Токарные резцы

    ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Филиал  Государственного образовательного учреждения высшего  профессионального  образования

КРАСНОЯРСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. В.П. Астафьева в  г. Железногорске 
 

Факультет Информатики и  технологии

Специальность 050502 «Технология  и предпринимательство» 
 
 

Реферат на тему:

«Токарные резцы» 
 
 

Выполнил: студент 3 курса

Лариошкин Дмитрий Николаевич

Проверил: _______________________

__________________________________ 
 
 
 
 
 
 

ЖЕЛЕЗНОГОРСК

2012

Содержание 

Введение________________________________________________________________________ 3 

1. Токарные резцы________________________________________________________________ 4 

2. Инструментальные  материалы____________________________________________________ 12 

3. Заточка резцов_________________________________________________________________ 15 

Заключение______________________________________________________________________ 17 

Список использованной литературы_________________________________________________ 18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Введение  

       В настоящее время тяжелая промышленность и металлургия проходит такой  этап, в котором невозможно изготовление различных деталей и изделий  высокого качества и точности без  применения резцов различного профиля и качества.

       Резцы с напайными пластинами практически  «отжили свой срок» т.к. их прочность  и износостойкость не всегда устраивает передовые производства, ввиду того, что при сколе рабочей кромки приходиться вновь снимать резец, точить его, заново устанавливать и обнуляться, в то время как если использовать резцы с механическим креплением скорость и качество работы заметно увеличивается ввиду того, что сменные пластины одного типа, заведомо одного размера с точностью до 0,03мм, что избавляет рабочего от лишней траты времени.

       В данной работе описываются оба типа резцов, т.к. даже с внедрением механических потребность в напайных все равно  осталась, и без существования  обоих типов резцов изготовление деталей круглого сечения  с высоким  качеством шероховатости и точности размеров практически невозможно, что указывает на актуальность данной работы.

       Цель  данной работы заключается в исследовании обоих типов резцов, их сплавов, строения, рабочих качеств, мест применения.   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Токарные  резцы 

       При работе на токарных станках применяют  различные режущие инструменты: резцы, сверла, зенкеры, развертки, метчики, плашки, фасонный инструмент и др.

       Токарные  резцы являются наиболее распространенным инструментом, они применяются для обработки плоскостей, цилиндрических и фасонных поверхностей, нарезания резьбы и т. д.

       Резец состоит из головки (рабочей части) и стержня, служащего для закрепления  резца в резцедержателе.

       Передней  поверхностью резца называют поверхность, по которой сходит стружка. Задними поверхностями (главной и вспомогательной) называют поверхности, обращенные к обрабатываемой детали.

       Главная режущая кромка выполняет основную работу резания. Она образуется пересечением передней и главной задней поверхностей резца. Вспомогательная режущая кромка образуется пересечением передней и вспомогательной задней поверхностей. Вершиной резца является место пересечения главной и вспомогательной режущих кромок.

       Для определения углов резца установлены  понятия: плоскость резания и  основная плоскость. Плоскостью резания называют плоскость, касательную к поверхности резания и проходящую через главную режущую кромку резца. Основной плоскостью называют плоскость, параллельную направлению продольной и поперечной подач; она совпадает с нижней опорной поверхностью резца.

       Углы  резца разделяют на главные и вспомогательные. Главные углы резца измеряют в главной секущей плоскости, т. е. плоскости, перпендикулярной проекции главной режущей кромки на основную плоскость.

       Главным задним углом a называется угол между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания. Углом заострения b называется угол между передней и главной задней поверхностями резца. Главным передним углом g называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной плоскости резания и проходящей через главную режущую кромку резца. Сумма углов a+b+g=90 градусов. Углом резания d называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью резания. Главным углом в плане j называется угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи. Вспомогательным углом в плане j₁ называется угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи. Углом при вершине в плане e называется угол между проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость. Вспомогательным задним углом a₁ называется угол между вспомогательной задней поверхностью и плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно основной плоскости. Углом наклона главной режущей кромки l называется угол между главной режущей кромкой и плоскостью, проходящей через вершину резца параллельно основной плоскости.

