Фасонный токарный резец

Выбор режима резания

Режимы резания подбирают в зависимости от таких факторов:

марки обрабатываемого материала;
марки материала, из которого изготовлен режущий инструмент;
длины заготовки и ее диаметра;
способа установки инструмента на станке;
конфигурации и глубины профиля.

Ориентировочные режимы резания фасонными резцами на металлорежущих станках в зависимости от диаметра заготовки и ширины резца указаны в таблице.

Диаметр заготовки, мм	Ширина резца, мм	Скорость подачи, мм/об.
20	8	0,03 ÷ 0,09
10	0,03 ÷ 0,07
15	0,02 ÷ 0,05
25	8	0,04 ÷ 0,09
10	0,03 ÷ 0,085
15	0,035 ÷ 0,75
20	0,03 ÷ 0,06
40	8	0,04 ÷ 0,09
10	0,04 ÷ 0,085
15	0,04 ÷ 0,08
20	0,04 ÷ 0,08
30	0,035 ÷ 0,07
40	0,03 ÷ 0,06
60	8	0,04 ÷ 0,09
10	0,04 ÷ 0,085
15	0,04 ÷ 0,08
20	0,04 ÷ 0,08
30	0,035 ÷ 0,07
40	0,03 ÷ 0,06
50	0,025 ÷ 0,055

Фрезерование фасонных поверхностей

Продолжаем публикацию материалов из Справочника фрезеровщика под редакцией В.Ф. Безъязычного. На этот раз разберем фрезерование фасонных поверхностей.

Фасонные поверхности, контур которых представляет собой кривые линии, имеют многие детали. Метод обработки таких поверхностей зависит от конфигурации, размеров, требуемой точности, материала заготовки, количества обрабатываемых деталей и других условий. Как правило, обработка деталей с фасонными поверхностями осуществляется на универсальных фрезерных станках, копировально-фрезерных станках и фрезерных станках с программным управлением.

Фасонные поверхности замкнутого контура в условиях единичного и мелкосерийного производства можно обрабатывать фрезерованием на вертикально-фрезерных станках с помощью ручного управления по разметке.

Фрезерование по разметке ведут преимущественно концевыми фрезами при одновременном перемещении стола в продольном и поперечном направлениях (рис. 5.20). Заготовку 1 устанавливают не на столе станка, а на подкладке 2, закрепив ее прихватами 3 с болтами так, чтобы фреза при обработке не касалась рабочей поверхности стола. При фрезеровании следят за тем, чтобы при перемещении стола фреза не срезала металл с разметочной линии. Заготовку следует закреплять так, чтобы при формировании фасонной поверхности движение стола в продольном направлении было более длительным. Если фасонная поверхность образована сравнительно плавной кривой, то иногда включают механическую подачу стола в продольном направлении, а необходимое перемещение стола в поперечном направлении обеспечивается ручной подачей.

Рис. 5.20. Схема фрезерования фасонной поверхности по разметке

Обработку фасонной поверхности целесообразно осуществлять за два прохода: первый предварительный, второй – окончательный. При окончательном фрезеровании стол следует перемещать более плавно, внимательно наблюдая за положением фрезы относительно разметочной линии. Фрезерование фасонных поверхностей незамкнутого контура в ряде случаев обрабатывают фасонными фрезами. Профиль зуба фасонных затылованных фрез должен соответствовать фасонному профилю детали, поскольку точность фасонного профиля обработанной детали зависит непосредственно от точности профиля фрезы. Применение фасонных фрез особенно эффективно при обработке узких и длинных фасонных поверхностей (рис. 5.21, а). Для фрезерования широких профилей применяют наборы фрез.

Рис. 5.21. Обработка фасонных поверхностей: а – фасонной фрезой; б – набором фрез

Оправка с набором фрез для обработки деталей на трех-, четырехшпиндельных продольно-фрезерных станках показана на рис. 5.21, б. На оправке 1 закрепляют комплект фрез: 3, 4, 5, 7 и 8. Между фрезами устанавливают распорные втулки 2 и 6. Весь набор крепят гайками 9.

Диаметр и профиль фрез выбирают в соответствии с профилем обрабатываемой детали. Оправку 1 устанавливают в один горизонтальный шпиндель станка, поддерживающую оправку 11 – в другой горизонтальный шпиндель. Шлифованный цилиндрический хвостовик оправки, установленной во втором шпинделе, входит в бронзовую втулку 10 оправки 11. Оправка 1 получает вращение от одного шпинделя, оправка 11 – от другого шпинделя станка. Таким образом, происходит одновременное вращение всего набора. Втулка является поддерживающе-центрирующей. Вращение в ней хвостовика оправки происходит только при пуске и выключении станка.

