Резцы

В настоящее время на станках с ЧПУ токарной группы, выпускаемых промышленностью, можно выполнять самые разнообразные операции. Комплект резцов для этих станков должен обеспечивать обработку поверхностей, наиболее часто встречающихся в машиностроении, и поэтому включает (рис.Р1):

Рис.1. Схемы обработки основных типовых поверхностей токарными резцами

1 и 8 - резцы проходные с квадратной пластиной с ? = 45° для патронной обработки деталей типа фланцев, обеспечивают наружное обтачивание, проточку торцов, проточку выточек, снятие фасок;

2 - резцы контурные с ромбическими пластинами с ? = 95°, позволяют обтачивать детали по цилиндру, протачивать обратный конус с углом спада до 30°, обрабатывать радиусные и переходные поверхности и протачивать торцы движением от центра детали к наружному диаметру;

3 и 11 - резцы контурные с квадратными или трехгранными пластинами с ? = 60 и 75°, позволяют обрабатывать полусферические поверхности и конусы с углом спада до 57°

4 - резцы резьбовые со специальными пластинами, закрепляемыми с помощью прихвата сверху, позволяют нарезать резьбы с шагом 1,5-6 мм. Угол профиля резьбы обеспечивается заточкой пластин;

6 - расточные резцы с ромбическими пластинами с ? = 95° для растачивания сквозных отверстий и проточки выточек;

7 - резцы расточные с ? = 93°, позволяют растачивать отверстия диаметром от 25 мм;

9 - резцы для протачивания наружных канавок с протачиваемыми пластинами, которые закрепляются с помощью прихватов. Разработаны резцы для протачивания внутренних прямых и наружных угловых канавок. Аналогичные конструкции могут быть применены для обработки канавок под стопорные кольца; радиусные канавки и т.п.;

10 и 13 - резцы контурные с пластиной трехгранной правильной формы с ? = 95°, позволяют протачивать цилиндрические, конические и фасонные поверхности;

Рис.2. Крепление пластины прихватом и винтом с разнонаправленной резьбой (тип С)

12 - резьбовые резцы для нарезания наружных резьб с шагом до 1,5 мм. Режущая пластина закрепляется на державке с помощью прихвата. Профиль вершины резца обеспечивается затачиванием пластины под углом, равным углу профиля резьбы.

Резцы со сменными многогранными пластинами из твердых сплавов и режущие кромки. В ВНИИинструмент разработана схема токарных резцов, предназначенных для выполнения различных операций на станках с ЧПУ. В резцах применяют СМП из твердого сплава (с износостойким покрытием и без него) и из керамики.

В разработанной системе резцы по назначению подразделяют на подсистемы для точения, растачивания, нарезания резьб, канавок и отрезания.

В системе резцов предусмотрены: падежные методы закрепления СМП, обеспечивающих хорошее дробление и отвод стружки, высокую точность позиционирования СМП и их быстросменность; возможность использования потребителем всей гаммы форм и размеров СМП; новые конструкции СМП, обеспечивающие эффективное дробление стружки; сокращение числа применяемых методов крепления СМП и унификация крепежных деталей и присоединительных элементов; соответствие точностных параметров резцов, габарита и формы державок требованиям отечественных и международных стандартов, а конструкций резцов - лучшим мировым аналогам; возможность применения специальных крепежных деталей (повышенной точности и надежности); изготовление державок и крепежных деталей из легированных сталей; технологичность изготовления резцов.

В подсистемах резцов для точения и растачивания за базовые приняты четыре конструкторских решения (см. рис.МИ1). Обозначение резцов соответствует ГОСТ 26476-85.

Рис.3. Крепление пластины с отверстием L-образным рычагом (тип Р)

СМП без отверстия закрепляют по типу С (рис.Р2). При таком методе закрепления СМП базируют в закрытом гнезде державки 1 по двум базовым поверхностям и сверху прижимают к опорной поверхности прихватом 2. Быстрый съем СМП обеспечивается диффиринциальным винтом 3. Опорную твердосплавную пластину 4 закрепляют винтом 5 на державке резца или разрезной пружинящей втулкой.

Тип крепления имеет следующие исполнения: С1 -для режущих пластин с задним углом, С3 - без заднего угла.