       Резцы классифицируются:

       - по направлению подачи - на правые и левые, правые резцы на токарном стане работают при подаче справа налево, т. е. перемещаются к передней бабке станка, левые, наоборот, от передней бабки к задней.

       - Так же различают по конструкции головки, на прямые, отогнутые и оттянутые. Основные размеры и технические требования быстрорежущих проходных отогнутых правых и левых резцов регламентирует ГОСТ 18868-73, прямых резцов – ГОСТ 18869-73, подрезных торцовых – ГОСТ 18871-73.

       - по роду материала различают резцы из быстрорежущей стали, твердого сплава и т. д.;

       - по способу изготовления - на цельные и составные (при использовании дорогостоящих режущих материалов резцы изготовляют составными: головка - из инструментального материала, а стержень из конструкционной углеродистой стали,

       - по сечению стержня - на прямоугольные, круглые и квадратные; по виду обработки - на проходные, подрезные, отрезные, прорезные, расточные, фасонные, резьбонарезные и др.

       Наибольшее  распространение получили составные  резцы с пластинами из твердого сплава, которые припаиваются или крепятся механически.

       - по типу резцы делятся на проходные, проходные упорные, подрезные и проточные.

       Проходные резцы изготавливаются прямыми и отогнутыми, правыми и левыми ГОСТ 18877-73 предназначены для обработки цилиндрических поверхностей. Отогнутые резцы более универсальны, они позволяют обрабатывать также торцовые поверхности с поперечной подачей. Углы режущей кромки равны j = 45^о, 60^о,75^о

       Проходные упорные резцы твердосплавные, напайные резцы ГОСТ 18879-73 изготавливаются как правые так и левые, эти резцы предназначены для обтачивания ступенчатых деталей, подрезки торцов, буртиков угол режущей кромки j = 90^о.

       Подрезные резцы так же изготавливаются твердосплавными, напайными согласно ГОСТ 18880-73 предназначены для обтачивания ступенчатых деталей, в том числе с большим отношением длины к диаметру, подрезки торцов, буртиков; углы режущей кромки j = 100^о , 10^о

       Расточные резцы предназначены для увеличения диаметра предварительно подготовленных отверстий. Для обработки сквозных отверстий используются резцы с углами 45^о…75^о. Недостатком таких резцов является более высокая радиальная сила P_y, стремящаяся отжать резец от обрабатываемой поверхности.

       Для обработки глухих отверстий используются резцы, угол которых обычно выбирается в пределах 90^о... 95^о, такой угол уменьшает радиальную силу резания до нуля (при j = 90^о) или даже обращает ее в сторону обрабатываемой поверхности (при j = 95^о), что может компенсировать потерю размера при износе резца. Однако прочность таких резцов меньше, чем резцов, используемых для обработки сквозных отверстий. Поэтому они рекомендуются для расточки отверстия до упора или в условиях повышенного износа, например, для расточки отверстий по литейной корке.

       Резцы с углом j = 90^о удобны для расточки отверстий малого диаметра (до 15 мм), когда нужно обработать уступ или дно отверстия под углом j = 90^о к оси и нет возможности дать резцу поперечное перемещение для подрезки дна отверстия.

       Для обработки отверстий большого диаметра и длины используются жесткие  державки (борштанги), в пазу которых  прямо или косо закрепляется один или несколько резцов круглого или квадратного сечения. Размеры таких резцов регламентированы ГОСТ 9795-84.

       Для получения точных отверстий применяются  борштанги или расточные головки  специальных конструкций (микроборы), позволяющие устанавливать размер инструмента с помощью микрометрических винтов.

