Расточной резец
Растачивание — это процесс механической обработки, который обычно выполняется на токарном станке и требует уникального инструмента, котороый называтеся расточной резец или расточная оправка.
Это специально разработанный инструмент, который используется для увеличения уже просверленного отверстия до требуемых характеристик.
Существуют различные типы расточных резцов, подходящих для различных областей применения, поэтому важно знать о расточных оправках и их типах.
В этой статье подробно рассматриваются расточные резцы с указанием их геометрии, типов, режущих головок и факторов, влияющих на процесс растачивания.
Расточной резец — это уникальный токарный инструмент, обычно цилиндрической формы, на одном конце которого находится одноточечный режущий инструмент. Он используется для обработки уже просверленного отверстия для увеличения его внутреннего диаметра и соответствия требуемой спецификации. Этот процесс обработки известен как расточка.
В отличие от других коротких режущих инструментов для токарных станков, расточной резец представляет собой длинный инструмент, который выступает из держателя инструмента, что делает его подверженным вибрациям при приложении больших усилий резания.
Эта уникальная характеристика позволяет ему делать отверстия больше своего диаметра, что значительно отличает расточку от операций развертывания и сверления.
Хотя толстая расточная оправка сводит к минимуму эти вибрации, она обеспечивает меньше места для удаления стружки из отверстия во время операции расточки.
Выбор расточной оправки зависит от типа используемого токарного станка и обрабатываемого материала.
В то время как в токарных станках по дереву используется ручной расточный инструмент, в токарных станках по металлу используется сравнительно более жести1 расточной резец, который крепится к стойке инструмента .
Для обработки твердых материалов требуется толстый расточной резец, способный создавать большие усилия резания при минимальном износе и вибрации.
Кроме того, при обработке твердых материалов образуется короткая стружка, которая легко удаляется с минимальным зазором.
Наоборот, для мягких материалов требуется сравнительно меньшее усилие резания, что приводит к меньшему отклонению расточной оправки.
Это делает идеальным использование тонкой расточной оправки, которая обеспечивает достаточный зазор для вывода длинной волокнистой стружки, образующейся при обработке пластичных материалов.
Поэтому важно выбрать соответствующую расточной оправку, которая обеспечивает достаточную жесткость, чтобы справиться с напряжением, возникающим в процессе резания, и при этом обеспечивает легкое 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 — диаметр режущего конца расточной оправки известен как минимальный диаметр отверстия.
Он определяет минимальный размер отверстия, необходимого для использования расточной оправки.
Диаметр хвостовика
d — диаметр хвостовика — это диаметр части расточной оправки, зажатой в держателе инструмента.
Обычно это самая толстая часть расточной оправки.
Полная длина
L — общая длина, включающая длину хвостовика и длину режущего конца расточной оправки.
Как правило, расточные оправки большой длины склонны к отклонению при приложении усилия резания, в то время как более короткие расточные резцы обеспечивают большую жесткость и более гладкие резы.
Максимальная глубина скважины
l — vаксимальная глубина отверстия — это длина режущего конца расточной оправки.
Он определяет максимальную глубину растачивания расточной оправки.
Смещение центральной линии
m — hежущая кромка расточного инструмента немного смещена от центральной оси хвостовика инструмента.
Это расстояние между центральной осью и кончиком режущей кромки известно как смещение центральной линии расточной оправки.
Радиус вершины резца
R- радиус вершины – это кривизна кончика режущей кромки.
При пересечении передней и задней поверхностей образуется главная режущая кромка, при пересечении передней и задней вспомогательной поверхностей образуется вспомогательная режущая кромка. Пересечение главной и вспомогательной режущих кромок образует вершину резца. С целью повышения стойкости резца его вершину делают не острой, а либо скругляют по радиусу, который называется радиусом при вершине, либо делают дополнительную прямолинейную режущую кромку, которая называется переходной.
Больший радиус вершины приводит к большей площади контакта между режущим инструментом и поверхностью заготовки, что приводит к увеличению срока службы инструмента и более плавному резу при одновременном снижении нагрузки на режущую кромку.
Тем не менее, увеличение радиуса при вершине сверх установленного предела приведет к ухудшению качества поверхности, поскольку оно вызывает высокие тангенциальные и радиальные силы, вызывающие вибрацию обрабатываемой поверхности.
Углы просвета
Задний угол играет важную роль в работе расточной оправки.
Эти углы предотвращают трение режущего инструмента о заготовку, тем самым устраняя риск абразивного износа заготовки и инструмента.
На расточной оправке имеется два задних угла: боковой задний угол и торцевой задний угол.
Боковой задний угол обеспечивает коническую поверхность режущей головки, что предотвращает трение поверхности 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, что предотвращает трение головки инструмента 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, проходящей перпендикулярно центральной оси расточной оправки.
В зависимости от наклона, передние углы могут быть положительными или отрицательными.
Положительный боковой передний угол обеспечивает большую силу сдвига для удаления материала, тем самым повышая обрабатываемость.
Однако увеличение положительного бокового переднего угла уменьшает кривизну носовой части, делая ее подверженной износу.
Задний передний угол
Задний передний угол — это угол, измеряющий наклон задней поверхности режущей кромки относительно центральной оси расточной оправки.
Этот угол также известен как верхний передний угол.
Отрицательный задний передний угол обеспечивает больший зазор для эвакуации стружки, обеспечивая при этом более высокие силы резания.
Рельефные углы
Задние углы обеспечивают зазор для предотвращения трения нережущих кромок инструмента о заготовку.
Чрезвычайно малый задний угол повышает риск истирания инструмента, что, в свою очередь, увеличивает износ инструмента и вибрации.
