Токарная обработка металла — все о технологии токарных работ

К наиболее распространенным методикам изготовления деталей с заданными геометрическими параметрами относится токарная обработка металла. Суть данной методики, позволяющей также получать поверхность с требуемой шероховатостью, заключается в том, что с заготовки убирают лишний слой металла.

Процесс токарной обработки металла

Принципы токарной обработки

Технология токарных работ по металлу предполагает использование специальных станков и режущего инструмента (резцы, сверла, развертки и др.), посредством которого с детали снимается слой металла требуемой величины. Токарная обработка выполняется за счет сочетания двух движений: главного (вращение заготовки, закрепленной в патроне или планшайбе) и движения подачи, совершаемого инструментом при обработке деталей до заданных параметров их размера, формы и качества поверхности.

За счет того, что существует множество приемов совмещения этих движений, на токарном оборудовании работают с деталями различной конфигурации, а также осуществляют целый перечень других технологических операций, к которым относятся:

• нарезание резьбы различного типа;
• сверление отверстий, их растачивание, развертывание, зенкерование;
• отрезание части заготовки;
• вытачивание на поверхности изделия канавок различной конфигурации.

Основные виды токарных работ по металлу

 Благодаря такой широкой функциональности токарного оборудования на нем можно сделать очень многое. Например, с его помощью выполняют обработку таких изделий, как:

• гайки;
• валы различных конфигураций;
• втулки;
• шкивы;
• кольца;
• муфты;
• зубчатые колеса.

Естественно, что токарная обработка предполагает получение готового изделия, которое соответствует определенным стандартам качества. Под качеством в данном случае подразумевается соблюдение требований к геометрическим размерам и форме деталей, а также степени шероховатости поверхностей и точности их взаимного расположения.

Для обеспечения контроля над качеством обработки на токарных станках применяют измерительные инструменты: на предприятиях, выпускающих свою продукцию крупными сериями, – предельные калибры; для условий единичного и мелкосерийного производства – штангенциркули, микрометры, нутрометры и другие измерительные устройства.

Измерительные инструменты, часто используемые в токарном деле

Первое, что рассматривают при обучении токарному делу, – это технология обработки металлов и принцип, по которому она осуществляется. Заключается этот принцип в том, что инструмент, врезаясь своей режущей кромкой в поверхность изделия, зажимает его. Чтобы снять слой металла, соответствующий величине такого врезания, инструменту надо преодолеть силы сцепления в металле обрабатываемой детали. В результате такого взаимодействия снимаемый слой металла формируется в стружку. Выделяют следующие разновидности металлической стружки.

Слитая

Такая стружка формируется тогда, когда на высоких скоростях обрабатываются заготовки, выполненные из мягкой стали, меди, олова, свинца и их сплавов, полимерных материалов.

Элементная

Образование такой стружки происходит, когда на небольшой скорости обрабатываются заготовки из маловязких и твердых материалов.

Стружка надлома

Стружка такого вида получается при обработке заготовок из материала, отличающегося невысокой пластичностью.

Ступенчатая

Формирование такой стружки свойственно для среднескоростной обработки заготовок из стали средней твердости, деталей из алюминиевых сплавов.

Виды стружки при токарной обработке

Режущий инструмент токарного станка

Эффективность, которой отличается работа на токарном станке, определяется рядом параметров: глубиной и скоростью резания, величиной продольной подачи. Чтобы обработка детали была высококачественной, необходимо организовать следующие условия:

• высокую скорость вращения заготовки, фиксируемой в патроне или планшайбе;
• устойчивость инструмента и достаточную степень его воздействия на деталь;
• максимально возможный слой металла, убираемый за проход инструмента;
• высокую устойчивость всех узлов станка и поддержание их в рабочем состоянии.

Скорость резки выбирается на основе характеристик материала, из которого сделана заготовка, типа и качества применяемого резца. В соответствии с выбранной скоростью резки выбирается частота вращения шпинделя станка, оснащенного токарным патроном или планшайбой.

При помощи различных типов резцов можно выполнять черновые или чистовые виды токарных работ, а на выбор инструмента основное влияние оказывает характер обработки. Изменяя геометрические параметры режущей части инструмента, можно регулировать величину снимаемого слоя металла. Выделяют правые резцы, которые в процессе обработки детали передвигаются от задней бабки к передней, и левые, движущиеся, соответственно, в обратном направлении.

Основные типы токарных резцов

По форме и расположению лезвия резцы классифицируются следующим образом:

• инструменты с оттянутой рабочей частью, ширина которой меньше ширины их крепежной части;
• прямые;
• отогнутые.

Различаются резцы и по цели применения:

• подрезные (обработка поверхностей, перпендикулярных оси вращения);
• проходные (точение плоских торцовых поверхностей);
• канавочные (формирование канавок);
• фасонные (получение детали с определенным профилем);
• расточные (расточка отверстий в заготовке);
• резьбовые (нарезание резьбы любых видов);
• отрезные (отрезание детали заданной длины).

Качество, точность и производительность обработки, выполняемой на токарном станке, зависят не только от правильного выбора инструмента, но и от его геометрических параметров. Именно поэтому на уроках в специальных учебных заведениях, где обучаются будущие специалисты токарного дела, очень большое внимание уделяется именно вопросам геометрии режущего инструмента.

Углы токарного резца

Основными геометрическими параметрами любого резца являются углы между его режущими кромками и направлением, в котором осуществляется подача. Такие углы режущего инструмента называют углами в плане. Среди них различают:

• главный угол – φ, измеряемый между главной режущей кромкой инструмента и направлением подачи;
• вспомогательный – φ1, расположенный, соответственно, между вспомогательной кромкой и направлением подачи;
• угол при вершине резца – ε.

Угол при вершине зависит только от того, как заточен инструмент, а вспомогательные углы можно регулировать еще и его установкой. При увеличении главного угла уменьшается угол при вершине, при этом уменьшается и часть режущей кромки, участвующей в обработке, соответственно, стойкость инструмента тоже становится меньше. Чем меньше значение этого угла, тем большая часть режущей кромки участвует как в обработке, так и в отводе тепла от зоны резания. Такие резцы являются более стойкими.

Практика показывает, что для токарной обработки не слишком жестких заготовок небольшого диаметра оптимальным является главный угол, величина которого находится в интервале 60–90 градусов. Если обрабатывать необходимо заготовку большого диаметра, то главный угол необходимо выбирать в интервале 30–45 градусов. От величины вспомогательного угла зависит прочность вершины резца, поэтому его не делают большим (как правило, он выбирается из интервала 10–30 градусов).

Особое внимание на уроках по токарному делу уделяется и тому, как правильно выбирать тип резца в зависимости от вида обработки. Так, существуют определенные правила, по которым обработку поверхностей того или иного типа выполняют с помощью резца определенной категории.

• Обычные прямые и отогнутые резцы необходимы для обработки наружных поверхностей детали.
• Упорный проходной инструмент потребуется для торцевой и цилиндрической поверхностей.
• Отрезной резец выбирают для протачивания канавок и обрезки заготовки.
• Расточные резцы применяются для обработки отверстий, просверленных ранее.

Отдельную категорию токарного инструмента составляют резцы, с помощью которых можно обрабатывать фасонные поверхности с длиной образующей линии до 40 мм. Такие резцы подразделяются на несколько основных типов:

• по конструктивным особенностям: стержневые, круглые и призматические;
• по направлению, в котором осуществляется обработка изделия: радиальные и тангенциальные.

Токарно-винторезный станок 1В625МП

Виды оборудования для токарной обработки

Из всех типов оборудования для токарной обработки наибольшее распространение и на крупных, и на мелких предприятиях получил токарно-винторезный станок. Причиной такой популярности является многофункциональность этого устройства, благодаря которой его с полным основанием можно назвать универсальным.