       Отрезные (прорезные) резцы общего назначения изготавливаются из быстрорежущей  стали и твердых сплавов и  предназначены для отрезания  материала под прямым углом к  оси вращения, или прорезания узких пазов и канавок. Номенклатура быстрорежущих резцов определяется ГОСТ 18874-73, твердосплавных напайных - ГОСТ 18884-73 и твердосплавных с механическим креплением неперетачиваемых пластин - ТУ2-035-1024-86. В зависимости от расположения режущей части резца относительно корпуса такие резцы бывают асимметричные (правые и левые) и симметричные.

       1.2.Револьверно-автоматные  резцы

       Под резцами такого типа понимается инструмент, широко применяемый на станках токарной группы, используемых в условиях серийного  и массового автоматизированного производства (токарно-револьверные станки и автоматы, станки с ЧПУ). Общим для этих станков является наличие на продольном суппорте револьверной головки с гнездами цилиндрической формы. Для поперечных работ на станках, имеющих револьверную головку с осью, перпендикулярной оси шпинделя, используются поперечные или балансирные суппорты с резцедержателями типа токарных. На станках, снабженных револьверной головкой с осью, параллельной оси шпинделя, поперечные работы производятся путем поворота головки вокруг своей оси; при этом резец движется в плоскости, перпендикулярной оси шпинделя, описывая дуговую траекторию.  

       1.2.1.Резцы  для продольного  точения

       Автоматные  резцы для наружного точения  и подрезки торцов изготавливаются  из быстрорежущей стали (ГОСТ 18874-73 и ТУ2-035- 974-84), с припаянными пластинами твердого сплава (ГОСТ 18884-73) или с механическим креплением таких пластин (ТУ2-035-1024-86). В зависимости от установки относительно детали эти резцы подразделяются на радиальные и тангенциальные, что обеспечивается как конструкцией державки, так и заточкой резца. В связи со стесненными габаритами державок и рабочей зоны резцы, применяемые на револьверных станках, имеют тело, сечение которого обычно меньше, чем на токарных станках с такой же высотой центров. Стандартный ряд предусматривает следующие размеры (ТУ2-035-974-84) стороны квадрата и вылета для проходных резцов.

       Поворачивая державку в цилиндрическом гнезде револьверной головки, можно получить различные  варианты установки радиального резца относительно обрабатываемой детали.

       1.2.2. Резцы для прорезных  и отрезных работ

       Конструкция прорезных и отрезных резцов, устанавливаемых  на поперечных суппортах токарно-револьверных автоматов и токарно-револьверных станков, имеющих револьверную головку с осью вращения, перпендикулярной оси шпинделя, может не отличаться от аналогичных по назначению резцов для токарных станков. Однако преимущественное использование на рассматриваемых станках прутковых заготовок вызвало к жизни специфическую конструкцию отрезных резцов, которые не только отрезают обработанную деталь от прутка, но и обрабатывают торец заготовки для подачи ее до упора. На этом торце не должно быть "бобышки" в центре, а по наружному диаметру должна быть снята фаска . Особенность такого резца - наличие угла j = 75^о...80 ^о.Скошенная режущая кромка позволяет срезать остающуюся коническую бобышку после отрезки обработанной детали. Увеличенный угол способствует снижению шероховатости на поверхности торца; вспомогательная режущая кромка одновременно обрабатывает фаску на детали. Размеры таких резцов приведены в приложении 2 таблице 2

       Для станков, снабженных револьверной головкой с осью, параллельной оси шпинделя, державка с отрезным резцом устанавливается  в гнезде револьверной головки рядом с продолговатым отверстием. Резец получает круговое поперечное перемещение за счет вращения револьверной головки. При такой схеме отрезки могут быть использованы стандартные резцы, хотя для них необходимы достаточно громоздкие державки. Более компактное решение обеспечивают пластинчатые отрезные резцы из быстрорежущей стали, которые изготавливаются по ГОСТ 18874-73.  

