Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«КАЛИНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ПРОЕКТ. 10 марта 2014г.

В.Ф. Усынин

Инструменты металлорежущие.

Краткое справочное руководство

Утверждено Ученым советом университета в качестве справочника

для студентов, обучающихся в бакалавриате по направлениям подготовки

« Машиностроение» и «Технологические машины и оборудование»

2014

УДК 621.9.02 (075.8)

Усынин В.Ф. Инструменты металлорежущие: Краткое справочное руководство. Калининград: 2014. - 128 с.

Краткое справочное руководство «Инструменты металлорежущие» содержит типовые рисунки и краткие сведения о приме­няемых в машиностроении инстру­ментах металлоре­жущих, терминологии их конструктивных элементов, а также приспособлениях и закреплении режущего инструмента. Справочные данные, изложенных в руководстве, позволят студентам более полно ос­воить практиче­ские основы дисци­плины - «Технология конструкционных материалов» в области режущего инструмента. Справочник может быть использован при выполнении лабораторных, курсовых и контрольных работ, а также курсовых и дипломных проектов.

Ил. 192, табл. 4.

УДК 621.9.02 (075.8)

Введение

Справочное руководство может быть использовано при выполнении лабораторных, курсовых и контрольных работ, а также дипломных работ. Поэтому он оформ­лен в соответствии с действующими нормативными документами:

ГОСТ Р 1.5 - 2002 Государственная система стандартизации Российской Федерации. Общие требования к построению, изложению, оформлению, со­держанию и обозначению;

ГОСТ 2.105 - 95 Единая система конструкторской документации. Общие требования к текстовым документам;

ГОСТ 8.417 - 2002 Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин;

Правдин Ю.Ф. Документы текстовые учебные. Общие требования к содержанию, построению и оформлению: учебно-методическое пособие / Ю.Ф. Правдин, В.Ф. Усынин, Т.П. Колина. - Калининград: Издательство ФГБОУ ВПО «КГТУ», 2013.- 70 с.

Согласно ГОСТ 3.1109 ЕСТД Термины и определения основных поня­тий - механическая обработка, это обработка давлением или резанием. Следо­ва­тельно, обработка резанием является разновидностью механической обра­ботки. Обработка резанием - обработка, заключающаяся в образовании но­вых поверхностей отделением поверхностных слоев материала с образова­нием стружки. В машиностроении обработка заготовок резанием является одним из технологических способов, обеспечивающих высокое качество и про­изводи­тельность изготовляемых изделий. При этом металло­режущий инструмент является важнейшим элементом, определяющим производитель­ность метал­ло­режущих систем и качество изготовляемых изделий. В справочнике пред­ставлена большая номенклатура инструмента ре­жу­щего (инструмент абра­зивный в пособии не рассмотрен. и ряда станоч­ных приспособлений для за­крепления ин­ст­румента, необходимых для луч­шего понимания его примене­ния. В учебном пособии представлены также марки материалов для изготов­ления инструмента режущего.

При составлении учебного пособия использована терминология, изло­женная в стандартах:

- ГОСТ 3.1109 - 82 ЕСТД Термины и определения основных понятий;

- ГОСТ 2.105 - 95 ЕСКД Общие требования к текстовым документам;

- ГОСТ 25751 - 83 Инструменты режущие. Термины и определения об­щих понятий;

- ГОСТ 25761 - 83 Виды обработки резанием. Термины и определения общих понятий;

- ГОСТ 25762 - 83 Обработка резанием. Термины, определения и обо­значения общих понятий;

- ГОСТ Р 51140 - 98 Инструмент металлорежущий. Требования безопас­ности и методы испытаний;

- ГОСТ 4.442 - 86 СПКП Инструмент металло- и дереворежущий лез­вийный. Номенклатура показателей.

Инструме́нт (лат. instrumentum — орудие) — предмет, устройство, меха­низм или машина, используемые для воздействия на объект: его изменения, изучения или измерения в целях достижения полезного эффекта. В основе кон­струкции и правил использования инструмента лежит знание законов ма­те­риального мира. Сложный инструмент заключает в себе идею нескольких эле­ментарных. В широком смысле инструмент это средство воздействия на объ­ект (или для создания объекта (ов)). Инструмент - это средство техноло­гической оснастки, предназначенное для воздействия на предмет труда с це­лью изменения его состояния.

Инструмент режущий — инструмент для обработки резанием, то есть инст­румент для формирования новых поверхностей отделением поверхност­ных слоев материала с образованием стружки. Режущий инструмент классифицируют по нескольким признакам:

- по конструкции и назначению (конструктивно - целевой признак): резцы, фрезы, свёрла, протяжки, резьбонарезной, зуборезный и др.;

- использованию оборудования: ручной и машинный;

- обрабатываемому материалу: металлорежущий, дереворежущий и др.;

- материалу рабочей части: из инструментальных или быстрорежущих сталей, твёрдосплавный, из режущей керамики, сверхтвёрдых материалов и др.;

- виду и числу лезвий: лезвийный (однолезвийный и многолезвийный) и абразивный; лезвийный инструмент имеет лезвие и режущую кромку определённой, заранее установленной геометрической формы - одно лезвие (резцы) или несколько (например, фрезы); в абразивном инструменте имеется большое количество зёрен, каждое из которых имеет свою режущую кромку разной формы;

- форме рабочей части: дисковый, цилиндрический, конический, пластинчатый;

- способу соединения рабочей части и корпуса: цельный; разжимной; составной (напаянный, сварной, клееный); сборный;

- форме крепёжной части: насадной, хвостовой.

Все инструменты также подразделяются на стандартные и специальные. Стандартные инструменты имеют основные размеры и характеристики в соответствии с установленными тем или иным стандартом (например, ГОСТом). Специальные инструменты выполняют для обработки конкретной детали в тех случаях, когда стандартный инструмент не пригоден или малоэффективен.

