резцы для обработки глухих отверстий
Расточными резцами, режущая пластина которых имеет треугольную форму (как и у подрезных), выполняют обработку глухих отверстий. Рабочая часть инструментов этого типа выполнена с изгибом.
Державки таких резцов могут иметь следующие размеры (в мм):
Максимальный диаметр отверстия, которое можно обработать при помощи такого токарного резца, зависит от размера его державки.
Расточные резцы для обработки сквозных отверстий
Такими резцами, рабочая часть которых выполнена с изгибом, обрабатываются сквозные отверстия, предварительно полученные при помощи сверления. Глубина отверстия, которое можно обработать на станке при помощи инструмента данного вида, зависит от длины его державки. Слой металла, который снимается при этом, приблизительно равен величине отгиба его рабочей части.
На современном рынке представлены расточные резцы следующих типоразмеров, требования к которым оговариваются в ГОСТ 18882-73 (в мм):
Рассматривая основные типы токарных резцов, нельзя не упомянуть инструменты со сборной конструкцией, которые относятся к универсальным, так как могут быть оснащены режущими пластинами различного назначения. Например, закрепляя на одной державке режущие пластины различного типа, можно получить резцы для под различными углами.
В станках с ЧПУ применяют режущий инструмент общего назначения, т. е. инструмент, которым обычно работают на станках с ручным управлением. Однако к инструменту, предназначенному для применения в станках с ЧПУ, предъявляются повышенные требования по жесткости, взаимозаменяемости, качеству заточки, износостойкости и т. д.
Для крепления инструмента применяются инструментальные державки и резцовые оправки. Режущий инструмент настраивают, изменяя положение его в инструментальной державке. Если в суппорте станка или револьверной головке закреплены резцовые оправки, то в них устанавливают настроенные на размер малогабаритные резцовые вставки (рис. 124).
Рис. 124. Резцовые вставки с предварительно настроенным размером А
В настоящее время в большинстве современных станков используются для закрепления резцов инструментальные державки (резцовые блоки), так как в этом случае не возникает необходимости в специальном режущем инструменте и можно работать обычными резцами (рис. 125).
Рис. 125.
Из наиболее важных требований, которые предъявляются к резцовым блокам, следует отметить точную и стабильную установку блока в суппорте станка (повторяемость установки должна быть в пределах 0,001—0,003 мм) и малую массу блока. Установочными поверхностями у резцовых блоков служат чаще всего призмы и зубчатые рейки.
В станках с ЧПУ часто используются резцы с механическим креплением многогранных неперетачиваемых быстросменных пластинок из твердого сплава (рис. 126).
Рис. 126. Сборные резцы с механическим креплением неперетачиваемых твердосплавных пластинок : 1 — стержень, 2 — твердосплавная пластинка, 3 — клин, 4 — винт зажима клина. 5 — базирующий штифт, 6 — твердосплавная подкладка
Особенность неперетачиваемых пластинок в том, что при эксплуатации нет необходимости в их заточке. После затупления одной режущей грани необходимо развернуть пластинку, введя в работу другую грань. При повороте пластинки вершина режущей кромки может занять положение, отличающееся от предыдущего на величину до 0,2 мм. Для предотвращения брака при повороте пластинки следует вводить на пульте станка корректировку исходного положения суппорта. Используя корректоры положения, получают размеры в поле допуска, не снимая резцового блока со станка для поднастройки в приспособлении. Можно работать одним стержнем, производя замену только твердосплавных пластинок.
При обработке на станке с ЧПУ запрограммированные режимы могут сопровождаться нежелательными явлениями, например при точении образуется сливная стружка, которая плохо удаляется от резца и может быть причиной поломки режущей пластинки. Используя корректоры подачи, необходимо увеличить ее значение и добиться дробления стружки. Если шероховатость находится ниже требований чертежа, то уменьшить шероховатость можно за счет снижения величины подачи. При этом необходимо проверить установку режущей кромки резца относительно оси станка. Резание иногда сопровождается специфическим звуком (гудение или свист) или узором на обработанной поверхности, которые возникают в результате вибраций в зоне резания. Погасить вибрации можно увеличением подачи или изменением скорости резания.
Рис. 127. Инструменты для станков с ЧПУ :
а — сверло, б — зенковка
Для обработки отверстий на станках с ЧПУ используются сверла, зенкеры, развертки как обычного исполнения, так и с цилиндрическим хвостовиком, поводком и винтом для установки их вылета (рис. 127). Для чистовой обработки отверстий диаметром свыше 20 мм используются расточные оправки с микрометрической регулировкой. Резец 1 смонтирован во втулке 3, в которой он может совершать поступательное движение при помощи лимба-гайки 2 относительно оправки 4 (рис. 128).
Рис. 128.
Смена инструмента в станках с ЧПУ с револьверными головками производится автоматически. В соответствии с управляющей программой после окончания резания инструмент отводится от заготовки, заменяется, затем снова подводится в исходную позицию. Причем сначала осуществляется быстрый подвод инструмента в зону резания, а потом —подача на рабочей скорости.
Инструмент и принадлежности, закрепляемые в отверстиях револьверных головок станков с ЧПУ, не должны иметь повреждений (царапин, забоин, рисок) на хвостовиках.
