для чего нужен фасонный резец
Фасонные резцы
Фасонные резцы применяются для обработки деталей с фасонным профилем. По сравнению с обычными резцами они обеспечивают:
На рис. 76 приведена схема обработки при помощи десяти простых и двух фасонных резцов. В первом случае время обработки
Из-за большой стоимости фасонные резцы применяются при крупносерийном и массовом производствах.
Типы фасонных резцов
В практике встречаются разнообразные фасонные резцы, которые делятся па следующие типы (рис. 77):
Круглый резец насаживается на оправку и предохраняется от проворачивания при помощи зубьев или рифлений, сделанных на одном из его торцов (рис. 78). Призматический резец закрепляется в державке при помощи ласточкина хвоста и винтов.
Радиальный фасонный резец
Радиальный резец устанавливается по отношению к заготовке таким образом, чтобы обеспечить поперечную подачу по радиусу. В процессе резания ось детали пересекается одной или несколькими точками режущей кромки резца. Из-за широкого фронта работы радиальный резец работает в тяжелых условиях, вследствие чего приходится применять пониженные режимы резания. При обработке длинной заготовки малою сечения возникает опасность прогиба его от усилия резания.
Тангенциальный фасонный резец
Тангенциальный резец устанавливается по касательной к внутренней окружности профиля изделия. Режущая кромка снабжена скосом под углом φ (см. рис. 77, в). Это позволяет ему работать не сразу всем профилем, а с последовательным вводом в работу всех точек режущей кромки. Обработка профиля заканчивается тогда, когда последняя точка кромки пройдет через ось заготовки.
Тангенциальные резцы рекомендуется применять для обработки малоустойчивых к прогибу заготовок и неглубоких профилей.
В практике получили распространение резцы с параллельным расположением оси отверстия (для круглых) или базы крепления (для призматических) относительно оси заготовки. Наклонное расположение оси отверстия или базы крепления применяется в исключительных случаях, когда конфигурация детали на отдельных участках профиля не обеспечивает получения оптимальных задних углов при параллельном расположении.
Для улучшения процесса резания фасонные резцы необходимо снабжать положительным передним углом (см. рис. 77, а, б). Резцы с положительным углом у и углом наклона режущей кромки λ, (см. рис. 77, ё) применяются при повышенных требованиях в отношении соблюдения формы детали и точности заданных ее размеров (например, на ответственном участке 1-2 длиной l).
Круглые фасонные резцы
Круглые резцы обычно выполняются с кольцевыми образующими фасонных поверхностей.
Призматические резцы обладают по сравнению с круглыми надежностью крепления, широким выбором заднего угла, большой прочностью режущей кромки, лучшим отводом тепла, а также обеспечивают большую точность обработки детали.
Однако в практике круглые резцы получили более широкое распространение, что объясняется в основном простотой их изготовления как тел вращения.
Фасонные резцы
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Южно-Уральский государственный университет
Филиал в г. Златоусте
Кафедра «Технология машиностроения, станки и инструмент»
Учебное пособие
, Дерябин резцы: Учебное пособие. –– Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2004. –– 34 с.
В учебном пособии рассмотрена методика проектирования радиальных и тангенциальных фасонных резцов. Разработана математическая модель для расчета глубин профиля фасонных резцов. Приведены правила конструирования резцов.
Учебное пособие предназначено для студентов специальностей 210200 при изучении курсов «Проектирование металлорежущих инструментов», «Режущий инструмент и инструментальное обеспечение автоматизированного производства», а также при выполнении курсовых и дипломных проектов с использованием САПР металлорежущих инструментов.
Ил. 26, табл. 2, список лит. –– 6 назв.
Одобрено учебно-методической комиссией филиала ЮУрГУ в г. Златоусте.
Ó Издательство ЮУрГУ, 2004.
В крупносерийном и массовом производстве для обработки фасонных деталей в качестве основного режущего инструмента применяют фасонные резцы.
Широкое распространение фасонных резцов объясняется рядом достоинств, присущих как методу обработки, так и инструменту.
1. Фасонными резцами можно обрабатывать сложнопрофильные детали на станках с простой кинематической схемой формообразования поверхности. Это позволяет уменьшить затраты на оборудование и использовать менее квалифицированный труд.