Перечислим основные элементы конструкции такого станка:

• две бабки – передняя и задняя (в передней бабке размещают коробку скоростей станка; шпиндель с токарным патроном (или планшайбой), на задней бабке размещены продольные салазки и пиноль оборудования);
• суппорт, в конструкции которого различают верхние и нижние салазки, поворотную плиту и резцедержатель;
• несущий элемент оборудования – станина, установленная на две тумбы, в которых размещают электродвигатели.
• коробка подач.

Токарный станок с ЧПУ

Все большее распространение получают станки, управление которыми осуществляется при помощи специальных компьютерных программ, – станки с ЧПУ. Конструкция таких станков отличается от обычной только тем, что в ней присутствует специальный блок управления.

В отдельные категории выделяют следующие виды станков токарной группы:

• токарно-револьверное оборудование, применяемое для обработки деталей сложной конфигурации;
• токарно-карусельные станки, среди которых различают одно- и двухстоечные;
• многорезцовое полуавтоматическое оборудование, которое можно встретить на предприятиях, выпускающих свою продукцию крупными сериями;
• обрабатывающие комплексы, на которых можно выполнять как токарные, так и фрезерные операции.

Без токарной обработки сегодня крайне сложно представить многие производственные отрасли. Поэтому данный вид работы с металлом продолжает развиваться, несмотря на и без того высокий уровень, позволяющий обеспечить высочайшее качество и скорость обработки.

Токарная обработка – один из основных способов обработки металлического изделия, при котором с него удаляется лишний слой. В результате получается деталь нужного размера, формы и степени шероховатости.

Обработка на токарном станке

Общая информация

Процедура обработки осуществляется на специальном токарном станке, который с помощью резцов, сверл или других режущих приспособлений срезает с заготовки детали слой металла нужной толщины. Вращение обрабатываемой детали носит название главного движения, а перемещение инструмента, обеспечивающее непрерывную обработку изделия до нужных параметров, называется движением подачи.

Токарный станок способен выполнять различные сочетания этих двух видов движения, поэтому на нем возможно проведение эффективной обработки цилиндрических, резьбовых, фасонных, конических и иных поверхностей. Сюда можно отнести муфты, гайки, втулки, шкивы, валы, зубчатые колеса и кольца.

Токарные станки позволяют осуществлять следующие виды работ:

• нарезание резьбы;
• сверление, растачивание, развертывание и зенкерование различных отверстий;
• вытачивание канавок;
• разрезание детали на несколько частей.

Эти основные виды токарной обработки металлических деталей подразумевают использование различных измерительных приборов (микрометров, штангенциркулей, нутромеров, предельных калибров), которые помогают определиться с размерами и формами, а также контролировать взаиморасположение различных поверхностей обрабатываемого изделия.

Суть токарной обработки металла состоит в следующем. При врезке режущего инструмента в деталь изделие зажимается кромкой резца. При этом инструмент преодолевает силы сцепления внутри детали и снимает лишний слой металла в виде стружки.

Существуют следующие виды стружки:

• элементная – получается при токарной обработке твердых и маловязких изделий на низкой скорости;
• надлом – характерен для резки малопластичных деталей;
• сливная – получается при токарной обработке на достаточно высоких скоростях изделий из меди, свинца, олова или пластмассы, а также заготовок из мягкой стали;
• ступенчатая – характерна для токарной обработки на средних скоростях алюминиевых сплавов, изделий из листов алюминия и стали средней твердости.

Сливная стружка при обработке вязких материалов

Классификация резцов

Продуктивность работы токарного станка напрямую зависит от величины продольной подачи изделия для обработки, скорости резки и глубины резания. Именно благодаря этим параметрам можно добиться:

• хорошего темпа вращения вала токарного станка и самой обработки металлического изделия;
• устойчивости режущего инструмента и нужного уровня его воздействия на деталь;
• нужного объема металлической стружки, образующейся в процессе токарной обработки заготовки;
• поддержания поверхности токарного станка в рабочем состоянии.

Скорость резки зависит от вида материала, подвергаемого токарной обработке, а также от типа и качества используемых резцов. Показатель обточки детали и скорость резки тех или иных токарных станков устанавливают частоту вращения вала. Плотность и другие основные параметры заготовок можно узнать из специализированных таблиц и спецификаций металлических деталей.

Резцы для токарных станков бывают чистовыми и черновыми – их вид зависит от характера обработки заготовки. Геометрические размеры их режущей части позволяют работать как с малой, так и с большой площадью слоя, который необходимо снять с заготовки. По направлению движения токарные резцы подразделяют на левые и правые. Первые движутся слева направо (от передней к задней бабке), вторые, соответственно, справа налево.

По расположению и форме лезвия резцы бывают отогнутыми, прямыми и оттянутыми. У последних ширина крепежной части больше ширины резцов. Токарные резцы также делятся на:

• резьбовые;
• отрезные;
• фасонные;
• расточные;
• проходные;
• канавочные;
• подрезные.

Виды токарных резцов

Геометрия того или иного токарного резца сильно влияет на качество и точность резания. Токарная обработка металла наиболее эффективна в том случае, если точно подобрана форма резца. Для этого токарь должен быть знаком с понятием «углы в плане». Это углы между направлением подачи детали и кромками резца:

• φ (главный);
• φ1 (вспомогательный);
• ε (при вершине).

Угол при вершине зависит от заточки резца, а главный и вспомогательный – еще и от его установки. Если главный угол велик, то будет действовать лишь небольшая часть кромки, а это значит, что стойкость резца уменьшится. При малом значении угла резец обладает большей стойкостью, а его нагрев отводится намного эффективнее. При токарной обработке тонких и нежестких деталей обычно выбирают угол в 60–90°, для деталей, которые больше по сечению, – 35–40°.

Вспомогательный угол, как правило, равен 10–30°. Его увеличение бессмысленно, так как вершина резца будет ослабляться. Для одновременной токарной обработки цилиндрической поверхности и торцовой плоскости обычно используют проходные упорные резцы. Отогнутые и прямые резцы больше всего подходят для обработки внешних поверхностей детали, отрезные – для протачивания канавок и отделения частей детали, расточные (сквозные или упорные) – для растачивания отверстий, просверленных ранее.

Геометрия резцов

Токарную обработку фасонных поверхностей, образующая линия которых не превышает в длину 4 см, осуществляют при помощи фасонных резцов. Они классифицируются по конструкции и по движению подачи. По конструкции выделяют следующие виды фасонных резцов:

• стержневые;
• круглые;
• призматические.

По движению подачи фасонные резцы делятся на:

• тангенциальные;
• радиальные.

Получить более подробную и наглядную информацию о видах токарных резцов и их назначении можно при просмотре видео по данной теме.

Виды станков

Токарная обработка осуществляется на разных видах станков, но чаще всего сегодня используется токарно-винторезный станок. Он универсален по своим возможностям, поэтому допустимо его применение не только на крупных производствах, но и на предприятиях, специализирующихся на мелкосерийном выпуске продукции.

Токарно-винторезный станок 16К20

Такой станок состоит из следующих обязательных элементов:

• передней бабки со шпинделем и коробкой скоростей и задней бабки с пинолем, корпусом и продольными салазками;
• суппорта;
• станины с тумбами (в тумбах расположены двигатели);
• коробки подач.

Токарно-фрезерная обработка с целью получения самых точных геометрических параметров осуществляется с использованием программируемых станков, практически не отличающихся по своей конструкции от универсальных устройств (в Интернете можно найти видео, на котором наглядно показана обработка на таких токарных станках металлических заготовок с разных ракурсов).

Токарный станок с ЧПУ

Помимо перечисленных видов токарных станков существуют также:

• токарно-револьверные;
• токарно-карусельные;
• многорезцовые полуавтоматические (идеально подходят для крупносерийных производств);
• токарно-винторезные станки;
• современные обрабатывающие токарно-фрезерные комплексы.

К основным режущим инструментам, используемым при токарной обработке, 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.

