Расточной резец широко применяется в машиностроении и производстве. Их используют для обработки сквозных и глухих отверстий на токарной группе станков. Резцы расточные токарные помогают достичь более точных результатов в работе, а также создают высокую частоту обработки. Инструментом последовательно снимаются слои металла, что помогает расширить обрабатываемое отверстие до нужных размеров. Благодаря точному оборудованию, результат можно регулировать в пределах десятых долей миллиметра. Если резец для расточки хорошо заточен и находится в исправном состоянии, то он может работать с различными металлами, так как он всегда должен быть более жестким, чем деталь. Для надежности, всегда требуется проверять его закрепление, так как неправильное положение может привести к поломке самого инструмента или браку обработки детали.
Основной упор в данном резце сделан на высокую производительность в работе. Как правило, расточной резец снимает относительно небольшие слои, которые помогают расширить отверстие, так что здесь важна скорость и точность, что в свою очередь отображается на геометрии изделия. Рабочая поверхность сделана клинообразной формы, так как это помогает лучше врезаться в слой материала и деформировать его, снимая стружку должной толщины. Постепенное скалывание верхнего слоя материала доводит заготовку до необходимого состояния. Действующим стандартом, по которому изготавливается резец расточной, является ГОСТ 18872-73, что предназначен для изделий из быстрорежущей стали, наименьший диаметр которых достигает 14 мм. Если же инструмент предназначается для глухих отверстий, диаметр которых составляет до 6 мм, то это уже будет ГОСТ 18873-72. Если расточной резец изготавливается из твердосплавного состава, то здесь будет актуальным ГОСТ 18882-73 для сквозных отверстий и ГОСТ 18883-72 – для глухих, соответственно.
фото:расточные токарные резцы по металлу
Виды расточных резцов
Расточной резец может быть выполнен в нескольких вариантах. Быстрорежущий вид служит для обработки различных легких материалов и соответствующих сплавов, куда можно отнести алюминий, фторопласт, текстолит и другие материалы.
Для более крепких и тяжелых составов применяются монолитные, резец расточной твердосплавный или со вставками пластин из твердых сплавов. Такие изделия уже могут работать с бронзой, сырой сталью, нержавейкой, калеными сортами стали и другими материалами.
Все эти разновидности в свою очередь разделяются и по виду державки, которая может быть квадратной или круглой. Помимо этого, есть еще разделение по назначению. Согласно выполняемым функциям выпускают расточной резец для глухих отверстий, которые применяется не только для обработки внутренних стенок отверстия, но и занимается проточкой дна, вместе с последующей его шлифовкой. Также встречается резец расточной проходной, который используется для сквозных отверстий. Он работает с деталями цилиндрической формы, или имеющими сквозные дырки.
Сейчас оказываются весьма популярной такая разновидность как расточной резец со сменными пластинками. Они имеют различные профили и формы, а главное, что в комплекте к ним идет набор запасных частей, которые могут использоваться для крепежа рабочих пластин и державок. Износившиеся пластины можно быстро заменить.
Основные размеры
Расточные резцы для токарных станков, которые предназначены для работы со сквозными и глухими отверстиями, изготовляются согласно определенным стандартам размеров.
| Высота,мм | Ширина,мм | Длина,мм |
|---|---|---|
| 16 | 16 | 140 |
| 16 | 16 | 170 |
| 20 | 20 | 140 |
| 20 | 20 | 170 |
| 20 | 20 | 200 |
| 25 | 25 | 200 |
| 25 | 25 | 240 |
| 32 | 25 | 280 |
Геометрические параметры расточного резца
Геометрия рабочей части изделия состоит из трех основных углов, которые в своей сумме всегда образуют 90 градусов. Сюда входит:
- Главный задний угол, который образуется между плоскостью резания и задней поверхностью инструмента. Он уменьшает трение между деталью и задней поверхностью. Чем больше этот угол, тем меньше шероховатость поверхности, которая поддается обработке. Соответственно, чем тверже металл, тем меньше должен быть этот угол.
- Угол заострения, который замеряется между передней и задней поверхностью инструмента. Он влияет на прочность изделия, так что чем он больше, тем надежнее будет расточной резец.
- Главный передний, который замеряется между передней поверхностью инструмента и то плоскостью, которая располагается перпендикулярно от поверхности резания. С его помощью можно повлиять на размер деформации снимаемого слоя.
