Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Федеральное агентство по образованию
ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет – УПИ»
Кафедра «Металлорежущие станки и инструменты»
Режущий инструмент
Курс лекций для студентов специальности 151002 – Металлообрабатывающие станки и комплексы
Лектор Галактионова О.П.
Екатеринбург
2005
Режущий инструмент – та часть металлорежущих станков, которая непосредственно изменяет форму и размеры обрабатываемой детали, как правило, путем срезания стружки.
автоматизированного производства
В общем классификаторе продукции (ОКП) инструмент отнесен к 39 классу. Обозначение (код ОКП) включает 10 знаков:
Подклассы и группы приведены в таблице. Каждая группа подразделяется на подгруппы и виды.
|
Группа |
Подкласс и его состав |
|
|
39 1000 |
39 2000 |
|
|
1 |
- |
Резцы |
|
2 |
Сверла |
Пилы круглые |
|
3 |
Метчики |
Протяжки |
|
4 |
- |
Инструмент зуборезный |
|
5 |
Плашки (резьбонарезные) |
Резьбонакатной и головки резьбонарезные |
|
6 |
Зенкеры |
Инструмент слесарно-монтажный |
|
7 |
Развертки |
- |
|
8 |
Фрезы |
Инструмент зажимной |
|
9 |
- |
Напильники и борфрезы |
Пример обозначения сверл спиральных быстрорежущих с цилиндрическим хвостовиком средней серии правых, диаметром 1,55 мм, обычного исполнения, без поводка: 39 1213 3121.
Прямоугольная система координат с началом в вершине режущего лезвия, ориентированная относительно базы крепления. Применяется для изготовления и контроля инструмента.
Прямоугольная система координат с началом в рассматриваемой точке режущей кромки, ориентированная относительно вектора скорости главного движения. Применяется для определения изменения геометрии инструмента при его установке на станке.
Прямоугольная система координат с началом в рассматриваемой точке режущей кромки, ориентированная относительно вектора скорости результирующего движения. Применяется для определения геометрии инструмента в процессе резания.
Pv - Основная плоскость перпендикулярна
вектору скорости главного движения (статическая система координат);
вектору скорости результирующего движения (кинематическая система координат).
В инструментальной системе координат Pv ориентирована относительно базы крепления инструмента.
Резцы - однолезвийный режущий инструмент для обработки с вращательным или поступательным главным движением и возможностью движения подачи в любом направлении.
Резцы применяются на станках:
где Sо – подача на оборот, t – глубина резания.
прямые; отогнутые; оттянутые, когда
режущее лезвие
смещено относительно оси симметрии державки вправо или влево;
изогнутые – ось резца изогнута в
боковой проекции;
проходные упорные канавочные
для наружной обработки для внутренней обработки
правый левый
радиальный резец тангенциальный резец
Напайные резцы используются в случаях, когда невозможно или не рационально применение сборных конструкций.
Достоинства напайных резцов:
Недостатки:
Требования к конструкции:
Угол врезания пластины (λ) желательно иметь больше переднего угла – это ускоряет переточку и уменьшает расход твердого сплава.
На стойкость и прочность напайных резцов кроме размерных параметров влияет правильность геометрической формы опорной поверхности пластины. Наличие выпуклости и вогнутости опорной поверхности приводит к неравномерной толщине слоя припоя между пластинкой и корпусом, неравномерному распределению напряжений, а выпуклость опорной поверхности способствует возникновению изгибающих деформаций.
Достоинства:
Недостатки:
С увеличением прочности и твердости обрабатываемого материала оптимальный передний угол уменьшается, а с увеличением прочности инструментального материала – возрастает.
Передние углы заметно влияют на интенсивность вибраций. С уменьшением γ вибрации усиливаются.
При работе с толщиной среза а > 0,2 мм на передней поверхности целесообразно делать фаску шириной от 0,2 до 1,0 мм (табл.1.).
Таблица 1.
|
Ширина фаски |
γф |
γ |
|
|
Быстрорез |
f = а |
00 …50 |
250 … 300 |
|
Твердый сплав |
f = (1,5…2) а |
-50 …-100 |
100 … 250 |
При обработке хрупких материалов, форма передней поверхности с фаской неэффективна.
