Расточной резец
Растачивание — это процесс механической обработки, который обычно выполняется на токарном станке и требует уникального инструмента, котороый называтеся расточной резец или расточная оправка.
Расточный резец – это специализированный инструмент, разработанный для расширения уже просверленного отверстия до заданных параметров. Из-за разнообразия видов расточных резцов, соответствующих различным областям применения, важно иметь представление о них и их разновидностях. В данной статье будет подробно рассмотрена геометрия, различные типы и режущие головки расточных резцов, а также факторы, оказывающие влияние на процесс растачивания.
Расточной резец, как правило, представляет собой цилиндрический инструмент с одноточечным режущим краем на одном из концов. Используя этот инструмент, можно модифицировать просверленное отверстие, увеличив его диаметр до нужных размеров и обеспечивая соответствие требуемой спецификации.
Расточный резец представляет собой длинный инструмент, выделяющийся из держателя инструмента, что делает его подверженным вибрациям при работе с большими усилиями резания.
Эта особенность позволяет ему расширять отверстия за пределы своего собственного диаметра, что существенно отличает растачивание от процессов развертывания и сверления.
Хотя толстые расточные оправки могут снизить эти вибрации, они оставляют меньше места для удаления стружки из отверстия во время операции растачивания.
Выбор подходящей расточной оправки зависит от типа используемого токарного станка и обрабатываемого материала.
В случае работы с деревом на токарных станках чаще всего используется ручной расточный инструмент, в то время как для обработки металла применяются более прочные расточные резцы, которые крепятся к стойке инструмента.
Для обработки твердых материалов необходимо использовать толстые расточные резцы, способные выдерживать большие усилия резания при минимальной вибрации и износе.
Кроме того, обработка твердых материалов создает короткую стружку, которая легко удаляется с минимальным затруднением.
В случае мягких материалов требуется меньшее усилие резания, что приводит к меньшим отклонениям расточной оправки.
В таких случаях идеальными будут тонкие расточные оправки, обеспечивающие достаточный зазор для вывода длинной волокнистой стружки, образующейся при обработке пластичных материалов.
Поэтому выбор подходящей расточной оправки играет важную роль, обеспечивая достаточную жесткость для справления с нагрузкой при резании и облегчая удаление стружки.
Геометрия расточного резца
Помимо размера, геометрия расточной оправки также играет важную роль в ее способности создавать отверстия разного размера и глубины.
Минимальный диаметр отверстия (D) определяет наименьший размер отверстия, для которого может быть использована расточная оправка.
Диаметр хвостовика (d) — это диаметр части расточной оправки, которая зажимается в держателе инструмента, обычно являющийся самой толстой частью резца.
Полная длина (L) охватывает общую длину резца, включая как длину хвостовика, так и длину режущего конца. Длинные расточные оправки могут быть более подвержены отклонениям под воздействием усилий резания, в то время как короткие оправки обеспечивают большую жесткость и более плавные резы.
Максимальная глубина скважины (l) представляет собой длину режущего конца расточной оправки и определяет максимальную глубину, на которую может быть расширено отверстие.
Смещение центральной линии (m) представляет собой расстояние от центральной оси хвостовика до режущей кромки расточного инструмента, что позволяет лучше управлять процессом резания.
Радиус вершины резца
R- радиус вершины определяет изгиб кончика режущей кромки.
При пересечении передней и задней поверхностей формируется основная режущая кромка, а при пересечении передней и задней вспомогательных поверхностей образуется вспомогательная режущая кромка. Соединение главной и вспомогательной режущих кромок образует вершину режущего инструмента. Для повышения прочности резца вершина не делается острой, а скругляется радиусом, который называется радиусом при вершине, или добавляется дополнительная прямолинейная режущая кромка, называемая переходной.
Больший радиус вершины приводит к увеличению контактной площади между инструментом и заготовкой, что повышает стойкость инструмента и обеспечивает более гладкое срезание, снижая при этом нагрузку на режущую кромку.
Однако излишнее увеличение радиуса вершины может ухудшить качество поверхности из-за высоких тангенциальных и радиальных сил, вызывающих вибрации обрабатываемой поверхности.
Углы заднего зазора играют важную роль в работе расточной оправки.
Эти углы предотвращают трение режущего инструмента о заготовку, предотвращая абразивный износ заготовки и инструмента.
Расточная оправка имеет два задних угла: боковой задний угол и торцевой задний угол.