Контроль фасонного профиля обработанной поверхности осуществляют при помощи шаблона. Для проверки фрез служит контршаблон, изготовленный из листового материала в соответствии с профилем детали. Во избежание брака необходимо клеймить фрезу, шаблон и контршаблон.

Как установить отрезной резец

Чтобы правильно выполнить отрезание без повышенного износа режущей пластины, а также обеспечить требуемое качество торца после отрезки, необходимо выставить резец строго перпендикулярно к детали. Кроме того, он должен быть установлен напротив оси вращения с отклонением по вертикали не более ± 0,1 мм. Размещение кромки лезвия даже на несколько десятых миллиметра выше может привести к поломке режущего лезвия, а при установке ниже уровня на заготовке может остаться непрорезанная ступенька. Отрезку необходимо производить максимально близко к кулачкам патрона, используя резец с минимальным вылетом.

Как проходит обтачивание

В первую очередь необходимо правильно настроить резец для обработки. Для этого первоначально делают еле заметные риски, они помогают ориентироваться во время работы. Первое касание практически незаметно. В дальнейшем включают механическую продольную передачу и обрабатывают поверхность, собственноручно перемещая суппорт до касания с металлом. Изначально пробуют обтачивание на расстоянии 3-5 мм, если все получается удачно, то продолжают работу до необходимого размера.

Размер регулируется с помощью лимба. Так удается добиться максимальной точности обработанной детали. Лимбовое кольцо позволяет сразу же приступать непосредственно к обработке без пробных насечек и быть уверенным в выверенных размерах. По длине также используется либо разметка, либо лимба. Это может быть измерение автоматикой или же с помощью линейки и штангентциркуля. Обычно за пару сантиметров до желаемого размера автоматика выключается и процесс продолжается в ручном режиме.

Многое в процессе обработки зависит от станка. Некоторые из них имеют лимбу с диаметром. Главное правильно сделать расчеты и можно приступать к работе. Математическая формула очень простая. Тут необходимо учитывать изначальный диаметр, желаемый, а также цену деления лимбы. Например, эти числа могут быть соответственно 26, 22 и 0,05. Формула будет представлять собой разницу в диаметрах, поделенную на цену деления. В результате при обработке необходимо будет повернуть лимб на 80.

Обработка фасонных поверхностей фасонным резцом

Резцы, режущая кромка которых совпадает с профилем обрабатываемой поверхности, называются фасонными.

Простейший резец для обработки фасонной поверхности, часто называемый стержневым, показан на рис. 213, а.

Рис. 213. Фасонные резцы: обыкновенный (а), призматический (б) и дисковый (в)

Пример применения такого резца (обработка вогнутой поверхности) приведен на рис. 214, а.

Рис. 214. Примеры применения фасонных резцов: обыкновенного (а), призматического (б) и дискового (в)

Достоинство рассматриваемых резцов — простота, а поэтому сравнительно низка стоимость их изготовления.

Существенный недостаток таких резцов заключается в том, что после нескольких (а иногда и после одной) переточек профиль их изменяется, и резец становится негодным для дальнейшей работы. Поэтому стержневые фасонные резцы применяют преимущественно в тех случаях, когда работа не имеет массового характера и заточка резцов производится редко.

Призматический фасонный резец показан на рис. 213, б. Передней поверхностью служит торец бруска, из которого изготовлен резец, а задний угол образуется благодаря наклонному положению резца в державке 3. При заточке резца, производящейся по передней поверхности, профиль его не изменяется. Недостаток резца — сложность изготовления. Пример применения призматического резца показан на рис. 214, б.

Для закрепления в державке призматический резец 1 по всей длине (с задней стороны) имеет выступ в форме ласточкина хвоста, входящий в такой же паз державки 3. Державка надрезана, поэтому при затягивании винта державка сжимается и резец удерживается в ней достаточно прочно.

Дисковый фасонный резец, закрепленный на державке, изображен на рис. 213, в. Пример его применения показан на рис. 214, в.