фото:геометрия расточного резца
Выбор расточного резца
Расточной резец выбирается согласно тому, с какими материалами он будет работать. В первую очередь – это тип, для глухих или наружных отверстий. Далее очень важно смотреть по материалу, который подвергается обработке. Если основной геометрический принцип у данной разновидности примерно одинаковый, то материалы изготовления будут различными.
«Совет профессионалов! Ни в коем случае не стоит использовать изделия из быстрорежущей стали для обработки нержавеющей стали, бронзы и изделий из каленых сортов металла. Это приведет к быстрому износу, так что здесь лучше применять только изделия из твердосплавных материалов»
Не стоит также забывать и о размерах, так как некоторые резцы просто физически не смогут проникнуть в отверстие. Для постоянной активной работы желательно иметь набор из нескольких изделий или выбрать вид со сменными пластинами. Для обработки глухих отверстий, специалисты подбираются изделия в два раза меньше по диаметру, чем обрабатываемое отверстие.
Режимы резания расточными резцами
Выбор режима резания во многом зависит от расточки резца, диаметра отверстия, вида материала и прочих факторов. В зависимости от диаметра обрабатываемого отверстия при работе со сквозными отверстиями, резец требуется устанавливать ниже или выше их центра. В то же время, при работе с глухими отверстиями, резец внутренний расточной ставится четко по центру, чтобы не было бобышек в торце.
Маркировка
Существует несколько основных марок резцов, отличных по размеру и составу. К примеру, Т15К6 – материал изготовления относится к титановольфрамовой твердосплавной группе с 15%-ным содержанием карбида титана и 6%-ным содержанием кобальта.
Производители
- TaeguTec (Южная Корея);
- УкрМетиз (Украина);
- Киржачский инструментальный завод (Россия);
- ЧИЗ (Украина);
- Intertool (Китай).
Расточные упорные резцы:Видео
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
« Изучение токарных резцов »
1.1 Цель работы:
Целью работы является:
1.1.1.Изучение студентами дисциплины «Технология обработки металла», раздел «Обработка металлов резанием».
1.1.2. Получение знаний по основам технологии обработки заготовок резанием: ознакомление с основными видами токарных резцов
1.1.3.Формирование профессиональных компетенций, соответствующих виду профессиональной деятельности.
1.2 Задачи работы:
При выполнении лабораторной работы студенты должны решить следующие задачи:
1.2.1. Изучить основные виды токарных резцов, их классификацию по технологическому назначению, форме рабочей части, направлению подачи, конструкции.
1.2.2. Зарисовать токарные резцы – 5 видов,
1.2.3. Составить таблицу характеристик резцов
2 Содержание лабораторной работы
2.1 Теоретическая часть:
2.1. Ознакомиться с основными операциями обработки заготовок на токарных станках и типами резцов.
На токарных станках можно выполнить следующие виды работ: точение в центрах, в патроне и на планшайбе; растачивание; торцовое точение; отрезку и подрезку; нарезание резьбы; точение конусов, фасонных поверхностей и другие виды работ с применением соответствующих инструментов и приспособлений.
Растачивание предварительно просверленных или полученных при заготовительных операциях отверстий выполняют обдирочными и чистовыми (с закругленной режущей кромкой) резцами. Расточные резцы для сквозных отверстий имеют главный угол в плане меньше 90 о , у расточных резцов для глухих отверстий угол равен или несколько больше 90 о (рис.5б).
Обработку торцовых поверхностей выполняют подрезными резцами (рис.1в). При точении торцовых поверхностей заготовки закрепляют теми же способами, что и при обработке наружных цилиндрических поверхностей. При закреплении в патроне вылет заготовки должен быть минимальным. Для подрезки торца заготовки при закреплении ее с поджимом задним центром используют специальный срезанный опорный неподвижный центр.
Рис. 1. Резцы проходные (а), расточные (б), подрезные (в),
прорезные (г), отрезные (д)
Отрезание частей заготовок и протачивание кольцевых канавок производят отрезными и прорезными (канавочными) резцами (рис.1г, д).
Для обработки фасонных поверхностей применяют круглые и призматические фасонные резцы или копиры.
Основные типы токарных резцов
Токарные резцы классифицируют по ряду признаков.