Боковой задний угол обеспечивает коническую поверхность режущей головки, предотвращая трение ее о заготовку.
Он измеряется на торце режущей головки относительно воображаемой линии, параллельной центральной оси режущего инструмента.
С другой стороны, угол заднего зазора связан с конусностью вершины режущей головки, предотвращая трение ее о основание отверстия.
Он измеряется в верхней части режущего инструмента относительно воображаемой линии, проходящей перпендикулярно центральной оси инструмента.
Боковой передний угол
Боковой передний угол измеряет наклон боковой поверхности режущей кромки относительно воображаемой линии, перпендикулярной центральной оси расточной оправки.
Этот угол может быть положительным или отрицательным, в зависимости от его наклона.
Положительный боковой передний угол способствует увеличению силы сдвига для более эффективного удаления материала, что улучшает процесс обработки.
Однако с увеличением положительного бокового переднего угла кривизна носовой части уменьшается, что делает ее более подверженной износу.
Задний передний угол, также известный как верхний передний угол, измеряет наклон задней поверхности режущей кромки относительно центральной оси расточной оправки.
Отрицательный задний передний угол обеспечивает больший зазор для эвакуации стружки и в то же время обеспечивает более высокие силы резания.
Рельефные углы
Задние углы играют важную роль в обеспечении зазора, который предотвращает трение нережущих кромок инструмента о заготовку.
Чрезвычайно малый задний угол увеличивает риск износа инструмента, что приводит к его быстрому износу и увеличению вибраций.
Существует два типа задних углов: боковой задний и торцевой задний углы.
Как использовать расточной резец?
Расточная оправка используется так же, как и любой другой режущий инструмент токарного станка.
Однако для этого требуется предварительно просверленное отверстие в заготовке.
Расточная оправка закреплена на резцедержателе, который перемещается по осям X и Z токарного станка , в то время как заготовка вращается на шпинделе токарного станка .
Настройка расточного резца
Настройка расточного резца играет важную роль в определении качества обработки.
Неправильная настройка вызовет вибрации в процессе обработки и приведет к ухудшению качества поверхности с появлением следов вибрации вдоль расточенного отверстия.
Настройка расточной оправки включает в себя обеспечение оптимальной длины зажима и вылета оправки, которая зависит от типа используемой расточного резца.
| Тип расточной оправки | Макс. Длина вылета | Мин. Зажатая длина |
|---|---|---|
| Твердая стальная расточной резец | 4 х диаметр стержня | 3 х диаметр стержня |
| Тяжелый металл/карбид вольфрама | 6 х диаметр стержня | 4 х диаметр стержня |
| Цельный твердосплавный расточной резец | 8 х диаметр стержня | 4 х диаметр стержня |
| Короткий, демпфированный стержень | 7 х диаметр стержня | 4 х диаметр стержня |
| Длинный демпфированный стержень | 10 х диаметр стержня | 4 х диаметр стержня |
| Усиленная демпфирующая расточная оправка (карбид) | 14 х диаметр стержня | 4 х диаметр стержня |
Процесс начинается с того, что стойка инструмента перемещается так, чтобы режущий конец расточной оправки контактировал с обрабатываемой поверхностью, а показания маховичков обнулялись.
Это необходимо для исключения возможных ошибок в измерениях при расчете глубины пропила, что обеспечивает точные размеры окончательного отверстия.
После установки нуля, шпиндель токарного станка включается с требуемой частотой вращения, а расточная оправка перемещается по осям X и Z для получения желаемого реза.
Типы расточных резцов
Расточные резца можно классифицировать в зависимости от их материала, структуры и конструкции.
В зависимости от типа материала
Выбор материала для изготовления резца играет ключевую роль в его производительности. Резцы, изготовленные из стали или карбида, обладают различными характеристиками и преимуществами, которые определяют их применимость в различных условиях обработки материалов.
Резцы из стали характеризуются достаточной прочностью и износостойкостью, что делает их подходящими для широкого спектра материалов. Они обычно более гибкие и могут быть точены для обеспечения более точной обработки. Однако они могут быть менее стойкими к высоким температурам и могут потребовать более частой заточки.
С другой стороны, резцы из карбида обладают высокой твердостью и износостойкостью, что делает их идеальным выбором для обработки твердых материалов, таких как нержавеющая сталь или титан. Они обычно обеспечивают более стабильную производительность и требуют меньше заточки. Однако они могут быть более хрупкими и менее гибкими, что ограничивает их применимость в определенных условиях обработки.