Смазочно - охлаждающие технологические среды

Смазочно - охлаждающие технологические среды (СОТС), используемые при обработке резанием. При резании материалов возникает тепловыделение в зоне резания, обусловленное трением. В результате тепловыделения, уменьшается износостойкость и стойкость режущего инструмента, а также нарушается настройка динамической системы станка. Для отвода теплоты из зоны резания применяют смазочно - охлаждающие технологические среды, подавляющее большинство которых составляют смазочно - охлаждающие жидкости (СОЖ), они являются неотъемлемым элементом технологических процессов современных металлообрабатывающих производств. По классификации все СОТС по их агрегатному состоянию разделены на четыре типа: газообразные, жидкие, пластичные и твердые. Наиболее распространена при обработке резанием жидкая СОТС, она получили название - СОЖ. Для любого обрабатываемого металла есть своя наиболее оптимальная СОЖ. Для охлаждения инструмента преимущественно используется СОЖ на основе водных растворов, имеющих теплофизические свойства, близкие к свойствам воды. В настоящее время при обработке лезвийным инструментом наиболее распространены следующие способы подачи СОЖ: свободно падающей струёй жидкости; струйно-напорная подача; подача в распылённом состоянии, (рисунок 1). При необходимости более интенсивного охлаждения режущих инструментов применяется их внутреннее охлаждение, заключающееся в пропускании СОЖ по внутренним каналам в теле инструмента, рисунок 1,б.

Рисунок 1 - Способы подвода СОЖ в зону резания:

а – свободно падающей струей; б – по внутренним каналам инструмента;

в – напорно - струйное охлаждение

Наиболее часто внутреннее охлаждение применяется в осевых инструментах типа сверл, зенкеров, разверток, протяжек, метчиков и иных подобных инструментах, но может применяться и в любых других инструментах, например в токарных резцах. Конструкция различных групп инструментов с внутренней подачей СОЖ через каналы в теле режущего инструмента показана в соответствующих подразделах справочника. Эффективность влияния СОЖ на процесс резания зависит не только от её свойств, но и от способа подвода СОЖ к зоне обработки. Полив свободно падающей струей является старым, универсальным и достаточно надежным способом подачи СОЖ в зону резания (рисунок 1,а). При охлаждении свободно падающей струей жидкость следует подводить непрерывной струей, начиная с момента врезания, а струю направлять в то место, где отделяется стружка. Это позволяет отводить наибольшее количество тепла. Скорость падения струи 60-80 м/мин, а расход жидкости зависит от вида обработки. Достоинствами метода является простота и надежность, а недостатками – сильное разбрызгивание жидкости при высоких скоростях резания; невозможность наблюдения за местом обработки; большой расход жидкости и её постепенный нагрев.

При охлаждении по внутренним каналам инструмента (рисунок 1,б) достигается большой эффект по повышению стойкости. Так, при обработке высокопрочных сталей удается увеличить скорость резания на 25 - 40%. Стойкость свёрл с внутренним подводом СОЖ повышается в 3 - 10 раз по сравнению с свёрлами без внутреннего подвода. При таком способе подвода улучшаются условия удаления стружки из отверстия. При использовании подвода СОЖ по внутренним каналам к твердосплавной пластине токарного резца можно использовать замкнутую циркуляционную систему с насосом и холодильником, что значительно уменьшает расход СОЖ.

При использовании напорно-струйного охлаждения СОЖ направляется под давлением 1,5 - 2 МПа к режущей кромке резца со стороны его задней поверхности (рисунок 1,в). Расстояние от отверстия до режущей кромки должно быть как можно меньше, чтобы уменьшить рассеивание струи. Вследствие давления частицы жидкости интенсивнее проникают в микротрещины и зазоры зоны контакта.

Этот способ охлаждения особенно эффективен для резцов из быстрорежущей стали. Их стойкость возрастает в 3 - 7 раз по сравнению со стойкостью при охлаждении свободно падающей струей, и в 10 - 20 раз – при резании без охлаждения. К недостаткам этого метода следует отнести трудность обеспечения точного направления струи в зону резания, сложность защиты от брызг, необходимость оснащения станка специальным насосом.

1 Инструмент режущий

1.1 Инструменты токарной группы. Резцы токарные

Для станков токарной группы основным инструментом являются резцы, которые относятся к лезвийным инструмен­там. Лезвийный инструмент - режущий инструмент с заданным чис­лом лезвий установленной формы. Все токарные резцы относятся к лезвий­ному инстру­менту. Резец токарный - однолезвийный инструмент для обработки с поступательным или вращательным главным движением резания и возмож­ностью движения подачи в нескольких направлениях. Они уступают по производительности многолезвийным (например, фрезам, протяжкам). Однако, ряд достоинств определил широкое применение резцов - это наиболее распространенный вид режущего инструмента. Разнообразие типов токарных резцов обусловлива­ется разнообразием ра­бот, выполняемых на станках токарной группы. Любой резец состоит из режущей части и державки, за которую осуществ­ля­ется закрепле­ние режущего инструмента. По конструкции резцы подразделяют на целые, с приваренной или припаян­ной пластиной режущего материала, со сменными пластинами, рисунок 2.

а

б

Рисунок 2 - Токарные резцы: а - основные элементы токарного резца: 1 - главная режущая кромка; 2 - передняя поверх­ность лезвия (по ней сходит стружка); 3 - главная задняя поверхность лезвия (контактирует с поверхностью резания на заготовке); 4 - вспомогатель­ная задняя поверхность лезвия; 5 - вершина лезвия; 6 - вспомогательная режущая кромка; б - резец с державкой и пластиной: 1 - многогранная не перетачивае­мая пластина; 2 – державка

Режущая часть резцов изготавливается из всех известных инструмен­тальных материалов. Широко применяют резцы с многогранными неперетачиваемыми пласти­нами (МНП). После затупления очередной кромки пла­стину поворачивают сле­дующей гранью, а после затупления всех кромок - отправляют в перера­ботку.

В настоящее время 80…85% всех резцов оснащены пластинами из твер­дых сплавов. Конструктивно эти резцы выполняются по - разному: с пла­стин­ками, напаянными на державку; с механическим креплением пластинок; с удер­жанием пластинок силами резания; с механическим креплением режу­щих вставок; с наплавленными пластинками и т.д.

В зависимости от качества выполняемых работ резцы делятся на черно­вые и чистовые, по направлению движения подачи - на правые и левые. Пра­вые рабо­тают с подачей справа налево, левые - слева направо. Чистовые резцы мо­гут иметь большой радиус закругления вершины резца, зачистную ре­жущую кромку или широкое режущее лезвие.

Правила крепления режущего инструмента. При закреплении режущего инструмента в резцедержателе, режущая кромка резца или его вершина должна строго совпадать с уровнем оси шпинделя, рисунок 3. Резец закрепляется в резцедержателе с вылетом равным примерно 1,5 высоты державки. При большем вылете резца возможны паразитные вибрации при обработке, а при меньшем, неудобство обработки детали. Державка резца крепится в резцедержателе не менее чем двумя болтами, рисунок 4. Для регулировки уровня резца под державку подкладываются металлические пластинки (прокладки) разной толщины из мягких, пластичных металлов - медь, латунь, бронза, сталь Ст 20, дюралюминий и тому подобное.

