Виды отрезных резцов, маркировки, преимущества напаек

Резец отрезной — это одна из разновидностей токарного инструмента, предназначенная для сквозного прорезания заготовки узкой и глубокой канавкой. Такие резцы чаще всего используют для отделения обработанной детали от прутка, подаваемого через отверстие в шпинделе. По своей конструкции они отличаются от проходных, расточных, резьбовых и прочих токарных резцов по металлу, что обусловлено спецификой работы их режущей кромки. Отрезная операция занимает небольшую часть общего времени обработки детали, но, как правило, является последней в рабочем цикле, и поэтому от нее зависит качество торца детали. Неправильный выбор углов заточки режущей пластины повышает риск появления на поверхности реза неравномерностей и сколов, что может привести к браку детали или невозможности ее дальнейшей обработки. Одной из главных особенностей отрезного токарного инструмента является то, что его головная часть в процессе обработки погружена в узкую канавку, поперечный размер которой чуть больше ширины лезвия режущей кромки. Это создает определенные сложности для стружкоотвода и охлаждения инструмента и поэтому требует особых конструктивных решений.

Устройство отрезного токарного резца

Конструктивно цельнометаллический отрезной токарный резец состоит из массивной державки и плоской головки, оканчивающейся режущей пластиной (см. левый чертеж на рис. ниже). В отличие от других типов резцового инструмента здесь, кроме основной режущей кромки, присутствуют также две вспомогательные, которые расположены по обе стороны от нее и предназначены для подрезки боковых поверхностей прорезаемого паза. У отрезного резца лезвие сужается в сторону державки под углами от 1º до 3º с каждой из сторон. Это сделано для того, чтобы уменьшить трение резца о стенки канавки, а также улучшить стружкоотвод и циркуляцию СОЖ.

Ширина лезвия головки может составлять от 3 до 10 мм, а ее длину необходимо выбирать на несколько миллиметров больше радиуса заготовки. Для увеличения прочности и снижения вибрации используют специальные модели отрезных резцов с увеличенной передней частью.

Сбалансированность такому инструменту придают головки, имеющие округлый выступ вверху («петушковые»), что позволяет расположить режущую кромку на одной линии с осью державки (см. правый нижний чертеж на рис. выше).

Вопрос-ответ

Как заточить отрезной резец?

На заводах для заточки отрезных резцов применяется точило с подручниками. В мастерской можно использовать точильный круг из карбида кремния зелёного. Для заточки также подходит алмазный круг. Этапы заточки:

1. Снятие лишнего металла с боков. Важно дойти до пластины. К основанию резца пластина должна сужаться.
2. Создание режущей кромки. Поверхность затачивается с нужным наклоном от вертикали.
3. Обработка фасок. Острые вершины, находящиеся на пересечении с режущей кромкой, надо притупить. Для этого нужно провести 1-2 раза алмазным бруском по кромке резца.

Почему дробит отрезной резец?

Резец может дробить при слишком высоких оборотах или несоблюдении режима резки. Это явление также возникает, когда заготовка плохо зафиксирована в патроне. При вылете режущего инструмента из резцедержателя тоже возникает дробление. Важно до начала работы отцентрировать и заточить резец. Часто требуется провести работу со станком – подтянуть клин передней передачи, проверить подшипники шпинделя, заменить прижимное кольцо. Важно обеспечить жесткость всех узлов.

Как правильно установить отрезной резец?

Устанавливают резец относительно центровой линии станка. Если установить его ниже, передний угол режущей кромки уменьшается. Это приводит к увеличению давления на резец и его дальнейшей поломке. Для установки нужно использовать шаблоны, риску или штангенциркуль.

Почему ломает отрезной резец на токарном станке?

Проблема может возникнуть при неправильной установке резца или неверно подобранном режиме резки. К поломке могут привести люфты в соединениях станка, износ клина суппорта, износ клина малой продольной подачи, износ подшипников шпинделя.

Виды и назначение отрезных резцов

По своей конструкции отрезные резцы делятся на цельнометаллические и сборные. Первые изготавливаются из инструментальной стали, а их типоразмеры и правила обозначения регламентируются ГОСТ 18874-73. Максимальные размеры ГОСТ такого резца составляют: общая длина — 80 мм, длина головки — 15 мм, ширина лезвия — 12 мм. У этого инструмента по мере заточки режущей кромки уменьшается длина головки и, следовательно, предельный диаметр отрезки.