1. По виду выполняемой работы или по технологическому назначению (рис.2): проходные (1), подрезные(2), расточные(3), отрезные(4), резьбовые(5) и др.
Рис.2. Виды токарных резцов по технологическому назначению
2. По форме головки резца (рис.3): прямые (а, б) ; отогнутые (влево (в), вправо (г)), оттянутые (влево (д), вправо (ж), посредине (е)), изогнутые (вверх (и), вниз (з)).
Рис.3. Различные формы головки резцов
3. По направлению подачи (рис.4): правые (а), левые (б).
Рис.4. Правый (а) и левый (б) токарный резец
Правым называется резец, у которого главная режущая кромка расположена со стороны большого пальца правой руки, наложенной ладонью на резец так, чтобы пальцы были направлены к вершине резца. При точении такими резцами стружка срезается с заготовки при перемещении суппорта справа налево.
Левым называется резец, у которого главная режущая кромка расположена со стороны большого пальца левой руки, наложенной ладонью на резец так, чтобы пальцы были направлены к вершине резца. При точении такими резцами стружка срезается с заготовки при перемещении суппорта слева направо.
4. По материалу режущей части: из быстрорежущей стали, твердого сплава.
5. По конструкции режущей части: цельные, составные и сборные. Цельные – головка и стержень резца сделаны из одного материала; составные – головка и стержень резца сделаны из разных материалов (например, головка из быстрорежущей стали, а стержень из конструкционной стали, обычно сталь Ст5, Ст6, 40, 45, 50, 40Х); сборные – резцы, режущая часть которых крепится механическим способом к стержню резца.
2. Изучить конструктивные элементы и геометрические параметры токарного проходного резца.
Резец состоит из головки I (рабочей части) и тела (или стержня) II , служащего для закрепления резца. Он имеет стандартные размеры: высоту (Н) и ширину (В) тела резца (рис.5).
На режущей части различают следующие элементы:
1 – переднюю поверхность , по которой сходит стружка;
2 – главное режущее лезвие – линия пересечения передней и главной задней поверхностей. Главное режущее лезвие снимает стружку в процессе резания;
3 – вспомогательное режущее лезвие - линия пересечения передней и вспомогательной задней поверхностей;
4 – главная задняя поверхность – поверхность, обращенная в процессе резания к обрабатываемой поверхности детали, примыкающая к главному лезвию;
5 – вспомогательная задняя поверхность – поверхность, обращенная в процессе резания к обработанной поверхности детали, примыкающая к вспомогательному лезвию;
6 – вершины резца – место сопряжения режущих кромок.
Рис.5. Конструкция токарного резца
Для осуществления процесса резания резец затачивают по передней и задней поверхностям. Для отсчета величины углов резца пользуются координатными плоскостями (рис.6, 7).
Основная плоскость (ОП) – плоскость, параллельная направлениям продольной (S пр ) и поперечной ( S п ) подач. У токарных резцов основная плоскость совпадает, как правило, с нижней опорной поверхностью стержня резца.
В процессе обработки на заготовке различают: обрабатываемую поверхность , с которой срезается слой металла; обработанную поверхность, с которой слой металла срезан и превращён в стружку; поверхность резания , образованную главной режущей кромкой инструмента и являющуюся переходной между обрабатываемой и обработанной поверхностями (рис. 6).
Плоскость резания (ПР) проходит через главное режущее лезвие резца, касательно к поверхности резания заготовки.
Главная секущая плоскость ( NN ) проходит через произвольную точку главного режущего лезвия перпендикулярно к проекции главного режущего лезвия на основную плоскость.
Рис.6. Поверхности и координатные плоскости
Рис.7. Геометрические параметры режущей части прямого токарного проходного резца
Главные углы заточки резца измеряют в главной секущей плоскости.
Передним углом называют угол между передней поверхностью и плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания, проведенной через главное режущее лезвие.
Задним углом называют угол между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания.
Угол между передней и главной задней поверхностями называют углом заострения резца.
Угол между передней поверхностью и плоскостью резания называют углом резания .
Между значениями главных углов существуют математические зависимости:
, (1)
, (2)
. (3)
Углы в плане определяются в основной плоскости.
Главный угол в плане – угол между проекцией главного режущего лезвия на основную плоскость и направлением подачи.