На передней поверхности СМП с задним углом выполнены стружколамающие канавки для дробления и отвода сливной стружки. При использовании СМП без заднего угла применяют накладные стружколомы, которые закрепляют с помощью прихвата и дифференциального винта.

Резцы исполнения С1 и С3 с опорной пластиной широко применяют при точении и растачивании; резцы без опорной пластины - при растачивании малых отверстий и точении (сечение державки резца 12?12-16?16 мм).

В резцах исполнения С3 могут использоваться СМП из твердого сплава и режущей керамики (последние в настоящее время выпускают без отверстий).

Резцы исполнения С1 имеют положительные углы, что обеспечивает небольшую силу резания. Поэтому их рекомендуется применять при обработке нежестких деталей. Эти резцы могут также применяться с накладными стружколомами.

Для наружного точения и растачивания в резцах с закреплением по типу С используют квадратные, трехгранные и ромбические пластины.

Рис.4. Крепление пластины с фасонным отверстием винтом (тип S)

Резцы исполнения С1 и С3 и их обозначения приведены в табл.1-3

СМП с отверстием закрепляют по типам Р и М - с центральным цилиндрическим отверстием, а по типу S - с фасонным (тороидным) отверстием (по ТУ 48-19-307-80 и ISO 6987).

При креплении по типу Р наиболее рациональной является конструкция, в которой пластины закрепляют с помощью L-образного рычага (рис.Р3), она соответствует лучшим мировым образцам и унифицирована с конструкциями резцов, выпускаемых отечественной промышленностью. СМП базируется в закрытом гнезде державки 1, а рычаг 2, приводимый в действие винтом 3, подтягивает ее к двум боковым стенкам гнезда и прижимает к опоре. Опорную платину 4 закрепляют разрезной втулкой 5. Конструкция узла крепления обеспечивает возможность быстрого и точного поворота или смены СМП и надежного ее закрепления. Она позволяет применять всю гамму новых прогрессивных отечественных и зарубежных пластин, а также СМП со сложной формой передней поверхности, обеспечивающей хорошее дробление стружки в широком диапазоне подач и глубин резания.

Использование резцов типа Р и их обозначение приведены в табл.4-10.

При креплении по типу S конусная головка винта 2 крепит СМП непосредственно к опорной поверхности державки 1 (рис.Р4).

Преимуществом этой конструкции резцов являются компактность узла крепления, хороший отвод стружки с открытой передней поверхности, высокая надежность и быстрая смена пластин. Основная область их применения - растачивание отверстий диаметром 10-30 мм на легких и средних станках с ЧПУ.

Основные размеры державок в таких резцах 8x8; 10x10; 12x12 и 16x16 мм.

Исполнение резцов типа S и их обозначения приведены в табл.11-16.

Для выполнения одним резцом предварительных и окончательных операций выпускаю резцы с модернизированным клиновым креплением (тип М) СМП клином-прихватом (рис.Р5, табл.17). Клин 3 с помощью винта 4 прижимает СМП не только к штифту 6, на который она крепится центральным отверстием, но и к опорной пластине 2. При таком закреплении СМП остается открытой вспомогательная режущая кромка.

При откреплении СМП клин приподнимается над державкой 1 с помощью пружины 5.

Табл.1. Резец расточной с ?=75°, с креплением прихватом режущих пластин из твердого сплава с задними углами (ГОСТ 26611-85)

Табл.2. Резец расточной с ?=75°, с креплением режущих пластин из керамики с задними углами (ТУ 2-035-861-82)

Табл.3. Резцы токарные с ?=95°, с креплением прихватом режущих пластин из керамики и твердого сплава без задних углов (ГОСТ 26611-85)

Табл.4. Резцы проходные с ?=90°, с трехгранной пластиной из твердого сплава (ТУ 2-035-892-82)

Табл.5. Резцы проходные с ?=60°, с трехгранной пластиной из твердого сплава (ТУ 2-035-892-82)

Табл.6. Резцы проходные с ?=95°, с ромбической пластиной (?=80°) из твердого сплава (ТУ 2-035-892-82)

Табл.7. Резцы токарные проходные с ?=75°, с квадратной пластиной из твердого сплава (ТУ 2-035-892-82)

Табл.8. Резец контурный с ?=93°, с ромбической пластиной (?=55°) из твердого сплава (ТУ 2-035-892-82)

