План

Резцы для токарных работ на станках с ЧПУ. 1

Отличия токарных резцов по назначению. 1

Базовые схемы резцов. 4

Подсистема резцов для станков с ЧПУ. 7

Инструментальные материалы. 15

Заточка резцов. 23

Список литературы. 28

Резцы для токарных работ на станках с ЧПУ.

Токарные резцы предназначены для выполнения всего многообразия различных операций на станках с ЧПУ, на ГПМ и ГПС, а также на станках токарной группы с ручным управлением.

Отличия токарных резцов по назначению.

По назначению система токарных резцов подразделяется на следующие подсистемы:

· для наружного точения, растачивания, нарезания резьб, прорезания канавки отрезания на станках легких и средних серий;

· для работ на тяжелых, крупных токарных и карусельных станках;

· для работ на ГПМ, многоцелевых станках со встроенными роботизированными комплексами автоматической смены инструмента;

· для специальных работ (резцы для плазменно-механической обработки, фасонные).

Каждая из подсистем имеет свои специфические особенности, обусловленные многими факторами и в первую очередь конструкцией оборудования, его технологическим назначением и т.д. Система резцов базируется на общих методологических принципах и предусматривает:

· разработку (выбор) и унификацию надежных методов закрепления сменных пластин в державке (в том числе цельные и составные резцы, с напаянными пластинами, сборные);

· обеспечение удовлетворительного дробления и отвода, стружки из зоны резания;

· достаточно высокую точность позиционирования вершин сменных пластин (за счет создания точных баз гнезда);

· быстросменность и удобство съема и замены сменных пластин, режущего элемента или кассеты (блока);

· унификацию и максимально допустимое сокращение (сведение к оптимальному значению технико-экономических показателей промышленного производства и применения) числа методов закрепления пластин в державке;

· возможность использования всей гаммы и размеров сменных пластин отечественного и зарубежного производства;

· соответствие точностных параметров резцов международным стандартам;

· обязательность применения специальных деталей крепежа (винтов, штифтов и т.п.) повышенной точности и надежности разработка новых форм и размеров режущих пластин, форм их передних поверхностей, обеспечивающих удовлетворительное дробление и отвод стружки;

· использование опыта новаторов и изобретателей;

· применение прогрессивных ресурсосберегающих технологий изготовления деталей крепежа, ключей; технологичность и экономичность изготовления (сбережение материалов и трудовых ресурсов);

· возможность применения составных (найденных, цельных, клееных и других подобных соединений) твердосплавных пластин с блоками (державками) инструмента в случаях несомненной их технико-экономической эффективности или невозможности конструкторского решения резца в сборном варианте (в первую очередь для малых сечений державок, некоторых расточных и отрезных операций и т.п.).

Подсистемы конструкций резцов созданы на основе общепринятой мировой практикой системы форм державок и углов в плане для обеспечения всех операций точения. Например, для подсистемы наружного точения и растачивания формы державок, обеспечивающих выполнение всего многообразия переходов токарной обработки, предусмотрены международные (ИСО 5910, 5909 и др.) и отечественные стандарты.

Базовые схемы резцов.

В настоящее время, несмотря на огромное многообразие конструкции и схем узлов крепления сменных многогранных пластин в державках, ведущие зарубежные изготовители резцов используют в серийном производстве весьма ограниченное число методов закрепления. Ограничено их число и в отечественных подсистемах резцов. Например, в подсистемах для наружного точения и растачивания на станках легких и средних серий приняты четыре базовые схемы конструкции узлов крепления СМП (обозначение креплений по ГОСТ 26476-85):

· без отверстия – прихватом (тип С);

· с цилиндрическим отверстием – рычажным механизмом (тип Р);

· штифтом и прихватом (тип М);

· с тороидальным отверстием – винтовым механизмом (тип S).