Конструкция резца

Параметры токарных резцов

Любой токарный резец образуют державка, необходимая для фиксации инструмента в держателе токарного станка, 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.

Углы и плоскости токарного резца

• 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.

Углы токарных резцов, 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.

Угол наклона режущей кромки резца

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.

Порядок заточки поверхностей токарного резца

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 60–100⁰, 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.

Контроль углов резца

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 45⁰, но тонкие и длинные заготовки следует обрабатывать резцами, у которых величина этого угла находится в промежутке 60–90⁰. 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:

• при вершине (измеряемый между проекциями, которые откладывают на основную плоскость главная и вспомогательная режущие кромки).
• наклона главной режущей кромки (образуется линией, которая параллельна основной плоскости и проходит через вершину резца, и самой режущей кромкой; защищает самую уязвимую часть резца – его вершину – от разрушения).

Рекомендуем вам посмотреть видео, в котором опытный преподаватель-практик подробно рассказывает обо всех тонкостях строения токарных резцов.

Канавочные резцы (называемые также прорезными) благодаря особенностям их конструкции относят к многофункциональным инструментам, с помощью которых можно формировать канавки на заготовках цилиндрической и конической конфигурации. Такие технологические операции (в особенности связанные с радиальной проточкой) характеризуются значительными нагрузками, которые успешно переносит резец данного типа, отличающийся высокой жесткостью конструкции. Более того, резцы канавочного типа с успехом используются для выполнения осевой проточки и подрезки торцов, что делает их универсальными токарными инструментами.

Канавочные резцы для внутренних и наружных канавок с механическим креплением сменных режущих пластин

Целесообразно использовать канавочные токарные резцы для получения детали сложной конфигурации. Универсальность резцов данного типа в таких случаях позволяет минимизировать количество используемых инструментов и сократить время на переналадку оборудования. Примечательно и то, что применение канавочного резца при выполнении многих технологических операций позволяет формировать поверхности с более высокими качественными характеристиками, чем при использовании обычного токарного инструмента.

Особенно удачным является использование канавочного резца при создании на поверхности заготовок широких канавок. При выполнении данной технологической операции такой инструмент демонстрирует исключительную стойкость, износ его режущей пластины происходит равномерно даже при выполнении большого количества проходов. Что также важно, при использовании канавочного резца хорошо контролируется процесс стружкоотделения.

Требования к резцам канавочного типа, которые выпускаются в большом разнообразии типоразмеров, оговариваются положениями ГОСТа 18874-73.

ГОСТ 18885-73 и 18874-73, касающиеся канавочных резцов

С содержанием ГОСТ 18874-73 «Резцы токарные прорезные и отрезные из быстрорежущей стали» и ГОСТ 18885-73 «Резцы токарные резьбовые с пластинами из твердого сплава» можно ознакомиться ниже:

Виды канавочных резцов

Среди токарных инструментов для формирования канавок выделяют резцы для внутренней и наружной обработки. И первые, и вторые могут быть полностью изготовленными из твердосплавных материалов либо иметь сменную режущую часть. Твердосплавные резцы – достаточно дорогостоящий инструмент, поэтому его использование должно быть экономически целесообразным. При выполнении наружных работ обычно используют изделия со сменными пластинами, применять твердосплавные канавочные резцы в таких случаях не имеет смысла.

Совсем иначе обстоит ситуация с обработкой внутренних канавок. Здесь надо учитывать диаметр отверстия, в которое предстоит завести резец, а также жесткость инструмента. Требованиям, по которым резец обладает минимальным размером своей державки и достаточной жесткостью для выполнения обработки металла, удовлетворяют только твердосплавные канавочные инструменты.

Естественно, когда условия обработки и геометрические параметры обрабатываемой детали позволяют, для формирования наружных и внутренних канавок целесообразнее использовать недорогой инструмент со сменными пластинами.

Геометрия и размеры резцов канавочного типа

Поскольку резцы канавочного типа испытывают значительную нагрузку в процессе выполнения обработки, что определяет повышенные требования к их жесткости, их изготавливают с напаиваемыми твердосплавными пластинами, характеристики которых оговариваются в ГОСТе 2209-82. Требования же к самому резцу, как сказано выше, приведены в ГОСТе 18874-73.

Основная особенность геометрии резцов канавочного типа состоит в том, что форма их режущей части должна точно соответствовать форме канавки, которую планируется получить с их помощью. Канавки, создаваемые на поверхности заготовки, как правило, имеют небольшую ширину. Соответственно, режущая часть инструмента, с помощью которого их формируют, тоже достаточно узкая, что делает ее очень уязвимой к механическим повреждениям. Кроме того, рабочая головка с каждой боковой стороны имеет сужение по направлению к державке (на 1–2 градуса). Такое сужение боковых сторон режущей части необходимо для того, чтобы уменьшить их трение о стенки формируемой канавки.

Геометрические параметры канавочного резца

Чтобы повысить прочность режущей головки канавочного токарного инструмента, ее высоту делают значительно больше, чем ширину. Для этого также необходимы небольшой передний угол и заточка режущей кромки с небольшим радиусом (криволинейная). Оптимальными величинами углов резания для резцов канавочного типа являются 15–25⁰ (передний), 8–12⁰ (задний).

Ширину рабочей части канавочного инструмента, которая, согласно требованиям ГОСТа 18874-73, может варьироваться в широком диапазоне, выбирают в зависимости от того, какой ширины канавку необходимо сформировать на наружной или внутренней поверхности обрабатываемой заготовки.

Правила выбора

Первое, на что следует ориентироваться при выборе канавочного токарного инструмента, – это чертеж готового изделия, на котором указаны как размеры и форма канавок, так и допуски на точность их геометрических параметров. Естественно, оказывает влияние на выбор резца и его геометрических параметров материал, из которого выполнена заготовка.

Резец для наружных канавок

При формировании канавок на деталях небольшого размера особенно важно выдерживать небольшую силу резания, что позволяет минимизировать деформации, возникающие в процессе обработки. Обеспечивает соблюдение этого требования острая заточка канавочного инструмента, которая, тем не менее, может привести к его поломке, если неправильно подобран материал твердосплавной пластины и режимы резания – скорость вращения заготовки и величина подачи.

При выборе канавочного резца также следует учитывать форму его режущей кромки, которая может быть прямолинейной и заточенной с небольшим радиусом. Естественно, не следует выбирать изделие с криволинейной заточкой режущей кромки, если дно канавки, согласно предоставленному чертежу, должно быть прямым.

Резец для внутренних канавок

Особенности токарной обработки с использованием канавочного резца

Режимы резания при использовании резцов канавочного типа имеют некоторые отличия от режимов обработки заготовки токарными инструментами других типов. Так, за глубину резания принимается величина, равная ширине формируемой канавки, а подачу инструмента за один оборот детали измеряют в направлении, перпендикулярном ее оси. Величину подачи в зависимости от материала, из которого изготовлена режущая часть канавочного инструмента, выбирают в пределах 0,07–0,2 мм/об, а скорость резания – 15–180 м/мин.

На поверхности заготовки можно получать канавки нескольких видов.

• Узкие канавки, ширина которых соответствует ширине режущей части инструмента, выполняются за один проход резца, который подается вручную. Перед этим на поверхности детали определяют точное место расположения канавки, а затем выставляют напротив этого места резец и осуществляют его подачу.
• Канавки на уступах и торцах детали выполняются по такому же принципу, их диаметр выставляют при помощи лимба поперечной подачи, а глубину – по лимбу продольного перемещения суппорта.
• Широкие канавки делают за несколько проходов по следующей схеме. Сначала определяют место расположения правого края канавки и выставляют напротив данного места резец. При помощи поперечной подачи резец врезают в деталь на глубину, которая на 0,5 мм меньше глубины нарезаемой канавки (такой припуск оставляют на чистовую обработку). Затем при помощи продольной подачи канавочный инструмент начинают перемещать к левому краю нарезаемой канавки, граница которого предварительно намечена. После того как черновая канавка сформирована, ее дно обрабатывают начисто – на требуемую глубину, осуществляя продольную подачу резца слева направо. В том случае, если необходимо сформировать канавку с очень точным расположением ее левого и правого краев, при черновой обработке на них также могут быть оставлены припуски, которые затем снимаются при помощи поперечной подачи канавочного или подрезного резца.

