Расточной резец

Растачивание — это процесс механической обработки, обычно осуществляемый на токарном станке с использованием специального инструмента. Такой инструмент называется расточной резец или расточная оправка.
Расточной резец – это специализированный инструмент, предназначенный для увеличения уже проделанного отверстия до необходимых параметров. Благодаря разнообразию видов расточных резцов важно разбираться в их типах и особенностях. Поэтому в этой статье будет подробно рассмотрена геометрия, типы и режущие головки расточных резцов. А также факторы, влияющие на процесс растачивания.
Расточной резец чаще всего представляет собой цилиндрический инструмент с одноточечным режущим элементом на одном конце. Этот инструмент используется для модификации просверленного отверстия, увеличивая его диаметр до нужных размеров и обеспечивая соблюдение заданных спецификаций.
Расточной резец — это длинный инструмент, который выступает из держателя. Эта функциональная особенность делает его подверженным вибрациям при работе с большими усилиями резания.
Таким образом конструкция позволяет инструменту расширять отверстия, превышая его собственный диаметр. Этим и отличается процесс растачивания от сверления и развертывания.
Толстые расточные оправки могут снижать вибрации, они оставляют меньше места для удаления стружки во время операции растачивания.
Следовательно выбор правильной расточной оправки зависит от типа используемого станка и обрабатываемого материала.
При работе с деревом на токарных станках обычно применяются ручные расточные инструменты. В то время как для металлообработки используются более прочные расточные резцы, устанавливаемые на стойку инструмента.
Для обработки твердых материалов следует выбирать толстые расточные резцы. Они способны выдерживать большие усилия резания при минимальной вибрации и износе.
Кроме того, при работе с твердыми материалами образуется короткая стружка, которая легко удаляется.
При обработке мягких материалов требуется меньшее усилие резания, что уменьшает отклонения расточной оправки.
В таких случаях предпочтительнее использовать тонкие расточные оправки. Этот тип резца оставляет больше места для удаления длинной волокнистой стружки, образующейся при работе с пластичными материалами.
Таким образом, правильный выбор расточной оправки играет важную роль, обеспечивая необходимую жесткость для работы с большими нагрузками и упрощая удаление стружки.
Геометрия расточного резца

Помимо размеров, геометрия расточной оправки играет важную роль в способности инструмента создавать отверстия различных диаметров и глубин.
Минимальный диаметр отверстия (D) определяет наименьший размер отверстия, для которого может быть использована расточная оправка.
Диаметр хвостовика (d) — это диаметр той части расточной оправки, которая зажимается в держателе инструмента и, как правило, является самой толстой частью резца.
Общая длина (L) включает в себя длину резца, охватывая как хвостовик, так и режущую часть. Длинные оправки могут быть более подвержены отклонениям при больших усилиях резания. Тогда как короткие оправки обеспечивают большую жесткость и плавный рез.
Максимальная глубина скважины (l) указывает на длину режущей части расточной оправки. Она определяет максимальную глубину, на которую можно расширить отверстие.
Смещение центральной оси (m) показывает расстояние от оси хвостовика до режущей кромки инструмента. Это помогает лучше контролировать процесс резания.
Радиус вершины резца

Степень скругления режущего края инструмента определяется радиусом вершины резца (R).
В точке пересечения передней и задней поверхности формируется основная режущая кромка. А при пересечении вспомогательных поверхностей создается дополнительная режущая кромка. Соединение этих двух кромок формирует вершину резца. Чтобы усилить прочность инструмента, вершина не делается острой, а скругляется. Либо же добавляется прямая переходная режущая кромка.
Больший радиус вершины увеличивает площадь контакта между инструментом и обрабатываемым материалом, что улучшает стойкость инструмента и способствует более плавному резанию, снижая нагрузку на режущую кромку.
Однако чрезмерное увеличение радиуса вершины может привести к ухудшению качества поверхности из-за усиленных тангенциальных и радиальных сил. Которые в свою очередь могут вызвать вибрации на обрабатываемой поверхности.
Задние углы играют важную роль в обеспечении правильной работы расточной оправки.
Эти углы предотвращают контакт режущего инструмента с обрабатываемой деталью, что помогает избежать износа как заготовки, так и самого инструмента.
Расточная оправка имеет два вида задних углов: боковой задний угол и торцевой задний угол.
Боковой задний угол создает коническую поверхность на режущей головке, предотвращая её контакт с заготовкой.
Этот угол измеряется на торце режущей головки относительно воображаемой линии, которая параллельна центральной оси инструмента.
Угол торцевого заднего зазора, в свою очередь, относится к конусности вершины режущей головки, что предотвращает её контакт с основанием отверстия.
Он измеряется в верхней части инструмента относительно воображаемой линии, которая проходит перпендикулярно центральной оси инструмента.
Боковой передний угол