На рисунке 5 показаны углы лезвия токарного резца.

	Рисунок 3 - Расположение режущей кромки резца относительно оси шпинделя станка

Рисунок 4 - Крепление резца в резцедержателе

Рисунок 5 - Углы лезвия резца: γ - передний угол; α - задний угол; β - угол заострения; δ - угол резания; φ - главный угол в плане; φ ₁- вспомогатель­ный угол в плане; ε - угол при вершине лезвия; λ - угол наклона главной режущей кромки; α ₁ - вспомогательный задний угол в плане; D _г - главное движение резания; D _{s попер.} - движение поперечной подачи; D _{s прод.} - движе­ние продольной подачи

Сумма углов равна α + β + γ = 90⁰.

Углом резания δ называется угол в секущей плоскости между передней поверхностью лезвия и плоскостью резания.

Главным углом в плане φ называется угол в основной плоскости между плоскостью резания и рабочей плоскостью, в которой расположены направле­ния скоростей и главного движения резания и движения подачи.

Вспомогательным углом φ₁ называется угол между проекцией вспомо­га­тельной режущей кромки на основную плоскость и рабочей плоско­стью.

Углом при вершине лезвия ε называется угол между проекциями глав­ной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость.

Углом наклона главной режущей кромки λ называется угол в плоскости резания между режущей кромкой и основной плоскостью.

Главным принципом классификации резцов является их технологическое назначение. Токарные резцы классифицируют по ряду признаков. По виду выполняемой работы или по технологическому назначению: проходные, подрезные, расточные, отрезные, резьбовые и др.

В таблице 1 представлены основные типы токарных цельных резцов.

Таблица 1 - Резцы токарные

Нормативная документация	Общий вид
1	2
ГОСТ 18869-73 Резцы токарные проходные прямые из быстро режущей стали. Конструкция и размеры.
ГОСТ 18870-73 Резцы токарные проходные упорные из быстрорежущей стали. Тип 1. Конструкция и размеры.
ГОСТ 18870-73 Резцы токарные прох одные упорные из быстрорежущей стали. Тип 2. Конструкция и размеры.
ГОСТ 18874-73 Резцы токарные прорезные из быстрорежущей стали. Конструкция и размеры. Резец прорезной.
ГОСТ 18874-73 Резцы токарные прорезные и отрезные из быстрорежущей стали. Конструкция и размеры. Резец отрезной, левый.
ГОСТ 18875- 73. Резцы токарные фасочные. (Тип 2) из быстрорежущей стали. Конструкция и размеры
ГОСТ 18877-73 Резцы токарные проходные отогнутые с пластинами из твердого сплава. Конструкция и размеры
ГОСТ 18878-73 Резцы токарные проходные прямые с пластинами из твердого сплава. Конструкция и размеры
Продолжение табл. 1
1		2
ГОСТ 18879 -73 Резцы токарные проходные упорные с пластинами из твёрдого сплава. Тип 1. Конструкция и размеры
ГОСТ 18879 -73 Резцы токарные проходные упорные прямые. Тип 2. Конструкция и размеры
ГОСТ 18880-73 Резцы токарные подрезные отогнутые с пластинами из твердого сплава. Конструкция и размеры
ГОСТ 18881-73 Резцы токарные чистовые широкие
ГОСТ 18882-73 Резцы расточные с пластинами из твердого сплава для обработки сквозных отверстий. Конструкция и размеры
ГОСТ 18882-73 Резцы расточные с пластинами из твердого сплава для обработки сквозных отверстий. Тип 1, Исп.2 Конструкция и размеры
ГОСТ 18882-73 Резцы расточные с пластинами из твердого сплава для обработки сквозных отверстий. Тип 2, Исп. 1. Конструкция и размеры
ГОСТ 18882-73 Резцы расточные с пластинами из твердого сплава для обработки сквозных отверстий. Тип 2, Исп. 2. Конструкция и размеры
. Продолжение табл. 1
ГОСТ 18883-73 Резцы расточные с пластинами из твердого сплава для обработки глухих отверстий. Тип 1. Исп.1. Конструкция и размеры
ГОСТ 18883-73 Резцы расточные с пластинами из твердого сплава для обработки глухих отверстий. Тип 1. Исп.2. Конструкция и размеры
ГОСТ 18883-73 Резцы расточные для глухих отверстий с пластинами из твердого сплава для обработки глухих отверстий. Тип 2. Исп.1. (Виброустойчивые). Конструкция и размеры
ГОСТ 18883-73 Резцы расточные с пластинами из твердого сплава для обработки глухих отверстий. Тип 2. Исп.2. Конструкция и размеры
ГОСТ 18884-73 Резцы токарные отрезные с пластинами из твердого сплава. Конструкция и размеры (правый резец)
ГОСТ 18884-73 Резцы токарные отрезные двусторонние с пластинами из твердого сплава по чертежу РИ 371
ГОСТ 18885-73 Резцы токарные резьбовые с пластинами из твердого сплава. Тип 1 - для наружной метрической резьбы. Конструкция и размеры
Продолжение табл. 1
ГОСТ 18885-73 Резцы токарные резьбовые с пластинами из твердого сплава. Тип 2 - для внутренней метрической резьбы. Конструкция и размеры
ГОСТ 18885-73 Резцы токарные резьбовые с пластинами из твердого сплава. Тип 3 - для наружной трапецеидальной резьбы. Конструкция и размеры
ГОСТ 18885-73 Резцы токарные резьбовые с пластинами из твердого сплава. Тип 4 - для внутренней трапецеидальной резьбы. Конструкция и размеры
ГОСТ 9795 -84 Резцы расточные державочные. Тип 2 - упорные для прямого крепления. Конструкция и размеры
ГОСТ 9795 -84 Резцы расточные державочные. Тип 4 - для косого крепления под углом 60 градусов. Конструкция и размеры
Окончание табл. 1
ГОСТ 9795 -84 Резцы расточные державочные. Тип - для косого крепления под углом 45 градусов. Конструкция и размеры
ГОСТ 9795 -84 Резцы расточные державочные. Тип 6 - для косого крепления под углом 60 градусов. Конструкция и размеры
1 - Левый резец 2 - Правый резец		1 2

1.1.1 Резцы с охлаждением СОЖ

При необходимости более интенсивного охлаждения режущих инструментов применяется их внутреннее охлаждение, заключающееся в пропускании СОЖ по внутренним каналам в теле инструмента. На рисунке 6 показаны резцы с внутренним охлаждением и наружной подачей СОЖ.

