– один из распространенных методов обработки металла, посредством которого обычная стальная заготовка становится подходящей деталью для механизма.
Для токарных работ используются токарные станки, инструменты и приспособления в виде резцов, которые являются многофункциональными и способны создавать детали любых геометрических форм: цилиндрических, конических, сферических из всех металлов: титана, бронзы, нержавеющей стали, чугуна, меди и др.
Токарная обработка металла производится на токарном станке, имеющим сверла, резцы и иные режущие приспособления, срезающие слой металла с изделия до установленной величины. Является оптимальной для работы с деталями из нержавеющей стали.
Вращение обрабатываемой детали называется главным движением, а постоянное перемещение режущего инструмента обозначается движением подачи, обеспечивающим непрерывную резку до установленных показателей.
Возможность сочетать различные движения позволяет обтачивать на токарном устройстве детали резьбовых, конических, цилиндрических, сферических и многих других поверхностей.
Также на токарных устройствах нарезается резьба, отрезаются части деталей из разных металлов и нержавеющей стали, обрабатываются различные отверстия сверлением, развертыванием, растачиванием. Все процессы подробно представлены на видео.
Для таких видов резания обязательно нужно использовать разнообразные измерительные приспособления (штангенциркули, нутромеры и т.д.).
Эти инструменты и приспособления определяют формы и размеры, и иные параметры деталей, изготовленных из различных материалов: свинца, железа, титана, нержавеющей стали и др.
Технология токарной обработки следующая. Когда под воздействием усилия в деталь врезается кромка режущего инструмента, данная кромка отмечает зажим обрабатываемого изделия.
В это время резцом удаляется лишний слой металла, превращающийся в стружку. Принцип резания можно посмотреть на видео.
Стружка подразделяется на следующие виды:
слитая — возникает при высокоскоростной обработке олова, меди, пластмасса, мягкой стали;
элементная — образовывается при низкоскоростной обработке твердого металла, например, титана;
надлом — образовывается при обработке малопластичных заготовок;
ступенчатая — образовывается при среднескоростной обработке металлов средней твердости.
Для производительного резания нужно правильно произвести расчет режима.
Расчет режимов производится на основе справочных и нормативных сведений, которые объединяет специальная таблица.
Таблица отображает режимы скорости резания для разных материалов: меди, чугуна, титана, латуни, нержавеющей стали и т.д. Также таблица отображает плотность и другие физические параметры материала.
Расчет режимов служит гарантией подбора оптимальных значений всех показателей и обеспечения высокоэффективного резания стали.
Любой расчет начинается с подбора глубины резания, после чего устанавливается подача и скорость.
Расчет должен выполнять строго в данной последовательности, так как скорость больше всего влияет устойчивость и износ резца.
Расчет режимов будет идеальным, если учесть геометрическую форму резца, металл изготовления резца и материал обрабатываемой заготовки.
В первую очередь, производится расчет величины шероховатости заготовки.
Исходя из данного показателя, выбирается оптимальный способ обточки поверхностей заготовки, таблица содержит данные значения.
Таблица содержит данные, указывающие на то, какой инструмент рекомендуется для резания.
Нужно иметь в виду, что таблица также содержит иллюстрации, демонстрирующие рациональные способы токарной обработки поверхностей разных металлов: олова, алюминия, титана, меди, нержавеющей стали.
Расчет глубины высчитывается показателем припуска на обточку поверхностей. На расчет величины подачи влияет уровень требуемой чистоты обточки.
Максимальные показатели выставляются для черновой обработки, минимальные – для чистовой.
Расчет скорости обработки поверхностей основывается на основе полученных значений по формулам. Допускается брать скорость, значения которой содержит таблица.
Также необходим расчет усилия резания по эмпирическим формулам, установленным для каждого типа обработки.
Преимуществами токарного резания можно назвать:
возможность производства деталей самых сложных форм: сферических, цилиндрических и др.;
возможность обработки любых металлов (и деталей из них) и сплавов: бронзы, нержавеющей стали, чугуна, титана, меди;
высокая скорость, качество и точность обработки металла и деталей;
минимальное количество отходов, так как образовавшаяся стружка может повторно переплавляться и использовать для создания деталей.