Чрезмерное увеличение заднего угла приводит к снижению прочности и ухудшению теплоотвода. Обычно угол α принимают равным 6…12
Оптимальное значение α, обеспечивающее максимальную стойкость, зависит от толщины срезаемого слоя. С увеличением толщины срезаемого слоя оптимальный задний угол уменьшается.
При обработке твердых и прочных материалов величины задних углов уменьшаются, а при обработке легких сплавов - увеличиваются.
Для уменьшения вибраций при обработке задние углы приходиться уменьшать.
Угол φ выбирают в зависимости от жесткости станка и заготовки, а также от типа и конструкции резца. Его значения находятся в пределах
10 ≤ φ ≤ 100
Значения угла λ находятся в пределах −15 ≤ λ ≤ +45. При λ >6 резко возрастают силы Py и Pz (а Pх - уменьшается), что предъявляет повышенные требования к жесткости системы СПИД.
С увеличением r
Но при этом резко возрастает Pу , что способствует увеличению отжима заготовки и появлению вибраций.
При определенных условиях обработки (вязкий обрабатываемый материал, режимы резания и т.п.) образуется сливная (длинная непрерывная стружка).
Это затрудняет процесс резания, опасно для станочника, создает проблемы со стружкоотводом и ее хранением. Для получения короткой стружки (обычно длиной в несколько сантиметров – рис.) используют стружколомание.
Стружколомание и стружкозавивание необходимо при скоростном точении, при обработке труднообрабатываемых материалов и особенно на станках с ЧПУ и автоматических линиях.
Виды стружколомания
Виды стружколомов:
Пластинки без заднего угла (типа N) называют отрицательными. Некоторые пластинки этого типа можно использовать в перевернутом положении, получая дополнительные режущие кромки
Пластинки с задним углом называют положительными.
Механическое крепление пластин накладывает определенные требования к точности их изготовления. В зависимости от точности исполнения пластины выпускаются четырех степеней:
Пластинки нормальной степени точности (U) применяются в стандартных резцах; (M) и (G) – в резцах, оснащенных минералокерамикой.
Применение пластинок более высокой, чем (U), степени точности целесообразно в условиях автоматизированного производства, когда за счет повышения точности изготовления как пластинки, так и корпуса резца без подналадок обеспечивается высокая точность расположения режущих кромок резца относительно станка.
Международная Организация по Стандартизации (ISO) установила основные правила обозначения инструмента для точения, также как и для других областей металлообработки, устранив разночтения при работе с разными поставщиками. Нижеприведенные таблицы иллюстрируют структуру этой системы.
Обозначение состоит из последовательности латинских букв и цифр, которые располагаются в определенном порядке и содержат, необходимую потребителю информацию.
В обозначении режущих пластин и державок существуют некоторые различия.
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||
|
М |
W |
L |
N |
R |
- |
25 |
25 |
M |
- |
08 |
W |
|
11 |
12 |
8 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
9 |
10 |
||
|
S |
32 |
S |
- |
M |
W |
L |
N |
R |
- |
08 |
W |
|
1 |
Способ крепления пластины |
|
2 |
Форма пластины |
|
3 |
Тип резца по углу в плане |
|
4 |
Задний угол |
6 |
Высота державки |
|
7 |
Ширина державки |
||
|
5 |
Направление резания |
9 |
Длина режущей кромки |
|
8 |
Длина резца |
10 |
Данные завода изготовителя |
|
|
11 |
Исполнение державки |
|
|
S – Стальная державка A – Стальная державка с отверстиями под СОЖ C – Твердосплавная державка E - Твердосплавная державка с отверстиями под СОЖ |
|||
|
12 |
Диаметр державки (мм) |
|
1 |
Форма пластины |
||
|
2 |
Задний угол |
||
|
3 |
Точность изготовления пластинки |
||
|
4 |
Тип пластинки |
А - Без стружколома с отверстием G -Стружколом с обеих сторон, отверстие M - Стружколом с одной стороны, отверстие R - Стружколом с одной стороны без отверстия B - Зенковка с одной стороны, отверстие T, H - Стружколом с одной стороны, отверстие и зенковка P -Паз с одной или обеих сторон, отверстие Z, X - Особый |
|
|
5 |
Длина режущей кромки |
||
|
6 |
Толщина пластинки |
||
|
7 |
Радиус вершины ( в десятых долях миллиметра) |
||
|
8 |
Тип режущей кромки |
F - Острая E - Закругленная T - Скошенная S - Скошенная и закругленная |
|
|
9 |
Обозначение стружколома |
Отрезные резцы работают в весьма тяжелых условиях, так как их рабочая часть имеет малую жесткость, а отвод стружки из зоны ре зания затруднен. Головка резца имеет относительно малую толщину 3…10 мм (а = 0,6D0,5). Чтобы не ослаблять в значительной степени головку, для отрезных резцов приходит ся принимать небольшие значения уг лов (порядка 1…3°) в плане φ1 и задних углов 1 на вспомогательных боковых режущих кромках.