Вспомогательный угол в плане – угол между проекцией вспомогательного режущего лезвия на основную плоскость и направлением, противоположным направлению подачи.
Угол при вершине резца – угол между проекциями главного и вспомогательного режущих лезвий на основную плоскость.
Для углов в плане всегда выполнятся равенство
. (4)
Угол наклона главного режущего лезвия измеряют в плоскости, проходящей через главное режущее лезвие перпендикулярно к основной плоскости, между главным режущим лезвием и линией, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости.
Угол может быть положительным (вершина резца является низшей точкой главного режущего лезвия), отрицательным (вершина резца является высшей точкой главного режущего лезвия) или равен нулю.
Углы резца имеют следующее основное назначение:
1. Главный передний угол оказывает большое влияние на процесс резания материала. С увеличением угла уменьшаются деформация срезаемого слоя, так как инструмент легче врезается в материал, сила резания и расход мощности при одновременном улучшении условий схода стружки и повышения качества обработанной поверхности заготовки. Однако чрезмерное увеличение угла ведёт к снижению прочности режущего инструмента. На практике величину угла берут в зависимости от твердости и прочности обрабатываемого и инструментального материалов. При обработке хрупких и твёрдых материалов для повышения прочности и увеличения стойкости (времени работы инструмента до переточки) следует назначать углы = – (5 – 10) о , при обработке мягких и вязких материалов передний угол = + (10 – 25) о .
2. Угол способствует уменьшению трения между обрабатываемой поверхностью заготовки и главной задней поверхностью резца. Величина его назначается в пределах от 6 до 12 о .
3. Угол влияет на шероховатость обработанной поверхности заготовки: с уменьшением угла шероховатость также уменьшается, однако при малых значениях угла возможно возникновение вибраций в процессе резания, что снижает качество обработки.
4. С уменьшением угла 1 шероховатость обработанной поверхности уменьшается, одновременно увеличивается прочность и снижается износ вершины резца.
5. Угол при вершине резца. Чем больше этот угол, тем прочнее резец и лучше условия теплоотвода.
6. Угол заострения. Определяет остроту и прочность инструмента.
7. Угол наклона главной режущей кромки. Значения угла λ находятся в пределах от – 5 до + 5°.Угол λ оказывает влияние на направление схода стружки. При отрицательном значении угла λ стружка сходит на обрабатываемую поверхность детали. При положительном значении угла λ , стружка сходит в сторону обработанной поверхности детали. При угле λ =0, стружка сходит против направления подачи или вдоль державки (стержня) резца (рис.8). Кроме того, угол λ влияет на прочность главной режущей кромки, на составляющие силы резания.
Рекомендуемые величины углов для токарных резцов приведены в табл.1 и 2.
Таблица 1
расточных резцов
Примечание: для отрезных резцов =1–2 о ; =0.
8 Вопросы для самоконтроля
Назвать и записать углы резца в плане
Какой резец называют правым,
Что значит «проходной» резец,
Дать определение всем геометрическим углам резца,
Перечислите параметры режущей части прямого токарного проходного резца,
Перечислите какие углы резца измеряются угломером на стойке, а какие - универсальным угломером.
Цель работы: изучение типов, конструкции и геометрических параметров токарных резцов и приобретение навыков измерения их геометрических параметров.
Теоретические основы основные типы токарных резцов
Резец – это однолезвийный инструмент для обработки с поступательным или вращательным движением резания и возможностью подачи в любом направлении (ГОСТ 25761-83).
Токарные резцы являются наиболее распространенным и простым видом режущего инструмента. Под действием режущего инструмента обрабатываемая заготовка приобретает заданную конфигурацию, размеры и качественные характеристики поверхностного слоя.
При обработке резанием на обрабатываемой заготовке различают следующие поверхности (рис. 1):
Рис. 1. Поверхности обрабатываемой заготовки
− обрабатываемую поверхность – поверхность, которая будет удалена (1 );
− обработанную поверхность – поверхность, полученная после снятия стружки (2 );
− поверхность резания – поверхность, образуемая на обрабатываемой заготовке непосредственно режущей кромкой резца (3 ).
Токарные резцы классифицируют по виду и характеру обработки, форме рабочей части, направлению подачи, материалу рабочей части, способу изготовления, сечению крепежной части, установке относительно заготовки.