Рисунок 6 - Резец с внутренним охлаждением: а - пористым материалом;

б - по замкнутой полости; в - с проточной полостью; 1 - тело резца; 2 - пористый материал; 3 - форсунка подачи СОЖ; 4 - винт зажима крепления охлаждающего устройства; 5 - скоба крепления охлаждающего устройства

В теле резца 1 имеется полость, поверхность которой покрыта пористым материалом (рисунок 6, а), смоченным охлаждающей жидкостью. При резании жидкость в режущей части резца испаряется и конденсируется в «холодной» зажимной части. По пористому материалу 2 она вновь поступает к режущей части. Резцы могут иметь замкнутую (рисунок 6, б) и проточную полости (рисунок 6, в).

На рисунке 7 показан расточной токарный резец с внутренней подачей СОЖ

Рисунок 7 - Расточной токарный резец с внутренней подачей СОЖ

На рисунке 8 показан резьбовая головка с подачей СОЖ на обрабатываемую поверхность, путём открытия канала подачи с помощью упорного ролика.

Корпус 1 резцовой головки устанавливается в отверстие так, чтобы упорный ролик на штоке 2 находился с противоположной стороны обрабатываемой

поверхности. Для обработки инструменту дается вращение вокруг своей оси. Одновременно обеспечивается ему движение подачи по окружности и вдоль оси отверстия (вихревое резание). Упорный ролик на штоке 2, периодически контактирует с обрабатываемой поверхностью детали, одновременно посредством совместного смещения со штоком 3 и совмещения отверстия штока 2 с каналом корпуса 1 происходит открытие канала через сопло 4 для подачи СОЖ в тот момент, когда оно находится с противоположной стороны зоны резания. Тем самым создается на корпусе 1 демпфирующая нагрузка, которая обеспечивает виброустойчивость инструмента. В момент, когда упорный ролик штока 2 выходит из контакта с деталью под действием пружины 5, подача жидкости прерывается. Совокупность конструктивных элементов позволяет исключить возможность возникновения резонансных колебаний. После окончания обработки корпус 1 останавливается так, чтобы наконечник штока 3 был повернут внутрь отверстия. В таком положении резцовая головка выводится из отверстия.

Рисунок 8 - Подача СОЖ с помощью открытия сопла при соприкосновении штока с обрабатываемой поверхностью: 1 - корпус резьбовой головки; 2 - упорный ролик штока; 3 - наконечник штока; 4 - сопло; 5 - пружина

1.1.2 Резцы фасонные, типы

 

Резцы фасонные предназначены для обработки наружных, внутренних и торцовых поверхностей сложного профиля. Они широко используются как в крупносерийном и массовом производстве, так и мелкосерийном и индивиду­альном инструментальном производстве (как инструмент второго порядка). Достижимая точность размеров деталей соответствует 7… 8 - му квалитету при высокой производительности. Процесс фасонного точения выполняется с не­высокими скоростями резания и малыми (до 0,05 мм/об.) подачами из-за срав­нительно большой длины лезвия резца (до 80 мм).

Резцы фасонные как разновидность токарных резцов можно классифици­ровать по различным признакам:

- по форме – плоские, призматические и круглые;

- по виду подачи – осевые, радиальные и тангенциальные;

- по расположению оси (или базы крепления) по отношению к оси де­тали – с параллельным и наклонным расположением оси;

- по форме передней поверхности – с положительным передним углом; с положительным передним углом и углом наклона режущей кромки;

- по форме образующих фасонных поверхностей – с кольцевыми обра­зующими и с винтовыми образующими;

- по конструкции – цельные и составные.

По виду подач принципиальной разницы между фасонными и обычными токарными и револьверно - автоматными резцами не существует. Однако по форме фасонные резцы имеют специфические особенности.

Резец фасонный круглый. Фасонные резцы применяют для обработки де­талей с различной формой образующей. По сравнению с обычными резцами они обеспечивают идентичность формы, точность размеров детали, которая зависит в основном от точности изготовления резца, высокую производитель­ность благодаря одновременной обработке всех участков фа­сонного профиля детали и большую экономию машинного времени. Резцы удобны в эксплуата­ции благодаря простоте переточки по передней поверхно­сти. Резцы фасонные используют на токарных револьверных станках, автома­тах и полуавтоматах. Резцы проектируют для обработки конкретной детали, и их применение экономически оправдано при крупносерийном и массовом про­изводстве. Резцы фасонные круглые применяют для обработки как наружных, так и внутренних поверхностей, рисунок 9. Они более технологичны, чем призматиче­ские, так как представляют собой тела вращения, и допускают большее число переточек и стачиваются до остаточной по условию прочности величины. Задние углы у круглых резцов получают установкой их оси выше осевой плоскости заготовки в специальных резцедержателях.

Рисунок 9 - Резец фасонный круглый

1.1.3 Растачивание сквозных цилиндрических глубоких отверстий на станках токарной группы

Для растачивания отверстий применяют два основных метода обработки, отличающихся между собой тем, что вращается в процессе работы: деталь или инструмент. На токарных станках вращается деталь, а расточной инст­румент обеспечивает только продольную подачу. В качестве инструмента в этом случае применяют расточные резцы, оснащенные МНП. При работе на станках сверлильно - расточной группы и многоцелевых стан­ках заготовка неподвижно закреплена на столе станка, а вращается инстру­мент.

При обработке тяжелых крупногабаритных деталей приходится встре­чаться с необходимостью растачивания сквозных цилиндрических глубоких отверстий (с диаметрами сравнительно небольших размеров), расположен­ных по оси вращения детали, рисунки 10, 11. Для обеспечения возможностей выполнения подобных операций станок снабжается жесткой державкой бор­штангой, в пазу которой прямо или косо закрепляется один или не­сколько державочных резцов. На рисунке 12 показан резец расточной для закрепления его в державке, а способы закрепления резца в державках - на рисунке 13.