Передняя поверхность дискового резца располагается ниже его оси на величину h (рис. 213, в), что создает необходимый задний угол. Если это понижение равно 1/10 диаметра резца, задний угол его получается около 12°. Передний угол фасонных резцов в большинстве случаев делается равным 0°. При этом условии упрощается изготовление резца; кроме того, резец не затягивается в деталь и обработанная поверхность последней получается качественной. Ширина фасонных резцов не превышает обычно 40 мм, но иногда применяются фасонные резцы шириной до 100 мм

Фасонные резцы, в особенности широкие, или державки для них часто делаются пружинными (см. рис. 99).

Работа фасонными резцами. Для получения правильного профиля обрабатываемой детали фасонный резец необходимо устанавливать так, чтобы его режущая кромка была точно на высоте центров станка. Положение фасонного резца, если на него смотреть сверху, следует проверять посредством маленького угольника. Если одну кромку такого угольника приложить к цилиндрической поверхности детали (вдоль ее оси), а другую подвести к боковой поверхности обыкновенного или призматического резца, или к торцовой поверхности дискового резца, то между угольником и резцом не должно быть просвета.

При закреплении фасонных резцов необходимо особенно тщательно выполнять общие правила закрепления резцов.

Подача фасонного резца в большинстве случаев осуществляется вручную. Она должна быть равномерной и не превышать 0,05 мм/об при ширине резца 10—20 мм и 0,03 мм/об при ширине свыше 20 мм. Подача должна быть тем меньше, чем меньше диаметр обрабатываемой детали. При обработке участка детали, расположенного близко к патрону (или к задней бабке), подачу можно брать больше, чем при обработке участка, расположенного сравнительно далеко от патрона (или от задней бабки).

При обработке фасонных поверхностей стальных деталей следует применять охлаждение маслом. Поверхность детали получается при этом гладкой и даже блестящей. Фасонные поверхности чугунных, бронзовых и латунных деталей обрабатываются без охлаждения.

Правильность фасонной поверхности проверяется шаблоном. Между обработанной поверхностью и шаблоном не должно быть просвета.

Если обрабатываемая поверхность детали имеет большие перепады диаметров разных участков, то при работе фасонным резцом приходится снимать много металла. Во избежание быстрого износа резца предварительную обработку такой поверхности надо производить обдирочным резцом, профиль которого подобен профилю окончательного фасонного резца, но значительно проще его.

Обдирочный фасонный резец может иметь передний угол больше нуля.

Фасонные резцы по металлу

Для изготовления различных деталей из сортового металлопроката в качестве основной технологической операции в большинстве случаев применяется такая, как обработка резанием.

В высокоточных приборах, разнообразных специализированных аппаратах, машинах множество деталей изготовлено способом удаления «ненужного» слоя металла на механических станках. При этом если внимательно на их посмотреть, то выяснится, что многие из них имеют поверхности самой различной геометрической конфигурации, в том числе и фасонные.

Для того чтобы произвести их обработку должным образом, в условиях современного производства используются станки с числовым программным управлением. Они по определенной рабочей программе обеспечивают движение режущего инструмента по заданной траектории. Еще одним широко распространенным способом является использование фасонных резцов. Они имеют профиль режущей поверхности, в точности соответствующий тому, который должен получиться у готовая детали.

Для обработки фасонных поверхностей в последние годы все чаще используются станки с числовым программным управлением, однако использование для этой цели фасонных резцов по-прежнему остаётся востребовано, на что есть целый ряд немаловажных причин.

В машиностроении фасонными резцами называют такой режущий инструмент, у которого форма рабочей кромки напрямую зависит от той, что имеет профиль обрабатываемой детали.

Фасонные резцы используются в качестве режущего инструмента на самых различных станках: токарно-винторезных, токарных, токарно-револьверных, полуавтоматических, а в некоторых случаях даже и строгальных. Использование этих резцов технологически и экономически целесообразно только в условиях массового или серийного производства.

Как правило, фасонные резцы – это узкоспециализированный режущий инструмент, поскольку он предназначается только для обработки тех деталей, которые имеют специфическую конфигурацию поверхности.

Применение фасонных резцов позволяет добиться необходимой точности изготовления деталей, идентичности их формы, а обработка ими поверхностей характеризуется высокой производительностью.

Практически всегда фасонные резцы испытывают гораздо большие нагрузки, чем резцы обычные. Дело в том, что длинна соприкосновения их режущих кромок достаточно велика, соответственно и сопротивление резанию – тоже.

Для того чтобы фасонные резцы полностью проявили все свои преимущества, они должны быть точно изготовлены в соответствии с необходимыми техническими требованиями.

