Резец канавочный токарный: виды, размеры, материал, классификация

 Выполнение токарных работ по металлу в большинстве случаев сводится к приданию заготовке необходимой геометрии. Снять фаску, выточить полость или изделие со сложной формой и точным соблюдением размеров – резец канавочный позволяет выполнить все эти операции с заданными параметрами и допусками по точности.

Инструмент подбирается в зависимости от обрабатываемого материала, используемого токарного оборудования и технологии выполнения работ. От правильного выбора зависит скорость выполнения операций и износа резца, работа затупленным недопустима. Современные производители предлагают широкий ассортимент, при закупке стоит акцентировать внимание на соответствие товара ГОСТам, что гарантирует штатную работу и возможность провести заточку. Некачественные изделия могут вывести из строя станок и создать аварийную ситуацию с угрозой жизни для оператора.

Виды канавочных резцов

Резец расточной канавочный применяется для создания сквозных или глухих внутренних полостей сложной конфигурации в заготовке или отверстий больших диаметров. Рабочий ход инструмента осуществляется в плоскости, перпендикулярной сечению шпинделя с заготовкой, на расточных станках происходит вращение и подача резца при неподвижной детали.  В большинстве случаев имеет отогнутую форму, может быть цельным или составным с наваренной твердосплавной пластиной или механическим держателем для режущей пластины.

Канавочный резец для внутренних канавок используется для формирования сложной геометрии внутренней полости заготовки, может быть использован для долбления шпоночных пазов. В зависимости от специфики поставленных задач имеет прямую или отогнутую формы, различают также по степени чистоты обработки поверхностей, обычно применяются получистовые и чистовые.

Резец прорезной канавочный применяется для обработки внешней поверхности детали, формирует необходимые геометрические размеры. Рабочий ход осуществляется в плоскости, перпендикулярной оси вращения детали. Представлен в основном прямой формой, обычно цельный с тонкой рабочей головкой, которая является самым уязвимым местом. Геометрия головки выполнена таким образом, чтобы ширина реза была больше выходящей стружки во избежание подклинивания и порчи инструмента, иногда используется как резец отрезной.

Резец канавочный для наружных канавок, как и прорезной, предназначен для чистовой обработки внешней поверхности, может быть составным. Технологический цикл на станке с ЧПУ предполагает работу резцами с напаянными пластинами, позволяющими производить более скоростную обработку. Такие инструменты, согласно ГОСТ, держат более высокие рабочие температуры, что неизбежно при ускорении цикла и в автоматическом режиме.

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.

Геометрия канавочного резца

Рассмотрев чертеж типового канавочного резца, видно, что он состоит из рабочей головки и стержня, который закрепляется в держателе. Для расточных державка обычно имеет круглое сечение, сравнительно тонкое из высоколегированной стали, рабочая поверхность – припаянная твердосплавная пластина или зажатая в специализированном креплении сменная головка. Заточка таких резцов с соблюдением необходимых угловых параметров – сложная задача, выполняемая на заточном станке профессиональным мастером, от точности выполненных работ зависит скорость реза и живучесть режущей кромки. Геометрия канавочного резца для выполнения фасонных работ может быть уникальной, экспериментально установленной под выполнение конкретного вида операции.

Фасонный (сложный с точки зрения геометрии) вид внешней поверхности заготовки может быть получен с помощью прорезного канавочного резца, стандартная геометрия рабочей головки может быть доработана при пробном точении под конкретные задачи. Характерна прямая форма, державка массивная, имеет прямоугольное или квадратное сечение. Материал головки – высоколегированная инструментальная сталь, величина переднего угла варьируется в пределах 15-25 градусов и влияет на биение заготовки в процессе обработки. Рабочая кромка должна быть заточена равномерно, чтобы не допустить сильной вибрации, при перегреве происходит быстрое выкрашивание, что сильно осложняет восстановление и заточку.

Оптимальная геометрия канавочного резца может быть установлена опытным путем на производстве. Для выполнения ряда операций рекомендованные штатные углы заточки могут быть не слишком подходящими. Оптимизировать их выполнение можно на этапе выработки технологического цикла с помощью пробных проточек, квалифицированный токарь может самостоятельно доработать резец под конкретную задачу.

Особенности токарной обработки с использованием канавочного резца

Технологический цикл токарных работ имеет свою специфику, которая зависит от станочного парка, обрабатываемых материалов и сложности производимых деталей. Работа начинается с анализа эскиза детали и разбиения на элементарные операции с использованием одной оснастки. При большом количестве однотипных деталей имеет смысл выполнять одну операцию сразу для всех, не меняя при этом инструмент. Например, необходимо произвести выборку в торце десятка заготовок: устанавливается резец для торцевых канавок, инструмент налаживается под заданные размеры и производится проходка всех деталей.

Важным фактором, который учитывают технологи, является степень износа станка.

