Особливості конструкції різних типів різців
Крім прохідних токарних різців широкого поширення набули підрізні, розточувальні та відрізні різці.
Підрізні різці(рис. 3, а, б) виготовляють з відігнутою та прямою державками. Хоча відігнута державка ускладнює виготовлення різців, вона забезпечує такі переваги: 1) універсальність, оскільки прохідні різці можуть працювати напрохід і на підрізування; 2) можливість вести обробку у менш доступних місцях.
Расткові різці(рис. 3, в, г) використовують для обробки внутрішніх наскрізних і глухих отворів, а також внутрішніх канавок. З-за великого вильоту державки, зменшеної площі її перерізу та утрудненого відведення стружки розточувальні різці працюють у більш важких умовах, ніж прохідні різці. Державки розточувальних різців виконують круглими, а місці кріплення вони мають потовщення квадратного перерізу. Діаметр державки залежить від діаметра отвору, що обробляється, і дорівнює dд = (0,5. 0,8) dо, де do - діаметр оброблюваного отвору.
Розтічні різці мають малу вібростійкість та жорсткість. Щоб виключити врізання задньої поверхні різця в поверхню різання, лезо різця мають кілька нижче осі отвору, а задню поверхню виконують криволінійної форми.
Відрізні різці(рис. 3, д) застосовують для відрізки заготовок з прутка та проточування зовнішніх канавок у заготовках на токарних, токарно-револьверних верстатах, верстатах-автоматах та ін.
Через важкі умови роботи (великого вильоту різця, утруднених умов деформації металу при переході в стружку, малої жорсткості ріжучої частини і, отже, низької вібростійкості) відрізні різці найчастіше виготовляють із швидкорізальної сталі. Ріжуча частина має головну ріжучу кромку з кутом φ = 90° та дві допоміжні кромки з кутами φ1 =1 ° 30 '. З°. Якщо потрібно обробити торець заготівлі без залишення стрижня (бобишки) у її центрі, то головну ріжучу кромку заточують під кутом = 75. 80°.
При використанні твердосплавних напайних ріжучих пластин довжина головної різальної кромки відрізного різця повинна бути не менше 5 мм. Для підвищення жорсткості у вертикальній площині головка різця зазвичай робиться потовщеною, а ріжуча кромка щоб уникнути відриву твердосплавної пластини встановлюється нижче осі центрів верстата на відстані 0,5. 1,0мм.
Передній кут γ дуже впливає на вібростійкість відрізних різців, яка знижується з його зменшенням. Тому рекомендується заточувати кут γ = 15. 20° з фаскою, що зміцнює, шириною f = 0,2. 0,3 мм та під кутом γф = 0. –5°, задній кут α = 10. 12°.
Мал. 3. Типи різців:
а - підрізний (прохідний відігнутий правий); б - підрізний (прохідний завзятий правий); в - розточувальної для наскрізних отворів; г – розточувальний канавковий; д - відрізний; е - стругальний; ж - довбіжний
Стругальні і довбання різці(рис. 3, е, ж) - це інструменти, що працюють з ударним навантаженням в момент врізання, що періодично повторюється. Через консольне кріплення таких різців з порівняно великим вильотом їхні державки піддаються пружним деформаціям і вібраціям. Ці різці працюють зі зниженими швидкостями різання через великі інерційні маси і перерізами зрізу, в 1,5-2 рази більшими, ніж при токарній обробці. З цих причин умови різання несприятливі для використання твердосплавних пластин, тому найчастіше ці різці виготовляють із швидкорізальних сталей.
Щоб уникнути застосування задньої поверхні стругального різця в оброблену поверхню заготовки через пружні деформації державки його вершинамає бути розташована на одному рівні з опорною поверхнею, і тому державка має вигнуту форму.
На рис. 3, е показані геометричні параметри стругальних різців при невільному та вільному різанні (без допоміжних кромок), а на рис. 3 ж показані кути γ і α долбежних різців. На прикладі вільного стругання можна дати інше визначення кута нахилу головної ріжучої кромки - це кут між вектором швидкості різання і нормаллю до проекції головної ріжучої кромки на площину різання, яка в даному прикладі збігається з обробленою поверхнею. Таке визначення λ застосовується також до інших видів інструментів, наприклад, до свердлів і фрез.
Величини геометричних параметрів стругальних і довбання різців зазвичай приймають близькими до прийнятих для токарних різців, за деякими винятками. Так, для запобігання фарбування вершини різців при роботі з ударами кут λ збільшують до 10. 12°. При невільному струганні рекомендується головний кут у плані = 20. 45°. Для чистових операцій (під шабрування) бажано знижувати кут φ1 до 0.
Твердосплавні різці- це різці, оснащені пластинами твердого сплаву, що забезпечують високу продуктивність і набули найбільшого поширення на практиці.
Пластини кріпляться до державки пайкою або механічним шляхом. Цілісні твердосплавні різці виготовляють лише малих розмірів (вони застосовуються в приладобудуванні та годинниковій промисловості).
