Режущие инструменты для токарных станков
Токарные станки — это универсальные машины, которые могут использоваться для выполнения различных операций механической обработки. Для выполнения операций на токарном станке требуются специальные режущие инструменты, специально предназначенные для каждой операции.
Независимо от мощности вашего станка, конечные результаты ваших операций обработки зависят от выбора правильного инструмента для операции.
Но что отличает эти инструменты и как выбрать правильный инструмент?
Каждый инструмент имеет определенную геометрию, что делает его идеальным для конкретной операции обработки.
В этой статье я подробно рассмотрел режущие инструменты для токарных станков и классифицировал их на основе работы, конструкции, материала и направления подачи.
Что такое токарно-фрезерный инструмент?
Как правило, режущие инструменты токарных станков состоят из острой кромки, которая прижимается к поверхности вращающейся заготовки для удаления материала на желаемой глубине. Режущий инструмент устанавливается либо на стойке (токарные станки по металлу), либо на подручнике (токарные станки по дереву).
Режущий инструмент на токарном станке можно перемещать вручную ( токарные станки по дереву ), с помощью маховиков ( токарные станки по металлу ) или автоматически с помощью числового программного управления ( токарные станки с ЧПУ ).
Эти инструменты можно перемещать вокруг системы осей токарного станка, и траектория движения режущего инструмента по поверхности заготовки определяет ее окончательную форму.
В отличие от других операций механической обработки, токарные станки состоят из вращающейся заготовки, установленной на патроне, обычно 3 -х или 4-х кулачковом патроне, и стационарного режущего инструмента, известного как токарный режущий инструмент.
В результате режущие инструменты, используемые в токарных станках, значительно отличаются от инструментов, используемых в других станках, таких как фрезы, сверла и т. д.
На основе различных факторов, таких как структура, инструментальный зажим и области применения, токарные станки можно классифицировать как токарные станки с двигателем, токарные станки с револьверной головкой, токарные станки с шпинделем, швейцарские токарные станки, настольные токарные станки, многошпиндельные токарные станки, оружейные токарные станки и т. д.
Кроме того, в зависимости от управления движением режущего инструмента, токарные станки могут быть как ручными, так и автоматическими станками с ЧПУ.
Однако инструменты, используемые во всех этих токарных станках, имеют сходную номенклатуру и геометрию.
Геометрия одноточечного режущего инструмента
Хвостовик или держвака (Chank
Хвостовик режущего инструмента — это часть, которая зажимается в резцедержателе.
Это самая толстая часть режущего инструмента и обычно имеет прямоугольное поперечное сечение.
Боковая поверхность (Flank)
Боковина — это сторона режущего инструмента, которая вместе с торцом образует режущую кромку.
Одноточечный режущий инструмент обычно состоит из двух боковых сторон: большой боковой и вспомогательной боковой.
Торец (Face)
Торец — это поверхность, по которой скользит стружка при выполнении операции резания.
Режущая кромка
Режущая кромка лежит на поверхности режущего инструмента. Это край, который выполняет действие удаления материала, когда инструмент скользит по заготовке.
Как правило, одноточечный режущий инструмент имеет две режущие кромки: боковую режущую кромку и торцевую режущую кромку.
В результате режущий инструмент выполняет режущее действие на двух поверхностях, расположенных под прямым углом друг к другу.
Вершина резца (Nose radius)
Вершина резца— это угол режущего инструмента, где встречаются две режущие кромки (боковая режущая кромка и концевая режущая кромка).
Он слегка изогнут, чтобы обеспечить большую прочность, увеличить срок службы инструмента и обеспечить более гладкий срез.
Боковой передний угол
Это угол между торцом инструмента и линией, перпендикулярной корпусу инструмента.
Боковой передний угол определяет направление схода стружки, а увеличение бокового переднего угла токарного инструмента уменьшает толщину стружки.
Боковой задний угол
При взгляде спереди боковой задний угол представляет собой угол, образуемый главной боковой поверхностью с поверхностью хвостовика, перпендикулярной основанию режущего инструмента.
Он обеспечивает зазор для предотвращения трения основной стороны о заготовку во время продольной подачи.
Конечный задний угол
При взгляде на инструмент сбоку торцевой задний угол представляет собой угол, образуемый передней кромкой боковой поверхности с линией, перпендикулярной основанию инструмента.