Виды работ, производимых канавочными резцами

Маркировка и производители

Описание канавочных токарных резцов будет неполным без упоминания маркировки, по которой определяется состав материала их режущей части. Например, резец Т5К10 выполнен из твердого сплава титановольфрамовой группы, в котором содержится 5% карбида титана и 10% кобальта. Аналогично расшифровывается и маркировка изделий, выполненных из других материалов.

Наиболее известными производителями канавочных токарных резцов являются:

• Днепропетровский завод промышленных инструментов (Украина);
• Завод «Укрметиз» (Украина);
• Компания Zenitech (Швейцария);
• Компания Proma (Чехия);
• Компания Itertool (Китай).

Повысить производительность работ, выполняемых на металлообрабатывающем оборудовании, позволяют твердосплавные пластины, используемые для токарных резцов. Такие пластины делают использование резца более удобным, так как являются съемными и позволяют быстро заменить их в случае износа или поломки. Естественно, для использования сменных элементов не подойдут резцы цельной конструкции, у которых режущая часть выполнена заодно с державкой.

Твердосплавные пластины для токарных резцов

Преимущества применения твердосплавных пластин для резцов

Пластины для расточных или отрезных резцов могут быть выполнены из различных марок твердых сплавов, что очень удобно, так как это позволяет иметь целый набор режущих элементов для обработки заготовок из разных материалов.

Использование сменных пластин для режущего инструмента – это еще и экономически выгодное решение, так как в случае поломки или износа нет необходимости заменять весь резец новым инструментом: надо поменять только его режущую часть. Целесообразно использовать инструмент со сменными твердосплавными пластинами и в том случае, если стоит задача автоматизации технологических процессов, что особенно актуально в условиях мелко- и среднесерийного производства, где номенклатура выпускаемых изделий может меняться достаточно часто.

Резцы со сменными пластинами

Среди преимуществ, которыми обладают твердосплавные пластины, устанавливаемые на токарные резцы, следует выделить следующие.

• По сравнению с резцами цельного типа, пластины отличаются невысокой стоимостью.
• Замена твердосплавного режущего элемента не занимает много времени.
• О высокой надежности пластин из твердых сплавов можно говорить даже в условиях интенсивной эксплуатации.
• При необходимости такие сменные режущие элементы можно переналаживать.
• Все современные модели сменных режущих элементов для токарных резцов унифицированы, что дает возможность легко подобрать оптимальный вариант для определенного типа обработки и марки металла заготовки.

Благодаря применению сменных твердосплавных пластин с механическим креплением значительно увеличивается срок службы державки токарного резца, отпадает необходимость в осуществлении таких вспомогательных операций, как заточка режущей части и ее пайка. Что важно, при использовании такого режущего инструмента снижение температуры и силы резания может составить 40%. Благодаря характеристикам твердых сплавов, которые используются для изготовления пластин, с помощью последних можно выполнять обработку металла, изменяя режимы резания.

Некоторые виды форм твердосплавных пластин для резцов

Современной промышленностью выпускаются различные типы сменных пластин, изготовленных из твердосплавных материалов. Требования к параметрам каждого из этих типов оговорены в соответствующих государственных стандартах.

• ГОСТ 19086-80 определяет характеристики пластин режущего, опорного типов и стружколомов.
• ГОСТ 19042-80 оговаривает требования к классификации, форме и системе обозначений сменных пластин из твердосплавных материалов.
• ГОСТ 25395-90 распространяется на твердосплавные пластины типов 01, 02, 61, 62, которые фиксируются на державке токарного резца при помощи напайки. Требования этого нормативного документа распространяются на элементы, которые соединяются при помощи напайки с резцами расточного, проходного и револьверного типов.

Ознакомиться с ГОСТ 19086-80 «Пластины сменные многогранные твердосплавные» можно ниже:

Параметры классификации

Для того чтобы классифицировать сменные твердосплавные пластины, которые устанавливаются на токарный резец, используют ряд параметров.

Тип инструмента

Среди токарных резцов выделяют расточные, отрезные, подрезные, канавочные, фасонные и др. Для каждого из этих типов инструментов необходима своя форма профиля, которая и формируется на стадии изготовления твердосплавной пластины для резца.

Материал изготовления

Свойства материалов, которые относятся к категории твердосплавных, меняются в зависимости от того, в каком соотношении в них содержатся вольфрам, титан и ряд других металлов. Следует отметить, что сменные пластины могут быть и керамическими, их используют преимущественно при обработке жаропрочных сплавов. Кроме того, керамические изделия оптимально использовать в тех случаях, когда необходимо выполнить непрерывную получистовую и чистовую обработку заготовки из металла.

Размеры

В зависимости от того, какого размера заготовку требуется обработать на токарном станке, подбираются и твердосплавные пластины с соответствующими геометрическими параметрами. На токарный резец любого типа могут быть подобраны изделия, отличающиеся своими геометрическими размерами.

Величина заднего угла

От данного параметра, который можно определить по марке пластины, зависит чистота обработки заготовки из металла. Чем больше задний угол, тем выше чистота обработки поверхности. Твердосплавные пластины с большими задними углами используют преимущественно для токарной обработки мягких металлов.

Класс точности

Современными производителями выпускаются пластины пяти классов точности. С помощью этих изделий можно выполнять обработку с различными допусками на соответствие геометрическим параметрам заготовки.

Маркировка и производители

Маркировка твердосплавных пластин для оснащения токарных резцов указывает на состав материала изготовления. Например, маркировка Т15К6 означает, что перед вами пластина, изготовленная из сплава титановольфрамокобальтовой группы. Следует отметить, что вольфрам в составе таких сплавов содержится в обязательном порядке. Кроме данного металла, в сплаве могут дополнительно содержаться титан, кобальт, тантал и др. В составе рассматриваемого нами в качестве примера сплава в соответствии с его маркировкой содержится 15% карбида титана и 6% кобальта.

К наиболее популярным производителям твердосплавных пластин, которые используются для механического крепления на токарных резцах, относятся:

• ООО «Инструмент-Сервис» (Украина);
• Новомосковский трубный завод (Украина);
• Компания BDS-Machinen (Германия);
• Компания Proxxon (Германия);
• Компания Ceratizit (Люксембург).

Разновидности твердосплавных пластин для резцов

Как выбрать твердосплавную пластину

Для того чтобы токарные работы по металлу отличались высокой эффективностью и точностью, необходимо правильно подобрать твердосплавные пластины, ассортимент которых отличается большим разнообразием форм и размеров. При выборе важно учитывать соответствие размера пластины и геометрических параметров режущего инструмента. Если не придерживаться данного правила, то закрепить приобретенное изделие на токарном резце будет очень проблематично.

Следующее, что следует учитывать при выборе, – это характеристики металла, из которого сделана заготовка. Твердосплавные пластины производятся из материалов, в которых основные металлы представлены в различном соотношении, что и определяет их эксплуатационные характеристики. Так, сменные пластины, изготавливаемые из твердых сплавов,  можно разделить на две основные категории:

• характеризующиеся повышенной устойчивостью к вибрациям, ударам и другим механическим нагрузкам;
• успешно переносящие высокие температуры, которые образуются при длительной обработке заготовок из металла.

Резцы с механическим креплением пластин

Твердосплавные пластины первой категории используются при обработке, выполняемой на высоких скоростях, что обязательно сопровождается значительными механическими нагрузками, ударами и вибрацией. К моделям изделий, которые хорошо переносят высокие температурные нагрузки, целесообразно обращаться в том случае, если токарная обработка предполагает снятие большого слоя металла.