Боковой передний угол измеряет наклон боковой поверхности режущей кромки по отношению к воображаемой линии, перпендикулярной центральной оси расточной оправки.
Этот угол может быть как положительным, так и отрицательным, в зависимости от направления наклона.
Положительный боковой передний угол увеличивает силу сдвига, что способствует более эффективному удалению материала и улучшает процесс резания.
Однако с увеличением положительного бокового переднего угла радиус носовой части уменьшается, что делает инструмент более подверженным износу.
Задний передний угол, или верхний передний угол, измеряет наклон задней поверхности режущей кромки относительно центральной оси оправки.
Отрицательный задний передний угол обеспечивает больше пространства для вывода стружки, но при этом повышает силы резания.
Рельефные углы

Задние углы играют важную роль, так как они обеспечивают зазор, предотвращающий трение частей инструмента, которые не участвуют в резке, о заготовку.
Слишком маленький задний угол может увеличить риск износа инструмента, что приведет к его быстрому разрушению и возникновению вибраций.
Существует два типа задних углов: боковой задний угол и торцевой задний угол.
Как использовать расточной резец?

Расточная оправка используется аналогично другим режущим инструментам токарного станка.
Однако её применение требует наличия предварительно просверленного отверстия в заготовке.
Расточная оправка крепится в резцедержателе, который перемещается по осям X и Z токарного станка , в то время как заготовка вращается на шпинделе токарного станка.
Настройка расточного резца
Правильная настройка расточного резца играет ключевую роль в обеспечении качественной обработки.
В свою очередь неправильная настройка может привести к вибрациям во время обработки, что негативно скажется на поверхности растачиваемого отверстия, оставляя следы вибрации.
Процесс настройки включает выбор оптимальной длины зажима и вылета оправки, что зависит от типа используемого расточного инструмента.
Тип расточной оправки | Макс. длина вылета | Мин. длина зажима |
---|---|---|
Стальная оправка | 4 x диаметр стержня | 3 x диаметр стержня |
Тяжелый металл/карбид вольфрама | 6 x диаметр стержня | 4 x диаметр стержня |
Цельная твердосплавная оправка | 8 x диаметр стержня | 4 x диаметр стержня |
Короткая демпфированная оправка | 7 x диаметр стержня | 4 x диаметр стержня |
Длинная демпфированная оправка | 10 x диаметр стержня | 4 x диаметр стержня |
Усиленная демпфирующая оправка (карбид) | 14 x диаметр стержня | 4 x диаметр стержня |
После установки, стойка инструмента перемещается так, чтобы режущий конец оправки коснулся заготовки, а показания маховичков были обнулены.
Это исключает возможные ошибки при расчете глубины реза, что позволяет получить точные размеры финального отверстия.
После этого запускается шпиндель с необходимой скоростью вращения, и оправка перемещается по осям X и Z для выполнения реза.
Типы расточных резцов
Расточные резцы классифицируются по материалам, конструкции и их особенностям.
Материалы расточных резцов
Материал, из которого изготовлен резец, сильно влияет на его эксплуатационные характеристики. Резцы могут быть сделаны из стали или карбида, каждый из которых имеет свои преимущества и предназначен для разных условий обработки.
Стальные резцы прочны и износостойки, что делает их универсальными. Они более гибкие и поддаются заточке, что позволяет добиться высокой точности при обработке. Однако они менее стойки к высоким температурам и требуют частой заточки.
Карбидные резцы, в отличие от стальных, обладают значительно большей твердостью и устойчивостью к износу, что делает их идеальными для работы с твёрдыми материалами, такими как титан или нержавеющая сталь. Они обеспечивают стабильную работу и не требуют частой заточки, но при этом менее гибки и могут быть более хрупкими.
Выбор между стальными и карбидными резцами зависит от требований конкретного производственного процесса и условий эксплуатации.
Стальные расточные резцы

Стальные расточные резцы являются доступным и экономичным вариантом для обработки широкого диапазона материалов. Они предоставляют хорошую производительность по разумной цене.
Тем не менее, стальные резцы могут быть менее жёсткими, что делает их подверженными вибрациям при обработке твёрдых материалов или при глубокой расточке. Это может негативно сказаться на точности и качестве обработки.
Ограничение по соотношению длины вылета к диаметру у стальных резцов составляет около 1:4, что означает, что они могут растачивать на длину до четырёх диаметров стержня. Превышение этого значения может привести к ухудшению качества обработки.
Стальные резцы рекомендуются для тех случаев, когда важна экономичность и высокая точность не является критически важным фактором.
Многие стальные оправки также могут быть оснащены сменными твердосплавными пластинами.
Расточные оправки из тяжелого металла

Расточные оправки из тяжелого металла, чаще всего сделанные из карбида вольфрама, обеспечивают большую жёсткость по сравнению с аналогами из стали.
Они позволяют достигать более высокого соотношения длины вылета к диаметру — до 1:6, что делает их предпочтительным выбором для сложных задач, где требуется высокая жёсткость по разумной стоимости.
Твердосплавные расточные резцы

