Токарная обработка металла (процесс точения, типы резцов)

Опубликовано вт, 03/05/2019 - 20:57 пользователем alef2016

Токарная обработка – это один из самых распространённых и востребованных видов лезвийной металлообработки, наравне с фрезерной обработкой. Суть этого метода состоит в том, что путём поверхностной деформации с детали снимается лишний слой металла с образованием стружки. Следовательно, стружка представляет собой поверхностный слой материала, отделённый от неё лезвием режущего инструмента. Заданную точность размеров, формы и пространственного положения поверхностей деталей, качество поверхности (волнистость, шероховатость) достигают обработкой на металлорежущих станках.  Для осуществления процесса резания необходимо, чтобы заготовка, установленная на станке и инструмент перемещались друг относительно друга. В металлорежущих станках различают два вида основных движений: главное движение, определяющее скорость отделения стружки, и движение подачи, обеспечивающее непрерывное врезание режущей кромки инструмента в новые слои материала. При обработке на токарном станке главное движение совершает заготовка, а движение подачи – резец. В результате этих движений происходит процесс резания.  

Процесс образования стружки

Для полного понимания процесса резания рассмотрим поперечное обтачивание стальной заготовки. Под действием силы, приложенной к резцу, срезаемый слой металла сжимается. Процесс сжатия, как и процесс растяжения, сопровождается упругими и пластическими деформациями. По мере возрастания пластической деформации, повышаются напряжения в срезаемом слое, и когда последние достигают величины, превышающией предел прочности металла, происходит сдвиг (скалывание) и отделение частицы металла, или, как говорят, элемента стружки.  После скалывания первого элемента стружки начинается сжатие и деформирование следующего, так же как и первого, пока напряжение в нём не достигнут величины, превышающей предел прочности металла по второй плоскости сдвига (скалывания) параллельно первой, после этого произойдёт отделение нового элемента стружки.

Разные металлы при резании образуют разную стружку. Если обрабатываемый металл хрупок, то при резании он образует стружку различной формы. При обработке мягких металлов (алюминий, мягкие стали, латуни), то отдельные элементы не отделяются друг от друга, и стружка сходит с резца в виде ленты, завивающейся в спираль. Такой вид стружки называется сливной. При обработке средних по твёрдости металлов, например, стали марки 45, образуется ступенчатая стружка. Она состоит из отдельных элементов со слабой связью между собой, которая легко крошится.

Обработка выполняется на токарных станках с использованием различных инструментов и приспособлений. Преимущественно на токарных станках обрабатывают тела вращения. Валы, фланцы, втулки, пальцы, стаканы, валики и т.д. При производстве таких деталей приходится обрабатывать цилиндрические, конические, фасонные поверхности, нарезать резьбы, вытачивать внутренние и внешние канавки, обрабатывать торцы детали, накатывать рифления, отрезать, сверлить, развёртывать и зенкеровать отверстия и др. На этих операциях используется самый разнообразный инструмент: резцы, свёрла, зенкеры, развёртки, метчики, плашки, накатные головки.

Типы токарного инструмента

Резцы в токарной обработке

Остановимся подробнее на резцах. В основном в современных механообрабатывающих цехах применяется твёрдосплавной инструмент. Он представляет собой пластинки твёрдого сплава припаянные или механические прикреплённые к резцу. Однако твердосплавные пластины при напайке подвергаются действию перепада температур, что вызывает появление микротрещин и выход резцов из строя. Лучшим вариантом закрепления пластин является их механическое крепление. Также механическое крепление позволяет быстро заменить изношенную кромку на другую, не снимая резец со станка.

Токарные резцы разделяются по следующим критериям:

  • По направлению резания. Правые резцы режут с право на лево. А левые резцы наоборот;
  • По виду рабочей части. Есть отогнутые и прямые резцы. Прямые резцы дают возможность получать плоскости перпендикулярные оси вращения. Отогнутыми резцами можно работать при продольной и поперечной подачах и вести обточку поверху, подрезку торцов, снятие фасок;
  • По геометрическому сечению стержня. Резцы в своей основе имеют прямоугольные или круглые формы.

По назначению:

  • Проходные прямые и проходные отогнутые. Для обточки наружных поверхностей вращения, т. е. цилиндрических валиков, конических поверхностей большой длины и им подобных деталей, применяют проходные резцы. Отогнутые резцы получили широкое применение из-за их универсальности, большей жесткости, возможности вести обработку в менее доступных местах;
  • Отрезные/канавочные. Эти резцы служат для отрезки определённого количества материала или прорезания канавки.
  • Проходные упорные имеют угол в плане ф = 90° и применяются при обточке ступенчатых валиков и подрезке буртиков, а также при точении нежестких деталей;
  • Расточные. Они применятся для обработки отверстий. Из-за своей специфики им приходится работать в неблагоприятных условиях. Из-за того, что им нужно быть меньше обрабатываемого отверстия. Теряется жёсткость и появляются вибрации, что негативно сказывается на качестве обработки;
  • Фасонные. Предназначены для точения сложных профилей. Профиль резца задаёт форму детали. Их применение оправданно только в массовом или крупносерийном производстве. Так как цена производства таких резцов велика;  
  • Резьбовые. Их применяют для нарезания внутренней или внешней резьбы. Соответствуют профилю резьбы.