Основные части и элементы резца

ВведениеЗаготовки деталей машин, полученные ковкой, литьем, прокаткой в подавляющем большинстве не имеют точности размеров и качества поверхности, необходимых при установке их в различные механизмы. Завершающей операцией в превращении заготовки в деталь машины является обработка металлов резанием.Обработка металлов резанием – технологический процесс производства деталей машин, который заключается в срезании режущим инструментом с поверхности заготовки слоя материала в виде стружки для получения заданной геометрической формы, точности и шероховатости поверхности детали. В качестве заготовок будущих деталей машин используют прокат различного профиля, литье, поковки и сварные конструкции.В настоящее время промышленность проходит такой этап, в котором невозможно изготовление различных деталей и изделий высокого качества и точности без применения резцов различного профиля. Это обуславливает актуальность вопроса изучения токарных резцов.Типы токарных резцов в основном подразделяют по следующим признакам: виду обработки, характеру обработки, форме головки, направлению подачи, способу изготовления и роду материала режущей части.Целью данной работы являлось изучение классификации токарных резцов по различным признакам.Для достижения поставленной цели необходимо решение ряда задач:- изучить основные части и элементы резца;- ознакомиться с классификацией резцов по способу изготовления;- установить разновидности резцов по конструкции головки;- изучить классификацию резцов по виду обработки и типу работ;- определить классификацию резцов по роду инструментального материала и другим признакам.1 Основные части и элементы резцаРезец состоит из двух основных частей – головки и стержня (рис. 1).Рисунок 1 – основные части и элементы резцаГоловка – это режущая часть резца; стержень служит для закрепления резца в резцедержателе. Головка резца состоит из передней поверхности, по которой сходит стружка, задних поверхностей, обращенных к обрабатываемой детали, и режущих кромок. Одна из задних поверхностей называется главной, а другая - вспомогательной.Режущие кромки получаются от пересечения передней и задних поверхностей. Различают главную и вспомогательную режущие кромки. Основную работу резания выполняет главная режущая кромка.Вершиной резца называется пересечение главной и вспомогательной режущих кромок. Вершина может быть острой или закругленной.Углы резца. У резца имеются углы (рис. 2): передний угол, задний угол, главный угол в плане и др.Рисунок 2 – Углы резцаПередний угол γ служит для создания наиболее благоприятных условий деформации срезаемого слоя и стружкоотделения:- γ = 0 - 5° – при обработке сталей с αB > 80 кг/мм2;- γ = 15 - 20° – при обработке сталей с αB = 60-75 кг/мм2;- γ = 25 - 30° – при обработке сталей с αB = 30-40 кг/мм2;Задний угол α предназначен для уменьшения трения между задней поверхностью резца и обрабатываемой деталью; обычно у резцов α=6-12°.Главный угол в плане φ определяет толщину и ширину среза. Наиболее часто у проходных резцов φ=45°.2 Классификация резцов по способу изготовления По способу изготовления резцы классифицируют на три типа (рис. 3):- цельные. Такие резцы целиком изготовлены из легированной или инструментальной (редко) стали. Стоят недорого, быстро изнашиваются и не подходят для обработки твердых материалов.- с напаянными пластинами из твердосплавного материала (с твердосплавными напайками). Такие резцы сочетают в себе высокую износостойкость и среднюю стоимость. Напайки обычно изготавливают из сталей ВК8, Т5К10 и Т5К6.- сборные (со сменными твердосплавными пластинами). Стоят дороже аналогов. Максимально удобны. Для смены пластин не нужно снимать режущий инструмент.а – цельные; б – с припаянной режущей частью; в – с механическим креплениемРисунок 3 – Типы резцов, изготовленных различными способамиРезцы с напайными пластинами применяют ограниченно, т.к. при сколе рабочей кромки приходиться вновь снимать резец, точить его, заново устанавливать и обнуляться. Если использовать резцы с механическим креплением, скорость и качество работы заметно увеличивается.3 Разновидности резцов по конструкции головкиПо расположению главного режущего лезвия относительно стержня резца (по конструкции головки) резцы для токарной обработки подразделяются на следующие виды (рис. 4):- 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.