Какие используются резцы?
Широкий спектр токарных работ обеспечивается разнообразием обрабатывающих инструментов. Наиболее распространенным инструментом являются резцы.
Ключевое отличие всех резцов — форма режущей кромки, влияющей на тип обработки.
Все режущие приспособления изготовлены из металлов, прочность которых превышает прочность обрабатываемого изделия: вольфрама, титана, тантала.
Также можно встретить резцы керамические и алмазные, использующиеся для обточки, требующей высокой точности.
На эффективность работы оборудования влияет глубина и скорость обработки, величина продольной подачи заготовки.
Данные параметры обеспечивают:
высокую скорость вращения шпинделя механизма и обточки детали;
высокую устойчивость устройства для рассекания;
максимально допустимое количество образовывающейся стружки.
Скорость резки зависит от вида металла, типа и качества режущего приспособления. Показатель обточки и скорость рассекания устанавливают частоту вращения шпинделя.
Токарный механизм может иметь чистовые или черновые резцы.
Геометрические размеры режущего приспособления позволяют срезать малые и большие площади слоя. По направлению движения резцы делятся на правые и левые.
По размещению лезвия и форме резцы бывают следующих видов:
оттянутые (когда ширина резца меньше ширины крепления).
По назначению режущие приспособления подразделяются на:
- резьбовые;
- расточные;
- фасонные;
- проходные;
- канавочные;
- подрезные;
- отрезные.
Эффективность токарной обработки значительно увеличивается при грамотном подборе геометрии резца, влияющей на качество и скорость обработки.
Для правильного выбора нужно знать про углы, представляющие собой углы между направлением подачи и кромками режущего инструмента.
Углы бывают следующих видов:
- вспомогательные;
- главные;
- при вершине.
Угол при вершине выставляется в зависимости от расточки резца, а главный и вспомогательный – от установки резца.
При больших показателях главного угла снизится стойкость резца, так как в работе будет только небольшая часть кромки.
При низких показателях главного угла, резец будет устойчивым, что обеспечит эффективную обработку резцом.
Для тонких деталей средней жесткости главный угол выставляется в значении 60-90°, для деталей с большим сечением выставляется угол в 30-45°.
Вспомогательный угол для создания деталей должен составлять 10-30°. Большое значение угла ослабит вершину резца.
Для торцовых, сферических и цилиндрических поверхностей деталей одновременно используются упорные проходные резцы.
Для наружных поверхностей используются отогнутые и прямые резцы, отрезные резцы применяются для обточки канавок и отрезания определенных частей изделия.
Обточка фасонных поверхностей, у которых образуется линия длиной до 4 см, осуществляется фасонными резцами круглыми, стержневыми, тангенциальными и радиальными по направлению подачи.
Какое оборудование используется?
Самым востребованным оборудованием для резания поверхностей является токарно-винторезный станок, который считается широко универсальным.
Основными узлами данного оборудования являются:
передняя бабка на станке, имеющая коробку скоростей и шпиндель, и задняя бабка, оснащенная корпусом, продольной салазкой и пинолью;
суппорт – верхне- и среднеполочные, продольные нижние салазки на станке, держатель резца;
станина горизонтального плана с тумбами, в которых расположены двигатели на станке;
коробка подач на станке.
Главным критерием токарного станка считается скорость, напрямую увеличивающая производительность.
Для получения высокоточных линейных и диаметральных геометрических величин часто используются программируемые станки с ЧПУ.
Плюсами резания механизмом с ЧПУ являются:
высокая антивибрационная устойчивость;
наличие программ предварительного нагрева узлов, что снижает термическую деформацию заготовок;
отсутствие станочных приводов-зазоров в передаточных устройствах;
высокая скорость обработки;
рассекание любых металлов: чугуна, меди, титана, нержавеющей стали и др.;
обточка поверхностей любых форм: сферических, цилиндрических и т.д.