Твердосплавные резцы известны своей высокой прочностью, что делает их оптимальным выбором для обработки материалов повышенной твердости. Благодаря своей жесткости, они позволяют использовать расточные оправки меньшего диаметра. Это обеспечивает лучший отвод стружки и повышает общую производительность процесса.
Благодаря своей точности и надежности, твердосплавные расточные резцы широко используются в промышленности, где требуется высокое качество обработки отверстий. Они эффективно удаляют материал, минимизируя вибрации, что позволяет получать гладкие и точные отверстия.
В то же время существуют и ограничения. Например, максимальное соотношение диаметра к длине у таких резцов — около 1:8. Также цельные твердосплавные резцы с диаметром больше 1 дюйма могут оказаться слишком дорогими для практического применения.
Классификация по структуре расточной оправки
Расточные оправки могут иметь различные виды хвостовиков: круглый и плоский.
Оправки с круглым хвостовиком имеют идеально круглый профиль, что требует использования держателя инструмента с V-образной канавкой для надежной фиксации. Такой дизайн удобен и эффективен в применении.
Оправки с плоским хвостовиком отличаются тем, что их основание имеет плоскую поверхность. Это обеспечивает стабильное крепление и позволяет выдерживать большие нагрузки при минимальных вибрациях. Для них используется держатель инструмента с плоским дном, что делает их надежным выбором для жестких условий резания.
Классификация по конструкции расточной оправки
Цельные расточные резцы

Цельные расточные резцы являются одними из самых распространенных. Их цельнометаллическая конструкция позволяет им выдерживать высокие нагрузки, создавая значительные силы резания.
Благодаря своей простой конструкции, они обычно дешевле в сравнении с демпфирующими расточными резцами.
Демпфирующие расточные резцы

Демпфирующие расточные резцы оснащены специальной полостью, содержащей инерционную массу, которая подвешена в густой жидкости. Эта конструкция помогает значительно уменьшить вибрации во время обработки.
Они применяются в ситуациях, где критически важно получить высокое качество обработки и точность поверхности.
Коды ANSI для расточных оправок


Коды ANSI для расточных оправок представляют собой систему обозначений, которая помогает определить характеристики каждой оправки, включая тип, геометрию и размеры.
Стандартный идентификационный код расточной оправки состоит из девяти блоков.
Пример кода: C10U-PTJAR2.
Этот код включает девять элементов, каждый из которых указывает на определенное 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 |
Каждый элемент кода можно интерпретировать с помощью таблиц ANSI, при этом последний блок указывает длину режущей кромки в дюймах.
Обозначение расточных резцов по ГОСТу
В соответствии с ГОСТ 18883-73 для резцов, применяемых для обработки глухих отверстий, и ГОСТ 18062-72 для обработки сквозных отверстий, маркировка содержит следующие элементы:
- Четыре начальные цифры указывают на тип резца. Например:
- 2145 означает резец для обработки сквозных отверстий.
- Для резцов для глухих отверстий используются другие четыре цифры.
- Две завершающие цифры второго четырехзначного числа обозначают геометрические параметры инструмента.
- Одиночная цифра указывает на форму резца.
- Последующий буквенно-цифровой код указывает на вид материала, из которого изготовлен резец.
Пример маркировки: 2145-0013 1 ВК6М
- 2145: резец для сквозных отверстий,
- 0013: геометрические параметры,
- 1: форма резца,
- ВК6М: материал инструмента.
Такое обозначение позволяет точно классифицировать резцы по их характеристикам, назначению, геометрии и материалу.
Рекомендации по улучшению процесса растачивания
Следующие советы помогут улучшить точность и качество растачивания при строгих допусках на размеры. Вот несколько ключевых моментов:
- Подбор расточной оправки: Использование короткой оправки с толстым сечением помогает уменьшить вибрации и повысить точность процесса, особенно при работе с материалами, склонными к вибрациям.
- Настройка параметров резания: Скорость резания, подача и глубина резания напрямую влияют на качество обработки. Рекомендуется использовать малую глубину реза с высокой подачей и низкой скоростью, чтобы улучшить чистоту поверхности и уменьшить нагрузку на инструмент.
- Материал инструмента: Использование твердосплавных, демпфирующих или тяжелометаллических инструментов обеспечивает лучшую жесткость и высокое качество реза, особенно при обработке твердых материалов.
- Выбор режущей головки: Для черновой обработки лучше применять сдвоенные головки, обеспечивающие высокую производительность съема материала. Для чистовой обработки подойдут головки, гарантирующие гладкую поверхность.
- Особенности сверления глухих отверстий: При создании глухих отверстий важно учитывать конический профиль внутри отверстия. Для его устранения можно использовать резцы с плоским дном или концевые фрезы до начала растачивания.
Применение этих рекомендаций способствует высокоточному растачиванию и получению отверстий с минимальными допусками.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Что представляет собой расточная головка?
Расточная головка — это инструмент, предназначенный для установки расточной оправки или другого инструмента. Она, в отличие от оправок для токарных станков, чаще используется на сверлильных и фрезерных станках. Эти головки очень универсальны, позволяя гибко настраивать инструмент в зависимости от специфики работы.
Когда необходимо использовать расточную оправку?
Расточные оправки необходимы, когда требуемый диаметр отверстия превышает возможности стандартных сверл. Они обычно применяются для отверстий диаметром более 50 мм.
Сколько режущих кромок у расточной оправки?
Расточная оправка имеет одну режущую кромку, что обеспечивает высокую точность и контроль за процессом обработки отверстий.