Это приводит к воз растанию трения, особенно при неточ ной установке резца или его некачест венной заточке. Поэтому при работе отрезными резцами, оснащенными твер дым сплавом, часто происходят выкра шивания и сколы режущей части, а так же отрывы пластинки от державки рез ца.
Для повышения прочности соеди нения пластинки с державкой целесооб разно пластинку, снабженную скоса ми, напаивать в угловой паз державки (рис. , а), что соответственно увеличи вает площадь прилегания ее к державке. Кроме того, боковые стенки паза препят ствуют смещению пластинки под дейст вием боковых усилий, возникающих в процессе работы резца.
С целью повышения прочности и жест кости головки высота ее делается боль ше высоты стержня (рис. 15, 6).
Oтрезной резец при работе обычно не срезает весь металл среза, так как в определенный момент отрезаемая заго товка отламывается и в центре остается несрезанный стержень. Если необходимо полностью обработать один из торцов, не оставляя на нем центрального стерж ня, то главную режущую кромку резца оформляют под углом φ = 75… 80, в то время как у обычных отрезных резцов угол в плане φ = 90.
Находят применение также отрезные резцы с симметричной ломаной режу щей кромкой (рис. 15, г) с углами в плане φ = 60…80. Такое оформление режущей части резца облегчает его вре зание в заготовку, улучшает условия схода стружки, снижает возможность увода резца. С этой же целью на отрез ных резцах с углом φ = 90 выполняютфаски f с обеих сторон размером 1 …1,5 мм под углом 45.
А) Державка со стандартным поперечным сечением корпуса обеспечивает:
Технологические возможности ограниченны небольшими глубинами из-за фиксированной длины пластинчатой части.
Б) Корпус-лезвие со вставными пластинами крепится в резцовом блоке. Используется при обработке больших диаметров
Закрепление пластины за счет пружинящих свойств корпуса
для прорезания наружных, внутренних и торцовых канавок
А) С обычной державкой
Б) с пластинчатым корпусом
На строгальных станках в момент врезания резцы испытывают ударные на грузки, а при дальнейшем резании воз можны вибрации, что связано с консоль ным креплением резца и изменением глубины резания. В связи с консольным вариантом крепления строгальных резцов (рис. ) вершина лезвия в процессе резания (в результате отжима) будет пе ремещаться по дуге окружности с центром в точке А. При этом чем дальше вершина лезвия отстоит от опорной плос кости резца, тем больше радиус этой окружности. Дополнительное перемещение вершины приведет к ее углублению в тело заготовки, а это в свою очередь к изме нению глубины резания и поломке резца. Во избежание этого необходимо, чтобы вершина лезвия резца располагалась на уровне его опорной плоскости, для чего резцы делают с изогнутым корпусом. У строгальных резцов следует увеличить угол наклона главной режущей кромки λ до 20° с целью предохранения вершины лезвия от ударной нагрузки.
По роду выполняемой работы строгаль ные резцы делят на
Для чистовой обработки плоскостей применяют чистовые резцы (г).