Все устройства с ЧПУ оснащены износостойкими направляющими с низкими показателями силы трения, что обеспечивает высокую точность и скорость обработки.
В устройстве с ЧПУ направляющие могут быть расположены вертикально и горизонтально.
Для максимально эффективного использования токарного устройства с ЧПУ должен быть тщательно подготовлен весь процесс и составлена программа управления.
Важным моментом является грамотное связывание системы координат механизма с ЧПУ, положение обрабатываемой заготовки и исходной точки передвижения режущего инструмента.
Основой программирования механизма с ЧПУ является движение режущего приспособления по отношению к системе координат двигателя, которая находится в состоянии покоя.
Обработка деталей механизмом с ЧПУ производится следующим образом:
Разделение процесса на 3 стадии: черновую, чистовую и дополнительную отделочную. Если есть возможность, то последние оба вида отделки нужно совместить, что увеличит производительность и снизит трудоемкость;
Соблюдение конструкторских и технологических правил для уменьшения погрешностей крепления и размещения детали;
Обеспечение полной обработки детали при минимальном количестве установок;
Рациональная работа с деталями.
Важной частью процесса резания на устройстве с ЧПУ является, так называемая, отдельная операция, подразумевающая обработку одного изделия на одном станке.
Процесс состоит из нескольких переходов, которые делятся на самостоятельные проходы.
Правильное программирование механизма с ЧПУ нуждается в разработке последовательности процесса.
Для этого нужно задать общее количество установок, количество переходов и проходов, тип обработки.
Также для резания используются такие виды станков, как токарно-револьверные, предназначенные для сложных изделий, токарно-карусельные, многорезцовые полуавтоматические, токарно-винторезные, токарно-фрезерные, лоботокарные.
Частое применение получили винторезные и карусельные станки. Отличаются карусельные станки возможностью обработки крупных заготовок, на винторезном механизме это невозможно.
В токарно-револьверном оборудовании режущие приспособления фиксируются в барабане.
Такой вид оборудования оснащается приводными блоками, расширяющими спектр работ в отличие от стандартных устройств, например сверление отверстий, нарезание резьбы, фрезеровка.
Используются подобные станки на крупных предприятиях.
С использованием токарного обрабатывающего центра выполняется токарно-фрезерная обработка в полуавтоматическом режиме.
Токарно-фрезерная обработка часто используется для титана, алюминия и других сложных в обработке материалов.
Токарная обработка металла – один из популярных методов резания любых металлов: алюминия, титана, меди, олова и других, однако осуществить такую обработку можно лишь на предприятии, что обусловлено использованием станков.
Технология резания представлена на видео в нашей статье.
Любой резец рано или поздно может затупиться. Резцы со сменными одноразовыми пластинами в этом плане проще в использовании, так как точить их нет необходимости - можно просто сменить пластину. Нужную форму резцу и необходимые для работы углы придает заточка, а доводка, в свою очередь, очищает поверхность граней резца и придает им остроту.
Обычно заточку резцов производят специально обученные люди на профессиональном оборудовании, но в маленьких мастерских таких специалистов, да и оборудования зачастую не встретишь. Именно поэтому токари должны самостоятельно уметь заточить резец.
В настоящее время заточку производят абразивными кругами, путем шлифования их поверхности, также могут использоваться и специальные реактивы, и разные приспособления, упрощающие процесс заточки.
Шлифовальные круги для абразивной заточки устанавливаются, как правило, на обычном точиле или же на заточном станке. Вариант установки на точиле достаточно неудобен на практике. Здесь охладить и зафиксировать резец невозможно. Для заточки таким способом необходим большой опыт и профессионализм работника.
Для изготовления резцов чаще всего используют быстрорежущую, углеродистую сталь или же твердые сплавы. Для разных видов стали используются разные виды шлифовальных кругов. Для первого варианта - это корундовые круги, для второго материалом для кругов служит зеленый карборунд.