Скорость обработки канавок резцом напрямую зависит от возможностей оборудования: на малых оборотах нет возможности обрабатывать каленые заготовки или получить фасонную поверхность. Шпиндель с люфтом приводит к биению заготовки, в итоге не удается соблюсти заданные параметры и допуски. В самом неприятном варианте деталь может заклинить и сломать головку резца или травмировать оператора. Во многих производственных цехах стоят станки, выпущенные в СССР и давно выработавшие свои ресурсы, соблюсти жесткие допуски на них очень сложно – подающие суппорты просто не могут обеспечить штатные 0.07-0.2 мм/об подачи. На таких станках оптимально использование канавочных резцов составной конструкции с режущими пластинами, которые сравнительно легко менять и точить.

В общем случае проходку глубоких канавок осуществляют с использованием обдирочных (черновых) и чистовых (получистовых) инструментов. Сначала делают рез черновыми, оставляя порядка 0.5 мм до заданных размеров, остаток снимают чистовым инструментом. В случае очень жестких допусков применяются резцы тонкого точения, обработка наружной поверхности ведется радиальными резцами, когда инструмент стоит перпендикулярно оси точения. Для станков, работающих в автоматическом или полуавтоматическом режиме, характерно применение тангенциальных резцов, суппорт подачи двигается параллельно оси заготовки, в таком режиме можно добиться высокой чистоты поверхности.

Правила выбора

При правильном подборе и отработанном технологическом цикле резец для обработки канавок может работать длительное время без заточки. Основные факторы, влияющие на выбор:

• режущая кромка должна подходить для обработки материала (нержавейку не стоит обрабатывать углеродистой инструментальной сталью);
• следует учитывать особенности станка (износ, обороты, специфические возможности);
• температурный режим проводимых операций (при повышении температуры снижаются режущие качества, алмазные накладки просто выгорают на больших температурах);
• расчет оптимальной скорости подачи инструмента и соответственно реза (при расчете цикла может потребоваться проведение пробных проточек для правильной оценки);
• возможность заточки (составные резцы с набором режущих пластин вне конкуренции, их можно точить до упора);
• специфика изделия (фасонная поверхность, форма канавок, требования по допускам и чистоте обработки).

Например, необходимо выточить ступенчатый вал, в торцах которого прорезать полости заданного диаметра. Заготовка из легированной стали, износ станка большой и нет возможности работать на высоких оборотах.

Оптимально для этой ситуации подобрать три инструмента:

• для черновой обработки внешней поверхности можно использовать инструмент из высоколегированной стали, операцию производить на низких оборотах при подаче порядка 0.1 мм/об;
• для чистовой обработки хорошо подойдет токарный резец из стали Р6М5, соответствующий ГОСТ 18874-73, материал инструмента относится к быстрорежущей стали, держит температуру до 600 градусов;
• внутреннюю полость следует выбрать расточным инструментом для чистовой обработки с рабочей поверхностью из твердых сплавов.

Производители

На современном рынке инструмента для обработки металла предложений много, есть известные поставщики и Noname продукция, велик ценовой разброс. Резцы сравнительно дорогие расходники, универсальность в таком случае не показатель, а скорее недостаток. Для надежности лучше всего подбирать под технологический цикл соответствующие ГОСТ токарные резцы из классических материалов. При необходимости оптимизировать работу можно экспериментировать с новыми материалами, но заявленные характеристики могут не оправдать вложений. К сожалению громкое имя сейчас не говорит о высоком качестве, китайские фабричные товары практически ничем не уступают по характеристикам, а цены существенно ниже.

Noname продукция может оказаться также не хуже известных брендов, т.к. далеко не все производители могут себе позволить широкие рекламные акции. В общем, лучше покупать у проверенных поставщиков, параллельно тестируя новую продукцию.

Государственные стандарты

Актуальными на сегодня остаются принятые в СССР технические регламенты на металлорежущий инструмент. Для канавочных резцов с твердосплавными напаянными пластинами параметры и геометрию определяет ГОСТ 2209-82 или его более поздняя версия ГОСТ 2209-90. В них представлена исчерпывающая информация о геометрии, износостойкости и методиках проверки качества материала.

Скачать ГОСТ 2209-90

Резцы токарные отрезные должны соответствовать ГОСТ 18874-73.

Скачать ГОСТ 18874-73

В нем описаны конструкционные особенности, размеры и геометрия инструментов из быстрорежущей стали, их маркировка. Регламенту почти полвека, а его активно эксплуатируют, что говорит об активном использовании морально устаревшего и изношенного станочного парка на большинстве производств. Последние изменения вносились в ГОСТ 18874-73 в 1985 году, за это время кардинально изменились технологии и материалы для резцов. Инструменты для наружных канавок соответствуют ГОСТ 18885-73, ситуация аналогична вышеописанной, современные канавочные резцы могут кардинально отличаться от стандарта, обеспечивая лучшее качество и быстроту реза.

Скачать ГОСТ 18885-73

В целом, стандарты с полувековой историей не могут быть эффективными. За это время технологии серьезно изменились, но обновление парка станков крайне затратное дело, поэтому резцы по старым ГОСТам еще долго будут востребованы и нужны. Современное же производство с высокотехнологичным оборудованием опирается на другие критерии подбора инструментов для токарной обработки металла.