Сборные отрезные резцы можно разделить на два основных вида. К первому относится режущий инструмент, у которого державка и головка выполнены из одного бруска металла, а режущая пластина является отдельным сборочным элементом, смонтированным на конце головки. Существует два основных вида ее крепления, в соответствии с которыми выделяют резцы с механическим и напайным креплением пластин. Второй вид — это получивший в последнее время широкое распространение сборный отрезной инструмент, у которого плоская и длинная головка с режущей частью крепится механическим способом в специальную оправку, выполняющую роль державки (см. рис. ниже). Такие резцы поставляются со сменными пластинами различной ширины и толщины. Кроме того, у некоторых из них регулируется длина вылета головки.

Кроме нормального и усиленного отрезного инструмента традиционной конструкции, существует ряд разновидностей для работы в особых условиях, в том числе и компенсирующих недостатки маломощного и нежесткого токарного оборудования. К ним относятся пружинные и инвертированные резцы, которые в основном используют в домашних мастерских и мелких производствах. Пружинные отрезные резцы имеют дугообразную головку и предназначены для обработки материалов с неровной и твердой поверхностью на небольших станках с нежесткой конструкцией. Такая головка компенсирует динамические удары и сглаживает вибрацию, что позволяет добиться заданного качества поверхности и сохранить режущую пластину от повреждения.

Инвертированные резцы стали популярными пять-шесть лет назад, когда была разработана очень простая в использовании и эффективная в работе режущая пластина.

Особенности и преимущества отрезных инвертированных резцов

Свое название этот вид отрезного инструмента получил вследствие того, что он работает на обратном (против часовой стрелки) вращении шпинделя. Сама конструкция напоминает канцелярский нож: державка и длинное лезвие в виде пластины со скосом на торце. Лезвие изготовлено из быстрорежущей стали, легированной кобальтом, и в сечении выглядит как перевернутая буква «Т» с короткими перекладинами (см. рис. ниже). Угол заточки торца режущей кромки — 7º, размерный ряд выпускаемых производителем толщин — от 1 до 3.2 мм.

Основное достоинство этого резца — облегченный отвод стружки, т. к. при обратном вращении шпинделя она под собственным весом сразу уходит вниз. При таком режиме резко снижается вероятность забивания канавки стружкой, что нередко является причиной заклинивания и поломки инструмента. К другим плюсам этой модели можно отнести:

• простоту заточки лезвия;
• работу на большом вылете;
• улучшение режима охлаждения (стружка снизу, СОЖ сверху);
• большой ресурс даже при многократной переточке пластины.

Кроме того, его оправка имеет систему точной регулировки по высоте, что избавляет от подгонки положения инструмента с использованием прокладок.

Типы и область использования резцов отрезных

Конструктивно рассматриваемые насадки подразделяются на сборные и монолитные (цельнометаллические). Последние производятся из сверхпрочной инструментальной стали, а их основные технические характеристики регламентирует Государственный стандарт №18874 от 1973 года. Максимальные габариты такого резца составляют:

• Полная длина – 80 миллиметров;
• Головочная длина – 15 миллиметров;
• Ширина режущей кромки – 12 миллиметров.

ВАЖНО! По мере стачивания режущего края у данного инструмента будет уменьшаться головочная длина, что, соответственно, понизит предел диаметра отреза.

Сборные модели, в свою очередь, возможно подразделить на два типа. Первый тип выглядит как монолитный образец, у которого и головка и державка исполнены единым бруском, а вот пластина режущая – является отдельным сборным элементом, устанавливаемым на окончание головки. Ее крепление может производится двумя способами – либо способом припайки к основанию, либо способом механического крепления.

Второй тип сборной модели получил наибольшее распространение в современном мире собирающихся резцов. Он имеет длинную и плоскую головку с режущим краем, которая механическим методом закрепляется в особой оправе, которая и выполняет роль своеобразной державки. Подобные резцы продаются со сменными пластинами, различающимися по толщине и ширине. Помимо прочего, некоторые из описанных образцов способны регулировать длину выброса своей головки.

Кроме усиленных и стандартных вариантов отрезной насадки в классической конструкции, для работы в особых условиях могут применяться иные разновидности отрезных резцов, которые способны компенсировать малую жесткость или маломощность токарного станка. Сюда можно отнести инвертированные или пружинные модели, используемые зачастую на мелком производстве или в бытовых мастерских. Их головки могут компенсировать динамические ударные нагрузки и поглощать (насколько возможно) создаваемые вибрации, а это позволит добиваться нужного качества обрабатываемой поверхности и предохранять режущий край от повреждения.

ВАЖНО! Популярность к инвертированным моделям пришла лет пять-шесть назад, благодаря тому, что была разработана эффективная и простая в применения режущая пластинка.

