Что нужно знать о режущих инструментах для станков с ЧПУ

Дабы добиться отличной производительности, прекрасного качества обрабатывания деталей, каждый режущий инструмент для станков с ЧПУ обязательно должен соответствовать определенным требованиям. Тщательный отбор, подготовка необходимых инструментов, обеспечивающая техническую надежность, автоматизацию рабочего процесса станка с ЧПУ, включает соответствие высокого уровня прочности таких приспособлений с их универсальностью.

Для производства режущего инструментария употребляют:

• твердые сплавы;
• металлокерамику;
• сталь быстрорежущую;
• синтетические материалы.

Причем твердые сплавы в свою очередь также подразделяются на несколько групп, различающихся по своим эксплуатационным, физическим, химическим свойствам:

• титано-тантало-вольфрамовые;
• без вольфрамовые;
• вольфрамовые;
• тантало-вольфрамовые.

Об основных требованиях для режущих инструментов

Производственные станки с программным управлением, как правило, должны использовать такие режущие приспособления, что удовлетворяют ряду условий, таких как:

• стабильность режущих свойств;
• правильное формирование, выполнение отвода стружек;
• универсальность использования для обработки разного вида деталей на разнотипных станках;
• быструю их сменяемость для переналадки, обработки других деталей или же смены затупившегося инструмента;
• обеспечение необходимой точности обрабатывания деталей.

Внимание. В некоторых случаях, указанные выше требования к режущим инструментам, могут не позволить применять на устройствах с ЧПУ те, которые успешно применяются на обычных станках. Для таких современных станков сейчас выделяются специальные группы режущих, стандартизованных приспособлений.

Модели отрезных и канавочных резцов в SolidWorks

Как уже говорилось в статьях ранее 3д модели режущего инструмента можно, конечно, построить с нуля в SolidWorks. Но я думаю в этом нет никакого смысла так это сделали уже за нас производители инструмента.

Переходим на сайт , и для примера скачиваем две модели резцов под обозначениями: «RAG123H10-32B», «RF123H13-2525BM».

И в строке поиск вводим поочередно данные обозначения и скачиваем резцы, нажав на «Загрузить» в строке «скачать подробную 3D модель».

Далее открываем скаченные файлы и получаем 3д модели данных резцов в SolidWorks.

Как видим это намного проще и быстрее чем создавать резец в SolidWorks c нуля.

Если кому нужно данный модели можно скачать в конце статьи!

Об особенностях использования резцов

Чаще всего в обычном токарном станке применяются в качестве особого режущего инструмента специальные резцы, имеющие типовые конструкции установленного типа. Обычно они бывают сборного вида, оснащены многогранными специальными пластинами из твердых металлов, различных сверхтвердых материалов (СМП).

К таким резцам предъявляются определенные требования:

• использование по максимуму пластин, которые механическим способом закрепляются на их корпусе для обеспечения постоянных, геометрических, конструктивных свойств;
• применение пластин наиболее оптимальных форм, которые обеспечат универсальную работу инструментов;
• возможность предусмотреть все действия этих приспособлений в прямом или перевернутом положении;
• допустить возможность работы резца левого исполнения;
• гарантирование высокой надежности резцовых вставок;
• правильное формирование стружек для отведения их по специальным бороздкам, сделанным на передних сторонах используемых пластин.

Советы по выбору качественных резцов при покупке

Чтобы правильно выбрать резцы для того или иного конкретного случая, надо опираться на следующие важные параметры:

• Какой металл подвергается обработке чаще всего? Какие операции выполняются на оборудовании?
• Важно заранее расставить приоритеты, между износоустойчивостью, эффективностью обработок и качеством изделий.

Если токарь только начинает работать, то ему достаточно приобрести инструмент трёх видов:

• Расточные SDQCR.
• Нейтральные наружного типа
• Проходные, для обработки торцов. SDACR.

Наборы с резцами токаря актуальны, если эксплуатация планируется долгосрочная. Преимущество – комплекты со сменными пластинами. Необходимость в покупке новых державок отпадает, достаточно менять расходные составляющие.

Что касается производителей, то вот несколько названий, заслуживающих внимания:

• Калибр.
• СиТО.
• Proma из Чехии.
• Hoffman Garant из Германии.

Первые два производителя – российские. Актуальным будет приобретение специальной заточной машинки. Тогда при износе резцов самостоятельное возвращение работоспособности не доставит хлопот. Не нужно тратить время, ожидая мастеров.

Два круга абразивного свойства, поддержка охлаждающей системы становятся важными компонентами для современных агрегатов по заточке, шлифованию. Один диск – из карбида кремния, другой – на основе электрокорунда. Часть резца спереди обрабатывают первой, после неё идут поверхности сзади и дополнение. Цель – получение ровной кромки, способной разрезать материалы.