Таким образом, выбор между резцами из стали и карбида зависит от конкретных требований процесса обработки, материалов, которые будут обрабатываться, и условий эксплуатации.
Стальные расточные резцы
Стальные расточные резцы часто выбираются благодаря своей относительно низкой стоимости и хорошим возможностям обработки. Они предоставляют доступный вариант, особенно когда требуется обработка материалов, альтернатива которой стоит дороже.
Однако стоит отметить, что стальные расточные резцы имеют свои ограничения. Они обычно менее жесткие, что делает их более подверженными вибрациям, особенно при обработке более твердых материалов или при больших глубинах растачивания. Это может отрицательно сказаться на качестве реза и точности обработки, особенно если требуется высокая степень точности.
Более того, стальные расточные резцы обычно имеют ограничения в отношении соотношения диаметра и длины растачивания. Обычно это соотношение составляет 1:4, что означает, что для каждого миллиметра диаметра резца можно расточить до четырех миллиметров в длину. Превышение этого соотношения может привести к ухудшению качества обработки и увеличению риска вибраций.
Таким образом, стальные расточные резцы обычно рекомендуются для проектов, где требуется обработка с низкой стоимостью и когда точность не является критическим фактором. Они могут быть идеальным выбором для задач, где важнее экономия ресурсов, чем достижение высокой точности обработки.
Стальные расточные оправки также доступны со сменными твердосплавными пластинами.
Расточные оправки из тяжелого металла
Расточные оправки из тяжелого металла обычно изготавливаются из карбида вольфрама и обеспечивают большую жесткость, чем стальные оправки.
В результате эти резцы обеспечивают большее отношение диаметра к длине сверления примерно 1:6.
Они обычно предпочтительны там, где требуется высокая жесткость по разумной цене.
Твердосплавная расточной резец
Твердосплавные резцы отличаются высокой жесткостью, что делает их идеальным выбором для обработки твердых материалов. Эта высокая жесткость позволяет использовать расточные оправки меньшего диаметра, что обеспечивает больший зазор для эвакуации стружки и улучшает процесс обработки.
В силу своей надежности и точности твердосплавные расточные резцы часто предпочтительны в промышленных приложениях, где требуется высокая степень точности отверстия. Они обеспечивают эффективное удаление материала с минимальными вибрациями, что способствует получению ровных и качественных отверстий.
Однако стоит отметить, что у твердосплавных резцов есть свои ограничения. Максимальное отношение диаметра к длине для таких резцов составляет около 1:8. Более того, цельные твердосплавные резцы диаметром более 1 дюйма могут быть нецелесообразны из-за их высокой стоимости.
На основе структуры расточной оправки
Расточные оправки могут иметь различные типы хвостовиков, включая круглый и плоский профили.
Расточные оправки с круглым хвостовиком обладают идеально круглой формой и требуют держателя инструмента с V-образной канавкой для надежного зажима. Этот дизайн обеспечивает удобство и эффективность в использовании.
В то время как расточные оправки с плоским хвостовиком имеют частично круглый профиль у основания стержня, при этом само основание является плоским. Этот тип хвостовика обеспечивает надежное крепление резца и позволяет создавать большие силы резания при минимальных вибрациях. Для зажима таких расточных оправок используется держатель инструмента с плоским дном, который обеспечивает стабильную фиксацию.
На основе конструкции расточной оправки
Цельные расточные резцы
Цельнолитые расточные резцы являются наиболее часто используемым типом резцов.
Они имеют цельнометаллическую конструкцию, что придает им прочность, позволяющую создавать большие силы резания.
Простая конструкция делает их сравнительно более дешевыми, чем демпфирующие расточные резцы.
Демпфирующие расточные резцы
Демпфирующие расточные резцы представляют собой специальные инструменты, в которых есть полость. Она содержит инерционную массу, подвешенную специальным механизмом в густой маслянистой жидкости.
Такое расположение действует как демпфер, чтобы свести к минимуму нежелательные вибрации в процессе резки.
Поэтому демпфирующие расточные резцы используются в тех случаях, когда требуется чрезвычайно высокое качество обработки поверхности с хорошей точностью.
Код ANSI для определения характеристик расточной оправки
Обозначение ANSI расточной оправки состоит из определенного кода, используемого для обозначения каждой расточной оправки в соответствии с ее типом, структурой, размером, геометрией и т. д.