Долбежные резцы (рис. 17) применяют при обработке внутрен них поверхностей на долбежных станках в единичном и мелкосерийном производ стве
Фасонные резцы при меняют для обработки деталей с различной формой образующей. По сравнению с обычными резцами они обеспечивают
Фасонные резцы используют на токар ных и револьверных станках, автоматах и полуавтоматах. Резцы проектируют для обработки конкретной детали, и их при менение экономически оправдано при круп носерийном и массовом производстве.
Стержневые резцы можно устанавливать в резцедержателях универ сальных станков. Недостатком является уменьшение высоты рабочей части после переточки, компенсируемое подкладками. Стержневые резцы имеют малое число переточек. Их заднюю поверхность шли фуют под углом = 10...12°.
Призматические резцы имеют большее число переточек. Их вершину в осевой плоскости заготовки устанав ливают регулировочным винтом. Задний угол у этих резцов получают при уста новке их в специальных резцедержателях (рис. 2.16, а) под углом = 10...12°. Кре пление и базирование резца в резцедер жателе осуществляется с помощью хвос товика типа ласточкина хвоста. Недоста ток призматических резцов - невозмож ность обработки внутренних фасонных поверхностей.
Круглые фасонные резцы применяют для обработки как наружных, так и внут ренних фасонных поверхностей. Они более технологичны, чем призматические, так как представляют собой тела вращения, и допускают большее число переточек и ста чиваются до достаточной по условию прочности величины.
Задние углы у круглых резцов полу чают установкой их оси выше осевой плоскости заготовки в специальных рез цедержателях (в). Базируют резец в резцедержателе по отверстию и торцу, а вершину в осевой плоскости изделия устанавливают путем поворота резца вокруг оси. Для этого на торце резца сделан буртик с торцовыми зубьями. Торцовые зубья на резце сопрягаются с торцовыми зубьями рычага, устанавли ваемого на одной оси с резцом. Рычаг поворачивают по-воротом винта 2 , находя щегося в заце-плении с зубчатым сектором рычага 5.
Рис. . Резцедержатели для крепления фа сонных резцов:
а – призматического: 1 - винт крепления держав ки; 2 – корпус; 3 - резец; 4 - винт регулирования резца по высоте; 5 - прихват для зажима резца; 6 - винт: 7 – шпонка;
б - круглого: 1 - корпус; 2 - винт поворота зубча того сектора рычага; 3 - ось; 4 - гайка; 5 - ры чаг; 6 - резец; 7 - гайка крепления резцедержате ля; 8 - винт; 9 - винты регулирования шпонки; 10 – шпонка.
осуществляется в направлении ее оси. Радиальный резец образует весь профиль заготовки одновременно. В результате на заготовку действуют значительные силы резания, которые могут привести к деформированию заготовки и появлению вибрации. Вершина тангенциального резца устанавливается по касательной к минимальному радиусу обрабатываемой заготовки. Передняя по верхность располагается под углом λ по отношению к оси заготовки, обеспечивая не одновременное, а постепенное профили рование изделия. Вследствие этого резко снижается сила резания и уменьшается вероятность появления вибрации. Танген циальными резцами можно обрабатывать нежесткие заготовки большой длины.
Винтовые образующие позволяют увеличить задние углы резца при обработке с радиальной подачей заготовок, имеющих прямолиней ные участки, перпендикулярные к ее оси.
из твердого сплава.
R - наруж ный радиус резца.
При проектировании резца задают передний γА и задний А углы для точки профиля резца А, обрабатывающей мини мальный радиус заготовки в плоскости, перпендикулярной к оси заго товки. С увеличением обрабатываемого диаметра передний угол уменьшается а задний увеличивается. На рис. , а показаны радиаль ные задний B и передний γB углы для точки B, профиля резца с радиусом rв. Углы B и γB будут одинаковы для всех точек профиля резца, имеющих радиус rв.
У призматического фасонного резца изменение γ и не приводит к изменению угла режущего лезвия βi вдоль режущей кромки (β – угол между передней и задней поверхностями), т.к. ; и βА = βВ
У круглых фасонных резцов угол режущего лезвия уменьшается по мере уменьшения радиуса резца в рассматриваемой точке режущей кромки, т.е. βВ < βА .