Естественно, на выбор пластин для токарных резцов оказывает влияние и тип обработки, которую планируется выполнять с их помощью. Каждый тип обработки, выполняемый при помощи резцов, на которых режущие пластины фиксируются механическим способом, предполагает определенную геометрию их рабочей части, а также другие особенности режущего инструмента.

Если предстоит большой объем токарной обработки, в процессе которой необходимо выполнять различные технологические операции, то лучше всего иметь под рукой набор сменных пластин с различными геометрическими и технологическими параметрами. Быстро выбирать изделия, которые будут оптимально соответствовать типу обработки, материалу заготовки и геометрии режущего инструмента, позволяют не только специальные знания, но и опыт, вырабатываемый со временем.

Из всех технологических операций, производимых над заготовками из металла, обработка на токарном оборудовании является наиболее распространенной. Именно поэтому заточка резцов для токарного станка, предназначенных для работы по металлу, является очень важным процессом, выполнять который следует правильно. Особенности осуществления такой процедуры зависят как от материала, который предстоит обрабатывать, так и от типа самого режущего инструмента (фасонный, проходной, резьбонарезной, расточной и другие).

Порядок заточки поверхностей резца

Конструкция токарных резцов

Заточка токарных резцов не может быть выполнена правильно, если не разобраться в конструктивных особенностях такого инструмента. Основными элементами его конструкции являются стержень-державка, при помощи которого резец фиксируется на станке, а также рабочая головка: именно ее режущую часть и необходимо регулярно затачивать.

 Рассмотрим более подробно рабочую головку токарного резца. Ее формируют два типа поверхностей: передняя и задние. Переднюю отличить очень просто: именно по ней осуществляется отвод стружки. Задними же называются те стороны резцов, к которым обращена заготовка в процессе выполнения ее обработки. Они могут быть основными или вспомогательными, что зависит от их расположения.

Самый важный элемент любого резца (в том числе и для токарного станка по металлу) — его режущая кромка — формируется в месте пересечения задней основной и передней поверхностей. В конструкции любого резца присутствует и вспомогательная кромка, образованная пересечением его задних поверхностей: основной и вспомогательной. Вершина инструмента, которая упоминается в специальной литературе, — это место пересечения его режущей и вспомогательной кромок.

Основными характеристиками токарных резцов по металлу, определяющими их функциональные возможности, являются углы заточки, подразделяемые на главные и вспомогательные. Для того чтобы определить значения главных, их измерение производят в плоскости, которая формируется при проецировании режущей кромки на главную плоскость.

Вообще, для определения углов режущего инструмента используют две плоскости:

• основную, накладываемую на опорную сторону токарного резца, расположенную в его нижней части (по отношению к направлению подач станка такая плоскость является параллельной);
• плоскость резания, располагаемую по касательной относительно поверхности обрабатываемой заготовки (данная плоскость пересекается с основной режущей кромкой инструмента).

Элементы и плоскости токарного резца

В конструкции рабочей части токарного резца различают углы нескольких типов:

• заострения — расположенные между передней поверхностью резца и задней основной;
• задние главные — находящиеся между задней основной поверхностью и плоскостью резания;
• передние главные — расположенные между передней стороной инструмента и плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания.

Проверить правильность их определения достаточно просто: их сумма всегда составляет 90 градусов.

Кроме вышеперечисленных, конструкцию рабочей головки токарного резца характеризует еще несколько углов между:

• направлением подачи и проекцией, которую откладывает основная режущая кромка;
• плоскостью обработки и передней поверхностью резца;
• проекциями, которые откладывают основная и вспомогательная режущие кромки.

Инструменты для токарного оборудования

Для того чтобы разбираться в правилах заточки резцов для токарных станков по металлу, недостаточно просто посмотреть обучающее видео. Необходимо иметь представление о том, как классифицируются такие инструменты. Самым главным параметром, по которому токарные резцы относят к различным видам, является тип обработки, выполняемой с их помощью. По этому признаку выделяют следующие виды токарных резцов.

Основные типы токарных резцов

Такими резцами заготовки обрабатываются вдоль оси вращения.

Используя эти резцы на токарном станке, уменьшают уступы и выполняют торцевание заготовок.

Как следует из названия, ими формируют наружные и внутренние канавки на поверхностях цилиндрической формы. Создавать канавки на наружных сторонах заготовок можно и при помощи отрезных резцов по металлу. Кроме того, такие резцы позволяют отрезать части заготовки под прямым углом.

С помощью таких инструментов на станках выполняют обработку отверстий.

Такие резцы специально предназначены для нарезания резьбы.

С помощью резцов этого вида на внешней стороне цилиндрических заготовок формируют фасонные выступы или канавки.

С помощью этих резцов на заготовках снимаются фаски.

Операции, проводимые резцами различного типа

Токарные резцы также подразделяются на виды в зависимости от того, в каком направлении с их помощью выполняется обработка заготовки. Так, среди них бывают правые (обработка выполняется по направлению к передней бабке) и левые (обработка по направлению к задней бабке).

Классифицируется токарный инструмент и по материалу изготовления, по способу соединения режущей части с державкой, а также по ряду других параметров.

Правила заточки токарного инструмента

Чтобы обработка заготовок на токарных станках по металлу была эффективной, качественной и точной, следует регулярно выполнять заточку резцов, тем самым придавая их рабочей части необходимую форму и получая углы с требуемыми параметрами. В заточке не нуждается только инструмент, режущая часть которого выполнена в виде одноразовой твердосплавной пластины. Для выполнения такой важной процедуры в условиях крупных производственных предприятий используются станки со специальными приспособлениями, а занимается этим отдельное структурное подразделение.

Для того чтобы заточить токарный инструмент своими руками на домашнем станке или сделать это в условиях небольшого предприятия, можно использовать различные методики. Выполнение этой процедуры возможно с помощью химических реактивов или с применением обычных точильных кругов. Следует отметить, что заточка токарного инструмента на специализированных или универсальных станках, в которых используется абразивный круг, является самым недорогим, но эффективным методом придания резцам требуемых геометрических параметров.

Варианты заточки резцов с режущими пластинами

Конечно, наиболее качественно токарные резцы по металлу затачиваются на специально предназначенном для выполнения такой процедуры станке. Если же подобного оборудования в вашем распоряжении нет, можно воспользоваться универсальным станком с точильным кругом. Подбирая такой круг, важно обращать внимание на материал, из которого изготовлена рабочая часть обрабатываемого инструмента. Так, чтобы эффективно заточить твердосплавный резец, вам понадобится круг из карборунда, имеющий характерный зеленый цвет. Инструменты, рабочая часть которых изготовлена из углеродистой или быстрорежущей стали, прекрасно обрабатываются на станках с кругами средней твердости, изготовленными из корунда.

Заточку токарных резцов по металлу можно выполнять без охлаждения или с охлаждением, что является более предпочтительным. Если заточка выполняется с охлаждением, то холодную воду следует равномерно подавать в то место, где токарный резец соприкасается с точильным кругом. В том случае, когда охлаждение в процессе заточки не используется, после ее выполнения нельзя сразу резко охлаждать инструмент: это может привести к растрескиванию его режущей части.

Научиться затачивать токарные резцы на точильном станке своими руками можно по обучающему видео. В процессе выполнения такой процедуры важно придерживаться определенной последовательности. В первую очередь на точильном круге обрабатывают заднюю основную поверхность, затем заднюю вспомогательную, а в самую последнюю очередь точат переднюю. Последним этапом заточки является обработка вершины резца – придание ей требуемого радиуса закругления.

В процессе выполнения заточки резец постоянно передвигают по кругу, стараясь не прижимать его очень сильно (это можно заметить на видео). Придерживаться такой рекомендации необходимо для того, чтобы поверхность круга изнашивалась равномерно, а также чтобы режущая кромка токарного резца получилась максимально ровной.