Типовой идентификационный код расточной оправки состоит из 9 блоков.
Например, расточная оправка с идентификационным кодом C10U-PTJAR2.
Этот идентификационный код состоит из 9 блочных элементов, каждый из которых представляет различное свойство.
| Номер блока | Блок-код | Свойство |
|---|---|---|
| 1 | С | Тип расточной оправки |
| 2 | 10 | Диаметр хвостовика |
| 3 | U | Длина расточной штанги |
| 4 | п | Техника зажима вставок |
| 5 | Т | Вставить фигуру |
| 6 | Дж | Стиль режущей головки |
| 7 | А | Задний угол вставки |
| 8 | р | Рука/Ориентация |
| 9 | 2 | Длина режущей кромки |
Значение каждого кода можно определить по соответствующим листам, предоставленным ANSI, а последний блок кода представляет длину режущей кромки в дюймах.
Маркировки расточных резцов согласно ГОСТу
Согласно ГОСТу 18883-73 для резцов, предназначенных для обработки отверстий глухого типа, и ГОСТу 18062-72 для резцов, предназначенных для обработки отверстий сквозного типа, маркировка содержит следующие элементы:
- Первые четыре цифры определяют тип резца. Например:
- 2145 для резца, предназначенного для сквозных отверстий.
- Для резца, предназначенного для обработки отверстий глухого типа, будут использованы другие четыре цифры.
- Две последние цифры второго четырехзначного числа скрывают геометрические параметры инструмента.
- Единичная цифра указывает на геометрическое исполнение резца.
- Следующий блок из буквенно-цифрового кода указывает на тип стали, из которой изготовлен резец.
Пример маркировки: 2145-0013 1 ВК6М
- 2145: тип резца для сквозных отверстий,
- 0013: геометрические параметры,
- 1: геометрическое исполнение,
- ВК6М: тип стали.
Такая маркировка позволяет однозначно идентифицировать и классифицировать резцы согласно их назначению, геометрии и материалу изготовления.
Советы по улучшению расточной операции
Данные рекомендации представляют собой важные аспекты, которые следует учитывать при проведении операции растачивания для получения высокоточных отверстий с жесткими допусками на размеры. Вот некоторые основные точки:
- Выбор расточной оправки: Использование толстой расточной оправки с коротким вылетом может помочь уменьшить вибрации и обеспечить более точное растачивание. Это особенно важно для обработки материалов, склонных к вибрациям или для создания отверстий с высокой точностью.
- Параметры обработки: Контроль параметров обработки, таких как скорость резания, скорость подачи и глубина резания, существенно влияет на качество операции растачивания. Обычно рекомендуется использовать малую глубину резания с высокой подачей и низкой скоростью резания для улучшения чистоты поверхности и снижения нагрузки на режущий инструмент.
- Материал режущего инструмента: Использование демпфирующего, карбидного или тяжелометаллического режущего инструмента поверх цельной стальной оправки может обеспечить большую жесткость и улучшить качество реза, особенно при обработке твердых материалов.
- Выбор режущей головки: Головки сдвоенного типа часто используются для черновой обработки, так как они обеспечивают высокую скорость съема материала, в то время как головки для чистового растачивания могут обеспечить гладкую поверхность отверстия.
- Сверление глухих отверстий: При сверлении глухих отверстий следует учитывать конический профиль, который образуется внутри отверстия. Использование резцов с плоским дном или концевых фрез может помочь удалить конический профиль перед проведением расточки.
Соблюдение этих рекомендаций может помочь достичь высокого качества обработки при операции растачивания и получении точных отверстий с минимальными допусками.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Что такое расточнаая головка?
Расточная головка представляет собой инструмент в форме блока, на который можно установить расточный инструмент, такой как расточная оправка. В отличие от расточных оправок, которые применяются на токарных станках, расточные головки обычно используются на сверлильных или фрезерных станках. Они обладают высокой универсальностью, позволяя создавать различные конфигурации для установки инструмента в соответствии с требованиями процесса обработки.
Когда нам нужна расточная оправка?
Расточные оправки используются тогда, когда требуемый размер отверстия превышает возможности самого крупного сверла. Обычно расточные оправки применяются для создания отверстий диаметром более 50 мм.
Сколько режущих кромок у расточной оправки?
Расточная оправка представляет собой одноточечный режущий инструмент, обладающий единой режущей кромкой. Это позволяет точно контролировать размеры отверстия, обеспечивая высокую точность обработки.