По виду обработки различают проходные резцы, применяемые для наружного точения (прямые, отогнутые, упорные) (рис. 2, а, б, в ); подрезные (рис. 2, г ) – для подрезания торцов и обработки ступенчатых поверхностей; расточные (рис. 2, д ) – для растачивания отверстий, предварительно просверленных или полученных штамповкой или литьем; отрезные (рис. 2, е ) – для отрезки заготовок и точения прямоугольных канавок; резьбовые (рис. 1, ж ) – для нарезания резьбы; контурного точения (рис. 2, з ) – для работы на станках с копировальными устройствами и станках с ЧПУ; фасонные (рис. 2, и) – для выполнения фасонных работ.
Рис. 2. Типы токарных резцов:
а, б, в – проходные, соответственно прямой, отогнутый, упорный;
г – подрезной; д – расточной; е – отрезной; ж – резьбовой;
з – контурного точения; и – фасонный; Н – высота; В – ширина;
L – длина резца; l – длина рабочей части; d – диаметр крепежной части
По характеру обработки резцы бывают черновые и чистовые.
По форме рабочей части резцы могут быть прямые, отогнутые вправо или влево, оттянутые вверх или вниз и изогнутые.
По направлению продольной подачи резцы делят на правые и левые. Правые резцы работают справа налево (от задней бабки к передней), левые – в обратном направлении.
По материалу рабочей части резцы разделяют на резцы из быстрорежущей стали, с пластинками твердого сплава, режущей керамикой, со вставками из композитов и алмаза, а также непосредственно с кристаллами алмаза. Углеродистые и легированные инструментальные стали для изготовления токарных резцов применяют редко.
По способу изготовления резцы бывают цельные (головка и тело сделаны из одного материала), составные (с приваренной или припаянной рабочей частью), сборные (с механическим креплением пластин). Широко применяют резцы с механическим креплением сменных многогранных пластин (СМП), имеющих различную форму (трех-, четырех-, пяти-, шестигранных и т. п.) и предназначенных для разных типов резцов и условий резания. К их достоинствам относятся высокие механические свойства и быстрота смены пластины без потери установленного размера. При помощи твердосплавных пластин значительно проще получить необходимые геометрические параметры режущей части.
По сечению крепежной части резцы делят на стержневые, призматические и круглые (дисковые). Стержневые резцы в свою очередь могут иметь прямоугольное, квадратное и круглое сечения. Круглые и призматические резцы обычно бывают фасонные и резьбовые.
По установке относительно заготовки различают радиальные (наиболее часто применяемые) и тангенциальные резцы.
Рис. 3. Элементы токарного резца:
1 – рабочая часть; 2 – крепежная часть (стержень); 3 – вершина резца
Наиболее распространены стержневые резцы (рис. 3). Они состоят из рабочей части 1 , содержащей лезвие, и крепежной части (стержня) 2 , используемой для установки в резцедержателе станка.
На лезвии различают переднюю поверхность Аγ (по которой сходит стружка), главную Аα и вспомогательную Аα 1 задние поверхности (обращенные к заготовке), главную К и вспомогательную К 1 режущие кромки (образованные пересечением передней и задних поверхностей) и вершину резца 3 (в точке пересечения главной и вспомогательной режущих кромок).
Для определения числовых значений угловых параметров элементов лезвия принята прямоугольная система координат. Статическая система координат (ССК) с началом в рассматриваемой точке режущей кромки ориентирована относительно направления скорости главного движения резания (ГОСТ 25762–83).
Рис. 4. Геометрические параметры токарного резца
При определении углов резца используют следующие плоскости: основную Рν , резания Рп и рабочую Рs (рис. 4). Основная плоскость Рν проходит через точку режущей кромки перпендикулярно вектору скорости главного движения. В ней располагаются векторы движений продольной и поперечной подач.
Плоскость резания Рп – плоскость, касательная к главной режущей кромке в рассматриваемой точке и перпендикулярная основной плоскости. Вспомогательная плоскость резания проходит аналогично через вспомогательную режущую кромку.
Рабочая плоскость Рs образована векторами скорости главного движения и движения подачи и проходит через вершину резца.
Углы резца рассматривают в главной Рτ и вспомогательной Р´τ секущих плоскостях, перпендикулярных соответственно линиям пересечения главной и вспомогательной плоскостей резания с основной плоскостью.