Виды фасонных резцов

Специалисты классифицируют подобный режущий инструмент в зависимости от конструкции и специфических особенностей. На этой основе различают следующие виды фасонных резцов:

Стержневые
Призматические
Круглые

Стержневые фасонные резцы очень похожи на обычные токарные, однако отличаются от них тем, что имеют соответствующую фасонную конфигурацию режущей поверхности. Их крепление в резцедержателях осуществляется так же, как и обычных токарных резцов.

Как нетрудно догадаться из самого названия, призматические фасонные резцы по своей геометрической форме представляют собой ни что иное, как призму. При этом одна из их граней, служащая задней поверхностью, имеет фасонную цилиндрическую конфигурацию, а передняя поверхность – это плоская торцевая грань. Формирование задних углов на фасонных режущих кромках происходит за счет того, что в державках этот инструмент устанавливается под наклоном.

Круглые фасонные резцы представляют собой тела вращения, у которых для схода стружки и образования передней плоскости вырезаются угловые пазы. Поскольку такие резцы устанавливаются выше осей обрабатываемых деталей, то за счет этого создаются положительные задние углы на фасонных режущих кромках. Резцы этого типа можно много раз перетачивать, они просты в изготовлении, но их можно использовать только для обработки неглубокого профиля, поскольку крепятся они не очень жестко.

Основные размеры и материалы

Резец токарный канавочный в общем случае не длиннее 270 мм, ширина рабочей головки варьируется от 2 до 10 мм, толщина и высота в случае с прямоугольным и квадратным сечением стержня достигает 50 мм. При работе на станках с низкими оборотами для изготовления резцов используется углеродистая инструментальная сталь, легированная позволяет ускорить выполнение операций. На больших скоростях может быть использована высоколегированная сталь, скорость возрастает до полутора раз, инструмент может выдерживать повышение температурного режима.

Пластины для точения канавок в составных резцах могут быть из различных материалов:

твердосплавные напаянные;
металлокерамические на базе соединений из кобальта с титаном и вольфрамом;
минералокерамическими, применяются в основном для обработки деталей высокой прочности, устойчивы к высоким температурам, но хрупкие и дорогие;
алмазные, очень прочные, но при высоких температурах выгорают;
эльборовые, на базе нитрида бора, хорошо держат температуру, могут обрабатывать высокопрочные материалы.

Для каждого из вышеперечисленных материалов характерны особенности применения, при выборе цена не является главным аргументом – можно купить много дешевых, которые не смогут заменить несколько дорогих, но оптимальных по параметрам. Токарные канавочные резцы – дорогой инструмент, его правильный подбор сэкономит финансы и не нарушит технологический цикл производства.

Закрепление заготовки в токарном станке

Перед началом точения заготовку нужно закрепить. Дня этого существует несколько способов и приспособлений: закрепление в центрах обоих бабок и закрепление заготовки за наружную или внутреннюю поверхность, закрепление в патронах и т.д. (рис. 29).

Рис. 29. Способы закрепления деревянных заготовок: 1 — пиноль задней бабки; 2 — передняя бабка

Для этого применяют различные приспособления, представленные на рис. 30 и 31.

Рис. 30. Приспособления для закрепления и обработки заготовок на станке: а — трезубец; б — спиральный самоцентрирующий патрон; в — планшайба; г — чашечный патрон; д — корпус с центром-вилкой; е — цилиндрический патрон; ж — специальный патрон с зубцами; 1 — зубцы; 2 — центральный зуб; 3 — ограждение зубцов; 4 — конус патрона

Для закрепления заготовки в центрах применяют трезубец, который имеет форму трезубой вилки. При закреплении заготовки один ее конец с намеченным пазом и центром вставляют в трезубец, а второй — поджимается центром пиноли задней бабки.

За наружную поверхность заготовку можно закрепить при помощи чашечных, тисочных и кулачковых патронов или планшайбы.

Рис. 31. Зажимные патроны для точения древесины: а — тисочный патрон (1 — заготовки; 2 — губки тисков; 3 — крепежный винт); б — трубчатый патрон (1 — металлический стакан; 2 — отверстие для фиксатора); в — четырехкулачковый патрон; г — чашечный патрон (1 — металлический стакан; 2 — крепежные винты); д — патрон-трезубец (1 — металлический стакан с резьбой; 2 — держатели гребневидного и цилиндрического тисков); е — планшайба (1 — держатель с резьбой; 2 — крепежные отверстия); ж — патрон с коническим винтом

Чашечный патрон имеет с одной стороны цилиндрическую или коническую полость, а с другой — конический хвостовик для установки в шпиндель передней бабки. Для закрепления в чашечном патроне хвостовую часть заготовки округляют или опиливают на конус. Затем, поставив патрон на деревянный брусок, киянкой заколачивают в него заготовку.