Рисунок 10 - Расточные резцы, закреплённые в специальных державках:

а – для сквозных отверстий; б – для глухих отверстий

Рисунок 11 - Крепление расточных резцов в державках круглого сечения: а – для сквозных отверстий; б, в – для глухих отверстий; г – варианты установки резцов

Рисунок 12 - Резец расточной державочный

 

Рисунок 13 - Способы расположения расточных резцов при закреплении их в оправках

При прецизионной обработке отверстий применяются также оправки с регули­рованием вылета расточного резца «Микробор», упрощенная конструкция которого представлена на рисунке 14. Корпус 1 оправки снабжен цилиндрическим хвостовиком, на котором размещены регулировочная гайка 5 и шпонка 6. Ре­гулировочная гайка фиксируется на хвостовике в заданном положении путем отжатия специального лепестка винтом 4. В передней части оправки в ци­линдрическом отверстии с шпоночным пазом размещена державка 13 с шпонкой 2. Державка с резцом 10 перемещается в оправке при вращении лимб - гайки 9 с ценой деления шкалы 0,02 мм. Для возвращения державки в исходное положение служит пружина 7 с плунжером 3. Степень сжатия пру­жины регулируется винтом 8. Во время регулирования вылета резца его пер­воначальное положение устанавливается относительно державки. Затем вин­том 12 резец закрепляется в державке, и в дальнейшем его вылет регулиру­ется лимб - гайкой в пределах 3...7 мм. Окончательное закрепление отрегули­рованного резца осуществляется винтом 11.

Рисунок 14 - Оправка с регулированием вылета расточного резца с помощью лимба

Дальнейшее развитие конструкций расточного инструмента определя­ется модульно-агрегатным проектированием. Модуль представляет собой ин­струментальный блок, состоящий из рабочей части и корпуса, рассчитанного на закрепление в оправке, установленной в рабочей позиции станка. В одной оправке можно монтировать разнообразные модули, что придает системе гибкость.

Для растачивания точных отверстий применяют патроны и оп­равки рас­точные (рисунок 15), которые предназначены для чистовой расточки отверстий диаметром 8...45 мм. Они применяются на станках с ЧПУ, свер­лильно - рас­точных и фрезерных групп, а так же на станках типа обрабаты­вающий центр - расточный патрон имеет точный механизм перемещения резца. Цена деле­ния лимба - 0,01 на деление расточки.

Режущий инструмент на расточных станках закрепляют с помощью вспомогательного инструмента: консольных оправок, двухопорных оправок и патронов. Использование вспомогательного инструмента обусловлено тем, что резец нельзя непосредственно закреплять в расточном шпинделе или ра­диальном суппорте. Расточные оправки имеют прямоугольные, квадратные или круглые окна, расположенные под углом 45 или 90⁰ к оси оправки для установки резцов. Короткие консольные оправки предназначены для закреп­ления одного или двух резцов при растачивании глухих и сквозных отвер­стий небольшой длины. На рисунке 16 показана расточная оправка для расточ­ного станка, ее можно использовать и при работе на фрезерном станке. Для растачивания от­верстий, находящихся на большом расстоянии от торца планшайбы станка, или нескольких соосных отверстий используют удлинённые консольные оправки.­

а б в

Рисунок 15 - Инструменты для расточки: а - патрон; б - оправка с патроном; в - резцы

Рисунок 16 – Оправка расточная консольная с креплением резца под углом 60 град. и хвостовиком конусностью 7 : 24. ГОСТ 21225

При обработке деталей резцами, используют державки без регулирования на размер, рисунок 17 и с регулированием, рисунок 18. Державки изготавливают из круглого, квадратного и прямоугольного проката. Сечение державки подбирается исходя из её способности обеспечить необходимое положение режущей части резца во время обработки на токарном станке.

А Б

Рисунок 17 – Державки для фиксации резцов: а – крепление резца перпендикулярно державке; б – крепление державки резца под углом; 1 – корпус державки; 2 – стержень; 3 – винт - шпонка; 4 – болт фиксации выдвижения резца; D –диаметр державки

Рисунок 18 - Схема крепления резца с регулированием на размер: 1- тело державки; 2- резец; 3- фиксирующий винт; 4 – регулирующий винт; 5 - винт для фиксации выдвижения резца; Х – размер требуемого выдвижения резца

1.2 Инструменты для работы на строгальных и долбёжных станках

На строгальных и долбёжных станках обрабатывают плоскости, пазы, выемки различных профилей, фасонные отверстия, шпоночные канавки и др. На рисунке 19 показаны резцы для работы на строгальных станках, а на рисунке 20 - на долбёжных станках.

Рисунок 19 - Резцы строгальные

Рисунок 20 - Резцы долбёжные

1.3 Инструменты для подготовки кромок под сварку

В промышленности применяют различные перенос­ные мобильные инструменты с ручным приводом, электри­ческим или пнев­матическим. Например, для подготовки кромок под сварку, а также для уда­ления части сварного шва применяют фаскосниматели (кромкорезы, фас­ко­резы) и фрезеры по металлу.

1.3.1 Кромкорез

Кромкорез - это мобильный и маневренный ручной инстру­мент, предна­значенный для подготовки кромок под сварку на плоских лис­тах, заготовках со сгибами и трубопроводах. Резание кромки осуществляют с помощью резца, анало­гичного по конструкции токарному.

1.3.2 Фаскорез

Фаскорезы (труботорцеватели, фаскосниматели) применяются для раз­делки торцов трубопроводов под последующую сварку. На рисунке 21 представ­лен внешний вид фаскореза с закреплёнными в нём резцами.

Рисунок 21 - Общий вид фаскореза

Все фаскорезы имеют регулировку угла снимае­мых фасок от 15° до 45°, а также имеют регулировку глубины разделки сва­ривае­мых труб. Схема работы фаскореза для снятия фаски трубы под сварку представ­лена на рисунке 22. Фас­корез закрепляется внутри трубы за счёт раз­движных упоров, которые при­водятся в рабочее положение с помощью вин­товой пары. Фаскорезы для больших диаметров труб закрепляются снаружи трубы с по­мощью ролико­вых цепей. В этом случае главное движение резания и движе­ния подачи осуществляются с помощью зубчатых колёс.

В таблице 2 представлен комплект резцов для обработки кромок под сварку и обработку сварных швов.

Рисунок 22 - Схема работы фаскореза : 1- вращатель; 2 - фиксатор; 3 - суп­порт; 4 - резец; 5 - привод; А, В, С, Dн, Dв - габаритные размеры фаскореза и номи­нальные диаметры обрабатываемого трубопровода

Таблица 2 - Резцы для обработки кромок под сварку и сварных швов

	Подрезные
	Для наружной фаски
	Для внутренней фаски (удаления сварного шва)

В зависимости от вида работ (диа­метра и толщин труб, а также толщины листового материала) фаскорезы, кромкорезы и фре­зеры комплектуются определёнными типами резцов и фрез, которым при­сваива­ется номер, который затем указывается в паспорте на инстру­мент. Указание номера упрощает разработку технологической инструкции при монтаже и ремонте трубопроводов, т.е. в инструкции указывается только но­мер ин­струмента, которым следует провести обработку резанием

1.3.3 Фрезер по металлу

Фрезер - ручной инструмент для фрезерования, рисунок 23. С помощью фре­зера можно удалять части сварного шва, а также оставшиеся части гребеёнок, прихваток и т. под. Фрезер позволяет осуществлять фрезерование на оп­реде­ленной регулируемой высоте с точностью до 0,025 мм. Фрезеры также спо­собны делать пазы регулируемой глубины. Фрезер с фиксирующими магни­тами (как правило - комплект из четырех электромагнитов) позволяет осу­ществлять фрезерование в любом пространственном по­ложении.

