что такое сечение резца
Токарные резцы по металлу: конструктивные особенности и классификация
Токарные резцы по металлу: конструктивные особенности и классификация
Токарный резец — это основной инструмент, который применяется для обработки заготовок на токарных станках. Именно он контактирует с деталью и придает ей необходимую форму. В этой статье мы максимально подробно расскажем о конструктивных особенностях и классификации резцов. Изучив информацию, вы сможете на практике без проблем подобрать инструмент для той или иной операции.
Начнем с конструктивных особенностей резцов.
Конструктивные особенности токарных резцов
Каждый токарный резец состоит из двух частей.
Державка. Может быть квадратной или прямоугольной. С ее помощью резец закрепляют в посадочных гнездах станков. ГОСТом установлены следующие стандартные размеры державок.
Квадратные — 4*4, 6*6, 8*8, 10*10, 12*12, 16*16, 20*20, 25*25, 32*32, 40*40 мм.
Прямоугольные — 16*10, 20*12, 25*16, 25*20, 50*25, 40*32, 50*32, 50*40, 63*50 мм.
Головка. Это рабочая часть резца, контактирующая с заготовкой в процесс ее обработки. Головка состоит из заточенных под определенными углами кромок.
Изображение №1: конструкция токарного резца
Геометрия токарных резцов
Изображение №2: геометрия токарного резца
Расскажем об углах резцов и их назначениях.
Задний вспомогательный угол (α1). При его уменьшении снижается сила трения между задней плоскостью инструмента и обрабатываемой заготовкой.
Угол вершины (ε). Формируется между режущей кромкой и задней вспомогательной плоскостью. Чем больше этот угол, тем лучше условия теплоотвода и выше прочность резца.
Вспомогательный угол в плане (ϕ1). Его размер варьируется в пределах от 10 до 30°. С уменьшением угла улучшается чистота обработки, но возрастает сила трения.
Главный угол в плане (ϕ). Его размер варьируется в пределах от 20 до 90°. От размеров угла зависят длина и ширина среза. Чем меньше ϕ, тем ниже температура и сила резания. Чистота обработки также улучшается. Но с уменьшением угла возрастают вибрации и радиальная сила резания.
Угол резания (δ). Формируется между передней поверхностью и плоскостью резания.
Угол заострения (β). Формируется между передней и главной задней поверхностями. Оказывает влияние на остроту и прочность инструмента.
Главный задний угол (α). Его размер варьируется в пределах от 6 до 12°. С уменьшением угла снижается сила трения между деталью и задней поверхностью резца. При этом улучшается теплоотвод и продлевается срок службы инструмента, но ухудшается чистота обрабатываемой поверхности.
Угол наклона главной режущей кромки (λ). Влияет на направление отвода стружки. При положительных λ и λ = 0° стружка сходит к обрабатываемой поверхности. Резцы с положительными λ (12–15°) применяют при обработке заготовок из жаропрочных и закаленных сталей. У универсальных токарных резцов λ = 0°. Резцы с отрицательными λ применяют для чистовой обработки.
Классификация резцов по металлу по форме головок, конструкции, направлению резания и точности операций
По этим параметрам существуют следующие классификации резцов по металлу.
Классификация по форме головок
По этому параметру резцы делят на 4 типа.
Прямые. Державка и рабочая головка располагаются либо на одной оси, либо на двух, но параллельных.
Изогнутые. Державка имеет изогнутую форму.
Отогнутые. Отгиб головки в сторону заметен невооруженным глазом.
Оттянутые. Ширина головки меньше ширины державки. Головка может быть оттянута влево или вправо. Существуют и симметричные модели.
Изображение №3: классификация резцов по форме головок
Классификация по конструкции
По конструкции резцы классифицируют на три типа.
Цельные. Такие резцы целиком изготовлены из легированной или инструментальной (редко) стали. Стоят недорого, быстро изнашиваются и не подходят для обработки твердых материалов.
С твердосплавными напайками. Такие резцы сочетают в себе высокую износостойкость и среднюю стоимость. Напайки обычно изготавливают из сталей ВК8, Т5К10 и Т5К6.
Со сменными твердосплавными пластинами. Стоят дороже аналогов. Максимально удобны. Для смены пластин не нужно снимать режущий инструмент.
Изображение №4: классификация токарных резцов по конструкции
Классификация по направлению резания
Резцы бывают левыми и правыми.
Правые. Такие резцы для токарных станков используются чаще всего и в процессе обработки заготовок подаются справа налево. Если положить сверху на такой резец правую руку, то режущая кромка будет располагаться со стороны отогнутого большого пальца.
Левые. Подаются слева направо. Если положить сверху на такой резец левую руку, то режущая кромка будет располагаться со стороны отогнутого большого пальца.
Изображение №5: левый (а) и правый (б) резцы
Классификация по точности операций
По этому признаку выделяют следующие разновидности резцов.
Черновые (обдирочные). Предназначены для грубой обработки заготовок.
Получистовые. Точность обработки находится на среднем уровне.