Тисочный патрон применяют в тех случаях, когда часть изделия имеет форму четырехугольника. В этом случае заготовку для обработки вставляют в тиски патрона и зажимают винтом.

Для закрепления заготовок за наружную поверхность применяют трехкулачковые самоцентрирующиеся патроны, которые являются наиболее универсальными. Они обеспечивают быстрое и надежное зажатие и центрирование заготовки, благодаря одновременному радиальному перемещению кулачков. Заготовки большого диаметра устанавливают в обратные кулачки. Каждый трехкулачковый патрон может служить для закрепления заготовки как за наружную, так и за внутреннюю поверхность.

Заготовки сложной формы с несколькими осями точения закрепляют и обрабатывают на планшайбах. Дисковые планшайбы изготавливают из металлической пластины толщиной 10-15 мм. К пластине приваривают (или жестко соединяют) фланец, который зажимается в прямые кулачки патрона. Для закрепления заготовки диск может иметь несколько вариантов сквозных отверстий — радиальные пазы и отверстия, расположенные радиально или по квадрату. Крепежные болты пропускаются в эти отверстия и затягиваются гайками. Для упрощения процесса крепления заготовки на планшайбе в отверстиях нарезают резьбу. После чего обрабатываемые заготовки закрепляют прихватами Г — образной формы или планками, которые удерживаются двумя болтами или шпильками. На планшайбе обрабатывают большие и плоские заготовки (вытачивание декоративных тарелок).

Способ закрепления заготовки в патроне зависит от твердости древесины. Если древесина заготовки твердая, она получает небольшую деформацию, поэтому надежно удерживается в трехкулачковом патроне. Мягкая древесина заготовки усложняет приемы ее крепления.

При поджатии заготовки небольшого диаметра вращающимся центром задней бабки его конус может глубоко в нее внедриться и расколоть древесину. Чтобы предотвратить раскол, используют центровочную металлическую вставку.

Обработка проходными резцами

В единичном производстве требования к точности изготовления невелики, поэтому вытачивание на станках фасонных поверхностей выполняется в ручном режиме, а качество исполнения обеспечивается за счет высокой квалификации рабочих. Это объясняется отсутствием автоматических настроек: процесса резания и точность выполнения работы обеспечивает исполнитель, сочетая продольное и поперечное перемещение резца. Для получения практических навыков обработки готовую деталь заданного фасонного профиля устанавливают в шпинделе станка, вдоль которой токарь вручную, используя рукоятки суппорта станка, перемещает резец таким образом, чтобы его режущая часть повторяла контур изделия.

Процесс токарной обработки происходит в двух позициях. Сначала заготовка рукоятки крепится в шпинделе станка за цилиндрическую часть А, выполняется обработка ступенчатой фасонной поверхностью (B, C, D, E) хвостовика. Перед этим на заготовку наносится разметка по длине. Затем деталь переворачивают, закрепляют за обработанный ступенчатый хвостовик и ведут обработку части G детали. Сначала выполняют снятие чернового припуска в несколько проходов, далее – обеспечивают доводку до требуемого размера. Останавливая вращение шпинделя, к неподвижной заготовке несколько раз прикладывают шаблон, измеряют максимальный и минимальный диаметры рукоятки, чтобы за несколько проходов довести ее форму до заданных размеров. В целях ускорения процесса резания продольное перемещение устанавливают в автоматический режим, оставляя ручное управление для поперечного суппорта.

Последовательность обработки фасонной поверхности рукоятки прохладным резцом с применением продольной и поперечной подач:

а – готовая деталь; б, в и г – полуфабрикаты для получения детали; A, B, C, D, E и G – обрабатываемые поверхности

При работе с копиром используют специальное приспособление, в комплекте из копира 5, тяги 3 с пальцем 4. Палец 4, проскальзывая вдоль копира, обеспечивает перемещение тяги, соединенной с суппортом, передвигая его и установленный на нем режущий инструмент в соответствии с контуром копира. Ход суппорта в продольном направлении рекомендуется выполнять в автоматическом режиме, поперечную подачу отключить. Инструмент, повторяя движение тяги, формирует рельеф вращающейся заготовки.

Обработка фасонных поверхностей по копиру:

1 – резец, 2- рукоятка, 3 – тяга, 4 – палец, 5 — копир