Схема заточки резца выглядит так: сначала нужно заточить главную заднюю грань, далее заднюю вспомогательную, потом идет передняя грань, ну а последним на очереди стоит радиус закругления вершины. После заточки резец прикладывают к шаблону, чтобы проверить правильность углов.
Для удачной заточки необходимо подвести к месту, где производятся работу, постоянную подачу воды для непрерывного охлаждения резца. Не допускается производить охлаждение прерывистой подачей воды или вообще резким погружением в нее. Эти действия могут привести к образованию трещин на поверхности резца и к ломкости самой кромки.
Затачиваемый резец ни в коем случае прижимать сильно к шлифовальному кругу не стоит, так как он либо отпустится, либо покроется трещинами. Необходимо просто постоянно перемещать резец равномерно по всей поверхности круга.
После полноценной заточки следует доводка рабочих граней, которая выполняется на мелкоабразивном оселке, смоченном керосином или техническим маслом.
Приходите к нам в мастерскую и вы получите профессиональную заточку токарных резцов.
Резец — основной рабочий элемент любого токарного станка, посредством которого выполняется снятие с заготовки части металла, что необходимо для получения детали требуемых размеров и формы. В промышленной сфере наиболее распространены токарные резцы, о которых мы поговорим в данной статье.
В публикации рассмотрено устройство и размеры токарных резцов, изучена их классификация и разновидности, а также приведены рекомендации по заточке режущего инструмента в домашних условиях.
1 Особенности конструкции
Любой токарный резец состоит из двух элементов — головки и стержня, который ее удерживает. Стержень используется для закрепления режущей головки в посадочном гнезде токарного станка, он может иметь квадратное либо прямоугольное сечение.
Рассмотрим наиболее распространенные размеры стержней:
- квадратные: 40, 32, 25, 20, 16, 10, 8, 6, 4 мм;
- прямоугольные: 63*50, 50*32, 40*25, 32*20, 25*20, 25*16, 20*16, 20*12, 15*10.
Основной рабочей часть резца является его головка. Данная конструкция состоит из нескольких плоскостей, которые сведены друг к другу под строго заданным углом, что позволяет одним и тем же резцом выполнять множество металлообрабатывающих операций.
Стандартное устройство токарного резца вы можете увидеть на схеме, его типичная конструкция состоит из следующих основных узлов:
- задний угол (a);
- передний угол (Y);
- угол заострения (B);
- угол резания (Q);
- главный угол в плане (F)
Главный задний угол обозначается номенклатурой «Альфа», он представляет собой угол между плоскостью резания и задней стороной резца. Данный элемент выполняет важную функциональную задачу — они снижает силу трения тыльной стороны резца об обрабатываемую заготовку, что обеспечивает минимальную шероховатость поверхности детали. Чем меньше задний угол, тем сильнее изнашивается резец и тем хуже точность обработки. На практике задний угол уменьшают при работе с твердой сталью и увеличивают при обработке мягких металлов.
Передний угол (Y — гамма) представляет собой угол между передней стороной резца и главной режущей кромкой. Правильно подобранный передний угол обеспечивает тонкое удаление слоя снимаемого металла, без смятия нижерасположенного слоя стали. При превышении данного угла на 5 и более градусов от нормы значительно уменьшается прочность режущей кромки, что приводит к снижению ее эксплуатационного ресурса в 3-4 раза.
Главный угол в плане (F — фи) — кромка, параметры которой влияют на характер срезания металла больше всего. При изменении данного угла меняется толщина слоя срезаемого металла, что позволяет добиваться разного типа среза при одинаковом усилии и скорости подаче резца. Чем меньше угол F, тем более прочной является данная кромка, но при этом возникает необходимость значительного увеличения усилия подачи, что может привести к появлению вибраций при обработке.
1.1 Классификация и виды резцов
Согласно положениям действующих ГОСТ, токарные резцы классифицируются на разновидности по таким параметрам как тип конструкции, качество сборки, способ монтажа, направление подачи и способу обработки. Рассмотрим виды резцов в зависимости от их конструкции:
- Цельные — резцы, в которых стержень и головка являются монолитными, это наиболее дорогая разновидность режущих инструментов. Для их производства используются углеродистые виды стали, что обеспечивает максимальную износоустойчивость конструкции.