Пластины без отверстия закрепляют по методу С. За основу принята конструкция, широко применяемая на автомобильных заводах. При таком методе закрепления режущие пластины базируют в закрытом гнезде державки по двум базовым поверхностям и сверху прижимают к опорной поверхности прихватом. Быстрый съем пластин обеспечивается дифференциальным винтом. Опорную твердосплавную пластину закрепляют винтом на державке резца или разрезной пружинящей втулкой.

Резцы с креплением СМП по методу С имеют различные исполнения: для режущих пластин с задним углом и без заднего угла; с опорными пластинами; без опорных пластин.

Следует отметить, что СМП заднего угла имеют в 2 раза больше режущих кромок, чем СМП с задним углом. На передней поверхности СМП с задним углом выполнены стружколомающие канавки для дробления и отвода сливной стружки. При использовании СМП без заднего угла применяют накладные стружколомы.

Резцы с опорной пластиной широко применяют при точении и растачивании; резцы без опорной пластины – при растачивании малых отверстий и точении на станках легких серий (сечение h [ b державки резца 12 х 12…16 х 16 мм). Эксплуатация резцов показала, что при работе на универсальных и специальных станках в крупносерийном и массовом производстве хорошо зарекомендовали себя резцы с твердосплавными стружколомами.

В таких резцах можно использовать СМП из твердого сплава, керамики и т.п.

Резцы с СМП с положительными углами обеспечивают уменьшение сил резания, поэтому их рекомендуется применять при обработке нежестких деталей. Эти резцы можно также применять с накладными стружколомами.

Для наружного точения и растачивания в резцах с закреплением по методу С используют квадратные, трехгранные, ромбические СМП, а также параллелограмные пластины типа KNUX с креплением специальным фигурным прихватом. СМП с центральным цилиндрическим отверстием закрепляют рычажным механизмом по методу Р и модернизированным клиновым креплением (клин-перехватом) по методу М. Закрепление рычажным механизмом является наиболее рациональным для резцов сечением державок от 20 х 20 до 40 х 40 мм. Эту конструкцию эффективно, применяют на станках с ЧПУ. Разработана отечественная оригинальная конструкция рычажного механизма, которая соответствует лучшим мировым образцам, а по назначению полностью унифицирована с конструкциями резцов, выпускаемых на некоторых крупных машиностроительных заводах отечественной промышленности, и с инструментом, выпускаемым за рубежом.

СМП базируется в закрытом гнезде державки, а рычаг, приводимый в действие винтом, подтягивает ее к двум боковым стенкам гнезда и надежно прижимает к опоре. Опорную пластину закрепляют разрезной втулкой. Конструкция узла крепления обеспечивает возможность быстрого и точного поворота или смены СМП и надежного ее закрепления. Она позволяет 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.

Для контурной обработки на станках с ЧПУ, ГПМ и ГПС, позволяющей за один рабочий ход обточить несколько поверхностей детали, применяют резцы с ромбическими СМП (e=80° и 55°). Промышленные партии резцов с L-образным рычагом для наружного точения и растачивания широко освоены в серийном производстве инструментальными заводами Минстанкпрома, их выпускают по ТУ2-035-892 и ГОСТ 26613-85.

Подсистема резцов для станков с ЧПУ.

Для выполнения одним резцом предварительных и окончательных операций в первую очередь на универсальных станка с ручным управлением разработана гамма резцов с модернизированным клиновым креплением СМП клин-прихватом (метод М). Клин прижимает СМП не только к штифту, на который ее устанавливают центральным отверстием, но и к опороной пластине. При таком закреплении СМП остается открытой вспомогательная режущая кромка.

Разработана также подсистема токарных отрезных и канавочных резцов для станков с ЧПУ и ГПМ, в которую включены следующие резцы.