Особенности заточки резцов для токарного станка

Существуют определенные нюансы, которые следует учитывать при заточке токарных резцов своими руками с использованием точильного станка. Так, выполнение обработки задней поверхности резца осуществляется в три этапа.

• Первоначально заднюю поверхность обрабатывают под углом, равным заднему углу самой державки. Как правило, он получается несколько больше, чем задний угол резания (приблизительно на 5 градусов).
• На втором этапе обрабатывают заднюю поверхность самой режущей пластины. При этом ее затачивают под углом, превышающим задний угол резания на 2 градуса.
• Третий этап — это формирование требуемого заднего угла при помощи доводки. Важно, что такой угол формируют не на всей задней поверхности резца, а только на неширокой фаске, непосредственно прилегающей к режущей кромке.

В несколько этапов выполняется заточка и передней поверхности токарного резца. Так, предварительно ее затачивают на угол, равный углу расположения самой режущей пластины. Этот угол, как и в случае с задней поверхностью, несколько превышает передний угол резания. Непосредственно угол резания, который необходимо сформировать на передней поверхности резца, получают при помощи чистовой заточки или доводки. Этим процессам подвергают узкую полоску, прилегающую к режущей кромке твердосплавной пластины.

Использование подкладок при заточке

Для большего удобства выполнения заточки токарных резцов на точильных станках, а также для получения углов с заданными параметрами используются специальные подкладки, которые устанавливают между опорной поверхностью инструмента и столиком станка, где он располагается. Чтобы добиться еще более точной и качественной заточки, можно своими руками доработать конструкцию столика станка, сделав его регулируемым по высоте и углу поворота. После такой доработки станка необходимость в использовании подкладок определенной толщины отпадает.

При выполнении заточки токарного резца важно обращать внимание на то, чтобы его режущая кромка располагалась на одном уровне с центром точильного круга, но не ниже, чем 3–5 мм по отношению к нему. Следует учитывать и направление вращения точильного круга. Это необходимо для того, чтобы сделать процесс заточки более безопасным, а также чтобы минимизировать риск отрыва режущей пластины от державки резца. Точильный круг в процессе выполнения заточки должен вращаться так, чтобы прижимать режущую пластину, а не отрывать ее от державки.

Шаблон для проверки правильности заточки резцов

Естественно, что после осуществления заточки режущего инструмента для токарного станка по металлу необходимо проверить правильность ее выполнения. Проще всего выполнить такую процедуру при помощи специального шаблона, который можно приобрести или изготовить своими руками. Если купить готовый образец не представляется возможным, то самостоятельно его сделать лучше из листовой стали, которая может подвергаться закалке.

Высокая твердость такого шаблона, которую он получит после закалки, даст возможность использовать его на протяжении длительного периода. Изготавливая трафарет, следует сделать на нем вырезы, соответствующие наиболее ходовым углам заточки. Только после выполнения таких вырезов готовый шаблон подвергают закалке. Следует иметь в виду, что от точности изготовления такого трафарета в полной мере будет зависеть то, насколько правильно будет заточен ваш резец для токарного станка по металлу.

После выполнения заточки режущие грани инструмента необходимо довести до требуемого состояния. Такой доводке подвергаются небольшие участки поверхностей резца (шириной до 4 мм), непосредственно прилегающие к его режущим граням. Для выполнения доводки используют медные оселки и присадки, выбор которых зависит от материала изготовления рабочей части инструмента. Так, для доводки твердосплавных резцов на оселок наносят специальную пасту или карбид бора, смоченный керосином. Для доводки резцов из других материалов используют оселки с небольшим уровнем абразивности, поверхность которых смачивают машинным маслом или керосином.

Нарезание резьбы на токарном станке относится к тем операциям, для которых могут быть использованы различные инструменты. Решают эту задачу чаще всего с помощью резца. Помимо него используют также метчики, плашки, рабочие головки специального назначения. Кроме того, на токарных станках такую операцию можно выполнять по технологии накатки.

Процесс нарезания резьбы на токарном станке резцом

Нарезание резьбы с использованием токарного оборудования

При нарезании резьбы на заготовке, установленной на токарном станке, с помощью резца такой процесс выглядит следующим образом: инструмент, перемещающийся вдоль оси вращающейся детали (движение подачи), своей заостренной вершиной прочерчивает на ее поверхности линию винтового типа. Характерным параметром винтовой линии, формируемой резцом на поверхности заготовки, является угол ее подъема или увеличения. Величина данного угла, измеряемого между касательной, расположенной к винтовой линии, и плоскостью, которая перпендикулярна оси вращения детали, определяется:

• величиной подачи режущего инструмента, перемещающегося вдоль оси заготовки;
• частотой, с которой вращается деталь.

Не менее важным параметром винтовой линии является ее шаг, который характеризует расстояние между ее соседними витками. Измеряется это расстояние по оси обрабатываемой детали.

Перемещаясь вдоль оси вращающейся заготовки, резец врезается в нее и создает винтовую поверхность, которую и принято называть резьбой. Элементы с резьбовой поверхностью используют для решения различных задач: обеспечения перемещения элементов друг относительно друга, их сочленения и уплотнения формируемых соединений.

Наиболее распространенные виды профиля резьбы: а — треугольная, б — прямоугольная, в — трапецеидальная, г — упорная, д – круглая

Поверхность заготовки с резьбой может быть цилиндрической и конической. На характеристики резьбового соединения значительное влияние оказывает профиль резьбы, то есть ее контур в плоскости. Выделяют профили:

• треугольные;
• трапецеидальные;
• прямоугольные;
• упорные;
• круглые.

Резьба на поверхности детали может быть сформирована одной винтовой ниткой  (однозаходная) или несколькими (многозаходная). Если нарезают несколько винтовых ниток, то их располагают эквидистантно по отношению друг к другу.

Посчитать количество ниток можно в начале резьбовой поверхности. Многозаходная резьба, кроме шага, характеризуется таким параметром, как ход. Это расстояние, измеряемое между двумя однотипными точками двух соседних витков, которые сформированы одной ниткой. Измеряется такое расстояние по линии, располагающейся параллельно оси резьбовой детали. У однозаходной резьбы, сформированной одной ниткой, ход равен шагу, а для многозаходной его можно вычислить, если умножить шаг на количество заходов.

Все разновидности резьбы со схемами, параметрами и регламентирующими их ГОСТ

Применение резцов

Для нарезания резьбы с помощью токарного станка необходимы резьбонарезные резцы. Изготавливаются они из быстрорежущей стали, а требования к их характеристикам оговариваются  соответствующим ГОСТом (18876-73). По конструкции такие резцы подразделяются на следующие типы:

• призматические;
• стержневые;
• круглые (дисковые).

Винтовая резьбовая канавка на поверхности заготовки нарезается резцом отогнутой или прямой формы, а для формирования резьбы внутреннего типа требуются прямые и изогнутые инструменты, которые фиксируют в специальной оправке. Вершина токарного резца, которой и выполняется нарезание витков, должна иметь конфигурацию, полностью соответствующую профилю формируемой резьбы.

Резцы для нарезания резьбы: а — стержневой; б — призматический многопрофильный; в — призматический однопрофильный; г — дисковый многопрофильный; д — дисковый однопрофильный; е — дисковый для внутренней резьбы; α — задний угол; γ — передний угол; φ — угол заборного конуса; h — высота установки оси резца

При формировании резьбы резцом следует учитывать ряд особенностей такой технологии.