Это приводит к ухудшению теплоотвода, следовательно, к снижению стойкости. Рекомендуют задние углы на вершине у круглых резцов делать меньше по величине, чем у призматических.
, , где
r0 - минимальный радиус детали,
ri - радиус детали в рассматриваемой точке,
γ0 ,γi - передние углы соответственно на вершине резца и в рассматриваемой точке,
0 , I – задние углы в соответствующих точках.
, ,
где ,
R – наружный радиус резца
Стойкость резца зависит от значения задних и передних углов в се чении, перпендикулярном проекции режу щей кромки на основную плоскость.
рассчи тывают по формулам
; , где
φi – угол профиля, измеряется между касательной к образующей данного участка в данной точке перпендикуляром к базе крепления резца.
Для точек , в которой угол φi = 0, (торцовые участки) передние и задние углы в главной секущей плоскости равны нулю. На этих участках профиля резца будет происходить ин тенсивное изнашивание. Для резца, ось которого парал лельна оси заготовки, увеличивать задние углы на таких участках профиля нельзя, поэ тому режущая кромка для уменьшения трения задней поверхности об обработан ную поверхность оформляется так, как по казано на рис. 2.17, б, 8. Передний угол γN на участках профиля с малыми значениями угла φ можо увеличить за точкой лунки вдоль режущей кромки (рис. 2.17, 8, г).
В тех случаях, когда требуется высокая стойкость резца при обработке заготовки, участки профиля которой перпендикуляр ны к оси, следует применять резцы с осью, наклоненной к оси заготовки, или приме нять резцы с винтовой образующей.
Расположение пластины вдоль задней грани резца обеспечивает увеличение толщины пластины при одновременном уменьшении ее ширины. Увеличивается прочность пластины. Благодаря этому увеличивается предельно допустимая подача до 1,5 раз, увеличивается число допустимых переточек при преимущественном износе по передней поверхности, снижается вероятность поломки пластины.
Тангенциальное крепление пластины обеспечивает высокую жесткость даже при обработке с большими подачами, при которых возникают большие механические нагрузки. Для того, чтобы минимизировать силы резания и улучшить сход стружки, пластина снабжена винтовой наклонной режущей кромкой с положительным передним углом. Стружка сходит без помех со стороны элементов крепления. Специальный стружколом обеспечивает дробление стружки на черновых режимах.
Зачистные пластины Wiper позволяют производить высокопроизводительную чистовую и получистовую обработки. Изменение радиуса при вершине пластины позволяет увеличение подачи в 2 раза при неизменной чистоте обработки
Многофункциональная система, позволяющая производить 8 видов обработки при помощи одной пластины:
Основной принцип работы данного резца заключается в изгибе державки под действием сил, в результате чего возникает угол (a), величина которого зависит от сил резания и может изменяться в зависимости от подачи (f), глубины резания (ap), вылета державки (Т), ширины режущей кромки, скорости резания и обрабатываемого материала. Когда все перечисленные факторы в процессе резания остаются постоянными достигается высокая точность обработки до ±0,01 мм
Использование системы GRIP улучшает качество чистовой обработки в сравнении с резцами ISO в аналогичных условиях.
Крепление жестким прижимом фиксирует пластину в гнезде в двух направлениях и одновременно прижимает к опоре
Достоинства
расточку
Оглавление
26
отогнутые для работы с продольной и поперечной подачами
ступенчатых и нежестких валиков
нежестких валиков
Недостатком этой формы является малая прочность вершины
С - крепление прихватом.
Р – рычагом или клином
через отверстие.
М – прихватом сверху и
зажим через отверстие.
S - винтом через отверстие
пластин с задним углом
Х – самозажим
G – винтовой зажим
39 __ __ __ __ __ __ __ __
γ
В
А
В
А
γВ
γА
Класс
Подкласс
Группа
Подгруппа
Вид
Порядковый номер
δ1
δ2
В
А
А
δγ
γА
γВ
В
А