1. Отрезные резцы повышенной надежности с напайными твердосплавными пластинами. От выпускаемых по ГОСТ 18884-73 отрезных резцов их отличает:

· повышенная точность изготовления и взаимного расположения поверхностей державки, что обеспечивает их применение на станках с ЧПУ;

· использование новых, в том числе трехслойных, марок припоев и замена материала державки на сталь 35ХГСА или 30ХГСА практически исключает трещинообразование при напайке, что позволит сократить расход резцов примерно в 3-4 раза;

· повышенное качество и точность заточки резца уменьшают затраты потребителя на первичную заточку на 0,3-0,4 р;

· улучшенный внешний вид.

Основные размерные параметры резцов полностью соответствуют стандарту ISO243-1975 (Е).

2. Резцы отрезные державочные с механическим креплением сменных неперетачиваемых твердосплавных режущих пластин.

Резец состоит из державки, неперетачиваемой однокромочной режущей пластины, подпружиненного прихвата. На опорной поверхности режущей пластины выполнен V-образный выступ, которым ее устанавливают в V-образном пазу гнезда державки. При закреплении гарантируется поджим режущей пластины со стороны упорной поверхности гнезда. Геометрические параметры режущей части обеспечивают хороший отвод стружки из зоны резания, что особенно важно при обработке заготовок из вязких материалов.

Использование режущих пластин из твердых сплавов с износостойким покрытием обеспечивает повышение стойкости в 2-4 раза.

3. Отрезные пластинчатые резцы с механическим креплением сменных неперетачиваемых твердосплавных режущих пластин предназначены для выполнения операций отрезки в первую очередь на универсальных станках с ручным управлением. Резец состоит из блока, закрепленного в резцедержателе станка, пластинчатой державки и неперетачиваемой двухкромочной режущей пластины, которая закрепляется упругим лепестком державки. Опорные поверхности режущей пластины выполнен в виде V-образных пазов, которыми она взаимодействует с V-образными выступами гнезда и упругого лепестка державки.

Уменьшение ширины одной из двух режущих кромок на 0,3-0,4 мм обеспечивает работоспособность каждой режущей кромки в пределах нормативного среднего периода стойкости, но для этого изношенная, отработавшая кромка должна быть переточена на 0,3-0,4 мм. Такое техническое решение обеспечивает экономию твердого сплава.

Пластинчатая державка позволяет настраивать значение ее вылета из блока на требуемый размер, что делает резец более универсальным. Форма передней поверхности режущих пластин обеспечивает удовлетворительное стружкообразование и хороший отвод стружки при обработке заготовок из различных сталей в широком диапозоне подач.

4. Канавочные державочные резцы с механическим креплением сменных перетачиваемых твердосплавных режущих пластин предназначены для работы на универсальных станках и станках с ЧПУ. Их используют в первую очередь для прорезания канавок точных размеров. В качестве режущего элемента используют твердосплавные пластины, выпускаемые по ГОСТ 2209-83.

Наружную форму режущей части и требуемый размер обеспечивают заточкой. Максимальная ширина режущей кромки равна 4,8 мм. Резец состоит из державки, режущей пластины призматической формы, прихвата и упорного элемента в виде сухаря и регулировочного винта. Опорная поверхность режущей пластины выполнена под углом к боковой, что обеспечивает при закреплении прихватом ее фиксирование от поперечных смещений. Вылет режущей пластины после переточек и фиксация ее от продольного смещения обеспечиваются регулировочным винтом.

На базе этой конструкции освоены и серийно выпускают канавочные резцы для обработки наружных прямых и угловых канавок; для обработки внутренних прямых, угловых и зарезьбовых канавок. При рациональной эксплуатации допустимое число переточек не менее 20.

5. Канавочные резцы с механическим креплением сменных неперетачиваемых твердосплавных режущих пластин состоят из державки, двукромочной режущей пластины и зажимочного винта с шайбой. Опорные поверхности режущей пластины выполнены в виде V-образных пазов, которыми она взаимодействует с V-образными выступами гнезда. Режущую пластину закрепляют винтом, взаимодействующим с верхней частью гнезда, образованного прорезью в державке.