В главной секущей плоскости Рτ рассматривают следующие углы: передний угол γ - угол между передней поверхностью, на которую сходит стружка, и основной плоскостью Рν . С увеличением переднего угла γ уменьшается работа резания и снижается шероховатость обработанной поверхности; угол заострения β - угол между передней и главной задней поверхностями резца, определяющий прочность режущей части; главный задний угол α - угол между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания Рп .
Сумма углов α + β + γ = 90º . Сумму углов α и β называют углом резания и обозначают δ .
Во вспомогательной секущей плоскости Р´τ рассматривают вспомогательный задний угол α 1 . У отогнутых проходных резцов этот угол обычно равен главному заднему углу α .
Задние углы α и α 1 уменьшают трение между задними поверхностями инструмента и поверхностью обрабатываемой заготовки, что приводит к снижению силы резания и уменьшению износа резца, однако чрезмерное увеличение заднего угла приводит к ослаблению лезвия. При обработке стальных и чугунных деталей рекомендуется задние углы выполнять в пределах 6...12°.
В основной плоскости (при виде сверху на резец, установленный в суппорте токарного станка) рассматривают углы в плане.
Главный угол в плане φ – угол между проекциями на основную плоскость плоскости резания и рабочей плоскости. Главный угол в плане φ влияет на силы резания. При обработке деталей малой жесткости угол φ = 90º. В этом случае радиальная сила, вызывающая изгиб детали, минимальна.
В зависимости от условий работы принимают φ = 30...90°. При обработке на универсальных токарных станках чаще всего φ = 45°. У проходных, подрезных и большинства отрезных резцов φ = 90°. У резцов для растачивания глухих отверстий φ > 90°, а для растачивания сквозных отверстий φ = 45...60°.
Вспомогательный угол в плане φ 1 – угол между проекциями на основную плоскость вспомогательной плоскости резания и рабочей плоскости. Наиболее распространенный вспомогательный угол в плане φ 1 = 12...15°.
Угол вершины ε – угол между проекциями главной и вспомогательной плоскостей резания на основную плоскость.
Сумма углов φ + φ 1 + ε = 180º.
Угол наклона главной режущей кромки λ – угол в плоскости резания между главной режущей кромкой и основной плоскостью. Этот угол влияет на направление схода стружки. Угол λ считают положительным, когда вершина резца является низшей точкой режущей кромки (рекомендуется для черновой обработки, так как стружка сходит на обработанную поверхность); равным нулю, когда главная режущая кромка лежит в основной плоскости (стружка сходит на резец – принимается наиболее часто), и отрицательным, когда вершина является высшей точкой режущей кромки (стружка сходит на обрабатываемую поверхность – у резцов для чистовой обработки).
Задание: Рассчитать и сконструировать токарный проходной правый резец с механическим креплением многогранной пластины из твердого сплава для обтачивания вала по наружной поверхности из стали 45, предел прочности σ в = 750 МПа. Главный угол в плане φ = 45°.Диаметр заготовки D = 30 мм, припуск на сторону h = 3 мм, вылет резца l = 40 мм.Конструкцию резца выбрать по ГОСТ 26611-85, технические требования по ГОСТ 26613-85. Обработку производят на токарно-винторезном станке 16К20.
1 Условия обработки
Материал режущей части – Т15К6 (ГОСТ 3882-74).
Материал корпуса – Сталь 40Х (ГОСТ 4543-71).
Выбираем четырехгранную пластину по ГОСТ 19049-80 , (рисунок 23). Основные размеры: l = 9,525 мм;d = 9,525 мм;S = 3,18 мм;r = 0,8 мм .
Рисунок 23 – Пластина четырехгранной формы
(Гост 19049-80)
Основные параметры резца: h b = 16´16 мм;l 1 = 100 мм;h 1 = 16 мм;h 2 = 24 мм;l = 9 мм;l 2 = 25 мм;f = 20 мм.
2 Геометрические параметры резца (см. таблицу Б.6)
Главный передний угол γ = 10°;
главный задний угол α = 10°;
главный угол в плане φ = 45°;
вспомогательный угол в плане φ 1 = 45°;
радиус вершины лезвия r = 0,5 мм.
3 Глубина резания
t = 3 мм (черновое точение).
S = 1,3 мм/об .
5 Скорость резания
где T = 60 мин;
280;x = 0,15;y = 0,45;m = 0,5 .