• Передний угол токарного инструмента для нарезания резьбы зависит от характеристики материала, подвергаемого обработке. Выбирать такой угол можно в достаточно широких пределах: 0–25⁰. Так, если резьба с помощью станка нарезается на заготовках из обычных сталей, передний угол должен составлять 0 градусов, для высоколегированных сталей, которые хорошо противостоят температурным нагрузкам, передний угол может составлять 5–10⁰. Он может быть тем больше, чем выше вязкость материала, и тем меньше, чем выше твердость и хрупкость металла, из которого выполнена обрабатываемая на станке заготовка.
• Вершина токарного резца, которая формирует винтовую линию на заготовке, должна иметь форму, идентичную профилю резьбы.
• Задние боковые углы инструмента выбираются такими, чтобы поверхности резца, которыми они сформированы, не терлись о только что сформированную винтовую канавку. Обычно эти углы с обеих сторон токарного резца делают одинаковыми. Если угол подъема, которым характеризуется резьба, составляет менее 4 градусов, то такие углы выбирают в пределах 3–5⁰, если больше 4⁰, то 6–8 градусов.
• Резьбу внутреннего типа нарезают в уже подготовленных отверстиях, которые получены расточкой или сверлением.

Резьбонарезные резцы

Заготовки, которые сделаны из стали, обрабатывают на токарном станке при помощи инструментов с пластинами, выполненными из твердых сплавов Т15К6, Т14К8, Т15К6, Т30К4. Если деталь изготовлена из чугуна, то для нарезания резьбы на ней используют инструмент с пластинами из следующих марок твердых сплавов: ВК4, В2К, ВК6М, ВК3М.

Технология использования метчиков и плашек

При помощи метчиков, представляющих собой винт с несколькими продольными канавками, которые формируют режущие кромки и способствуют отводу стружки, на токарном станке нарезают преимущественно метрические резьбы в отверстиях небольшого диаметра. Если для нарезания резьбы используются машинные метчики, то операция выполняется за один проход.

Машинные метчики отличаются от обычных тем, что они состоят из двух частей – заборной и калибровочной. Если для нарезания резьбы с помощью токарного станка используются обыкновенные метчики, то технология выполнения этого процесса предполагает применение набора инструментов. Набор для нарезания внутренней резьбы включает в себя три типа метчиков: черновой, который выполняет 60% работы, получистовой (30%), чистовой (10%). Иногда в таком наборе может быть два инструмента: черновой, выполняющий 75% работы, и чистовой, на который приходится 25% работы. Чтобы отличить черновой метчик от чистового, достаточно посмотреть на его заборную часть: она у него значительно длиннее, чем у чистового.

Конструкция метчика для нарезания резьбы

Скорость нарезания резьбы на токарном станке с использованием метчиков может быть достаточно высокой:

• 6–22 м в минуту – для деталей, изготовленных из чугуна, бронзы и алюминия;
• 5–12 м в минуту – для стальных заготовок.

При помощи плашек, представляющих собой кольцо с внутренней резьбой и несколькими  стружечными канавками, наружную резьбу делают на винтах, болтах и шпильках. Поверхность детали должна быть предварительно обточена на величину требуемого диаметра, который обязательно должен учитывать допуск:

• 0,14–0,28 мм – для резьбы, диаметр которой составляет 20–30 мм;
• 0,12–0,24 мм – для резьбы с диаметром 11–18 мм;
• 0,1–0,2 мм – для резьбы, имеющей диаметр 6–10 мм.

Плашки, которыми нарезается наружная резьба, закрепляются в специальном патроне (плашкодержателе), расположенном в пиноли задней бабки токарного станка.

Плашки для нарезания резьбы

 Используя плашки, резьбу нарезают со следующими скоростями (их настройка также учитывает минимальный износ инструмента в ходе работы):

• 10–15 м в минуту – на изделиях, выполненных из латуни;
• 2–3 м в минуту – на чугунных деталях;
• 3–4 м в минуту – на заготовках из стали.

Чтобы плашка беспрепятственно зашла на деталь, на торце последней снимают фаску, по высоте совпадающую с высотой профиля резьбы.

Применение резьбонарезных головок

При  нарезании резьбы с применением токарных станков к специальным головкам обращаются значительно реже, чем к вышеописанным инструментам. Использоваться такие головки могут для нарезания резьбы любого типа. Их рабочими элементами являются гребенки: призматические применяются, когда нужно нарезать внутреннюю резьбу, для нарезания наружной необходимы радиальные, круглые и тангенциальные. Особенность таких головок заключается в том, что их рабочие органы автоматически расходятся при совершении обратного хода, таким образом, они не контактируют с только что нарезанной резьбой.

Резьбонарезные головки

Гребенки для нарезания резьбы

Гребенки для нарезания внутренней резьбы (их количество в комплекте может быть различным) выполняются с заходным конусом. При нарезании наружной резьбы преимущественно используются гребенки круглого типа, которые отличаются простотой своей конструкции. Кроме того, гребенкам такого типа свойственна высокая стойкость, их можно неоднократно перетачивать, приводя их геометрические параметры к первоначальным значениям.  

В том случае, если на токарном станке необходимо нарезать винтовую поверхность на червяках или винтах, отличающихся большой длиной, то резьбонарезные головки фиксируют на суппорте станка, что способствует повышению производительности технологического процесса. Оснащаться такие головки могут как обычными резцами, так и инструментом чашечного типа.

Понять технологию нарезания резьбы при помощи токарного станка можно по видео, на котором хорошо видно, как осуществляется этот процесс. Ниже приведено несколько видео, на которых запечатлен процесс изготовления резьбы разными способами.

Специалисты, которые часто пользуются резцами для токарного станка при выполнении работ по металлу, а также те, кто занимается продажей этих изделий или снабжением машиностроительных предприятий, прекрасно осведомлены о том, каких видов бывают эти инструменты. Тем же, кто нечасто сталкивается в своей практике с токарными резцами, достаточно сложно разобраться в их видах, представленных на современном рынке в большом разнообразии.

Виды токарных резцов для обработки металла

Конструкция токарного резца

В конструкции любого резца, используемого для токарной обработки, можно выделить два основных элемента:

1. державка, при помощи которой инструмент фиксируется на станке;
2. рабочая головка, посредством которой выполняется обработка металла.

Рабочую головку инструмента формируют несколько плоскостей, а также режущих кромок, угол заточки которых зависит от характеристик материала изготовления заготовки и типа обработки. Державка резца может быть выполнена в двух вариантах своего поперечного сечения: квадрат и прямоугольник.

Конструкция резца

По своей конструкции, резцы для токарной обработки подразделяются на следующие виды:

• прямые — инструменты, у которых державка вместе с их рабочей головкой располагаются на одной оси, либо на двух, но параллельных друг другу;
• изогнутые резцы — если посмотреть на такой инструмент сбоку, то явно видно, что его державка изогнута;
• отогнутые — отгиб рабочей головки таких инструментов по отношению к оси державки заметен, если посмотреть на них сверху;
• оттянутые — у таких резцов ширина рабочей головки меньше, чем ширина державки. Ось рабочей головки такого резца может совпадать с осью державки либо быть относительно нее смещенной.

Разновидности резцов по конструкции

Классификация резцов для токарной обработки

Классификация токарных резцов регламентируется требованиями соответствующего ГОСТ. Согласно положениям данного документа, резцы причисляется к одной из следующих категорий:

• цельный инструмент, полностью изготовленный из легированной стали. Существуют также резцы, которые изготавливаются целиком из инструментальной стали, но используются они крайне редко;
• резцы, на рабочую часть которых напаивается пластина, выполненная из твердого сплава. Инструменты данного типа получили наибольшее распространение;
• резцы со сьемными твердосплавными пластинами, которые крепятся к их рабочей головке при помощи специальных винтов или прижимов. Используются резцы данного типа значительно реже по сравнению с инструментами других категорий.

Основные понятия, касающиеся работы токарного резца, и его главные углы (нажмите, чтобы увеличить)

Различаются резцы и по направлению, в котором совершается подающее движение. Так, бывают:

1. токарные инструменты левого типа — в процессе обработки они подаются слева направо. Если положить сверху на такой резец левую руку, то его режущая кромка будет располагаться со стороны отогнутого большого пальца;
2. правые резцы — тип инструмента, получившего наибольшее распространение, подача которого осуществляется справа налево. Для идентификации такого резца, на него необходимо положить правую руку — его режущая кромка будет располагаться, соответственно, со стороны отогнутого большого пальца.