Точность базирования и фиксация режущей пластины от продольного смещения обеспечивается наличием в гнезде упорной базовой поверхности. Отношение глубины прорезаемой канавки к ее ширине находится в пределах от 1,0 до 2,0 в зависимости от ширины режущей части.

Наличие на режущей пластине двух режущих кромок обеспечивает экономию твердого сплава. Форма передней поверхности режущих пластин обеспечивает удовлетворительное стружкообразование и хороший отвод стружки в широком диапазоне подач.

Представленная номенклатура резцов обеспечивает возможность выполнения всех видов отрезных и канавочных операций.

Для нарезания резьб на токарных станках используют резцы с напаянными твердосплавными пластинами по ГОСТ 18885-73, с механическим креплением твердосплавных пластин.

Конструкция резца с механическим креплением перетачиваемых пластин аналогична конструкции канавочного резца для прорезания прямых канавок, отличие лишь в заточке режущей пластины с углом профиля при вершине равным 59°30’. При принятой ширине используемой пластины обеспечивается шаг нарезаемой резьбы лт 0,8 до 3,5 мм. Точное шлифование (заточка) профиля режущей части обеспечивает получение нарезаемой резьбы по средней степени точности.

В резцах с механическим креплением неперетачиваемой режущей пластины ромбической формы требуемая геометрия режущей части пластины обеспечивается прессованием и спеканием. Для надежного крепления режущей пластины в глухом гнезде державки на ее передней поверхности имеется V- образный паз, предназначенный для соединения с прихватом. Шаг нарезаемых резьб находится в пределах от 2,5 до 6,0мм.

Резьбы специального профиля на трубах, муфтах, ниппелях и замках нефтяного и геологоразведочного оборудования в зависимости от профиля резьбы нарезают следующими резцами:

· предварительное – резцами, оснащенными СМП трехгранной формы по ГОСТ 19043-80 и ГОСТ 19044-80;

· окончательное – резцами, оснащенными пластинами квадратной или трехгранной формы с режущей частью, профиль которой получен шлифованием.

Пластины без отверстия закрепляют по методу С, а пластины с отверстием – тянущим прихватом. Профиль режущей части может быть многозубым (до пяти) на одной режущей грани; диапазон шагов нарезаемых резьб находится в пределах от 2,54 до 6,35 мм. Число рабочих ходов в зависимости от шага от 2 до 12.

Рассмотрим подсистему резцов широкого назначения для обработки на тяжелых и крупных токарных, токарно-карусельных и вальцетокарных станках, в том числе на станках с ЧПУ. Такие резцы могут быть использованы и для другого тяжелого металлорежущего оборудования. В подсистему входят сборные резцы для чернового, получистового и чистового точения заготовок из стали, чугуна и других материалов любой твердости с глубиной резания при обдирке до 50 мм и подачей до 10 мм/об. Резцами выполняют обтачивание, подрезку, растачивание больших диаметров, прорезку и отрезку, обработку переходных поверхностей.

Подсистема состоит из нескольких групп:

ТТО – для тяжелых токарных станков с наибольшим диаметром устанавливаемой заготовки 1250-4000 мм и для карусельных станков с наибольшим диаметром устанавливаемой заготовки 3200-12000 мм, имеющих обычные резцедержатели;

ТТП – для тяжелых токарных станков с пластинчатым резцедержателями станков с ЧПУ;

КТО – для крупных токарных станков с наибольшим диаметром устанавливаемой заготовки 800-1000 мм, имеющих стандартные токарные резцедержатели, и карусельных станков с наибольшим диаметром устанавливаемой заготовки 1600-2800 мм.

В группе ТТО предусмотрено два типа резца до его опорной поверхности. На основном корпусе К1 закрепляют набор быстросменных блоков Б1 (правых и левых проходных, проходных упорных, подрезных и др.). Эти блоки предназначены для обработки с большими глубинами резания (t= 12…40 мм), в том числе при черновой обработке и при прерывистом резании. Вспомогательный корпус К2 предусмотрен для крепления резцов группы КТО (t=10…20 мм), а также стандартных (t£8 мм).

