В данной статье дан обзор современных конструкций металлорежущего инструмента с механическим креплением режущих пластин для токарной обработки. Приведен общий подход к выбору инструмента и параметров режима резания для различных видов обработки.

Актуальность темы

В металлообработке можно увидеть, что любые изменения в технологии как существенные, так и незначительные, приводят к ощутимым изменениям стоимости изготовления деталей. Новый инструмент увеличивает выпуск продукции, технологические возможности и скорость обработки. Но затраты на него только тогда имеют смысл, когда приведут к такому совершенствованию производства, что не только окупятся, а начнут приносить прибыль.

Предлагаемый подход позволит Вам выбрать инструмент для конкретных операций точения. Инструмент сгруппирован по типам обрабатываемых материалов, для которых приведены параметры режима резания, рекомендуемые как первый выбор.

Как показывает практика, во многих случаях увеличение скорости резания приводит к значительной экономии в себестоимости продукции. Этот результат можно объяснить тем, что снижение машинного времени (за счет увеличения скорости резания) создает большую экономию на элементах затрат не относящихся к инструменту (например амортизации) компенсируя повышение затрат на инструмент.


Факторы, определяющие выбор инструмента для токарной обработки

Определяющими факторами при выборе инструмента и оптимизации операций точения являются:

  1. Форма детали и требования по точности и чистоте обработки определяют траекторию движения инструмента и последовательность переходов при выполнении различных операций. Точность и требуемая шероховатость обработанной поверхности влияют на выбор геометрии режущей пластины, величины подачи и скорости резания.
  2. Тип выполняемой операции: черновое, получистовое или чистовое точение, нарезание резьбы, обработка канавок, отрезка и т.п. Тип выполняемой операции влияет на выбор режущей пластины, резца, параметров режима резания, обеспечивающих требования, предъявляемые к обработке.
  3. Наружная обработка или расточка отверстий – данные операции выполняются различными твердосплавными пластинами и резцами. Револьверные головки токарного станка имеют ограниченное количество позиций для размещения инструмента и при большом числе выполняемых переходов возникает необходимость в подборе такого инструмента, который был бы способен выполнять более чем один переход.
  4. Жесткость системы и условия обработки – основные факторы, определяющие производительность операции и выбор инструмента. При прерывистом резании повышенные требования предъявляются к геометрии пластины, марке твердого сплава и закреплению режущей пластины на корпусе державки. Если наблюдается склонность к вибрациям, то большое внимание следует уделять размеру и вылету инструмента, а также жесткости закрепления как инструмента, так и заготовки.
  5. Станки в значительной степени отличаются по конструкции, размерам, мощности и технологическим возможностям. Многие токарные станки имеют небольшую мощность и могут производить только определенные виды обработки, используя определенный тип инструмента. Необходимо знать способ закрепления инструмента, посадочные размеры и количество позиций револьверной головки (инструментального магазина).
  6. Материал заготовки представлен основными группами обрабатываемых материалов по ISO. При обработке они образуют, соответственно, сливную стружку, стружку скалывания или элементную стружку, что является важным фактором, который надо учитывать для правильного выбора инструмента.:
  7. Экономическая эффективность и производительность – важнейшие факторы при выборе инструмента. Доля расходов на инструмент в общей себестоимости обработки составляет всего несколько процентов, однако влияние инструмента на производительность, надежность, простои оборудования, качество обработки значительно больше и от выбора инструмента, в основном, зависят эти показатели. На них влияют также размер партии и повторяемость обработки изделий.
  8. Номенклатура инструмента, которая уже применяется в производстве, влияет на выбор нового инструмента, т.к. обычно ее стараются не увеличивать. Широкая номенклатура стандартного инструмента и возможность изготовления специальных конструкций в значительной степени влияют на уровень оптимизации операции.