2. Небольшой по сравнению с точением на копировальных станках обычными резцами путь резания позволяет значительно повысить стойкость инструмента и производительность обработки.
3. Большое число переточек способствует снижению расхода инструмента на программу выпуска и обеспечивает идентичность профиля всех деталей.
4. Простота заточки фасонных резцов (затачиваются они только по передней поверхности) позволяет уменьшить затраты на их эксплуатацию.
Несмотря на то, что фасонные резцы сложнее в изготовлении, стоимость их выше, чем у резцов общего назначения, указанные достоинства позволяют уменьшить затраты на изготовление деталей.
Фасонные резцы, расчёт которых рассмотрен ниже, отличаются от резцов с фасонной режущей кромкой строением задней поверхности. У фасонных резцов задняя поверхность образуется режущей кромкой, определённым образом соответствующей профилю обрабатываемой детали, при её движении относительно базы крепления резца к державке по траектории, обеспечивающей постоянство формы режущей кромки при переточках резца. У резцов с фасонной режущей кромкой задняя поверхность строится без соблюдения этого условия, в связи с чем перетачивают их по профилю на оптико-шлифовальных станках или по шаблонам, что дорого и трудоёмко [1, 2].
Фасонные резцы — специальные инструменты, применяемые для обработки только тех деталей, для которых рассчитаны. Изменение размеров детали без изменения формы профиля требует изготовления другого резца.
По характеру движений, образующих кинематическую схему формообразования поверхности, фасонные резцы разделяются на две большие группы — радиальные (рис. 1) и тангенциальные (рис. 2).
В каждой группе фасонные резцы классифицируются по ряду признаков.
1. По траектории движения подачи различают резцы с прямолинейной траекторией подачи (см. рис. 1) и круговой (рис. 3).
2. По форме различают резцы призматические (рис. 1а) и круглые (рис. 1б).
3. По расположению поверхности, соединяющей резец с державкой (эту поверхность называют базой крепления) относительно оси детали, различают резцы с наклонной под углом e (рис. 4) базой и резцы с базой, параллельной оси детали (см. рис. 1).
Рис. 1. Радиальные резцы: а) призматический, б) круглый
4. По расположению передней поверхности относительно оси детали различают резцы с базовой точкой и базовой линией. В первом случае передняя поверхность резца параллельна оси детали (рис. 1), а во втором — она пересекает ось детали (рис. 5).
5. По форме задней поверхности различают резцы с цилиндрической задней поверхностью (резцы призматической формы рис. 1а), с задней винтовой поверхностью (рис. 6) или поверхностью вращения (круглые резцы рис. 1б).
Фасонные резцы изготовляют из быстрорежущих сталей марок Р6М5 (скорость резания V до 11 м/мин), Р18М (V=15…25 м/мин), Р18, Р9К10 (V=22…45 м/мин), Р10К5Ф5 (V=45…60 м/мин) и твёрдых сплавов (при отсутствии вибраций и ударных нагрузок) марок ВК10М, ТТ7К12, Т5К12В [1, 2].
Фасонные резцы устанавливают в специальные державки [1], позволяющие точно настроить положение резца относительно детали.
Рис. 2. Тангенциальный резец
Рис. 3. Обработка с круговой подачей
Рис. 4. Резцы с наклонной базой
1. Радиальные фасонные резцы
1.1. Формообразование поверхности детали
При обработке детали радиальные фасонные резцы (см. рис. 1) вне зависимости от их конструктивного исполнения располагаются так, что траектория одной точки или её некоторый участок располагаются в плоскости, параллельной вектору подачи и проходящей через ось детали.
По мере врезания режущей кромки её точки постепенно вступают в работу, вследствие чего поверхность резания изменяет свою форму. В момент выключения механизма подач режущая кромка располагается на поверхности детали, т. е. в момент формообразования поверхности детали поверхность резания совпадает с поверхностью детали. Поверхность детали при таком методе формообразования есть поверхность вращения, описанная вращением режущей кромки вокруг оси детали. Переменные во времени параметры процесса резания — толщина и ширина среза и силы резания — делают процесс резания сложным, могут возникать вибрации, приводящие к сколу режущей кромки и повышению шероховатости поверхности детали. В связи с этим радиальными фасонными резцами рекомендуется обрабатывать детали жёсткие, с отношением (l/d) £ 3, где l — длина, d — минимальный диаметр профиля детали, определяющие жёсткость детали.