Этот угол обеспечивает зазор для предотвращения истирания второстепенной боковой поверхности заготовки.
Как правило, положительный передний угол увеличивает остроту инструмента, но снижает его прочность и поэтому используется для резки мягких материалов.
В то время как отрицательный передний угол увеличивает прочность и облегчает сход стружки, что делает его идеальным для обработки твердых материалов.
Однако это увеличивает силу резания, делая процесс подверженным вибрациям и сильному выделению тепла из-за трения.
С другой стороны, режущие инструменты с нулевым передним углом обладают нейтральной мощностью резания, имеют простую конструкцию и более просты в изготовлении и соответсвенно более дешевы.
Конечный угол режущей кромки
Это угол, образованный концевой режущей кромкой с линией, идущей перпендикулярно корпусу и касательной к концу режущей части.
Подобно рельефным углам, концевая режущая кромка предотвращает взаимодействие инструмента с обрабатываемой поверхностью заготовки.
Угол боковой режущей кромки
Это угол, образованный боковой режущей кромкой с линией, идущей параллельно корпусу режущего инструмента.
Этот угол влияет на силы резания и толщину стружки, повышая производительность инструмента за счет снижения ударной нагрузки.
Радиус вершины
Радиус вершины — это радиус кривизны кончика инструмента.
Улучшает чистоту поверхности и увеличивает срок службы инструмента, предотвращая внезапную поломку от ударной нагрузки.
Различные типы режущих инструментов для токарных станков
Помимо того, что режущие инструменты токарных станков можно держать в руках или устанавливать на инструментальной стойке, их можно классифицировать на основе их работы, конструкции, материала и направления подачи.
На основании операции
Токарный инструмент
Токарный инструмент используется для удаления материала по длине заготовки.
Эти инструменты можно разделить на два типа: черновое точение и чистовое точение.
Инструменты для черновой токарной обработки имеют идеальную геометрию для удаления максимального объема материала с минимальным временем цикла.
В то время как чистовые токарные инструменты имеют сравнительно меньшую режущую кромку и используются для получения гладкой поверхности с точными размерами.
Эти инструменты можно использовать для выполнения различных операций, таких как ступенчатая токарная обработка, конусная токарная обработка, формовка и т. д.
Инструмент для снятия фаски
Снятие фаски — это операция по созданию косой кромки, наклоненной под углом к вертикальной оси.
Как правило, для снятия фаски используется токарный инструмент, режущая кромка которого установлена под углом к поверхности заготовки.
Однако, если угол наклона велик или требуется большое количество снятия фаски, используется специально разработанный инструмент для снятия фаски со скошенной режущей кромкой.
Инструмент для нарезания резьбы
Инструмент для нарезания резьбы используется для нарезания спиральной резьбы на цилиндрической заготовке.
Эти инструменты имеют специальную режущую кромку, заточенную под ширину и форму желаемой резьбы.
Как правило, угол при вершине инструмента для нарезания резьбы зависит от угла нарезаемой резьбы. Он составляет около 60° для метрической резьбы и 55° для резьбы BSW.
Точно так же сечение режущей кромки инструмента влияет на шаг резьбы.
Как правило, при проектировании инструмента для нарезания резьбы рекомендуется формировать его таким образом, чтобы его ширина составляла примерно половину значения шага резьбы.
Ширина режущей кромки должна быть равна половине шага резьбы.
Помимо шага и размера, выбор инструмента для нарезания резьбы также зависит от формы резьбы.
Квадратную резьбу можно нарезать с помощью специального инструмента, подходящего для вашего задания.
При настройке инструмента для нарезания квадратной резьбы следует помнить, что передний боковой задний угол инструмента должен быть на 5° больше, чем угол наклона спирали требуемой квадратной резьбы.
Принимая во внимание, что задний угол на заднем конце боковой поверхности должен быть на 5° меньше, чем угол винтовой линии квадратной резьбы.
Поэтому важно выбрать инструмент для нарезания резьбы в зависимости от формы, размера и шага, необходимых для нарезания резьбы.
Инструмент для нарезания внутренней резьбы
Инструмент для нарезания внутренней резьбы подобен инструменту для расточной штанги с кромкой для нарезания резьбы на конце.
Этот инструмент используется для нарезания внутренней резьбы на таких деталях, как гайки, колпачки и т. д.