Використання паяння стандартних пластин із твердого сплаву, що мають різноманітну форму, дозволяє отримувати компактні конструкції різців. Останні після заточування мають оптимальні значення геометричних параметрів та характеризуються ефективним використанням твердого сплаву завдяки багаторазовому переточуванню. Однак пайкупритаманний такий істотний недолік, як поява внутрішніх термічних напруг у спаї та в самих пластинах через велику різницю (приблизно в 2 рази) коефіцієнтів лінійного розширення твердого сплаву та сталевої державки. При охолодженні після паяння напруги, що виникають, призводять до утворення мікротріщин в пластинах, які розкриваються при заточуванні або в процесі різання. Мікротріщини призводять до фарбування і навіть поломок пластин. Зазвичай застосовувані технологічні прийоми зі зняття напруги: релаксація шляхом уповільнення швидкості охолодження, використання компенсаційних прокладок та інші – повністю не вирішують цієї проблеми. Позбутися напруг можна тільки шляхом застосування змінних багатогранних пластин (СМП), які механічно кріпляться до корпусу інструменту. У міру затуплення пластин шляхом їх повороту проводиться оновлення ріжучих кромок, що забезпечує їхню швидкозмінність і не вимагає переточень.
Інструменти, оснащені ШМД, у порівнянні з напайними, мають наступні переваги:
Недоліки інструментів, оснащених ШМД:
За кількістю ріжучих кромок та форм пластини мають різні виконання, закріплені у міжнародних та національних стандартах. Деякі їх наведено на рис. 4 а.
Геометричні параметри інструментів, оснащених ШМД, визначають у статиці при виготовленні пластин та коригують при їх закріпленні в корпусі (державці) інструменту з урахуванням кінематики верстата та умов різання.
За геометричними параметрами ШМД поділяються на: а) негативні (? = 0 °, ? = 0 °); б) позитивні (γ = 0°, α > 0°); в) негативно-позитивні (γ 0°, α = 0°) (рис. 4, б).
Мал. 4. Твердосплавні змінні багатогранні пластини (СМП):
а – форми пластин; б – геометричні параметри пластин (негативних, позитивних, негативно-позитивних)
Задній кут при встановленні негативних та негативно-позитивних пластин створюється за рахунок їх повороту при кріпленні в державці різця. У цьому негативних пластин передні кути стають негативними, тобто. (-γ) = α, у негативно-позитивних пластин кут γ зменшується на величину кута α. У позитивних пластин кут γ дорівнює куту повороту пластини за годинниковою стрілкою, а кут α зменшується на цю величину.
Існує безліч конструкцій різців, що відрізняються за способом кріплення ШМД, частина яких з метою зручності кріплення виготовляють з отворами. Аналіз численних конструктивних рішень кріплення пластин дозволив звести їх до наступних схем кріплення (ІСО):
Деякі приклади конструктивного виконання цих схем на різцях наведено на рис. 5.
Мал. 5. Схеми механічного кріплення твердосплавних СМП:
а – прихватом зверху; б – важелем через отвір; в – гвинтом із конічною головкою; г – штифтом через отвір та прихватом зверху; д – за рахунок пружної деформації стінки паза
Пластини негативні та негативно-позитивні кріпляться найчастіше прихватом зверху (схема а) або за схемою р. Остання забезпечує надійніше кріплення. Кріплення гвинтом (схема) використовується для малонавантажених пластин і є простим і компактним.
У різців найбільшого поширення набули пластини з отвором. Завдяки цьому забезпечуються вільний схід стружки по передній поверхні та значно менші габарити елементів кріплення, що розміщуються у корпусі державки.
Можливі нестандартні схеми кріплення твердосплавних пластин нестандартної форми. Прикладом є відрізні різці (рис. 5, д), розроблені фірмою «Sandvik Coromant» (Швеція). Тут кріплення пластини здійснюється силами пружної деформації стінки паза державки.
Поставляється ріжуча кераміка у вигляді багатогранних пластин (ГОСТ 25003-81), що не переточуються, круглої, квадратної, трикутної та ромбічної форм різних розмірів. Негативні керамічні пластини кріпляться переважно у тих самих державках, як і твердосплавні, – прихватом зверху (рис. 6, а).
Мал. 6. Збірні токарні різці:
а – з механічним кріпленням пластини з кераміки; б - з припаяним кристалом алмазу; в – з проміжноювставкою; г – з механічним кріпленням кристала алмазу; д – форми ріжучих кромок алмазних різців (прямолінійна, радіусна, фасеткова); е – ШМД з напайками з ПСТМ
До групи надтвердих матеріалів відносять алмази (природні та синтетичні) та композити на основі полікристалів кубічного нітриду бору (ельбору).
Так як алмази мають дуже малі розміри, то їх кріплення здійснюється паянням, зачеканкою або механічним шляхом. Кріплення алмазу паянням здійснюється або безпосередньо в державку (рис. 6, б), або із застосуванням проміжних вставок (рис. 6, в). В останньому варіанті вставка пресується та спікається разом з алмазом методом порошкової металургії. Механічне кріплення алмазу показано на рис. 6, р.
Геометричні параметри заточування алмазних різців: γ = 0. -5 °, α = 8. 12 °, φ = 15. 45 °. Вершина різця у плані виконується із заокругленням r = 0,2. 0,8 мм або з декількома фасками (фасетками) (рис. 6, д). У перерізі, нормальному до ріжучої кромки, радіус заокруглення ріжучого клина досягає величини r
Оптимально призначена швидкість різання дозволяє раціонально використовувати всі ресурси, що використовуються у виробничому процесі. Зі збільшенням швидкості різання відбувається зменшення машинного часу обробки та загалом трудомісткості виготовлення виробу.
Дослідження, проведені радянськими та зарубіжними вченими, показали, що найважливішими факторами, що впливають на умови тертя та зношування різальних інструментів є: фізико-механічні властивості оброблюваного матеріалу та ріжучого інструменту.