Рисунок 4 – Разновидности резцов по конструкции4 Классификация резцов по виду обработкиВсе резцы делятся по назначению. Каждый предназначен для выполнения той или иной операции. По виду обработки токарные резцы делятся на проходные, подрезные, расточные, отрезные, прорезные, канавочные, галтельпые, резьбовые и фасонные (рис. 5).а – растачивание глухого отверстия расточным резцом; б – вытачивание канавок и отрезание отрезным подрезным резцом; в – продольное точение проходным резцом; г – вытачивание канавок канавочным резцом; д – прорезание конических канавок; в – чистовое точение закругленным резцом; ж – чистовое продольное точение широким резцом; з – продольное точение отогнутым резцом; и – нарезание резьбы резьбовым резцом; к – продольное точение упорным резцом; л – фасонное точение призматическим фасонным резцомРисунок 5 – Основные виды токарных работ и типы резцов (стрелками показано движение подачи)Расточной резец применяют для растачивания предварительно просверленных осевых отверстий как сквозных, так и глухих (рис. 5, а).Подрезание (рис. 5, б) торцовых поверхностей у цилиндрических и обработку плоскостей у корпусных деталей выполняют при поперечной подаче суппорта подрезными резцами.Отрезание деталей и прорезание канавок (рис. 5, б, г) также проводят при поперечной подаче суппорта. Однако в этом случае используют соответственно отрезные и канавочные резцы.Наружные цилиндрические поверхности обтачивают прямыми или упорными проходными резцами (рис. 5, в, е, ж, з). Заготовки гладких валов обтачивают, установив их в центрах, ступенчатых валов – по схемам деления на части припуска или длины заготовки. Цилиндрические поверхности получают при обтачивании с продольной подачей суппорта.Наружные и внутренние резьбы нарезают резьбовыми резцами (рис. 5, и), которые позволяют получать все типы резьб: метрическую, дюймовую, модульную и питчевую с любым профилем – треугольным, прямоугольным, трапециевидным, полукруглым и т.п. Производительность процесса невысока.Продольное точение до уступа проводят упорным резцом (рис. 5, к).Различные виды фасонных поверхностей вращения образуются в основном теми же методами, что и при обтачивании. Применяют призматические и дисковые фасонные резцы (рис. 5, л) или механические, электрические или гидравлические копировальные устройства.Для протачивания закругленных канавок и переходных поверхностей используют галтельные резцы.Проходные резцы (рис. 6)Встречаются проходной прямой и отогнутый резец. Прямой используется для обработки наружной поверхности. Конструкция инструмента позволяет аккуратно снимать фаску после окончания прохода.Проходной отогнутый – отличается повернутой вправо или влево рабочей частью. Используется для подрезки торца. Отогнутым резцом удобно снимать наружные и внутренние фаски.Рисунок 6 – Проходной резецОтрезные резцы (рис. 7)Главным отличием отрезных резцов является тонкая удлиненная рабочая головка с напаянной пластиной. Используется для отрезки деталей, иногда для прорезания наружной канавки. Длина головки должна превышать радиус детали.Рисунок 7 – Отрезной резецРасточные резцы (рис. 8)Предназначены для внутренней обработки внутренней поверхности детали после сверления. Бывают для расточки глухих и сквозных отверстий.Расточной резец для глухих отверстий имеет треугольную форму. Длина державки у разных инструментов отличается. Она определяет максимальную глубину расточки.Рисунок 8 – Расточные резцыУ инструмента для сквозных отверстий рабочая часть немного отвернута, напоминает проходной отогнутый резец. Он легко заходит внутрь заготовки, и также покидает ее на выходе. Главное, чтобы хватило длины державки. Расточные резцы бывают разных габаритов. Чем больше диаметр заготовки, тем мощнее должен быть инструмент, иначе вибрация снизит качество обработки.Упорные резцы (рис. 9)Самый распространенный тип для наружной обработки заготовки. По назначению схож с проходным, но им неудобно снимать фаски. Конструкция рабочей головки позволяет снимать большую толщину металла за один проход.