Инструмент для торцевания
В отличие от других процессов, в которых используются обе режущие кромки инструмента, при торцевании используется только боковая режущая кромка инструмента для удаления материала.
Облицовка обычно выполняется для удаления тонкого слоя материала и получения гладкой поверхности.
Таким образом, торцевой инструмент подобен чистовому токарному инструменту, используемому на торце заготовки.
Инструмент для обработки канавок
Пазовый инструмент, как следует из названия, используется для создания канавок на цилиндрической поверхности заготовки.
Форма паза определяется формой режущего инструмента. Эти инструменты могут иметь V-образную, квадратную или любую другую форму, необходимую для применения.
Инструмент для нарезки квадратных канавок также можно использовать в качестве отрезного инструмента, когда инструмент постепенно вдавливается в толщину заготовки до тех пор, пока деталь не отрежется и не упадет на станину токарного станка.
Формовочный инструмент
Формовочный инструмент представляет собой комбинацию токарного инструмента и инструмента для обработки канавок. Эти инструменты используются для изготовления относительно сложных форм за один раз.
Токарный инструмент также можно использовать для выполнения операций формовки, но точно спроектированный формовочный инструмент сокращает время цикла и повышает точность.
Расточный инструмент
Расточный инструмент используется для обработки внутренней поверхности отверстия и увеличения его диаметра.
Как правило, расточный инструмент состоит из расточной оправки с режущим инструментом, установленным на ее конце под прямым углом к длине оправки.
Планка состоит из пазов для зажима режущего инструмента и затягивания его шестигранным ключом.
Окончательный диаметр отверстия определяется длиной режущего инструмента от центра борштанги.
Расточная оправка может удерживать несколько инструментов разной длины для получения отверстий разного диаметра.
В зависимости от типа используемого расточной инструмента его можно установить на задней бабке (для длинных заготовок) или на резцедержателе (для очень малой глубины растачивания).
Отрезной инструмент
Отрезной инструмент похож на инструмент для нарезания канавок, но имеет узкую ширину (3–12 мм), чтобы свести к минимуму удаление материала во время резки заготовки.
Эти инструменты, как правило, кованые и имеют длину, превышающую радиус заготовки.
Инструмент для разделения — это инструмент для обрезки концов, в котором только одна кромка выполняет действие по удалению материала.
У этих инструментов нет бокового переднего угла.
Кроме того, отрезные инструменты должны иметь зазоры со всех сторон, чтобы получить легкое удаление материала со сторон режущей кромки.
Инструмент для накатки
Накатка — это процесс создания узоров с углублениями на поверхности заготовки для улучшения ее захвата.
Обычно это выполняется при завинчивании объектов, которые требуют крепкого захвата для приложения силы во время завинчивания и отвинчивания.
Накатной инструмент состоит из двух или более металлических роликов с нанесенным на них желаемым рисунком.
Этот инструмент зажимается в стойке инструмента и прижимается к вращающейся заготовке, чтобы удалить материал и создать желаемый рисунок по окружности заготовки.
На основе конструкции
Режущие инструменты также можно классифицировать на основе их конструкции, которая влияет на их способность создавать большую силу резания.
Цельные инструменты
Однокорпусные инструменты являются одним из наиболее часто используемых инструментов в промышленности.
Эти инструменты выкованы из цельного куска металла и отшлифованы, чтобы иметь острую режущую кромку желаемой формы, размера и геометрии.
Благодаря тому, что они выкованы из цельного куска металла, они обеспечивают высокую силу резания без риска поломки.
Как правило, эти инструменты изготавливаются из высокоскоростных материалов HSS и имеют небольшую длину.
Сварные инструменты
Сварные инструменты изготавливаются путем соединения корпуса/хвостовика и головки/бока инструмента с помощью сварного соединения.
Как правило, этот тип инструмента состоит из боковой поверхности, изготовленной из специального металла, такого как карбид, и корпуса, изготовленного из сравнительно более дешевого металла.
Твердосплавные головки прочны и обеспечивают долгий срок службы инструмента с превосходной способностью съема материала.
Однако по сравнению с твердосплавным инструментом с одним корпусом, сварной твердосплавный инструмент может обеспечивать меньшую силу резания и поэтому идеально подходит для обработки с малой глубиной резания.