- Приварные — головка фиксируется на стержне посредством сварки. Качество инструмента непосредственно зависит от правильности приварки, несоблюдение технологии которой является причиной появления в соединительном шве микротрещин, приводящих к быстрой деформации резца.
- С механическим соединением. Данный способ фиксации в основном используются при производстве резцов из керамических материалов, однако существуют и механические резцы из сталей регулируемого типа, конструкция которых позволяет изменять положение головки по отношению к стержню.
В зависимости от качества металлообработки выделяют 3 вида резцов — черновые, получистовые и чистовые. Черновые инструменты позволяют выполнять обработку на высокой скорости, также они способны снимать максимально толстый слой металла. Такие резцы отличаются высокой механической прочностью, они устойчивы к нагреву и износу, однако качество обработки достаточно низкое. Получистовые и чистовые резцы используются для доводки заготовки после черновой обработки. Они предназначены для подачи на небольшой скорости и снятия минимального по толщине слоя стружки.
Классифицируется режущий инструмент и в соответствии со способом установки в токарный станок, в зависимости от которой резцы бывают радиальные и тангенциальные:
- радиальные смонтированы под углом 90 градусов к плоскости обрабатываемой детали, что обеспечивает возможность использования более удобных в заточке типов режущих кромок;
- тангенциальные резцы монтируются под наклоном, отличающимся от прямого угла, им характерна усложненная схема установки, но при этом дают возможность получения максимально качественного снятия стружки.
В зависимости от того с какой стороны по отношению к обрабатываемой поверхности находится режущая кромка головки резцы классифицируются на правые и левые. Также инструменты делятся на виды по размещению режущей кромки относительно державки (стержня) на прямые, оттянутые, изогнутые и отогнутые.
Однако основным параметром классификации режущего инструмента для токарных станков является способ обработки, согласно которому резец может быть:
- проходной — предназначен для выполнения таких технологических операций как обточка и подрезка, монтируется на станки с продольной и поперечной подачей;
- подрезной — устанавливается исключительно на станки с поперечной подачей;
- отрезной — для станков с поперечной подачей, используется для обработки торцов и проточки кольцевых пазов;
- расточный — используется для обработки отверстий глухого и сквозного типа;
- фасонный — предназначен для снятия фасок и обработки фасонных поверхностей;
- резьбовой — может быть круглым, прямым либо изогнутым, применяется для нарезки наружной и внутренней резьбы.
Также классификация резцов осуществляется исходя из материала их изготовления. Выделяют три группы — из твердых сплавов (вольфрамовые, титан -вольфрамовые и тантало-вольфрамовые), из быстрорежущей и углеродистой стали. Универсальными являются титан-вольфрамовые резцы, которые пригодны для обработки любых типов металла.
1.2 Приспособление для заточки токарных резцов (видео)
Ключевыми параметрами, характеризующими эксплуатационные возможности любого набора токарных резцов по металлу, являются:
- геометрия режущих кромок;
- устойчивость к деформациям и вибрации кромок и стержня;
- материал изготовления;
- способ установки конструкции в резцедержатель;
- способ снятия стружки;
- геометрические размеры инструмента;
- качество обработки.
Именно соотношение данных факторов формирует пригодность резца к конкретному режиму обработки. Выбирая набор токарных резцов по металлу первоначально определитесь, какую марку стали вы будете обрабатывать чаще всего.
Затем нужно определить приоритетное требования к обработке — это может быть точность снятия (толщина слоя стружки и соблюдение геометрических размеров обрабатываемых деталей) либо его качество (отсутствие шероховатости, гладкость поверхности). Понимание данных параметров позволяет правильно определить требуемый тип резцов в соответствии с их характеристиками, указанными производителем в паспорте к изделию.
Заточка резцов в процессе их эксплуатации требуется регулярно, так как даже изделия из наиболее прочных сортов стали со временем изнашиваются. Для заточки необходимо использовать специальное оборудование — точильно-шлифовальный станок, при этом агрегат должен быть обязательно оснащен системой постоянного охлаждения.