Рис. 5. Резец с двойным углом
наклона передней поверхности
Рис. 6. Резец с винтовой задней
1.2. Геометрические параметры режущей части радиальных
Геометрические параметры режущей части (рис. 7) — углы a и g — задают в базовой точке (или на базовой линии) режущей кромки в плоскости n, перпендикулярной базе крепления резца. За базовую принимают точку А, наиболее удалённую от базы крепления.
Рис. 7. Геометрические параметры режущей части
При изготовлении призматических резцов переднюю поверхность располагают под углом
(1.1)
относительно нормали к образующим задней поверхности. При установке в державке резец располагают так, чтобы угол между касательной к поверхности резания и образующей задней поверхности в точке А был равен углу a, тогда
Передний угол радиального круглого резца выполняют при его изготовлении, располагая переднюю поверхность на расстоянии Н от оси резца, а задний угол получают за счёт установки оси резца выше оси детали на величину hр. Из рис. 7 следует:
где R=D/2 — радиус резца в базовой точке (D — максимальный диаметр резца).
Исходя из особенностей геометрии радиальных резцов, для призматических резцов в базовой точке назначают a = 12°…15°, для круглых — a = 10°…12°.
Значение передних углов радиальных резцов назначают по табл. 1 в зависимости от обрабатываемого материала и материала резца.
Углы a и g в точках, не совпадающей с базовой, имеют другие значения. В плоскости, перпендикулярной оси детали [3]:
(1.3)
(1.4)
Виды и маркировки фасонных резцов, советы по выбору
Формирование фасонных поверхностей
при токарной обработке происходит путем вращения криволинейных образующих вокруг оси изделий. Образующие могут представлять собой также сочетания линий различного профиля, создающих при вращении определенную конфигурацию детали. Существует несколько способов изготовления и контроля формы изделий с фасонными поверхностями, в том числе с использованием:
При использовании шаблонов подача резца осуществляется как в продольном, так и в поперечном направлении. После срезания определенной толщины слоя к детали прикладывается шаблон для определения размера следующего срезаемого слоя.
Наиболее простым способом получения фасонной поверхности детали является использование резца с режущей кромкой, повторяющей заданную криволинейную образующую.
Применение копира дает возможность получения наиболее точную конфигурацию детали. Иногда на практике приходится использовать комбинацию всех перечисленных способов – чаще всего это касается вытачивания удлиненных изделий с использованием твердосплавного и быстрорежущего инструмента.
Современное станочное оборудование обеспечивает высокую точность обработки заготовок, при этом деталь должна быть надежно закреплена в шпинделе или центрах станка. В случаях, если длина заготовки значительно превышает ее диаметр, применяются добавочные опоры – люнеты. Таким образом, можно значительно увеличить жесткость установки детали, что способствует точности обработки.
Применение на практике резцов с криволинейной конфигурацией ограничивается шириной их режущей части, которая не должна превышать 60 мм. Радиус чугунных и стальных заготовок из чугуна или стали ограничивают 20-ю миллиметрами. В таких случаях важно учитывать, что действующие усилия в зоне резания должны соответствовать общей жесткости всех составляющих системы СИД.
Если необходимо получить радиус обрабатываемой детали, превышающий 20 мм, используют проходные резцы, радиус закругления которых меньше, чем радиус закругления сопрягаемой детали, к примеру, подшипника.
а – цельный; б – с механическим креплением режущей части; в — дисковый
Классификация
Режущие инструменты фасонного типа предназначены для обработки поверхностей заготовок, выполненных из сталей мягких, средней твердости и твердых, чугуна мягкого и твердого, латуни, бронзы, меди, алюминия и других цветных металлов и сплавов. Работы выполняются на станках револьверных, токарных, включая полуавтоматического и автоматического типа.
Классифицируют изделия по таким признакам:
Режущий инструмент изготавливают из легированной и быстрорежущей стали. Именно от марки стали зависит, будет ли он изготовлен из цельного куска металла или составным. В первом случае целесообразно изготавливать его цельной конструкции, во втором – из нескольких марок стали. Изделие составного типа представляет собой державку, выполненную из обычной стали, к которой приклеивается, приваривается или присоединяется режущая часть, изготовленная из специальной инструментальной стали. Такой способ снижает стоимость изготовления по сравнению с инструментом, выполненным полностью из дорогостоящей высоколегированной стали.