В группе ТТП имеются три типа Г-образных корпусов инструмента различной ширины для пластинчатых резцедержателей, которые обеспечивают минимальный вылет головки резца и высокую жесткость суппорта с резцедержателем. На корпусе К4 крепят блоки Б1 для больших глубин резания, на корпусе К5 – резцы группы КТО для средних глубин резания и на корпусе К6 – блоки Б» для малых глубин резания.

Различные сочленения корпусов, блоков, резцов и пластин позволяют получить только для части подсистемы более 200 видов инструментов для различных переходов с различными главными углами в плане и длинами l лезвий.

В разработанной подсистеме для особо тяжелых условий резания применяют пластины с уступом П1 (ТУ 48-19-373-83). Пластины отличаются некоторым увеличением толщины при соответствующем уменьшении ширины, что приводит к дальнейшему повышению прочности инструмента.

Использование резцов, имеющих пластины с уступом, при рациональном их креплении и базировании обеспечивает увеличение подачи на 20-40% по сравнению с подачей при обработке резцами с напайной пластиной (что на 10-15% выше по сравнению с лучшими сборными резцами зарубежных фирм).

Для получистовой обработки с меньшими глубинами резания применяют утолщенную многогранную пластину П3 с отверстием. Новая конструкция узла крепления обеспечивает надежный прижим этой пластины к опорной и упорной поверхностям.

Инструментальные материалы.

Режущие инструменты изготовляют целиком или частично из инструментальных сталей и твердых сплавов.

Инструментальные стали разделяют на углеродистые, легированные и быстрорежущие. Углеродистые инструментальные стали применяют для изготовления инструмента, работающего при малых скоростях резания. Из углеродистой стали марок У9 и У10А изготовляют ножи, ножницы, пилы, из У11, У11Ф, У12 – слесарные метчики, напильники и др. Буква У в марке стали обозначает, что сталь углеродистая, цифра после буквы указывает на содержание в стали углерода в десятых долях процента, а буква А – на то, что сталь углеродистая высококачественная, так как содержит серы и фосфора не более 0,03% каждого.

Основными свойствами этих сталей является высокая твердость (HRC 62-65) и низкая теплостойкость. Под теплостойкостью понимается температура, при которой инструментальный материал сохраняет высокую твердость (HRC 60) при многократном нагреве. Для сталей У10А – У13А теплостойкость равна 220°С, поэтому рекомендуемая скорость резания инструментом из этих сталей должна быть не более 8-10 м/мин.

Легированные инструментальные стали бывают хромистыми (Х), хромистокремнистыми (ХС) и хромовольфрамомарганцовистыми (ХВГ) и др.

Цифры в марке стали обозначают состав (в процентах) входящих компонентов. Первая цифра слева от буквы определяет содержание углерода в десятых долях процента. Цифры справа от буквы указывают среднее содержание легирующего элемента в процентах. Если содержание легирующего элемента или углерода близко к 1%, цифра не ставится.

Из стали марки Х изготовляют метчики, плашки, резцы; из стали 9ХС, ХГС – сверла, развертки, метчики и плашки; из стали ХВ4, ХВ5 – сверла, метчики, развертки; из стали ХВГ – длинные метчики и развертки, плашки, фасонные резцы.

Теплостойкость легированных инструментальных сталей достигает 250-260°С и поэтому допустимые скорости резания для них в 1,2-1,5 раза выше, чем для углеродистых сталей.

Быстрорежущие (высоколегированные) стали применяют для изготовления различных инструментов, но чаще сверл, зенкеров, метчиков.

Быстрорежущие стали обозначают буквами и цифрами, например Р9, Р6М3 и др. Первая Р (рапид) означает, что сталь быстрорежущая. Цифры после нее указывают среднее содержание вольфрама в процентах. Остальные буквы и цифры обозначают то же, что и в марках легированных


29-04-2015, 04:14