Это интересно: Как сварить нержавейку с черным металлом: особенности технологии

О видах резцов

Обычно комплект режущих приспособлений, используемых таким станком с ЧПУ, содержит типовые резцы такого вида:

• проходные, согнутые с правой стороны на 45°, чтобы обеспечить снятие фасок, наружную обточку торцовых сторон;
• резцы контурного вида с пластинами в виде параллелограмма, позволяющими выполнять обточку цилиндрических, контурных деталей, обтачивать конусные детали до 30°;
• контурные, со специальными пластинами в форме параллелограмма для возможности обрабатывать поверхности полусферического вида и конусов до 57°;
• резьбовые, имеющие ромбические пластины, которые закрепляются сверху, давая возможность нарезать резьбу, с расстоянием шага от 2 до 6мм.

Какие действующие стандарты бывают и расшифровка их маркировки

Основным стандартом, по которым изготавливают токарные резцы, является ГОСТ:

• Отрезные и канавочные — ГОСТ 18874-73.
• Расточные — ГОСТ 18872-73.
• Проходные — ГОСТ 18871-73.
• Фасонные — ГОСТ 18875-73.
• Резьбовые — ГОСТ 188885-73.

Маркировка по материалу рабочей части:

• Вольфрамовые — ВК8, ВК2.
• Титановольфрамовые — Т5К10, Т15К6, Т30К4.
• Титано-тантало-вольфрамовые — ТТ7К12, ТТ8К6.
• Высокоуглеродистая сталь — У10А, У12А.
• Быстрорежущая сталь нормальной эффективности — Р9, Р12, Р18.
• Быстрорежущая сталь повышенной эффективности — Р18Ф2, Р18Ф4, Р6М3.

Это интересно: Как восстановить хром: очистка и реставрация хромированного покрытия

О сменных многогранных пластинках (СМП)

Резцы сборные с пластинами СМП приобрели наибольшую популярность, широкое распространение применения их на станках, имеющих ЧПУ, благодаря таким факторам как:

• экономный расход резательных дефицитных резцов;
• сокращение времени для наладки инструментов, при которой смена СМП может производиться без снимания корпуса резца;
• хорошее качество дробления стружек;
• не нужно постоянно затачивать сам резец.

Размеры и виды державок

Резцовая державка имеет несколько стандартных размеров:

• 16*10 — в основном используется для установки на учебных станках и выполнения несложных операций.
• 20*12 — для деталей нестандартных размеров.
• 25*16 — самый распространенный размер, подходящий для обработки большинства стандартизированных деталей из металла.
• 32*20 — второй по популярности, для более крупных металлических болванок.
• 40*25 — редко встречается в продаже, в основном изготавливается под заказ.

Правильный выбор резцов для выполнения определенной работы иногда составляет 100% успеха в обработке металла. Это касается черновых работ и несложных операций. А вот ради тонких и чистовой подгонки стоит разжиться дополнительными инструментами.

Зависимость производительности режущего инструмента от методов закрепления пластинок

В приспособлениях сборного типа производительность, равно как и надежность, выносливость, долговечность их эксплуатации, зависит от способов закрепления многогранных пластин. Эти крепежи должны обеспечить:

• надежность (без возможных микроскопических смещений во время движения, производимого режущими инструментами);
• плотность контакта поверхностей между опорными пластинами и пазами;
• точное позиционирование и возможность взаимной замены рабочих кромок;
• поддержку геометрической стабильности;
• раздробление и надежное отведение стружек;
• наименьшее время, допущенное на смену лезвий.

Строение

Состоит из двух главных составляющих:

1. Рабочая головка – затачиваются под разными углами.
2. Державка (тело) – фиксируется в резцедержателе.

Основную часть работы выполняет главная режущая кромка. Поверхности рабочей части: передняя, две задние.

Углы

Располагаются в главной секущей плоскости, перпендикулярной главной режущей кромке, основной плоскости.

Выделяют четыре основных угла:

1. Заострения.
2. Резания.
3. Передний.
4. Главный задний.

Обозначаются греческими буквами (альфа, бета, гамма).

Об инструментах, применяемых для фрезерных станков

Для фрезерования используются в качестве режущих приспособлений фрезы, которые бывают различных конструкций, и имеют специальные зубья для обрабатывания поверхности деталей.

Все фрезерные инструменты различаются между собой по:

• форме и внешнему виду зубьев;
• их направлению и исполнению;
• их применению и креплению.