Рисунок 9 – Упорный резецРезьбовые резцы (рис. 10). По умолчанию у резьбовых резцов профиль режущей кромки заточен под метрическую резьбу. Для нарезки других видов резьбы необходима самостоятельная заточка с использованием шаблонов. Рисунок 10 – Резьбовой резецПо назначению делятся для нарезания внешней и внутренней резьбы. Наружный резец применяется для нарезки любого размера резьбы.Внутренний может использоваться только для отверстий большого диаметра. С виду он напоминает расточной, только пластинка имеет форму копья.Галтельные резцы (рис. 11)Используются для проточки круглых канавок и переходных поверхностей многоступенчатых деталей. Имеют закругленную режущую кромку, что помогает добиться заданного радиуса.Рисунок 11 – Галтельный резецФасонные резцы (рис. 12) предназначены для точения сложных нестандартных поверхностей. имеют круглую или призматическую форму.Фасонные резцы имеют специальную (фасонную) форму главной режущей кромки. Профиль режущей кромки полностью совпадает с профилем обрабатываемой поверхности. Чаще изготавливаются индивидуально под конкретную деталь. Фасонный резец обеспечивает готовую деталь за одну установку.Рисунок 12 – Фасонные резцыПодрезные резцы (рис. 13)Внешне напоминают упорные резцы. Но пластина имеет треугольную форму. Используются, когда необходима обработка путем поперечной подачи.Рисунок 13 – Подрезной резецПрорезные (канавочные) резцы (рис. 14)Второе название – канавочные, используются для прорезания наружных и внутренних канавок. Размер режущей кромки подбирается по ширине канавки. Головка инструмента расположена выше режущей кромки, что обеспечивает устойчивость к нагрузкам.Рисунок 14 – Прорезные (канавочные) резцы5 Виды резцов по типу работПо типу работ резцы делятся на - резцы для черновых работ;- резцы для чистовых работ;- резцы для получистовых работ.На токарных станках выполняются три вида работ. Черновая обработка подразумевает быстрое снятие стружки с остатком припусков для последующих операций. Получистовая обеспечивает поверхность среднего качества, для некоторых деталей этого достаточно. Чистовая обработка заключается в доводке детали до нужного класса чистоты.Резцы для черновых работПри черновом обтачивании снимается крупная стружка. Работа осуществляется обычно на больших режимах. Резец для черновой обработки устойчив к высокой температуре и ударам. Режущая кромка должна тверже, чем обрабатываемая поверхность. Для черновой работы предусмотрены инструменты из твердосплавных материалов.Резцы для чистовых работПрименяются для финишной обработки готовой детали. Работают на больших оборотах и маленькой подаче. Толщина снимаемой стружки не превышает 1-2 мм. За счет этого обеспечивается чистота обрабатываемой поверхности.Резцы для получистовых работУниверсальные резцы из твердосплавных материалов или быстрорежущей стали используются для получения средней чистоты поверхности. Они часто имеют дополнительную режущую кромку для уменьшения шероховатости поверхности. А на передней поверхности вышлифовывается канавка шириной 8-10 мм для обламывания стружки.6 Классификация резцов по роду инструментального материалаОсновное требование, предъявляемое к материалу рабочей части резца, – это твердость, которая должна быть больше твердости любого материала, обрабатываемого данным резцом. Твердость не должна заметно уменьшаться от теплоты резания. Одновременно с этим материал резца должен быть достаточно вязким (не хрупким); режущая кромка резца не должна выкрашиваться во время работы. Материал резца должен хорошо сопротивляться истиранию, которое происходит от трения стружки о переднюю поверхность резца, а также от трения задней поверхности резца о поверхность резания.Этим требованиям в различной степени удовлетворяют инструментальные материалы – металлокерамические твердые сплавы, минералокерамика, быстрорежущие и углеродистые стали разных марок.Для изготовления токарных резцов используются быстрорежущие стали марок Р18 и Р9. Основными элементами быстрорежущей стали марки Р18, наиболее широко применяемой для изготовления резцов, являются вольфрам (17,5–19 %) п хром (3,8–4,4 %), сообщающие стали свойство самозакаливаемости и теплостойкости при нагревании примерно до 600° С. Углерод (0,70–0,80%), входящий в состав рассматриваемой стали, соединяясь с вольфрамом и хромом, повышает ее твердость. Кроме того, в быстрорежущей стали марки Р18 содержится небольшое количество (1,0–1.4 %) ванадия.