Такие станки оснащены двумя рабочими кругами: первый — из карбида кремния (используется для заточки изделий из быстрорежущей стали), второй — из электрокорунда (для работы с твердосплавными инструментами). Затачивая резец своими руками первоначально нужно обработать главную поверхность, после нее затачивается задняя и вспомогательная плоскость, в последнюю очередь выводится передняя поверхность до тех пор, пока не будет получена идеально ровная режущая кромка. Проверка углов заточки выполняется с помощью стандартных шаблонов, которые можно приобрести в специализированных магазинах.
Заточка резца заключается в придании формы и необходимого угла рабочей поверхности. Затачивают новые или затупившиеся инструменты. После заточки проводится доводка, во время которой инструменту придается острота, окончательно зачищаются рабочие поверхности.
Виды заточки
Большие металлообрабатывающие заводы специально содержат штат заточников и специальные станки для приведения резцов в рабочее состояние. Сотрудникам маленьких мастерских приходится делать это самостоятельно.
Провести заточку можно несколькими способами:
- абразивным (на шлифовальных кругах);
- химико-механическим (металл обрабатывают особыми составами);
- с помощью специальных устройств.
Абразивную заточку можно провести на заточном, токарном станке или вручную на шлифовальном бруске. Вручную очень сложно качественно заточить инструмент с соблюдением нужных углов. Осложняется процесс тем, что металл нагревается и теряет свои свойства. Поэтому результат напрямую зависит от умений токаря и его знания углов заточки.
Твердосплавные инструменты затачивают на зеленом карборунде. Резцы из различных типов стали обрабатывают шлифовальными кругами из корунда средней твердости. Первичную обработку проводят оселками с абразивом 36-46, финальную — 60-80. Перед установкой круга на токарный станок необходимо проверить целостность. Во время работы он может расколоться и поранить рабочего,а так же испортить угол заточки.
Химико-механический метод очень эффективен и быстр, обеспечивает чистую, гладкую поверхность, предупреждает формирование сколов и трещин. Применяется для затачивания крупных твердосплавных резцов. Их обрабатывают раствором медного купороса. Реактив формирует тонкий защитный слой, который смывается абразивными зернами, присутствующими в растворе. Процесс происходит в станке, оборудованном емкостью с подвижным шлифовальником. Закрепленный резец двигается возвратно-поступательно и с давлением около 0,15 кг на кв. сантиметр прижимается к абразивной поверхности.
На специализированных станках заточка резцов проводится белыми кругами из электрокорунда (быстрорежущие инструменты), зеленых из карбида кремния (твердосплавные), алмазных (для доводки).
Процесс заточки
Первой затачивают основную заднюю поверхность, потом вспомогательную заднюю поверхность, переднюю поверхность и затем радиус закругления конца. По окончании работы углы заточки сверяются с шаблоном.
Чтобы кромка получилась ровной и гладкой, инструмент нужно постоянно двигать вдоль шлифовальной поверхности. При такой работе круг дольше служит и изнашивается равномерно.
Обрабатывать инструмент можно всухую или с постоянным водяным охлаждением. Поток воды должен быть достаточным и непрерывным. Если инструмент затачивается всухую, не нужно периодически поливать его, окунать в емкость с водой. Это вызывает растрескивание поверхности и разрушение рабочей кромки.
Ручная доводка проводится:
- оселком мелкой зернистости с использованием технического масла керосина или — инструментов из различных видов стали;
- кругом из меди с использованием пасты из карбида бора и технического масла.
Доводят исключительно режущие поверхности инструмента с шириной кромки до 3 миллиметров. Эффективнее доводить резцы на станке с оселком из чугуна. Процедура проста и не требует больших временных затрат, но значительно продлевает срок эксплуатации и продуктивность инструмента. Важно соблюдать необходимые углы!
Видеоролики о затачивании резцов разных видов:
Подробные схемы и инструкции по заточке