Резцы фасонные круглые
Круглый фасонный резец является распространенным режущим инструментом, его несложно изготовить. Служит он для обработки наружных и внутренних поверхностей заготовок, выполненных из разных материалов. Характерная особенность – поддаются повторной заточке, которую можно осуществлять неоднократно. Инструмент представляет собой тело вращения с угловым пазом для создания передней поверхности и с отверстием для отвода стружки.
Резцы фасонные призматические
Инструменты такого типа предназначены для обработки поверхностей заготовок. С их помощью можно получать как внешние, так и внутренние поверхности необходимой конфигурации. Призматические фасонные резцы представляют собой изделие в форме призмы, у которой передняя поверхность плоская, а задняя имеет фасонную форму. Такой режущий инструмент устанавливается в резцедержатель с помощью соединения, которое называется ласточкин хвост. Инструмент перетачивается неоднократно по передней рабочей поверхности. При точении обеспечивают высокое качество поверхности по чистоте обработки и шероховатости.
Резцы фасонные стержневые
Стержневой фасонный резец отличается от обычного токарного тем, что имеет режущую кромку, соответствующую форме будущей детали. Изготавливаются нескольких типов: галтельные, канавочные, радиусные и с более сложным профилем – дисковой или призматической конструкции.
Радиальный
Радиальный режущий инструмент имеет круглую или призматическую форму, при этом первый вид применяют для обработки как наружных, так и внутренних поверхностей заготовки; призматическими изделиями обрабатываются исключительно наружные поверхности. Устанавливается по отношению к заготовке в резцедержатель так, чтобы обеспечить поперечную подачу – ось заготовки в этом случае пересекается в нескольких или в одной точке с режущей кромкой изделия.
Тангенциальный
Тангенциальный резец применяют для обработки заготовок, плохо сопротивляющихся прогибу, и при выполнении неглубоких профилей. Устанавливается режущий инструмент в резцедержателе так, чтобы оказаться по касательной к внутреннему профилю заготовки. Это позволяет последовательно в работу вводить режущие кромки инструмента.
Подаваться на заготовку инструмент может в нескольких направлениях:
Резцы с положительным передним углом режущей плоскости улучшают процесс резания. Их вкупе с изделиями, имеющими еще и угол наклона режущей кромки, применяют для изготовления особо точных деталей.
Режимы резания
Для тангенциальных фасонных моделей (обычно призматические) возможна обработка предмета несколькими кромками, причем с разных сторон или нескольких профильных участков. В некоторых случаях они расположены на различных уровнях глубины для обеспечения раздельной последовательной обработки. С целью обработки нескольких предметов по шаблону инструмент монтируют в одном положении и осуществляют продольные и поперечные подачи заготовок. При этом каждая точка режущей кромки начинает и заканчивает работу в различных точках, не продолжая резание за пределами данного интервала. Тангенциальные резцы также могут применяться с вращательным движением подачи. Такие модели подходят для тонких заготовок и неглубоких профилей.
Радиальные (радиусные) варианты (обычно призматические либо круглые) рассчитаны на вращательную подачу. Кромка при обработке фасонным резцом данного типа описывает рабочую поверхность радиально. При этом движение подачи для кромки пересекает ось предмета. Это позволяет осуществлять обработку с разной глубиной и создавать сложные формы. Ввиду большой площади контакта оборудование подвергается значительным нагрузкам. К тому же при работах с длинными предметами малого сечения возможна их деформация. Ввиду этого используют пониженные режимы.
Фасонный инструмент осевой подачи служит для обработки торцевых фасонных поверхностей и односторонних профилей без выступов и канавок.
В сравнении с радиальными моделями они подходят для работ со ступенчатыми заготовками меньшей жесткости ввиду срезания меньших сечений и меньших режущих сил.
Для поверхностей вращения резец осуществляет подачу (чаще поступательную, иногда радиальную), а заготовка – вращательное движение.