Зажимные инструменты
Зажимные инструменты состоят из длинной рукоятки или стержня с прорезями для зажима на нем твердосплавной пластины.
Эти инструменты обычно изготавливаются из двух разных материалов и используются для таких операций, как расточка и отрезка, где требуются длинные инструменты.
Как только режущий инструмент затупится, вы можете заменить режущую головку и повторно использовать рукоятку/планку.
На основе материала
Режущие инструменты также можно классифицировать на основе их материала, и в зависимости от обрабатываемой детали выбор соответствующего материала инструмента может помочь вам достичь оптимальных результатов.
Инструменты из быстрорежущей стали (HSS)
Инструменты из быстрорежущей стали являются одними из наиболее часто используемых токарных инструментов, которые сравнительно дешевле и дают отличные результаты при черновой обработке.
Эти инструменты прочны и могут использоваться для токарной обработки различных металлических заготовок.
Кроме того, эти режущие инструменты можно шлифовать для заточки режущей кромки и повторного использования инструмента для механической обработки.
Твердосплавные инструменты
Твердый сплав — это прочный материал, идеально подходящий для обработки твердых металлов, таких как нержавеющая сталь, углеродистая сталь, быстрорежущая сталь, инструментальная сталь, камень и т. д.
Эти инструменты известны своей способностью обеспечивать высокое усилие резания и сохранять остроту в течение долгих часов обработки.
Инструменты с алмазным наконечником
Инструменты с алмазным наконечником обеспечивают высокую устойчивость к износу и нагреву, что делает их идеальными для обработки хрупких и прочных материалов, таких как графит, алюминий, пластмассы и другие цветные металлы.
В отличие от других режущих инструментов, склонных к упрочнению в условиях высоких температур, инструменты с алмазным наконечником обеспечивают высокую теплопроводность и низкое тепловое расширение.
Это позволяет использовать инструменты с алмазным наконечником в течение долгих часов обработки, не влияя на остроту инструмента.
Инструменты со специальным покрытием
Инструменты со специальным покрытием, как следует из названия, обычно представляют собой инструменты из быстрорежущей стали, покрытые специальными материалами, такими как керамика, кубический нитрид бора (CBN), карбид вольфрама и т. д.
Эти материалы увеличивают срок службы инструмента за счет повышения прочности резания и облегчения удаления стружки.
Кроме того, эти покрытия также могут улучшить термический коэффициент инструмента, что благоприятно для сухой обработки.
На основе направления подачи
Геометрия инструмента играет важную роль в выборе оптимального направления подачи.
Правосторонние инструменты
Правосторонние инструменты идеально подходят для операций, в которых направление подачи задается справа налево, т. е. от задней бабки к передней бабке.
Когда эти инструменты установлены на инструментальной ложе и обращены в сторону от оператора, эти инструменты имеют угол наклона боковой режущей кромки вправо, что означает, что поверхность инструмента имеет наклон вправо.
Левосторонние инструменты
Точно так же левосторонние инструменты используются для обработки, где направление подачи задается слева (передняя бабка) вправо (задняя бабка).
Когда эти инструменты установлены на инструментальной ложе и обращены в сторону от оператора, эти инструменты имеют угол наклона боковой режущей кромки влево, что означает, что поверхность инструмента имеет наклон влево.
Инструменты с круглым носом
Инструменты с круглым концом имеют особую геометрию без боковых передних и задних передних углов, что позволяет использовать их как для операций обработки слева направо, так и справа налево.
Эти инструменты идеально подходят для чистовых операций, где требуется гладкая поверхность.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Можно ли использовать сверление на токарном станке?
Да, вы можете выполнять операции сверления на токарном станке, установив сверло на заднюю бабку и подав его к заготовке. Однако типичные 2-осевые токарные станки могут выполнять операции сверления только вдоль оси вращения заготовки.
Нужно ли обеспечивать непрерывный поток СОЖ при обработке металлов на токарном станке?
Да, необходимо обеспечить непрерывный поток охлаждающей жидкости при обработке металлов на токарном станке, поскольку это предотвращает перегрев, который может привести к повреждению заготовки и затуплению инструмента. Тем не менее, вы можете использовать специальные методы для выполнения сухой обработки, которая не требует охлаждающей жидкости или требует минимальной охлаждающей жидкости.