Табл.9. Резец расточной с ?=75°, с квадратной пластиной из твердого сплава (ТУ 2-035-892-82)

Табл.10. Резцы токарные проходные с ?=45°, с квадратной пластиной из твердого сплава (ТУ 2-035-892-82)

Табл.11. Резец проходной с ?=95°, с ромбической пластиной (?=80°) из твердого сплава (ТУ 2-035-1040-86)

Табл.12. Резец проходной с ?=45°, с квадратной пластиной из твердого сплава (ТУ 2-035-1040-86)

Табл.13. Резец расточной с ?=90°, с трехгранной пластиной из твердого сплава (ТУ 2-035-1040-86)

Табл.14. Резец расточной с ?=75°, с квадратной пластиной из твердого сплава (ТУ 2-035-1040-86)

Табл.15. Резец расточной с ?=95°, с ромбической пластиной (?=80°) из твердого сплава (ТУ 2-035-1040-86)

В резцах для обработки канавок и резьб с шагом до 3 мм (рис.Р6) применяют режущие пластины, которые перетачивают из заготовок-пластин формы 3905 (ГОСТ 2209-82*). Режущая пластина 2 устанавливается в угловом пазу корпуса 1. Прихват 7 с помощью винта 6 прижимает режущую пластину к базирующим поверхностям корпуса. Регулирование вылета режущей пластины осуществляется винтом 3, который торцом головки упирается в режущую пластину. Винт 3 фиксируется в отрегулированном положении стопорным винтом 4 через капроновую прокладку 5.

Рис.5. Крепление пластин с отверстием клином-прихватом (тип M)

Использования канавочных и резьбовых резцов (для резьб с шагом менее 1.5 мм) приведены в табл. 18-25.

Для нарезания резьб с шагом 1,5-6 мм разработаны резцы с механическим креплением ромбических неперетачиваемых СМП (?=59°30?) (рис.Р7).

Ромбические пластины имеют центральную поперечную V-образную канавку, в которую входит вершина (носик) перехвата. При закреплении винтом 3 прихват 2 подтягивает СМП к боковым базовым поверхностям глухого гнезда державки 1 и надежно прижимает к опоре. Размеры резцов приведены в табл. 26-27.

Московский комбинат твердых сплавов им. С.П.Соловьева выпускает неперетачиваемые отрезные и канавочные СМП (по ТУ 48-19-307-80). Их закрепляют прихватом 2 в отрезных резцах 1, обеспечивающих ширину реза 3-6 мм (рис.Р8). Использование отрезного резца приведено в табл.28.

Среди отрезных, прорезных и других подобных резцов можно отметить конструкцию резцов фирмы Iscar (Израиль). Отрезные резцы этой фирмы предназначены для отрезки заготовок из различных материалов диаметром D<250 мм, прорезные резцы - для прорезания кольцевых канавок со стороны торца заготовки глубиной до 24 мм. Галтельные резцы служат для прорезки галтелей с наружной и внутренней сторон заготовки, фасочные - для обработки фасок под углом 45° к оси заготовки.

Специальные резцы упомянутой формы состоят из двух деталей: корпуса и режущей твердосплавной пластины (рис.Р9,а). Рабочая часть головки корпуса выполнена пластинчатой и снабжена клиновидным гнездом под режущую пластину. Хвостовая часть корпуса может быть стержневой (с прямоугольным профилем), пластинчатой, цилиндрической (с лысками) и ступенчатой (Г-образной в сечении, перпендикулярном к оси) для фасочных резцов. Резцы с пластинчатым корпусом, как правило, снабжены двумя клиновидными гнездами под режущую пластину на обоих его концах.

Режущие пластины шириной b от 2 мм выполнены клиновыми и имеют одну режущую кромку.

Рис.6. Резец для нарезания внутренней резьбы

Верхняя и нижняя опорные поверхности режущих пластин - V-образные, вогнутые, с углом при вершине ? (рис.Р9,б). Эти поверхности и соответствующие (V-образные) выпуклые опорные поверхности гнезда корпуса ориентируют режущие пластины по центру гнезда и обеспечивают постоянство этого положения во время работы.

Выполнение опорных поверхностей режущих пластин вогнутыми обеспечивает следующие преимущества: стабильность работы резца, повышение стойкости корпуса, снижение опасности подмятия и прогиба резца.