Помимо токарных станков возможно применение фасонных резцов на строгальных, долбежных и специальных для цилиндрических предметов. В таких случаях используются модели радиальной конструкции с поступательной подачей, перпендикулярной оси детали. Например, элементы зубодолбежных головок, служащие для работы с зубчатыми колесами цилиндрической конфигурации.
В случае вращательной подачи используют тангенциальную конструкцию. Кромка таких моделей описывает поверхность вращения, касаясь предмета. При этом каждая точка кромки в конкретный момент удаляет фрагмент заготовки и отходит от нее.
Винтовое движение подачи применяется для заготовок соответствующей конфигурации. При этом резец совершает резание не на одном уровне, а углубляясь после каждого прохода. Таким способом нарезают резьбу.
Особенности геометрии изделий
Геометрия фасонного резца зависит от его конструкции, а она в свою очередь отталкивается от размеров и профиля детали. Основными из них являются углы резания, заострения, главные передний и задний, а также у некоторых изделий в конструкцию вводят дополнительные углы. Параметры могут быть самыми разными. Получить качественную деталь из заготовки помогут грамотное конструирование формы инструмента и правильный подбор марки стали/сталей для его изготовления. Расчет профиля будущего изделия выполняют специалисты 2 способами: аналитическим и графическим, – каждый из которых требует определенных навыков и умения пользоваться конкретными справочниками и литературой. Немаловажное значение имеет и опыт работы.
Контроль фасонной поверхности
Контроль качества обработки поверхности производится при помощи шаблона или специального протектора посредством наложения профиля обработанной детали в увеличенном масштабе на чертеж. Выбор метода контроля зависит от масштаба производственных работ, необходимой точности обработки и выбора конструктивной базы. Выделяют следующие методы контроля точности обработки:
Более точные результаты измерения точности заточки деталей можно получить при использовании оптических устройств. В этом случае производится фиксация базовых точек обработанного изделия при помощи наведения на них сетки оптического прицела.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Советы по выбору фасонного резца
Как указывалось ранее, инструмент изготавливается под конкретную деталь. Работы по изготовлению начинаются с проектирования. Этапы проектирования следующие:
Исходя из этого подбирают материал и способ изготовления, а также делают чертеж будущего изделия. Кроме того, определяются с державкой для крепления на станке конкретной модели. При необходимости ее тоже изготавливают. В большинстве случаев первоначально выполняют шаблон, а для контроля размеров в процессе эксплуатации изделия – контршаблон.
Вывод: изготавливается изделие по известному профилю детали, которая будет точиться с помощью инструмента. Профиль определяют в плоскости передней грани и в той, которая перпендикулярна задней поверхности.
Заточка резцов
Заточка токарных резцов производится как при их изготовлении, так и при износе. Процесс заточки проходит на точильно-шлифовальных станках с непрерывным охлаждением. Сначала затачивается главная поверхность, затем задняя и вспомогательная. После этого обрабатывают переднюю поверхность резца до получения ровной режущей кромки.
На каждом станке для заточки резцов имеется два шлифовальных круга: из электрокорунда и из зеленого карбида кремния. Первый применяется для обработки резцов из быстрорежущей стали, второй используется для заточки твердосплавных резцов. Для проверки правильности заточки резца существуют специальные шаблоны.
Как выбрать способ заточки в зависимости от вида резца?
Основная часть состоит их режущей части по металлу или дереву — конструктивное сходство. Присутствует крепление. Но контролируемое удаление части детали возможно различными способами, от этого зависит вид инструментария.
Вид резца определяется количеством поверхностей (можно быть две и более). Поверхностные характеристики определяются шириной лезвия и его формой, так же различаются вариации в зависимости от возможности регулировки (направление выбирается произвольно). Кромка — неотъемлемая конструктивная особенность.
Выбор вида резца, то есть определенной модели с техническими характеристиками зависит от того, какой предстоит тип работ. Например, для простейшей обработки внешней формы деревянной детали понадобится один вариант, но для стандартизированной схемы изготовления резьбы по металлу — совершенно другой. Меняется не только вид резца, но и способ его заточки.
Плоские прямые
В зависимости от того, используется или металл, или дерево меняются особенности создания плоских прямых резцов. Основное предназначение — обработка поверхности. Но используются данные вариации для создания небольших несложных отверстии, выемок и пазов в изделиях. Плоские прямые резцы отличаются следующими характеристиками: