Классификация токарных резцов

По виду обработки токарные резцы делятся на проходные, подрезные, расточные, отрезные, прорезные, канавочные, галтельпые, резьбовые и фасонные (рис. 11.10).

Рис. 11.10. Основные виды токарных работ и типы резцов (стрелками показано движение подачи):

а – растачивание глухого отверстия расточным резцом; б – вытачивание канавок и отрезание отрезным подрезным резцом; в – продольное точение проходным резцом; г – вытачивание канавок канавочным резцом; д – прорезание конических канавок; в – чистовое точение закругленным резцом; ж – чистовое продольное точение широким резцом; з – продольное точение отогнутым резцом; и – нарезание резьбы резьбовым резцом; к – продольное точение упорным резцом; л – фасонное точение призматическим фасонным резцом

Расточной резец применяют для растачивания предварительно просверленных осевых отверстий как сквозных, так и глухих (рис. 11.10, а).

Подрезание (рис. 11.10, б) торцовых поверхностей у цилиндрических и обработку плоскостей у корпусных деталей выполняют при поперечной подаче суппорта подрезными резцами.

Отрезание деталей и прорезание канавок (рис. 11.10, б, г) также проводят при поперечной подаче суппорта. Однако в этом случае используют соответственно отрезные и канавочные резцы.

Наружные цилиндрические поверхности обтачивают прямыми или упорными проходными резцами (рис. 11.10, в, е, ж, з). Заготовки гладких валов обтачивают, установив их в центрах, ступенчатых валов – по схемам деления на части припуска или длины заготовки. Цилиндрические поверхности получают при обтачивании с продольной подачей суппорта.

Наружные и внутренние резьбы нарезают резьбовыми резцами (рис. 11.10, и), которые позволяют получать все типы резьб: метрическую, дюймовую, модульную и питчевую с любым профилем – треугольным, прямоугольным, трапециевидным, полукруглым и т.п. Производительность процесса невысока.

Продольное точение до уступа проводят упорным резцом (рис. 11.10, к).

Различные виды фасонных поверхностей вращения образуются в основном теми же методами, что и при обтачивании. Применяют призматические и дисковые фасонные резцы (рис. 11.10, л) или механические, электрические или гидравлические копировальные устройства.

Для протачивания закругленных канавок и переходных поверхностей используют галтельные резцы.

Режимы резания

Основными технологическими параметрами управления процессом резания являются: скорость резания V, подача инструмента S, глубина обработки t, материал инструмента и параметры его геометрии, состав, способы и интенсивность подачи смазочно-охлаждающей среды.

Ориентировочно при черновом точении глубина обработки может достигать 12 мм, при чистовом – не более нескольких десятых долей миллиметра. Подача в зависимости от глубины резания и материала составляет -0,3-2,0 мм/об, скорость резания – 1,5-7,5 м/с. Для станков без ЧПУ режимы резания в зависимости от конкретных условий выбирают из таблиц общемашиностроительных нормативов. Современные станки с системами управления CNC имеют в памяти обширные базы данных на материалы, типовые конструкции, инструменты и др. Это позволяет оператору при введении исходного и конечного профилей заготовки, размеров и точности детали, свойств материала и др. получить автоматически информацию о маршруте обработки, видах инструментов и приступить к ее изготовлению.

Твердым точением называют токарную обработку заготовок с твердостью выше 47 HRC и особыми режимами резания. Это новый, развивающийся вид обработки тел вращения, который зачастую является экономически более целесообразной альтернативой шлифованию. Современные инструментальные материалы, технологии и конструкции станков позволяют все шире внедрять этот процесс в производство.

Различают черновое, точное и особо точное твердое точение. Черновое реализуется при глубинах обработки 0,5–3 мм, скоростях резания 50–150 м/мин и подачах 0,1-0,3 мм/об и требует от станка максимальной жесткости и мощности привода. При прецизионном твердом точении глубина резания не превышает 0,1-0,5 мм при скорости резания 100– 200 м/мин и подаче 0,05–0,15 мм/об. Точность обработки соответствует 5–6-му квалитету при шероховатости поверхности после обработки Rz 2,4–4 мкм. Особо точное твердое точение обеспечивает точность обработки в пределах 3–4-го квалитета при шероховатости до Rz 1 мкм. Глубина резания находится в пределах 0,02–0,3 мм при скорости резания 150–220 м/мин и подаче 0,01 – 1 мм/об.

Функционально принцип твердого точения заключается в нагреве материала заготовки 1 в зоне контакта с режущей кромкой 4 до температуры свечения (рис. 11.11,11.12). Смазочно-охлаждающие жидкости в процессе не используются. Специально подобранная геометрия инструмента и режимы обработки нагревают материал, что приводит в зоне его среза 2 к отпуску до твердости около 25 HRC. После отделения стружки 3 происходит быстрое охлаждение материала.

Рис. 11.11. Принцип твердого точения:

1 – заготовка (62 HRC); 2 – зона среза (HRC 25); 3 – стружка (HRC 45); 4 – режущая кромка

В результате твердость детали уменьшается не более чем на 2 единицы, а полученная стружка имеет твердость около 45 единиц. Деталь в своей основной массе практически не нагревается. Пример твердого точения показан на рис. 11.12.

Рис. 11.12. Пример твердого точения (в зоне реза видно свечение)

Для осуществления твердого точения необходимо применение станков, обладающих высокой точностью, статической и динамической жесткостью, температурной стабильностью и обеспечивающих свободный сход стружки.

Инструментальным материалом рабочей части резцов для твердого точения являются режущая керамика и кубический нитрид бора.