Чистовые. Точность обработки находится на высоком уровне.
Специальные Предназначены выполнения тонких технологических операций.
Маркировка токарных резцов, значения цифр и символов
По стандарту маркировка токарных резцов может включать в себя 9 или 10 символов.
Первый — способ крепления режущей пластины.
Четвертый — задний угол режущей пластины.
Пятый — направление резания.
Изображение №6: возможные значения параметров 1–5
Шестой — высота державки.
Седьмой — ширина ее хвостовой части.
Восьмой — общая длина резца.
Девятый — размер режущей пластины.
Изображение №7: возможные значения параметров 6–9
Изображение №8: возможные значения параметра 10
Классификация токарных резцов по назначению
По назначению принята следующая классификация токарных резцов. Всего выделяют 8 чаще всего применяющихся видов.
Прямые проходные токарные резцы и их назначение
Их применяют для обработки наружных поверхностей заготовок.
Фотография №1: прямые проходные токарные резцы
Чаще всего используют инструменты с тремя размерами державок.
Отогнутые проходные токарные резцы и их назначение
Предназначение проходных отогнутых резцов — создание фасок и обработка торцевых поверхностей.
Фотография №2: отогнутые проходные токарные резцы
Наиболее широкое распространение получили инструменты с державками:
Проходные упорные токарные резцы и их назначение
Их обычно применяют при обработке ступенчатых валиков или иных деталей в случае, если в конце обработки требуется подрезать небольшой уступ.
Фотография №3: проходной упорный резец
Чаще всего используют проходные упорные резцы со следующими размерами державок.
Отогнутые подрезные токарные резцы и их назначение
Назначение таких токарных резцов — обработка торцевых поверхностей.
Фотография №4: отогнутый подрезной резец
Самые распространенные размеры державок:
Расточные токарные резцы и их назначение
Их сфера применения — обработка сквозных и глухих отверстий.
Фотография №5: расточные резцы для обработки сквозных отверстий
Фотография №6: расточные резцы для обработки глухих отверстий
Самые распространенные размеры державок следующие.
Классификация резцов для токарного станка по металлу — виды, назначение
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
Конструкция токарного резца
В конструкции любого резца, используемого для токарной обработки, 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:
Разновидности резцов по конструкции
Классификация резцов для токарной обработки
Классификация токарных резцов регламентируется требованиями соответствующего ГОСТ. Согласно положениям данного документа, резцы причисляется к одной из следующих категорий:
Основные понятия, касающиеся работы токарного резца, и его главные углы
(нажмите, чтобы увеличить)
Различаются резцы и по направлению, в котором совершается подающее движение. Так, бывают:
Отличие левых и правых резцов
В зависимости от того, какие работы выполняются на токарном оборудовании, резцы подразделяются на следующие типы:
Виды токарных резцов по металлу
В статье мы рассмотрим весь спектр токарных резцов по металлу 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.
Проходные прямые резцы
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 токарного станка по металлу (к слову, не получившим широкого распространения) обрабатывают внешние поверхности цилиндрических заготовок.
Проходные прямые резцы
Державки таких резцов для токарного станка выполняются в двух основных типоразмерах:
Проходные отогнутые резцы
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.
Проходные отогнутые резцы
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.
Проходные упорные отогнутые резцы
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.
Проходные упорные отогнутые резцы
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.
Подрезные отогнутые резцы
Внешне такой подрезной резец очень напоминает проходной, но у него другая форма режущей пластины – треугольная. При помощи таких инструментов для токарного станка по металлу заготовки обрабатывают по направлению, перпендикулярному оси их вращения. Кроме отогнутых, есть и упорные виды таких токарных резцов, но область их применения очень ограничена.
Подрезные отогнутые резцы
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.
Резцы для нарезания наружной резьбы
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.
Резцы для нарезания внутренней резьбы
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.
Расточные резцы для глухих отверстий
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.
Расточные резцы для сквозных отверстий
На современном рынке представлены расточные резцы следующих типоразмеров, требования к которым оговариваются в ГОСТ 18882-73 (в мм):
Сборные резцы для токарных станков
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 обработки на токарном станке заготовок из металла под различными углами.
Как правило, такие резцы применяются на станках с ЧПУ или же на специальных станках и служат для контурного точения, расточки глухих и сквозных отверстий и прочих специализированных работ.
Классификация резцов для токарной обработки включает в себя также прорезные, фасонные и некоторые другие типы. Понять принцип работы таких инструментов можно, ознакомившись с таблицей в начале статьи.
Резцы
Габаритные размеры резцов
Для успешной эксплуатации резцов выбор размеров державок имеет существенное значение. Сечение державки резца, допускаемое габаритами резцедержателя, целесообразно выбирать максимально большим в целях повышения виброустойчивости.
Поперечное сечение державки резца определяют из расчета на прочность, учитывая только главную составляющую усилия резания Рz (рис 27), которая вызывает изгиб державки.