Последовательность выбора инструмента для токарной обработки:

1. Способ крепления режущей пластины

Способ крепления режущей пластины


Крепление режущей пластины на корпусе державки может осуществляться:

Системы крепления пластин на державках были созданы для обеспечения надежности работы и стабильности положения вершины режущего лезвия при выполнении различных токарных операций. Наиболее распространенный способ крепления пластин без задних углов - рычагом, который перемещается при помощи винта, - система Р. Рычаг поджимает режущую пластину к базовым поверхностям гнезда при закреплении и выдвигает ее из гнезда при раскреплении. Существуют различные модификации этого способа - в том числе, крепление клином.

Другой широко применяемый способ - крепление винтом через отверстие пластин с задними углами - система S. Этот способ применяется для державок небольших размеров для наружного точения при выполнении ненагруженных операцией и для расточных оправок и борштанг.

Выбор системы крепления зависит от того, используются ли пластины с задними углами или без задних углов, от типа операции, от размеров державки и заготовки, от параметров режима резания для чернового, получиствого или чистового точения.


2. Размер и конструкция державки режущей пластины

Способ крепления режущей пластины

Выбор державки и пластины зависит, главным образом, от профиля обрабатываемой поверхности, типа технологического оборудования (станок с ЧПУ или без), и определяется главным и вспомогательным углами в плане. В зависимости от выбранной ранее системы крепления, принимая во внимание возможные направления подачи инструмента, можно сделать выбор необходимого типа державки и формы пластины.

Для обеспечения жесткости следует выбирать державку наибольшего из возможных сечения и пластину с наибольшим углом при вершине для обеспечения наибольшей надежности.

В первую очередь следует попытаться использовать уже имеющийся на складе инструмент, а при выборе нового стараться не увеличивать номенклатуру.

При решении данной задачи рекомендуется поступать следующим образом:


3. Форма (геометрия) режущей пластины. Выбор типоразмера режущей пластины

Форма пластины выбирается в соответствии с типом державки и траекторией перемещения инструмента при выполнении операции.

Геометрия пластины и марка твердого сплава


Геометрия пластины выбирается в соответствии с типом операции и планируемыми параметрами режима обработки. Марка сплава пластины выбирается в соответствии с материалом заготовки и условиями обработки.

Геометрия передней поверхности пластин и марки твердых сплавов создавались для эффективного выполнения различных операций. Согласно принципу каталога СогоКеу выбор пластины зависит от группы обрабатываемого материала (P, M и K), типа операции (чистовая, получистовая и черновая) и условий обработки (хорошие, нормальные и тяжелые).

Дополнительно необходимо знать, должна ли быть пластина с задними углами или без задних углов, двусторонней или односторонней. В некоторых случаях за счет правильного выбора геометрии пластины можно повысить точность и чистоту обработки, избавиться от заусенцев. При правильном выборе режущей пластины можно гарантировать определенную стойкость и выполнение операции без непредвиденных остановок. Следует учитывать уже применяемую номенклатуру инструмента, число позиций, где используются пластины, мощность оборудования. Современные режущие пластины, хотя и являются более специализированными, но на практике нередко позволяют уменьшить номенклатуру пластин на складе, поскольку пригодны для выполнения большего числа операций в пределах своей области применения.

При выборе типа пластин необходимо учитывать следующие факторы:




6. Размер режущей пластины и конструктивные особенности

Размер режущей пластины


В зависимости от требований обработки необходимо учитывать размер пластины. При чистовой обработке размер во многих случаях можно уменьшить. Также при определении размера следует учитывать пространство для режущего инструмента:

С большим размером пластины лучше стабильность; напр. при обработке в тяжелых условиях размер пластины обычно превышает iC 25 мм.

Как выбрать подходящий размер пластины

Необходимо определить необходимую эффективную длину режущей кромки (L), считаясь с главным углом в плане (φ) и наибольшей глубиной резания (t). Длина режущей кромки пластины должна соответствовать глубине резания и обеспечивать достаточную надежность работы.

Размер пластины зависит от размера посадочного гнезда державки. Если размер инструмента, главный угол в плане и форма пластины заданы, то фактически размер пластины уже определен. Но если выбор размера пластины поставлен на первое место и определяет выбор державки, то сначала определяется максимальная глубина резания, а затем по величине главного угла в плане - необходимая эффективная длина режущей кромки. После чего, с учетом коэффициента, определяемого главным углом в плане (см. таблицу на стр. 61), выбирают размер пластины.