Передняя поверхность режущих пластин отрезных резцов (см. рис.Р10,б) имеет специальную геометрию: по краям она выше, чем в средней части, а вдоль режущей кромки прорезана фаска с положительным или отрицательном передним углом (в зависимости от обрабатываемого материала). Фаска повышает прочность режущей части пластин при тяжелых условиях резания, например при прерывистом резании, отрезке очень прочных материалов и при работе на не жестком оборудовании. Такая геометрия передней поверхности, кроме того, дает возможность получить стружку уже, чем ширина реза, и обеспечивает компактность спирали. Узкая компактная стружка не повреждает обработанные торцевые поверхности, легко удаляется из прорезаемого паза и позволяет обеспечивать безопасную работу оператора.

Пластины отрезных резцов изготавливают трех видов: с режущими кромками, расположенными параллельно оси заготовки (см. рис.Р9,в,г).

Правые и левые режущие пластины применяют в тех случаях, когда в центре торца отрезанных заготовок нежелательно оставлять несрезанными цилиндрические заусенцы. Угол в плане правых и левых режущих пластин задается равным 82-87° в зависимости от допускаемой осевой силы резания и величины прогиба резца. Ширина режущей части в пластине отрезных резцов и соответственно ширина реза 2,2-9,6 мм.

Табл.16. Резец расточной с ?=93°, с ромбической пластиной (?=55°) из твердого сплава (ТУ 2-035-1040-86)

Табл.17. Резец проходной с трехгранной пластиной (?=55°) из твердого сплава, с ?=93° (ТУ 2-035-892-82)

Табл.18. Резцы токарные для обработки наружных канавок под стопорные кольца (по ОСТ 2И10-7-84)

Табл.19. Резцы токарные для обработки наружных зарезьбовых канавок (по ОСТ 2И10-7-84)

Табл.20. Резцы токарные для обработки наружных угловых канавок (по ОСТ 2И10-7-84)

Табл.21. Резцы токарные для обработки внутренних канавок под стопорные кольца (по ОСТ 2И10-8-84)

Табл.22. Резцы токарные для обработки внутренних зарезьбовых канавок (по ОСТ 2И10-8-84)

Табл.23. Резцы токарные для обработки внутренних угловых канавок (по ОСТ 2И10-8-84)

Табл.24. Резцы токарные резьбовые с механическим креплением твердосплавных пластин для нарезания наружной резьбы (по ОСТ 2И10-9-84)

Табл.25. Резцы токарные резьбовые с механическим креплением твердосплавных пластин для нарезания внутренней резьбы (по ОСТ 2И10-9-84)

Табл.26. Резец резьбовой с ромбической пластиной из твердого сплава для нарезания наружной метрической резьбы (конструкция ВНИИинструмента)

Табл.27. Резец резьбовой с ромбической пластиной из твердого сплава для нарезания внутренней метрической резьбы (конструкция ВНИИинструмента)

Табл.28. Резец отрезной с креплением прихватом пластин из твердого сплава (конструкция ВНИИинструмента)

Пластины прорезных резцов в большинстве случаев имеют режущую кромку в плоскости, перпендикулярную к оси заготовки, и переднюю поверхность, аналогичную передней поверхности режущих пластин отрезных резцов. Одна из вспомогательных задних (боковых) поверхностей этих пластин выполнена со скосом в нижней части кольцевого паза заготовки, чтобы исключить контакт этой поверхности с боковой поверхностью С этой же целью одна или обе боковые поверхности рабочей части головки прорезных резцов выполнены дуговыми. Ширина режущей части пластины 4,0-9,6 мм.

Рис.7. Крепление прихватом ромбических неперетачиваемых пластин из твердого сплава для резьбовых резцов

Режущие пластины галтельных резцов снабжены дуговым режущим лезвием, обычно имеющим радиус 1,5-4,0 мм (см. рис.9,д). Лезвия пластин фасочных резцов расположены под углом 45° к оси заготовки и изготовляются в правом и левом исполнениях (см. рис.9,е).

Пластины устанавливают в гнездах корпуса вручную и закрепляют за счет эффекта самозаклинивания. Разжим производится эксцентриковым ключом. Один корпус резца рассчитан примерно на 400 смен режущих пластин.