где ;
6 Частота вращения заготовки
6.1 Определение действительной частоты вращения
n д = 1000 об/мин (приложение Б).
6.2 Фактическая скорость резания
7 Сила резания
где = 300;x = 1;y = 0,75;n =0,15 .
где ;
0,87 .
8 Мощность резания
Мощность станка модели 16К20 по паспорту 10 кВт (см. приложение Б). Следовательно, выбранные режимы резания удовлетворяют паспортным данным станка.
9 Выбор формы сечения державки и определение ее размеров
Определим ширину b поперечного сечения державки:
где l = 40 мм;σ u .д = 400 МПа.
10 Расчет прочности и жесткости державки резца
Максимальная нагрузка, допускаемая прочностью резца:
Максимальная нагрузка, допускаемая жесткостью резца:
где f = 0,1 мм; Е = 2·10 5 МПа;
Резец обладает достаточными прочностью и жесткостью в случае, когда P z ≤ P z доп; P z ≤ P z жест.
6827 > 4820,7 < 5119,97 Н – условие выполняется.
Конструкция проходного правого резца с механическим креплением твердосплавных пластин представлена на рисунке 24.
Рисунок 24 – Резец токарный проходной с механическим
Крепление четырехгранных пластин (гост 26611-85)
4.6 Расчет основных видов фрез
4.6.1 Расчет торцевой фрезы
Задание: Рассчитать торцовую насадную фрезу с механическим креплением пятигранных твёрдосплавных пластин, для обработки заготовки с шириной фрезерованияB = 150 мм и припуском на обработкуh = 2 мм.
Конструкцию фрезы рекомендуется выбрать по ГОСТ 26595-85 (рисунок 65).Обрабатываемый материал – Сталь 50, предел прочности σ в = 750 МПа. Параметр шероховатости обработанной поверхности:R a = 3,2 мкм (фрезерование чистовое). Станок вертикально-фрезерный модели 6Т13.
Определим основные параметры фрезы:
Материал корпуса – Сталь 45Х (ГОСТ 4543-71).
Материал пластин – Т15К6 (ГОСТ 3882-74).
Выбираем пятигранную пластину с отверстием по ГОСТ 19064-80 (рисунок 66).
Основные размеры: l = 11,5 мм;d = 15,875 мм;S = 4,76 мм;r = 1,6 мм;m = 17,375 мм;d 1 = 6,35 мм .
Рисунок 65 – Фреза торцевая с механическим креплением
К основным режущим инструментам, используемым при , относится резец, геометрические параметры которого определяют его технические возможности, точность и эффективность обработки. Разбираться в таких параметрах должен любой специалист, решивший посвятить себя токарному делу, поскольку правильный выбор углов резца увеличивает как продолжительность эксплуатации инструмента, так и производительность обработки.
Параметры токарных резцов
Любой токарный резец образуют державка, необходимая для фиксации инструмента в держателе , и рабочая головка, обеспечивающая резание металла. Для рассмотрения геометрических параметров токарного резца за образец лучше взять проходной инструмент.
На режущей части токарного резца данного типа выделяют три поверхности:
- переднюю (по ней в ходе обработки заготовки осуществляется сход металлической стружки);
- задние – главную и вспомогательную (обе повернуты своей лицевой частью к обрабатываемой детали).
Кромка инструмента, называемая режущей (и непосредственно участвующая в обработке), образована пересечением его передней и главной задней поверхностей. В геометрии токарного резца выделяют и вспомогательную режущую кромку. Она, соответственно, образована пересечением передней поверхности со вспомогательной задней.
Точку, в которой пересекаются главная и вспомогательная режущие кромки, принято называть вершиной резца. Последняя при резании металла испытывает колоссальные нагрузки, приводящие к ее поломке. Чтобы повысить стойкость вершины резца, ее в процессе заточки не заостряют, а немного скругляют. Это требует введения такого параметра, как радиус при вершине. Есть и еще один способ увеличения стойкости вершины токарного резца – формирование переходной режущей кромки, имеющей прямолинейную форму.
Важнейшими геометрическими параметрами резцов для токарной обработки являются их углы, которые определяют взаимное расположение поверхностей инструмента. Параметры углов варьируются в зависимости от разновидности токарного резца и от ряда других факторов:
- материала изготовления инструмента;
- условий его работы;
- характеристик материала, который предстоит обрабатывать.