В качестве режущего инструмента, при работе фрезером используют фрезы, рисунок 24. Стандартные дисковые фрезы с напайками твёрдого сплава для фрезеров выпускаются в двух вариациях с углом развала режущей кромки в 90⁰ и 135⁰. Фрезам присваива­ется определенный номер, который затем ука­зывается в паспорте на фрезер.

Рисунок 23 - Настройка фрезера для удаления выпуклости сварного шва Рисунок 24 - Дисковая фреза с напаянными режущими пластинами из твёрдого сплава для фрезера

1.4 Инструменты фрезерной группы

Фрезы являются одним из самых распространенных видов инструмента.

Фреза — лезвийный инструмент для обработки с вращательным глав­ным движением резания инструмента без возможности изменения радиуса траек­тории этого движения и хотя бы с одним движением подачи, направле­ние ко­торого не совпадает с осью вращения. Фреза представляет собой ре­жущий инструмент, снабжен­ный несколькими лезвиями (зубьями). Каждый из зубьев представляет собой ре­зец, сни­мающий стружку. Процесс резания при фрезеровании отличается от непре­рывного резания при точении и свер­лении тем, что зубья фрезы рабо­тают не все сразу, а попеременно. Этим обеспечи­вается стойкость инстру­мента, а наличие у фрезы большого количе­ства зубьев повышает производи­тельность труда.

Многообразие выпускаемых промышленностью конструктивных разно­видностей фрез можно разделить на следующие типы:

по конструкции инструмента:

- фрезы цельные, когда зубья выполнены за одно целое с корпусом;

- фрезы сборные (со вставными ножами);

- фрезы наборные или комплектные, состоящие из набора нескольких универсальных и специальных фрез, предназначенных для одновременной обработки нескольких поверхностей;

по конструкции зубьев:

- фрезы с острозаточенными (остроконечными) зубьями и фрезы с заты­лованными зубьями;

по расположению зубьев относительно оси фрезы:

- фрезы цилиндрические, угловые; торцевые;

- фрезы фасонные, у которых зубья расположены по поверхности с кри­волинейной образующей;

- фрезы с комбинированным расположением зубьев (торцово - цилинд­рические, двухугловые и др.)

по форме зубьев:

- фрезы с прямыми зубьями, фрезы с винтовыми зубьями;

- фрезы с угловыми зубьями;

по профилю зубьев (по назначению)

- резьбовые, зуборезные дисковые и пальцевые;

- зуборезные червячные, дисковые фасонные (для канавок инструмен­тов);

по способу крепления на станке:

- фрезы концевые (с коническим или цилиндрическим хвостовиком);

- фрезы насадные, имеющие отверстия под оправку.

Все типы фрез имеют много общего в оформлении конструктивных эле­ментов. К общим конструктивным элементам относятся: диаметр фрезы, по­садочные размеры, число зубьев, углы тела зуба и впадины, форма зуба и углы режущей части зуба фрезы.

На рисунке 25 представлены конструктивные элементы фрез.

Основные операции, выполняемые фрезерованием с применением раз­личных типов фрез, показаны на рисунке 26.

Рисунок 25 – Термины элементов фрез: а - концевой; б - цилиндрической

4 5 6

Рисунок 26 - Основные операции, выполняемые фрезами различного типа:

1 - фреза цилиндрическая - фрезерование плоской поверхности; 2 - фрезы торцовые; 3 - фрезы: дисковая; концевая; пазовая для фрезерования Т -образного паза; фреза угловая для фрезерования ласточкиного хвоста; фреза угловая для фрезерования паза; 4 - фреза фасонная; 5 - фреза модульная дисковая; 6 - фреза пальцевая

На рисунках 27 – 45 представлены конструктивные разновидности фрез с ука­занием их назначения.

1.4.1 Фрезы цилиндрические

Фрезы цилиндрические применяются на горизонтально - фрезерных стан­ках при обработке плоскостей. Эти фрезы могут быть с прямыми и винто­выми зубьями. Фрезы с винтовыми зубьями работают плавно; они широко применяются на производстве, рисунок 27. Фрезы с прямыми зубьями использу­ются лишь для обработки узких плоскостей, где преимущества фрез с винто­вым зубом не оказывают большого влияния на процесс резания. При работе цилиндрических фрез с винтовыми зубьями возникают осевые усилия, кото­рые могут достигать значительной величины. Поэтому применяют фрезы цилиндрические сдвоенные (рисунок 28), у которых винтовые режущие зубья имеют разное направление наклона. Это позволяет уравновесить осевые уси­лия, действующие на фрезы, в процессе резания. В месте стыка фрез преду­сматривается перекрытие режущих кромок одной фрезы режущими кром­ками другой. Фрезы цилиндрические изготовляются из быстрорежущей стали, а также оснащаются твердосплавными пластинками, плоскими и вин­товыми.

Рисунок 27 - Фреза цилиндрическая цельная насадная

Рисунок 28 - Фреза цилиндрическая составная

1.4.2 Фрезы дисковые

Фрезы дисковые пазовые, двух- и трехсторонние (рисунок 29) используются при фрезеровании пазов и канавок, они имеют зубья только на цилиндрической по­верхности и предназначены для обработки относительно неглубоких пазов (рисунок 29, а). Дисковые двухсторонние (рисунок 29, б) и трехсторонние (рисунок 29, в) фрезы имеют зубья, расположенные не только на цилиндрической поверхно­сти, но и на одном или обоих торцах. Главные режущие кромки располагаются на цилиндре. Боковые режущие кромки, расположенные на торцах, принимают незначительное участие в резании и являются вспомогательными. Дисковые фрезы имеют прямые или наклонные зубья. Трехсторонние фрезы выполня­ются с разнонаправленными зубьями (рисунок 29 , г). Они работают всеми зубьями, расположенными на цилиндре. Эти фрезы обладают высокой производитель­ностью, несмотря на частично срезанные зубья.