Отличие левых и правых резцов

В зависимости от того, какие работы выполняются на токарном оборудовании, резцы подразделяются на следующие типы:

• для выполнения чистовых работ по металлу;
• для черновых работ, которые также называются обдирочными;
• для получистовых работ;
• для выполнения тонких технологических операций.

Виды токарных резцов по металлу

В статье мы рассмотрим весь спектр токарных резцов по металлу и определим назначение и особенности каждого из них. Важное уточнение: к какому бы типу ни относились резцы, в качестве материала их режущих пластин используются определенные марки твердых сплавов: ВК8, Т5К10, Т15К6, значительно реже Т30К4 и др.

Проходные прямые резцы

Используют инструмент с прямой рабочей частью для решения тех же задач, что и резцы отогнутого типа, но он менее удобен для снятия фасок. В основном таким инструментом для токарного станка по металлу (к слову, не получившим широкого распространения) обрабатывают внешние поверхности цилиндрических заготовок.

Проходные прямые резцы

Державки таких резцов для токарного станка выполняются в двух основных типоразмерах:

• прямоугольная форма – 25х16 мм;
• квадратная форма – 25х25 мм (изделия с такими державками используются для выполнения специальных работ).

Проходные отогнутые резцы

Такие типы резцов, рабочая часть которых может быть отогнута в правую или левую сторону, используют для обработки на токарном станке торцевой части заготовки. С их помощью также снимают фаски.

Проходные отогнутые резцы

Державки инструментов данного вида могут быть выполнены в различных размерах (в мм):

• 16х10 (для учебных станков);
• 20х12 (этот размер считается нестандартным);
• 25х16 (наиболее распространенный типоразмер);
• 32х20;
• 40х25 (изделия с державкой такого размера изготавливаются преимущественно под заказ, их практически невозможно найти в свободной продаже).

Все требования к резцам по металлу данного назначения оговорены в ГОСТ 18877-73.

Проходные упорные отогнутые резцы

Такие инструменты для токарного станка по металлу могут изготавливаться с прямой или отогнутой рабочей частью, но на этой конструктивной особенности не акцентируют внимание, а просто называют их проходными упорными.

Проходные упорные отогнутые резцы

Проходной упорный резец, с помощью которого на токарном станке выполняется обработка поверхности цилиндрических заготовок из металла, является наиболее востребованным видом режущего инструмента. Конструктивные особенности такого резца, который выполняет обработку заготовки вдоль оси ее вращения, позволяют даже за один проход снимать с ее поверхности значительное количество лишнего металла.

Державки изделий данного вида также могут быть выполнены в различных размерах (в мм):

• 16х10;
• 20х12;
• 25х16;
• 32х20;
• 40х25.

Данный инструмент для токарного станка по металлу также может быть выполнен с правым или левым отгибом рабочей части.

Подрезные отогнутые резцы

Внешне такой подрезной резец очень напоминает проходной, но у него другая форма режущей пластины – треугольная. При помощи таких инструментов для токарного станка по металлу заготовки обрабатывают по направлению, перпендикулярному оси их вращения. Кроме отогнутых, есть и упорные виды таких токарных резцов, но область их применения очень ограничена.

Подрезные отогнутые резцы

Резцы данного типа могут быть изготовлены со следующими размерами державок (в мм):

• 16х10;
• 25х16;
• 32х20.

Отрезные резцы

Отрезной резец считается наиболее распространенным типом инструмента для токарного станка по металлу. В полном соответствии со своим названием используется такой резец для отрезки заготовок под прямым углом. С его помощью также прорезают канавки различной глубины на поверхности детали из металла. Определить, что перед вами именно отрезной резец для токарного станка, достаточно просто. Его характерной чертой является тонкая ножка, на которую и напаяна пластина из твердого сплава.

Отрезные резцы

В зависимости от конструктивного исполнения выделяют право- и левосторонние виды отрезных резцов для токарного станка по металлу. Отличить их друг от друга очень просто. Для этого необходимо перевернуть резец режущей пластиной вниз и посмотреть, с какой стороны располагается его ножка. Если с правой, то он правосторонний, а если слева, то, соответственно, левосторонний.

Различаются такие инструменты для токарного станка по металлу еще и по размерам державки (в мм):

• 16х10 (для небольших учебных станков);
• 20х12;
• 20х16 (самый распространенный типоразмер);
• 40х25 (такие массивные токарные резцы сложно найти в свободной продаже, в основном их изготавливают под заказ).

Резьбонарезные резцы для наружной резьбы

Назначение таких резцов для токарного станка по металлу – нарезание резьбы на наружной поверхности заготовки. Данными серийными инструментами нарезают метрическую резьбу, но можно изменить их заточку и нарезать с их помощью резьбу другого вида.

Резцы для нарезания наружной резьбы

Режущая пластина, устанавливаемая на таких токарных резцах, имеет копьевидную форму, изготавливается она из сплавов, которые были указаны выше.

Такие резцы делают в следующих типоразмерах (в мм):

• 16х10;
• 25х16;
• 32х20 (используются очень редко).

Резцы для нарезания внутренней резьбы

Такими резцами для токарного станка можно нарезать резьбу только в отверстии большого диаметра, что объясняется их конструктивными особенностями. Внешне они напоминают расточные резцы для обработки глухих отверстий, но не стоит их путать, так как они принципиально отличаются друг от друга.

Резцы для нарезания внутренней резьбы

Выпускаются такие резцы по металлу в следующих типоразмерах (в мм):

• 16х16х150;
• 20х20х200;
• 25х25х300.

Державка этих инструментов для токарного станка по металлу имеет квадратное сечение, размеры сторон которого можно определить по двум первым цифрам в обозначении. Третья цифра – это длина державки. От данного параметра зависит глубина, на которую можно нарезать резьбу во внутреннем отверстии заготовки из металла.

Такие резцы можно использовать только на тех токарных станках, которые оснащены приспособлением, называемым гитарой.

Расточные резцы для обработки глухих отверстий

Расточными резцами, режущая пластина которых имеет треугольную форму (как и у подрезных), выполняют обработку глухих отверстий. Рабочая часть инструментов этого типа выполнена с изгибом.

Расточные резцы для глухих отверстий

Державки таких резцов могут иметь следующие размеры (в мм):

• 16х16х170;
• 20х20х200;
• 25х25х300.

Максимальный диаметр отверстия, которое можно обработать при помощи такого токарного резца, зависит от размера его державки.

Расточные резцы для обработки сквозных отверстий

Такими резцами, рабочая часть которых выполнена с изгибом, обрабатываются сквозные отверстия, предварительно полученные при помощи сверления. Глубина отверстия, которое можно обработать на станке при помощи инструмента данного вида, зависит от длины его державки. Слой металла, который снимается при этом, приблизительно равен величине отгиба его рабочей части.

Расточные резцы для сквозных отверстий

На современном рынке представлены расточные резцы следующих типоразмеров, требования к которым оговариваются в ГОСТ 18882-73 (в мм):

• 16х16х170;
• 20х20х200;
• 25х25х300.

Сборные резцы для токарных станков

Рассматривая основные типы токарных резцов, нельзя не упомянуть инструменты со сборной конструкцией, которые относятся к универсальным, так как могут быть оснащены режущими пластинами различного назначения. Например, закрепляя на одной державке режущие пластины различного типа, можно получить резцы для обработки на токарном станке заготовок из металла под различными углами.

Сборные резцы

Как правило, такие резцы применяются на станках с ЧПУ или же на специальных станках и служат для контурного точения, расточки глухих и сквозных отверстий и прочих специализированных работ.

Классификация резцов для токарной обработки включает в себя также прорезные, фасонные и некоторые другие типы. Понять принцип работы таких инструментов можно, ознакомившись с таблицей в начале статьи.