Углы резцов для токарной обработки
Чтобы правильно определять углы токарного инструмента, их точные величины, их рассматривают в так называемых исходных плоскостях.
- Основная плоскость параллельна направлениям подач токарного резца (продольной и поперечной) и совпадает с его опорной поверхностью.
- Плоскость резания включает главную режущую кромку и проходит по касательной по отношению к поверхности обработки. Эта плоскость перпендикулярна к основной.
- Главная секущая плоскость пересекает главную режущую кромку и располагается перпендикулярно по отношению к проекции, которую данная кромка откладывает на основную плоскость. Есть еще и вспомогательная плоскость секущего типа, которая, соответственно, перпендикулярна проекции, откладываемой на основную плоскость вспомогательной режущей кромкой.
Как уже говорилось выше, измеряются именно в данных плоскостях и те из них, которые измеряют в плоскости, называемой главной секущей, обозначают как главные. Это, в частности, главный передний, главный задний углы, а также углы заострения и резания.
Одним из важнейших считается главный задний угол токарного резца, который минимизирует трение, возникающее при взаимодействии задней поверхности инструмента с деталью, которую в данный момент обрабатывают (а значит, уменьшает нагрев резца и продлевает срок его службы). Образуется этот угол поверхностью резца (главной задней) и плоскостью резания. Выбирая данный угол при заточке инструмента, учитывают тип обработки и материал заготовки. При этом следует знать, что сильное увеличение размера заднего угла приводит к быстрому выходу токарного резца из строя.
Прочность и стойкость режущего инструмента, усилия, возникающие в ходе обработки, определяются параметрами переднего угла. Он находится между передней поверхностью токарного резца и плоскостью, в которой расположена главная режущая кромка (эта плоскость перпендикулярна плоскости резания). При заточке токарного резца, учитывают ряд факторов, влияющих на величину данного угла:
- материал заготовки и самого инструмента;
- форму передней поверхности;
- условия, в которых резец будет использоваться.
Увеличение значения переднего угла, с одной стороны, позволяет улучшить чистоту обработки, а с другой – провоцирует снижение прочности и стойкости токарного резца. Такой угол, получаемый в результате заточки, может иметь положительное и отрицательное значение.
Токарные резцы с передними углами, которые имеют отрицательные значения, отличаются высокой прочностью, но выполнять обработку такими инструментами затруднительно. Обычно заточку с передним углом, который имеет положительное значение, используют, когда предстоит обработка заготовки из вязкого материала, а также когда материал изготовления инструмента отличается высокой прочностью.
Резцы с передними углами, имеющими отрицательное значение, применяют при обработке материалов с высокой твердостью и прочностью, при выполнении прерывистого резания, когда материал изготовления инструмента не обладает достаточной прочностью на изгиб и плохо воспринимает ударные нагрузки.
Параметрами, характеризующими геометрию резца для токарной обработки, также являются углы резания и заострения. Угол резания, величина которого может варьироваться в пределах 60–100 0 , находится между поверхностью инструмента, называемой передней, и плоскостью резания.
Величина данного угла напрямую зависит от твердости, которой обладает обрабатываемый металл: чем она выше, тем больше его значение. Угол заострения полностью соответствует своему названию, он измеряется между главной передней и главной задней поверхностями инструмента и характеризует степень заострения его вершины.
Характеризуют токарный резец и углы в плане. Это главный, измеряемый между направлением продольной подачи и проекцией, которую откладывает главная режущая кромка на основную плоскость, и вспомогательный, образуемый проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением продольной подачи.
При заточке указанные углы выбираются не произвольно, а в зависимости от типа токарной обработки и жесткости, которой обладает система «станок – инструмент – заготовка». Так, обработку большей части металлов можно проводить инструментами с главным углом в плане, равным 45 0 , но тонкие и длинные заготовки следует обрабатывать резцами, у которых величина этого угла находится в промежутке 60–90 0 . Это необходимо для того, чтобы исключить прогиб и дрожание детали.
Вспомогательный угол в плане одновременно коррелирует с чистотой обработки и со стойкостью резца. С его уменьшением возрастает чистота обработки и увеличивается стойкость инструмента.
Помимо рассмотренных выше в геометрии токарных резцов различают углы.