Существует два задних угла: 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 |
Чтобы начать процесс, стойка инструмента перемещается так, чтобы режущий наконечник расточной оправки соприкасался с обрабатываемой поверхностью, а показания маховичков обнулялись.
Это делается для того, чтобы исключить любые ошибки считывания при расчете глубины пропила, обеспечивая точные размеры окончательного отверстия.
После установки нуля шпиндель токарного станка вращается с требуемой частотой вращения, а расточная оправка перемещается по осям X и Z, чтобы получить желаемый рез.
Типы расточных резцов
Расточные резца можно классифицировать в зависимости от их материала, структуры и конструкции.
В зависимости от типа материала
Тип материала, используемого для изготовления резца определяет ее прочность, позволяющую выдерживать большие силы резания при минимальных вибрациях.
Расточные резцыобычно изготавливаются из двух основных материалов: стали и карбида.
Стальные расточные резцы
Стальные стержни чаще всего используются из-за их низкой стоимости и хороших возможностей обработки.
Однако они менее жесткие и подвержены вибрациям, влияющим на качество реза.
Эти оправки, как правило, подходят для операций растачивания, когда возможно соотношение диаметра и длины растачивания 1:4.
Поэтому стальные стержни рекомендуются для проектов, где низкая стоимость ценится выше высокой точности.
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 являются наиболее жесткими, что делает их идеальными для обработки твердых материалов.
Кроме того, высокая жесткость твердого сплава позволяет использовать расточные оправки меньшего диаметра, что обеспечивает больший зазор для эвакуации стружки.
В результате твердосплавные расточные оправки предпочтительнее для промышленного применения, где требуется высокая точность отверстия.
Эти стержни имеют максимальное отношение диаметра к длине около 1:8:
Однако цельные твердосплавные стержни диаметром более 1 дюйма нецелесообразны из-за их высокой стоимости.
На основе структуры расточной оправки
Расточная оправка с круглым хвостовиком
Хвостовик расточных оправок обычно имеет цилиндрический профиль.
Эти расточные оправки имеют идеально круглую форму, и для их зажима требуется держатель инструмента с V-образной канавкой.
Расточная оправка с плоским хвостовиком
Расточные оправки также доступны с плоским нижним профилем.
Хвостовик этих стержней имеет частично круглый профиль, а основание стержня плоское.
Это способствует надежному зажиму резца и позволяет создавать более высокие силы резания при минимальных вибрациях.
Держатель инструмента с плоским дном используется для зажима этих расточных оправок.
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
Маркировка расточных резцов отечественного производства должна соответствовать ГОСТу.
Для обрабатывающих отверстия глухого типа ГОСТ 18883-73.
Для обрабатывающих отверстия сквозного типа ГОСТ 18062-72.
Согласно этой технической документации маркировка состоит из кода, где присутствует цифровое и буквенное обозначение. На примере обозначения резца 2145-0013 1 ВК6М принцип кодировки следующий:
первые четыре цифры определяют тип (в данном случае это резец для сквозных отверстий);
две последние цифры второго четырехзначного числа скрывают геометрические параметры инструмента;
единичная цифра указывает на геометрическое исполнение;
следующий блок из буквенно-цифрового кода указывает на тип стали, из которой он изготовлен.
Советы по улучшению расточной операции
Операция расточки выполняется для увеличения уже просверленного отверстия и получения высокоточного отверстия с жесткими допусками.
Но выступающая расточная оправка подвержена вибрациям, которые влияют на ее способность производить точные отверстия.
Следовательно, рекомендуется использовать толстую расточной оправку с коротким вылетом, чтобы уменьшить вибрации и получить точное отверстие с жесткими допусками на размеры.
Кроме того, качество операции растачивания также зависит от параметров обработки, таких как скорость резания, скорость подачи и глубина резания.
Как правило, рекомендуется использовать малую глубину резания с высокой подачей и низкой скоростью резания, чтобы улучшить чистоту поверхности и снизить нагрузку на борштангу.
Кроме того, использование демпфирующего, карбидного или тяжелометаллического расточного резца поверх цельной стальной оправки также обеспечивает большую жесткость, что влияет на качество реза.
Выбор подходящей режущей головки для расточной оправки также играет решающую роль в определении качества реза.
Головки сдвоенного типа рекомендуются для черновой обработки, поскольку они обеспечивают более высокую скорость съема материала (MRR) за счет качества поверхности, тогда как головки для чистового растачивания рекомендуются для получения гладкой поверхности.
Сверлить глухие отверстия сравнительно сложнее, чем сквозные. Это связано с тем, что операция сверления для получения глухого отверстия оставляет внутри отверстия конический профиль.
Этот конический профиль ограничивает зазор, доступный для установки расточного инструмента по мере увеличения глубины отверстия.
Поэтому рекомендуется использоватьрезец с плоским дном или концевую фрезу для удаления конического профиля перед расточкой.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Что такое расточноая головка?
Расточная головка представляет собой инструмент в форме блока, на который можно установить расточный инструмент, например расточной оправку. Эти инструменты более универсальны, поскольку они обеспечивают несколько конфигураций для установки инструмента в соответствии с вашими требованиями. В отличие от расточных оправок, которые используются на токарных станках, расточные головки обычно используются со сверлильными или фрезерными станками.
Когда нам нужна расточная оправка?
Расточные оправки нужны, когда требуемый размер отверстия превышает размер самого большого сверла. Как правило, расточные оправки используются для выполнения отверстий диаметром более 50 мм.
Сколько режущих кромок у расточной оправки?
Расточная оправка – это одноточечный режущий инструмент. Это означает, что они имеют единую режущую кромку, что позволяет точно контролировать размеры отверстия.