В менее распространенной быстрорежущей стали марки Р9 содержится вольфрам (8,5–10,0 %), хром (3,8– 4,4 %), углерод (0,85–0,95 %), ванадий (2,0–2,6 %) и другие не оказывающие существенного влияния элементы.Кроме сталей Р18 и Р9 в последние годы для изготовления токарных резцов используются быстрорежущие стали марок Р18Ф2, Р14Ф4, Р9Ф5, Р18К5Ф2, Р10К5Ф5 и Р9К9. Буква Р в этих марках обозначает быстрорежущая сталь, следующее число – количество вольфрама, буква Ф – ванадий, буква К – кобальт. Цифры, стоящие после букв, определяют содержание в данной стали этих элементов в процентах. Кроме характеризующих данные марки стали элементов, указанных в их обозначениях, эти стали содержат также углерод, хром, молибден и другие элементы.Наиболее современными материалами для токарных резцов являются металлокерамические твердые сплавы, сохраняющие свои режущие свойства при нагревании в процессе работы до температуры 800–900° С. Эти сплавы состоят из тончайших зерен карбидов тугоплавких металлов – вольфрама, титана и тантала, сцементированных кобальтом. Металлокерамические твердые сплавы разделяются на три группы: вольфрамовые, титановольфрамовые и титанотанталовольфрамовые.Вольфрамовые твердые сплавы предназначаются для обработки чугуна, цветных металлов и их сплавов, неметаллических материалов. Для изготовления токарных резцов используются вольфрамовые твердые сплавы марок ВК2, ВКЗМ, ВК4, ВK6, ВК6М, ВК8, ВК8В. Буква В в каждой из этих марок означает карбид вольфрама, буква К – кобальт; цифра, стоящая в марке после буквы К – указывает количество (в процентах) содержащегося в данном сплаве кобальта. Остальное – карбид вольфрама. Таким образом, например, в сплаве марки ВК2 содержится 2% кобальта и 98% карбида вольфрама. Буква М, приведенная в конце некоторых марок, означает, что данный сплав мелкозернистый (величина зерен 0,5–1,5 мк). Буква В указывается в конце марки сплава, если он крупнозернистый (величина зерен 3–5 мк). Мелкозернистость сплава сообщает ему износостойкость большую износостойкости нормального сплава дайной марки, при меньшей прочности и сопротивляемости ударам, вибрациям и выкрашиванию. Крупнозернистость сплава, наоборот, повышает его прочность и сопротивляемость ударам, вибрациям и выкрашиванию и понижает износостойкость сплава.Титановольфрамовые твердые сплавы применяются для обработки всех видов сталей. При токарной обработке используются сплавы марок Т5К10, Т5К12В, Т14К8, Т15К6, Т30К4. В каждой из этих марок буква Т и поставленная за ней цифра указывают количество (в процентах) содержащегося в данном сплаве карбида титана, а цифра после буквы К – содержание (в процентах) кобальта. Остальное в данном сплаве карбид вольфрама. Таким образом, например, в сплаве марки Т5К10 содержится 5% карбида титана, 10% кобальта и 85% карбида вольфрама.Титанотанталовольфрамовые сплавы используются в особо тяжелых случаях обработки сталей. Например, сплав ТТ7К12 содержит 7% карбидов титана и тантала, 12% кобальта и 81% карбида вольфрама.Металлокерамические сплавы выпускаются в виде пластинок различных форм и размеров.В последнее время, при определенных условиях, в качестве инструментального материала находят применение минералокерамические материалы (термокорунд), выпускаемые в виде пластинок белого цвета, напоминающих мрамор. Эти пластинки изготовляют из глинозема (окиси алюминия), которого очень много в природе и который очень дешев. Керамические пластинки отличаются более высокой твердостью по сравнению с твердыми сплавами и сохраняют эту твердость при нагреве до 1200° С, что дает возможность резать ими металлы с высокими скоростями резания. Однако по сравнению с твердыми сплавами минералокерамика имеет более низкие механические свойства - повышенную хрупкость и плохую сопротивляемость изгибающим нагрузкам. Поэтому резцы с керамическими пластинками целесообразно применять лишь при получистовом и чистовом точении при безударной нагрузке.Алмаз в отличие от всех существующих инструментальных материалов состоит из одного химического элемента - углерода.Алмаз - самый твердый из всех инструментальных материалов, характеризуется высокой теплостойкостью (до 900° С) и исключительно высокой износостойкостью.