Чтобы в патроне фрезерного станка хорошо укрепить фрезу, используют ее хвостовик, который крепят к зубьям методом сварки или разными крепежными элементами, например:

• болтами;
• специальными клиньями;
• винтами.

Иногда фреза может быть представлена единым целым со своей режущей частью. Так ее обычно и называют – цельной фрезой.

Важно. Некоторые современные станки с ЧПУ употребляют только цельные специальные концевые фрезы, имеющие хвостовики цилиндрического, а также конического вида для более прочного, скорого закрепления их в патроне фрезерных станков.

При производстве фрезерных инструментов чаще всего используются следующие материалы:

• металлокерамика;
• быстро-режущие стали;
• твердые сплавы, имеющие специальные алмазные напыления для усиления твердости.

Изготовление резцов своими руками: пошаговое руководство

Главное – использовать только инструментальную сталь, обладающую достаточно высокими эксплуатационными характеристиками.

Специалисты рекомендуют остановиться на легированном, либо углеродистом быстрорежущим варианте.

Подбор необходимой конфигурации напильников или рашпилей

Выбор этих деталей будет проще, если владелец заранее знает точно, какие перед ним стоят задачи. После этого длину, форму и размер подобрать не составит труда. Здесь дают несколько советов.

• Если требуется опилить до 5-10 мм толщины – лучше останавливаться на номере насечки 0 или 1.
• Точность обработки должна находиться в пределах 0,01-0,02 мм.
• По длине выбирать приспособления гораздо проще.

Главный ориентир – габариты поверхности, которую требуется опилить. Чем этот параметр больше, тем крупнее должно быть и само приспособление.

Можно воспользоваться специфической формулой, чтобы расчёт был точнее. К длине поверхности изделия прибавляем 15 см. Получим значение, которое и будет длиной рабочей поверхности напильника, рашпиля. Главное – чтобы работая, инструмент проводили по всей заготовке.

Крепление режущих частей

Самодельные инструменты делают также, что и профессиональные. Оптимальное решение – саморезы и винты. Чем качественнее изделие – тем лучше.

Заточка инструмента

Только регулярная заточка резцов позволит получить максимально точные результаты. Необходимость в процедуре возникает не только для инструментов, у которых есть твёрдосплавные пластины одноразового применения. Работа выполняется специализированными станками, когда речь идёт о производственных предприятиях крупного масштаба.

Ограничения по методике для домашних условий практически отсутствуют. Применение допустимо для обычных кругов по заточке, реагентов с химически активным действием. Станки универсального, специализированного назначения – дешёвый вариант, сохраняющий эффективность.

Обрабатывая заднюю часть инструмента, проходят три главных этапа.

• Сохранение такого же угла, что и у самой державки сзади. Увеличение показателя по сравнению с задним углом резания равно 5 градусам.
• Второй этап предполагает обработку поверхности самой режущей пластины сзади. Здесь надо сохранить превышение, равное 2 градусам.
• Доводка составляет третий этап. Он нужен для формирования необходимого заднего угла.

Через несколько этапов обработки проходит и передняя поверхность.

Доработка и шлифовка

Это делают карбидом, на специальном чугунном диске. Приспособление вращается, сохраняя скорость до 1-2 м/с. Направление вращения самого диска – к рабочей кромке, от опорной части инструмента.

Последовательно притирают лезвия, инструментальные поверхности. Резцы практически доводятся до блеска, их избавляют от любых неровностей.

Зачем нужна доводка? Инструмент со временем притупляется и изнашивается, если его используют достаточно часто. Причина – в том, что пластина трётся о заготовки и стружки. Если пластина ровнее, то трение будет меньше. Износ инструмента в такой ситуации замедляется.

У процесса доводки есть и другие особенности:

• При доводке применяют абразивные пасты, главный компонент у которых – борный карбид.
• Доводка предполагает смачивание инструмента керосином.
• Потом на поверхность зигзагообразно наносят пасту.
• Инструмент подносят к диску.
• Пасту ГОИ можно использовать совместно с керосином.
• Керосин не относится к обязательным этапам, когда применяют современные смазки.

Важно правильно установить стол подручника. После его установки по сравнению с серединной частью диска лезвия резцов с деталью на одних линиях, либо ниже. Вращение диска – к пластине с резьбой, направленное.

Частички пасты начинают измельчаться, когда прижимают инструмент, приступают к доводке. У резца нет сколов и потёртостей при прохождении через кромки. Неровности с резцовой поверхности устраняются благодаря тем самым зёрнам пасты.