Используемые маркировки

Существует три ГОСТ, в которых установлены правила маркировки отрезных резцов. Типоразмеры и кодировка инструмента из быстрорежущей стали регламентируются ГОСТ 18874-73, с твердосплавными пластинами — ГОСТ 18884-73, изогнутого («петушкового») с пластинами из твердого сплава — ГОСТ 18894-73. Определить вид и геометрию по маркировке без использования таблиц ГОСТ невозможно. Во всех трех стандартах каждому типу соответствуют свой код и группа параметров, расписанная в таблицах. Единственный информативный элемент маркировки — это обозначение твердого сплава режущей пластины. К примеру, правый резец из быстрореза сечением 16×16 мм, длиной 80 мм, с головкой 15 м и шириной лезвия 12 мм обозначается как 2120-0519 ГОСТ 18874- 73. Остальные два ГОСТ придерживаются такой же системы маркировки. Подобный по геометрии отрезной резец с твердосплавной пластиной обозначается 2130-0255 Т5К10 ГОСТ 18884- 73, где Т5К10 — это твердый сплав с карбидом титана и кобальтом (цифры — процентное содержание). Некоторые производители в соответствии с международными нормами маркируют вид материала пластины цветом (наносится на торец державки). К примеру, Т5К10 обозначается желтым.

Помимо ГОСТ существует универсальная международная система обозначения режущего инструмента ISO. Это объемный документ с множеством таблиц, содержащих характеристики сменных пластин, поэтому здесь уместно привести только пример маркировки отрезного резца со сменными пластинами, который относится к группе «Наружная отрезка и обработка канавок»: QFGD2525R2252H. Расшифровка позиций кода:

1. Q – отрезная державка.
2. F – обработка на торце.
3. G – размер пластины.
4. D – для двусторонних пластин.
5. 25 – высота державки.
6. 25 – ширина державки.
7. R – правое, нейтральное, левое.
8. 22 – максимальная глубина обработки.
9. 52 – минимальный диаметр врезания.
10. H – положение пластины при обработке торцевых канавок.

Стандарт ISO частично или полностью повторяют системы маркировок ведущих производителей режущего инструмента, а также новый российский ГОСТ ISO 5609-2015.

Черт.1

__________________

* Выдержать на длине 2 … 3 мм.

Черт.1

Таблица 1

Размеры в мм

Преимущества твердосплавных пластин для резцов

Главные преимущества твердосплавных пластин для отрезных резцов перед инструментом из быстрореза — это возможность работы с высокими скоростями резания (до 500 м/с для стали) и сохранение твердости при высокой (до 900 °C) температуре в зоне обработки. Существуют два основных метода фиксации твердосплавных пластин на головке державки: напайка (а также аналогичные методы) и механическое крепление. Неразъемные соединения конструктивно проще и более устойчивы к вибрации при работе под большими нагрузками. Но, несмотря на более сложную технологию изготовления, отрезной инструмент с креплением пластин механическим способом обладает рядом неоспоримых преимуществ:

• отсутствие термического воздействия на головку державки во время крепления режущей части;
• возможность быстрой замены пластины или поворот другой режущей кромкой;
• использование на одном типе державки различных видов пластин;
• сохранение геометрических характеристик резца после замены пластины.

Помимо режущих элементов из твердых сплавов при обработке особо твердых материалов применяют керамические пластины. Они более хрупкие, но отличаются повышенной износостойкостью режущей кромки и могут работать при очень высоких температурах в зоне резания (до 1200 °C).

Рекомендации по выбору отрезных резцов по металлу

Отрезной токарный резец является узкоспециализированным инструментом и применяется для выполнения только двух видов операций: отрезания и проточки узких пазов. Поэтому для домашних и небольших ремонтных мастерских одним из основных критериев при его выборе, скорее всего, будет цена. В случае разового использования этого инструмента вполне подойдет российский отрезной резец с напайкой, цена которого в полтора-два раза меньше, чем у одной твердосплавной пластины с механическим креплением. В серийном производстве, особенно на станках с ЧПУ и токарных автоматах, или операция отрезки является завершающей, или после нее следует передача детали в контршпиндель для дальнейшей обработки. В этих условиях к геометрии и качеству работы отрезного инструмента предъявляют особые требования, поэтому в таких производствах альтернативы высокотехнологичным резцам со сменными пластинами попросту нет.

Черт.3

_________________

* Выдержать на длине 2 … 3 мм.

Черт.3

Таблица 3

Размеры в мм

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.

Для облегчения обработки сложных материалов на настольных станках применяют пружинные и инвертированные резцы. Но, вероятно, народные умельцы для этих целей используют и другие конструкции, а также различные усовершенствования «штатных» резцов. Если вы что-нибудь знаете об этом, поделитесь, пожалуйста, информацией в комментариях к данной статье.

Черт.2

__________________

* Выдержать на длине 2 … 3 мм.

Черт.2

Таблица 2

Размеры в мм