Благодаря этим качествам алмаз является незаменимым при выполнении таких работ, где требуется высокая точность, чистота обработки, а также при обработке очень твердых материалов. Алмаз применяется для чистового тонкого точения и растачивания цветных металлов, сплавов и неметаллических материалов. Недостаток алмаза - его хрупкость и высокая стоимость.7 Классификация резцов по другим признакамПо направлению подачи резцы делятся на правые и левые.Правыми называют резцы, которыми работают при подаче справа налево, т. е. от задней к передней бабке станка, и у которых соответственно этому главная режущая кромка расположена слева (рис. 15, а).Левыми называют резцы, которыми работают при подаче слева направо, т. е. от передней к задней бабке станка. Главная режущая кромка левых резцов расположена справа (рис. 15, б).Рисунок 15 – Определение правого (а) и левого (б) резцаЧтобы определить является ли резец правым или левым, поступают так: накладывают на него ладонью вниз руку таким образом, чтобы пальцы были направлены к вершине резца (рис. 15). Правым будет резец, главная режущая кромка которого окажется со стороны большого пальца при наложении правой руки (рис. 15, а), левым - если главная режущая кромка окажется со стороны большого пальца при наложении левой руки (рис. 15, б).На рис. 16 представлены правый и левый отогнутые резцы.Рисунок 16 – Правый (а) и левый (б) отогнутые резцыПо способу установки резцы могут располагаться относительно заготовки перпендикулярно и касательно. - радиальные устанавливаются перпендикулярно заготовке. Используются на станках с ручным управлением и ЧПУ;- тангенциальные устанавливаются касательно оси детали. Это обеспечивает инструменту большее сопротивление и позволяет за один проход снимать крупную стружку. Применяются на автоматах и полуавтоматах.По сечению крепежной части:- прямоугольные;- квадратные;- круглые.ЗаключениеВ данной работе были изучены основные части и элементы резца.Также подробно представлена классификация токарных резцов по различным признакам:- по способу изготовления;- по конструкции режущей части;- по виду обработки и типу работ;- по роду инструментального материала и другим признакам.Представленное многообразие токарных резцов обусловлено различными видами работ, выполняемых с помощью данного инструмента, различным составом и свойствами обрабатываемых материалов и другими факторами. Постоянно растущие требования к быстроходности и надежности машин обусловливаю необходимость повышения точности и качества обработки деталей машин, что во многом зависит от применяемого инструмента, в том числе токарных резцов.Список использованных источников1. Денежный П. М., Стискин Г. М., Тхор И.Е. Токарное дело. М., Высшая школа, 1993. 304 с.2. Багдасарова, Т. А. Выполнение работ по профессии "Токарь". Пособие по учебной практике / Т.А. Багдасарова. - М.: Академия, 2013. - 176 c.3. Смирнов, В. К. Токарь-расточник / В.К. Смирнов. - М.: Высшая школа, 2013. - 304 c.4. Справочник токаря-расточника. - М.: Машиностроение, 2005. - 286 c.5. Справочник токаря-универсала / Д.Г. Белецкий и др. - М.: Машиностроение, 1987. - 560 c.6. Стерин, И. С. Токарь-универсал / И.С. Стерин. - М.: Дрофа, 2010. - 560 c.7. Багдасарова, Т. А. Токарь-универсал / Т.А. Багдасарова. - М.: Академия, 2011. - 288 c.8. Вереина, Л. И. Токарь. Краткий справочник / Л.И. Вереина, М.М. Краснов. - М.: Academia, 2008. - 320 c.9. Барановский, М. А. Справочник токаря / М.А. Барановский. - М.: ЁЁ Медиа, 1976. - 491 c.10. Кузьмин Б.А. Технология металлов и конструкционные материалы. – М.: Машиностроение, 1989. – 407 с.11. Адаскин А.М., Зуев В.М. Материаловедение (металлообработка): Учеб. пособие. – М: ОИЦ «Академия», 2009 – Серия: Начальное профессиональное образование. – 296 с.12. Фетисов Г.П. Материаловедение и технология металлов. – М.: Высшая школа, 2001. – 406 с.13. Схиртладзе А.Г., Ярушин С.Г. Технологические процессы машиностроительного производства. – М.: Высшая школа, 2000. – 506 с.14. Дальский А.М., Барсукова Т.М., Бухаркин Л.Н. Технология конструкционных материалов. – М.: Машиностроение, 1993 – 396 с.15. Никифоров В.М. Технология металлов и конструкционные материалы. – Ленинград: Машиностроение,1987. – 407 с.16. Полухин П.И. Технология металлов и сварка. М.: Машиностроение, 1993. – 439 с.17. Конструкционные материалы. Справочник под редакцией Арзамасова В. М.: Машиностроение, 2003. – 549 с.