Рисунок 29 - Фрезы дисковые для обработки пазов: а - пазовая; б - диско­вая двухсторонняя; в - трехсторонняя; г - трехсторонняя с разнонаправлен­ными зубьями

Для прорезания узких пазов и шлицев на заготовках, а также разрезания ма­териалов применяются тонкие дисковые фрезы (пилы), рисунок 30. У таких фрез поочередно, то с одного, то с другого торца затачиваются фаски под углом 45⁰. Фаска срезает обычно 1/5—1/3 длины режущей кромки. Поэтому каждый зуб срезает стружку, ширина которой меньше ширины прорезаемого паза. Это по­зволяет более свободно размещаться стружке во впадине зуба и улучшает её отвод.

Рисунок 30 - Фреза прорезная (отрезная, разрезная)

1.4.3 Фрезы угловые

Фрезы угловые (рисунок 31) используются при фрезеровании угловых пазов и наклонных плоскостей. Фрезы одноугловые (рисунок 31, а) имеют режущие кромки, расположенные на конической поверхности и торце. Фрезы двуугловые несимметричные (рисунок 31, б) имеют режущие кромки, расположенные на двух смежных конических поверхностях. Фрезы угловые находят широкое применение в инструментальном производстве для фрезерования стружечных канавок различ­ных инструментов. В процессе работы одноугловыми фрезами возникают осе­вые усилия резания, так как срезание металла заготовки производится в основ­ном режущими кромками, расположенными на конической поверхности. У двуугловых же фрез осевые усилия, возникающие при работе двух смежных угловых кромок зуба, несколько компенсируют друг друга, а при работе сим­метричных двуугловых фрез (рисунок 31, в) они взаимно уравновешиваются. По­этому двуугловые фрезы работают более плавно.

а б в

Рисунок 31 - Фрезы угловые: а - одноугловая; б – двуугловая несимметричная; в - двуугловая симметричная

1.4.4 Фрезы концевые

Фрезы концевые (рисунки 32 …45) применяются для обработки глубоких пазов в кор­пусных деталях контурных выемок, уступов, взаимно перпендикулярных плоскостей. Фрезы концевые в шпинделе станка крепятся коническим или цилиндрическим хвостовиком. У этих фрез основную работу резания выпол­няют главные режущие кромки, расположенные на цилиндрической поверхно­сти, а вспомогательные торцовые режущие кромки только зачищают дно ка­навки. Такие фрезы, как правило, изготовляются с винтовыми или наклонными зубьями. Угол наклона зубьев доходит до 30…45 ⁰. Диаметр концевых фрез вы­бирают меньшим (до 0,1 мм) ширины канавки, так как при фрезеровании наблюдается разбивание канавки.

Рисунок 32 - Фреза концевая угловая

Рисунок 33 - Угловая фреза для фрезерования паза типа «ласточкин хвост»

Фрезы концевые для обработки Т- образных пазов, как и типа «ласточкин хвост» работают в тяжелых условиях, что объясняется затрудненным отводом стружки. Каждый зуб работает два раза за один оборот фрезы.

Рисунок 34 - Фреза концевая для Т- образных пазов

а б

Рисунок 35 - Фреза для пазов сегментных шпонок: а - с прямым зубом;

б - с разнонаправленным зубом. ГОСТ Р 53412-2009

Рисунок 36 - Фреза концевая сфероцилиндрическая твердосплавная цельная для труднообрабатываемых сталей и сплавов. ГОСТ Р 52780 - 2007

Рисунок 37 - Фреза концевая сфероцилиндрическая с напаянной головкой из твёрдого сплава

Рисунок 38 -Твёрдосплавная радиусная фреза

Рисунок 39 - Фреза концевая с цилиндрическим хвостовиком, оснащённая винтовыми твёрдосплавными пластинами. ГОСТ Р 53413 - 2009

Рисунок 40 - Фреза концевая радиусная с коническим хвостовиком для обра­ботки лёгких сплавов. ГОСТ 16231- 81

Рисунок 41 - Фреза концевая двузубая с резьбовым хвостовиком для обработки лёгких сплавов. ГОСТ 16266 - 81

б

Рисунок 42 - Фреза концевая с механическим креплением твёрдосплавных пластин: а - шестигранных; б - ромбических

Грубые поверхности отливок и поковок обрабатывают обдироч­ными кон­цевыми фрезами своеобразной формы, напоминающей початок ку­курузы. На профессиональном жаргоне такие фрезы называют – кукурузные. Основная особенность ку­курузных фрез - наличие стружко - разделительных канавок на зубьях, облег­чающих процесс ре­зания. Существует несколько конструкций таких фрез. Конструкция фрезы, показанная на рисунке 44 в отличие от фрезы по ГОСТ 4675 (рисунок 43) имеет ост­роконечные, а не затылованные зубья. Увеличен размер стружечных канавок за счет некоторого уменьшения числа зубьев. Окружной шаг зубьев сделан не­равномерным. Внесены и другие усовершенствования в конструкцию. В ре­зультате удалось повысить производительность обработки кукурузной фрезой более чем в 1,5 раза, а срок службы - в 2 раза.

Рисунок 43 - Фреза концевая обдирочная с коническим хвостовиком. ГОСТ 4675

 

Рисунок 44 - Фреза концевая обдирочная (кукурузная)

Рисунок 45 - Твёрдосплавная концевая обдирочная фреза с внутренней подачей СОЖ

Компания Sandvik Coromant производит фрезы концевые - CoroMill 316 со сменными режущими головками новой запатентованной конструкции, основанной на уникальном креплении между твёрдосплавной головкой и хвостовиком инструмента. CoroMill 316 – это первый продукт в рамках новой линии фрез со сменными режущими головками.

Общий вид сменных режущих головок и хвостовиков, в которых головки крепятся, представлен на рисунок 46, а самоцентрирующее резьбовое соединение фрезы (головка) - на рисунке 47.

К хвостовику инструмента можно прикреплять различные твердосплавные головки, что обеспечивает универсальность применения инструмента. Чтобы обеспечить эффективную работу концевых фрез со сменными головками, необходимо надежное и точное крепление между твердосплавной головкой и хвостовиком инструмента. Эффективность, надежность и результаты эксплуатации напрямую зависят от эксплуатационных характеристик крепления.