О принципах обрабатывания фрезой

При фрезеровании с помощью зубьев фрезы снимается стружка со шлифуемых ими поверхностей, при этом она из зоны резания отводится специальными бороздками вдоль самой фрезы. Поэтому особое значение имеет расположение зубьев относительно друг друга. Правильное геометрическое взаимное расположение влияет на:

• быстроту резания;
• качество обрабатываемых поверхностей;
• износостойкость фрезы;
• экономию энергетических затрат;
• цену готовых изделий.

Внимание. Каждый тип предполагаемых заготовок, будь то дерево, камень, металл, оргстекло, например, требует определенного вида фрезерных приспособлений.

Геометрия токарных резцов

Изображение №2: геометрия токарного резца

Расскажем об углах резцов и их назначениях.

1. Задний вспомогательный угол (α1). При его уменьшении снижается сила трения между задней плоскостью инструмента и обрабатываемой заготовкой.
2. Угол вершины (ε). Формируется между режущей кромкой и задней вспомогательной плоскостью. Чем больше этот угол, тем лучше условия теплоотвода и выше прочность резца.
3. Вспомогательный угол в плане (ϕ1). Его размер варьируется в пределах от 10 до 30°. С уменьшением угла улучшается чистота обработки, но возрастает сила трения.
4. Главный угол в плане (ϕ). Его размер варьируется в пределах от 20 до 90°. От размеров угла зависят длина и ширина среза. Чем меньше ϕ, тем ниже температура и сила резания. Чистота обработки также улучшается. Но с уменьшением угла возрастают вибрации и радиальная сила резания.
5. Угол резания (δ). Формируется между передней поверхностью и плоскостью резания.
6. Основной передний угол (γ). Его размер варьируется в пределах от -5 до +15°. При увеличении угла облегчается врезание инструмента в металл, улучшается отвод стружки, уменьшаются сила резания, деформация обрабатываемой поверхности и потребляемая мощность. Однако при этом ухудшаются теплоотвод и сокращается срок службы режущей кромки.
7. Угол заострения (β). Формируется между передней и главной задней поверхностями. Оказывает влияние на остроту и прочность инструмента.
8. Главный задний угол (α). Его размер варьируется в пределах от 6 до 12°. С уменьшением угла снижается сила трения между деталью и задней поверхностью резца. При этом улучшается теплоотвод и продлевается срок службы инструмента, но ухудшается чистота обрабатываемой поверхности.
9. Угол наклона главной режущей кромки (λ). Влияет на направление отвода стружки. При положительных λ и λ = 0° стружка сходит к обрабатываемой поверхности. Резцы с положительными λ (12–15°) применяют при обработке заготовок из жаропрочных и закаленных сталей. У универсальных токарных резцов λ = 0°. Резцы с отрицательными λ применяют для чистовой обработки.

Об особенностях подбора режущих инструментов

Сейчас сложно представить фрезерный современный станок с ЧПУ без соответственно подходящих специальных фрезерных инструментов, без наличия которых нельзя достичь значительной производительности. Точность обрабатывания деталей, удобство эксплуатации – вот главные критерии предъявляемых к ним строгих требований.

На таких станках резательным инструментом часто являются фрезы концевого цилиндрического вида из твердосплавных или алмазных материалов. К их достоинствам относятся:

• обладание высокой износостойкостью;
• способность противостоять вибрации во время вращательного движения;
• повышенная жесткость;
• большая скорость резания;
• очень высокая точность обработки.

Все станки современного типа с числовым программным управлением могут выполнять самые сложные технологические действия, автоматически производя необходимую обработку деталей. Причем детали могут быть из чугуна, сплавов легких металлов, стали. Все действия таких устройств запрограммированы еще до начала рабочего процесса. И потому так важно правильно подобрать режущие инструменты, соответствующие всем необходимым требованиям и параметрам.

Как установить на станке

Для получения надлежащего качества и точности обработки необходим правильный монтаж резца. Также ошибки при установке способствуют быстрому износу режущей кромки.

Устанавливается инструмент в резцедержатель строго по центру. Для корректировки его по высоте в арсенале токаря должны быть металлические пластины толщиной от 1 до 4-5 мм. Установка ниже центра приводит к выталкиванию детали, что опасно и для инструмента, и для работника. Если режущая кромка завышена, она перегревается и быстро изнашивается.

При установке режущего инструмента нужно придерживаться простых правил:

• Протереть опорную поверхность резцедержателя.
• Фиксировать инструмент минимум двумя болтами.
• Вылет головки не должен превышать 1,5 высоты державки.
• При черновой обработке допускается завышение режущей кромки на 0,3-1 мм.

После установки инструмента нужно снять пробную стружку. Если поверхность получается ровная и гладкая, стружка не наматывается на резец — можно приступать к работе.

Важно!

Не допускается использование более трех прокладок. Также они не должны выступать за пределы резцедержателя.