       1.3. Выбор геометрии  резцов

       Несмотря  на то, что резец по конструкции  является сравнительно простым инструментом, к нему предъявляется ряд серьезных требований, которые призваны обеспечить высокую производительность и точность обработки:

       -правильный выбор материала режущей части резца;

       -правильный выбор геометрии режущей части;

       -прочность и виброустойчивость державки и режущих кромок;

       -правильный выбор формы и размеров пластинки инструментального материала;

       -правильный выбор способа и конструкции крепления пластинки инструментального материала (для пластин с механическим креплением);

       -правильный выбор способа стружколомания;

       -правильный выбор размеров, шероховатости, геометрии и конструкции гнезда для крепления пластины инструментального материала.

       Перечисленные факторы так же, как материал и  состояние заготовки обрабатываемой детали, требования к точности, шероховатости  поверхности и производительности обработки, определяют выбор оптимальных режимов резания – глубины, подачи и скорости резания. 

       Выбор геометрических параметров должен отвечать некоторым критериям, главными из которых  являются:

       -стойкость инструмента, или время образования на его задней или передней поверхности допустимой величины площадки износа;

       -размерная стойкость инструмента, или допустимое изменение его настроечного размера, что особенно важно в условиях работы автоматизированного оборудования и ГПС;

       -поддержание заданной шероховатости обработанной поверхности;

       -уменьшение амплитуды автоколебаний, порождаемых процессом резания.

       Эти критерии во многих случаях противоречивы. Поэтому задача выбора оптимальных  геометрических параметров есть многокритериальная задача оптимизации, решением которой всегда является определенный компромисс, достигаемый с учетом весомости каждого отдельного критерия для конкретных случаев обработки. Например, при свободном точении стали 30ХГСА резцами с пластинами Т15К6 увеличение угла  от 0 до 30⁰ приводит к изменению оптимального значения переднего угла с – 1 до – 6⁰, а оптимального значения температуры от +9 до +13⁰.

       Рассмотрим  основные геометрические параметры  резца с учетом сказанного выше.

       Назначение  заднего угла  - уменьшить трение задней поверхности о заготовку и обеспечить беспрепятственное перемещение резца по обрабатываемой поверхности. Влияние величины заднего угла на условия резания обусловлено тем, что на режущую кромку со стороны заготовки действует нормальная сила упругого восстановления поверхности резания и сила трения.

       При увеличении заднего угла уменьшается  угол заострения и тем самым снижается  прочность лезвия, возрастает шероховатость  обработанной поверхности, ухудшается теплоотвод в тело резца.

       При уменьшении заднего угла увеличивается трение об обрабатываемую поверхность, что приводит к увеличению сил резания, увеличивается износ резца, возрастает тепловыделение на контакте, хотя и улучшаются условия теплоотдачи, возрастает толщина пластически деформируемого слоя на обработанной поверхности. При столь противоречивых условиях должен существовать оптимум для величины заднего угла в зависимости от физико-механических свойств обрабатываемого материала, материала режущего лезвия и параметров срезаемого слоя. Опыты показывают, что оптимальное значение заднего угла определяются главным образом, толщиной среза, которая, как известно, связана с подачей. Оптимальный по стойкости задний угол возрастает с уменьшением толщины среза.

       Влияние свойств обрабатываемого материала  на задний угол в общем таково, что при обработке твердых материалов высокой прочности величины задних углов снижаются, а при обработке легких сплавов – увеличиваются.

       В справочниках приводятся усредненные  значения оптимальных величин углов , подтвержденные результатами промышленных испытаний. Рекомендуемые значения задних углов резцов приведены в приложении 2 табл.4

       В ряде специфических случаев, например, у фасонных резцов, задний угол приходится принимать малым, порядка 1,5...2⁰.

       Назначение  переднего угла  - уменьшить деформацию срезаемого слоя и облегчить сход стружки. Влияние величины переднего угла на условия резания: увеличение угла  облегчает процесс резания, снижая силы резания. Однако в этом случае снижается прочность режущего клина и ухудшается теплоотвод в тело резца. Уменьшение угла  повышает стойкость резцов, в том числе размерную.

          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 и отечественные стандарты.  
 Базовые схемы резцов в настоящее время, несмотря на огромное многообразие конструкций 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).