Рис. 27. Схема к расчету на прочность сечения резца
Максимальный изгибающий момент будет равен:
С другой стороны, изгибающий момент допускаемый сечением державки резца равен:
Момент сопротивления для прямоугольного сечения W =B*H^2/6, для квадратного сечения W = B^3/6, для круглого сечения W = 0,1*d^3.
Принимая М = М1 можно определить сечение державки резца из условия ее прочности. Для державок прямоугольного сечения расчетные формулы имеют вид:
Если принять, что высота сечения резца в 1,5 раза больше ширины В, то будем иметь:
Соответственно для квадратного резца получим:
Диаметр держащий круглого резца будет равен:
Приведенный расчет державок на прочность является приближенным, так как учитывалась только одна составляющая усилия резания Рz и не учитывались составляющие Рx и Рy. Как известно, соотношения между составляющими усилия Рx, Рy, Рz зависят от обрабатываемого материала, степени износа резца, величины главного угла в плане, радиуса закругления вершины резца и т. п.
С увеличением главного угла в плане ФИ сила Рх значительно увеличивается, а сила Рy уменьшается. Вследствие этого прочность резцов понижается. Поэтому допускаемое напряжение при расчете на прочность резцов выбирается различной величины в зависимости от угла в плане ФИ. С увеличением угла в плане ФИ допускаемое напряжение падает. Оно колеблется от 100 * 10^6 до 250 * 10^6 н/м^2 (10—25 кГ/мм^2).
Для станков с высотой центров от 100 до 500 мм размеры поперечного прямоугольного сечения державки резца колеблются от 10 X 16 до 40 X 60 мм, квадратного — от 6 X 6 до 40 X 40 мм, диаметры круглого сечения — от 10 до 40 мм.
Размеры строгальных резцов для одинаковых сечений стружки выбираются в 1,25—1,5 раза больше, чем для токарных резцов, так как они испытывают удары при работе.
Резцы для револьверных станков, полуавтоматов и автоматов имеют несколько меньшие сечения, чем токарные резцы. Длина резца выбирается в зависимости от принятого сечения. Ориентировочно она должна быть в 10 раз больше высоты поперечного сечения резца. Длины токарных резцов, для указанных выше сечений, колеблются от 125 до 600 мм.
Табличный метод
Классификация резцов
1. По виду обработки:
2. По характеру обработки:
— для тонкого точения.
3. По установке и движению относительно детали:
4. По направлению рабочей подачи:
5. По конструкции рабочей части:
6. По сечению державки:
— круглые (для расточных резцов).
7. По конструкции:
— цельные (из одной заготовки);
— составные (рабочая часть закреплена на крепежной части неразъёмным соединением);
— сборные (рабочая часть закреплена на крепежной части разъёмным соединением).
8. По форме вершины лезвия резца в плане:
— с переходной режущей кромкой.
9. По марке инструментального материала рабочей части:
(изуглеродистой или легированной стали, быстрорежущие, твердосплавные, минералокерамические и др.)
10. По габаритным размерам и способам крепления резца:
4.2.Выбор основных конструктивных размеров резцов 
t – глубина резания;
К основным размерам резцов относят (см. рис. 4.2):
1) длину режущей кромки l1;
2) размеры поперечного сечения крепежной части (державки) резца Н (высота) x B(ширина) или D (диаметр);
3) длина вылета резца из резцедержателя L2;
Определение длины режущей кромки l1
l1 делают больше lэ с целью:
— увеличения прочности режущей кромки;
— улучшения теплоотвода в инструмент;
— перекрытия возможных колебаний припуска обрабатываемой детали t;
Определение размеров поперечного сечения крепежной части резца H(высоты) x B(ширины) или D (диаметра)
Резцедержатель служит для закрепления крепежной части (державки)резца, поперечное сечение которой может быть : квадратным (Н=В), прямоугольным (Н>В), круглым.
С целью унификации присоединительных размеров резцедержателей размеры поперечных сечений крепежных частей (державок)резцов стандартизированы. Принят следующий ряд размеров поперечных сечений державок резцов:
прямоугольные с отношением H/B = 1,6 для получистовой и чистовой обработки – Н*В = 16×10, 20×12, …, 40х25; 50×32 (мм*мм).
прямоугольные с отношением H/B = 1,25 для черновой обработки –
H*B =20х16, 25×20,…, 50х40, 63×50 (мм*мм).
Выбор размеров поперечного сечения крепежной части (державки) резца осуществляется либо расчетным (расчет на прочность и/или жесткость), либо табличным методом.
1. Расчётный метод.
1.1. Расчет державки резца на прочность.
Напряжения изгиба s, возникающие в опасном поперечном сечении державки резца под действием силы Pz, не должны превышать их допустимые значения [s]:
— к возникновению вибраций, приводящих к ухудшению качества обработанной поверхности и снижению стойкости РИ.
Эти формулы могут использоваться как при проверочном, так и при проектном расчёте.
Можно предложить несколько вариантов таблиц выбора поперечного сечения державки резца от параметров процесса резания, например, от площади поперечного сечения срезаемого слоя F = a * b ( см. рис. 4.5 и табл. 1).