Резцы, оснащенные сверхтвердыми материалами на основе нитрида бора. Режущий инструмент, оснащенный СТМ, выпускается инструментальными заводами в достаточно широкой номенклатуре.

Сборные резцы изготавливают двух типов: 1) заготовка композита крепится в переходной вставке (табл.29), которая, в свою очередь, устанавливается в корпусе резца (табл. 30); 2) композит, изготовленный в виде многогранной или круглой монолитной пластины, механически крепится в корпусе резца (табл. 31 и 32).

Токарные резьбовые резцы, оснащенные композитом 02, предназначены для нарезания метрической резьбы с шагом до 3 мм на закаленных стальных деталях твердостью HRCэ 50-55 взамен резьбошлифования. Точность получаемой резьбы, а также стойкость этих резцов зависят от характеристик и технического состояния станка, поэтому резьботочение рекомендуется вести на жестких виброустойчивых токарно-винторезных станках повышенной, высокой и особо высокой точности. Производительность резботочения в 10-12 раз выше по сравнению с резьбошлифованием; исключение прижогов, структурных изменений в поверхностном слое обеспечивает заметное повышение эксплуатационных показателей деталей.

Рис.8. Крепление прихватом неперетачиваемых пластин из твердого сплава для отрезных резцов

Резьбовой резец (рис.Р10) состоит из напайного двухслойного или цельного режущего элемента 1 с рабочим слоем из композита 02, закрепленного в корпусе 2, термообработанной инструментальной стали. Геометрические параметры резца: передний угол 8-10° критерий затупления резца - износ по задней поверхности 0,25?0,30 мм; сечение резьбовых резцов B?H = 16?16; 20?20; 25?25; 32?32 мм. Применение резцов с разъемным креплением композитов 01 и 10 рекомендуется преимущественно в тех случаях, когда использование конструкции с механическим креплением сменных круглых и многогранных неперетачиваемых пластин невозможно.

Базой для расширения номенклатуры и увеличения объемов производства резцов, оснащенных композитом, является гамма СМП из композита разных марок. В табл. 33 представлены размеры выпускаемых пластин.

Для чистовой и получистовой обработки отверстий в корпусных деталях из чугунов и цветных сплавов на основе меди, а также из закаленных сталей, прежде всего в условиях автоматизированного производства на станках с ЧПУ предназначены расточные резцы (резцовые вставки) с механическим креплением пластин ромбической формы из СТМ на основе нитрида бора марок композита 05 и 10Д (табл. 34).

При растачивании отверстий этими резцами борштанга из отверстия после рабочего хода должна выводиться только при отсутствии касания резцом обработанной поверхности. Если это невозможно, то выводить ее следует на подаче и частоте вращения рабочего хода (качество и точность обработки возрастают).

Рис.9. Отрезные и галтельные резцы фирмы Iscar

Конструкция вставок предусматривает применение ромбических пластин точности G: CNGN 05 03 08 (d = 5,56 мм), s = 3,18 мм, t = 0.8 мм) из композита 05 и CNGN 03 T3 08 (d = 3,97 мм; s = 3,97; r = 0,8 мм) из композита 10Д. По желанию заказчика радиус r при вершине пластины может быть уменьшен до 0,4 или 0,2 мм.

Рис.10. Схема конструкции расточного резца

Табл.29. Вставки, перетачиваемые к токарным резцам с неразъемно-закрепленными поликристаллами композита 01 или 10 (по ТУ 2-035-811-81)

Табл.30. Резцы токарные сборные подрезные с механическим креплением перетачиваемой цилиндрической вставки с режущим элементом из композита 01 или 10 с углом ? = 93° (по ТУ 2-035-811-81)

Табл.31. Резцы токарные сборные проходные с механическим креплением пластин ромбической формы из композитов 05 и 10Д с углом ? = 95° (по ТУ 2-035-811-81)

Табл.32. Резцы токарные сборные расточные с механическим креплением пластин ромбической формы из композитов 05 и 10Д с углом ? = 95° (по ТУ 2-035-811-81)

Табл.33. Цельные и двухслойные режущие пластины из СТМ для токарных и расточных резцов

Табл.34. Вставки резцовые с механическим креплением пластин ромбической формы из композита 05 с углами ? = 45 и 60° (по ТУ 2-035-811-81)