При черновой обработке, когда резание прерывистое и наблюдается тенденция к вибрациям, следует обращать внимание на условия входа и выхода инструмента из заготовки, чтобы избежать нежелательных ударов по режущей кромке и дополнительного давления на заготовку при выходе, приводящего к выкрашиваниям режущей кромки. При обработке торцев требования к режущей кромке значительно увеличиваются, поскольку глубина резания одномоментно существенно возрастает. В этом случае надо выбирать пластину большего размера, менять направление и уменьшать подачу, чтобы избежать значительных увеличений усилий резания.

Основываясь на выбранном типе токарного резца (расточной державки), типоразмера режущей пластины и конструктивными особенностями используемого токарного оборудования, определить размеры инструмента (правое или левое исполнение, высота тела державки, ширина тела державки, длина резца и т.п.) и его полное кодовое обозначение по системе ИСО или ГОСТ;

Согласовать выбранный вариант с номенклатурой режущих инструментов.


7. Радиус при вершине режущей пластины

Радиус при вершине режущей пластины


Согласование выбранного варианта типоразмера режущей пластины с номенклатурой режущих пластин из современных сплавов

Определение марки токарного резца (расточной державки) в соответствии с используемой в настоящее время системой классификации.

Величина радиуса при вершине пластины очень важна при черновой обработке с точки зрения прочности режущей кромки, а при чистовой обработке - с точки зрения получения требуемой шероховатости поверхности. В обоих случаях радиус при вершине тесно связан с величиной подачи, поэтому выбирать его надо, учитывая подачу.

Большой радиус при вершине делает режущую кромку более прочной, но при этом требуется большая мощность станка и возрастает опасность вибраций. Обрабатываемый материал и условия обработки также влияют на выбор радиуса при вершине пластины. При растачивании меньший радиус при вершине уменьшает вибрации и позволяет работать с большими вылетами инструмента.

При черновой обработке следует выбирать пластину с максимально возможным радиусом при вершине. Чем больше радиус при вершине, тем выше прочность и стойкость пластины, что позволяет вести обработку с большими величинами подач. И все же, в большинстве случаев, величина подачи не должна превышать половины значения радиуса при вершине.

При чистовом точении чистота обработанной поверхности зависит от соотношения радиуса при вершине и подачи (см. стр.21).


8. Параметры режима резания. Определение скоростей, подач и глубин резания для оптимизации каждого отдельного прохода

Параметры режима резания


В заключение, необходимо выбрать или рассчитать параметры режима резания для подобранного инструмента. В каталоге СогоКеу представлены начальные значения и рекомендуемые диапазоны параметров режима резания для всех групп обрабатываемых материалов. Чтобы определить параметры режима резания, нужно учитывать несколько основных условий. На стойкость инструмента практически не влияет глубина резания, только частично - величина подачи, в то время, как скорость резания влияет на стойкость в значительной степени.

Соотношение параметров режима резания в значительной степени зависит от типа выполняемой операции. Для черновых операций мощность, жесткость системы станок-приспособление-инструмент-заготовка и условия обработки являются основными факторами, влияющими на выбор параметров режима резания.

Для чистовых операций критериями выбора являются точность, шероховатость обработанной поверхности и стружкообразование, которые зависят от сочетания подачи, радиуса при вершине пластины и скорости резания. Скорость резания является основным фактором, определяющим производительность при чистовой обработке.

При назначении параметров режима резания должны учитываться следующие факторы:

Некоторые пункты приведенной последовательности могут быть изменены в соответствии с конкретной ситуацией. Часто заранее уже определены размер и способ крепления режущей пластины. Но важно иметь в виду общую последовательность выбора для того, чтобы представлять процесс в целом.




AB Sandvik Coromant, ОАО «Сандвик-МКТС», 2003 год



Главная   О компании   Новости   Статьи   Прайс-лист   Контакты   Справочная информация   Скачать паспорт   Интересное видео   Деревообрабатывающие станки