Рисунок 46 - Общий вид сменных режущих головок и хвостовика

Рисунок 47 - Самоцентрирующее резьбовое соединение режущей головки фрезы с хвостовиком

Главная особенность крепления со сменной головкой – новое запатентованное самоцентрирующееся резьбовое соединение. За счет резьбового соединения режущая головка плотно удерживается на опорной поверхности оси, а также на конической радиальной опоре. Крепление характеризуется высокой прочностью и удобством в эксплуатации, обеспечивает надежную работу на полную ширину паза при черновой обработке и высокую точность при чистовой обработке. CoroMill 316 характеризуется повторяемостью по всей длине оси инструмента, а радиальное биение ограничивается лишь сотыми долями миллиметра. Фреза CoroMill 316 в сочетании с режущими пластинами из сплава нового поколения GC1030 является высокопроизводительным режущим инструментом, который можно использовать для работы с любыми группами материалов: ISO P, ISO M, ISO K и ISO S. CoroMill 316 можно использовать для фрезерования торцов, пазов, уступов, кромок, фасок и для профильного фрезерования. Предлагаются размеры в диапазоне диаметров 10…25 мм, которые дополняют существующий ассортимент и, таким образом, обеспечивается очень экономичный первый выбор, в котором гибкость сменных пластин сочетается с производительностью и точностью цельного твердого сплава.

Coro Mill 316 позволяет быстро, легко и точно переходить с одной операции на другую за счет изменения типа фрезы, радиуса, количества зубьев, геометрии и сплава. Концевые фрезы CoroMill 316 подходят также для пятикоординатного фрезерования боковых поверхностей, где часто требуются инструменты конической формы для обеспечения стабильности при работе с большим вылетом. Соединение между головкой и корпусом инструмента гарантирует надежность и точность для обеспечения наивысшего качества обработки. Инструмент прост в обращении и использовании, а замену головки можно осуществить за несколько секунд — для этого даже не нужно снимать инструмент со станка. Кроме того, не требуется предварительная настройки режущей кромки. Это обеспечивает сокращение простоев станка.

CoroMill 316 — это система фрезерного инструмента со сменными головками, которая характеризуется большой гибкостью и обеспечивает высокую эффективность, сокращение затрат на инструмент и сокращение складских запасов. Надежное соединение режущей головки и корпуса обеспечивает высокую прочность для черновых операций и высокую жёсткость для чистовых операций. Повышенная жесткость позволяет работать с большим вылетом инструмента, например, при обработке глубоких карманов, а также обеспечивает более высокую точность на чистовых операциях

1.4.5 Фрезы шпоночные

Разновидностью концевых фрез являются шпоночные двухзубые фрезы (рисунок 48). Рассматриваемые шпоночные фрезы, подобно сверлу, могут углуб­ляться в материал заготовки при осевом движении подачи и высверливать отверстие, а затем двигаться вдоль канавки. В момент осевой подачи основ­ную

работу резания выполняют торцовые кромки. Одна из них должна дохо­дить до оси фрезы, чтобы обеспечить сверление отверстия. Переточка таких фрез производится по задним поверхностям торцовых кромок, поэтому при переточках их диаметр сохраняется неизменным

Рисунок 48 - Фреза двухзубая шпоночная: а - цельная;

б - с твёрдосплавной пластиной

1.4.6 Фрезы торцовые

Фрезы торцовые (рисунки 49…54) широко применяются при обработке плос­костей на вертикально - фрезерных станках. Ось их устанавливается перпен­дикулярно обработанной плоскости детали. В отличие от цилиндрических фрез, где все точки режущих кромок являются профилирующими и форми­руют обработанную поверхность, у торцовых фрез только вершины режущих кромок зубьев являются профилирующими. Торцовые режущие кромки яв­ляются вспомогательными. Главную работу резания выполняют боковые ре­жущие кромки, расположенные на наружной поверхности. Так как на каждом зубе только вершинные зоны режущих кромок являются профилирующими, формы режущих кромок торцовой фрезы, предназначенной для обработки плоской поверхности, могут быть самыми разнообразными. В практике на­ходят применение торцовые фрезы с режущими кромками в форме ломаной линии либо окружности. Причём углы в плане на торцовых фрезах могут меняться в широких пределах. Наиболее часто угол в плане на торцовых фрезах принимается равным 90° или 45…60°. С точки зрения стойкости фрезы его целесообразно выбирать наименьшей величины, обеспечивающей достаточную виброустойчивость процесса резания и заданную точность об­работки детали.

Фрезы торцовые обеспечивают плавную работу даже при небольшой ве­личине припуска, так как угол контакта с заготовкой у торцовых фрез не за­висит от величины припуска и определяется шириной фрезерования и диа­метром фрезы. Фреза торцовая может быть более массивной и жесткой, по сравнению с цилиндрическими фрезами, что дает возможность удобно раз­мещать и надежно закреплять режущие элементы и оснащать их твердыми сплавами. Торцовое фрезерование обеспечивает обычно большую произво­дительность, чем цилиндрическое. Поэтому в настоящее время большинство работ по фрезерованию плоскостей выполняется торцовыми фрезами.

Рисунок 49 - Фреза торцовая насадная. ГОСТ 9304 - 96

Рисунок 50 - Черновая торцовая фреза с возможностью сверления.

Угол подъёма винтовой канавки 45⁰

Рисунок 51 – Фрезерная головка (для установки на конце шпинделя или оправки) с механическим креплением многогран­ных пластин: 1, 2 - клинья; 3 - корпус; 4 - опора; 5 - вставка; 6 - пластина

Рисунок 52 - Фреза торцовая насадная со вставными ножами, оснащёнными пластинами из твёрдого сплава

Рисунок 53 - Дисковая торцовая фреза с внутренней подачей СОЖ

Рисунок 54 - Фреза торцовая концевая с механическим креплением круглых твёрдосплавных пластин

1.4.7 Фрезы фасонные

Фрезы фасонные получили значительное распространение при обработке разнообразных фасонных поверхностей. Преимущества применения фасонных фрез особенно сильно проявляются при обработке заготовок с большим отно­шением длины к ширине фрезеруемых поверхностей. Фасонные фрезы по конструкции зубьев разделяются на фрезы с затыло­ванными зубьями и фрезы с остроконечными (острозаточенными) зубьями. . Фрезы фасонные затылованые (рисунок 55,а) имеют плоскую переднюю поверх­ность, по которой перетачиваются в процессе эксплуатации. Новой и перето­ченной фрезой можно обрабатывать одни и те же детали, если форма фасонной режущей кромки при переточках не изменяется. Это обеспечивается за счет выбора соответствующей формы задней поверхности зуба фрезы.

Фрезы фасонные с остроконечными зубьями (рисунок 55,б), в отличие от за­тылованных фрез, затачивают по задним поверхностям зубьев. Остроконечные фасонные фрезы дают более чистую поверхность, имеют повышенную стой­кость по сравнению с затылованными фасонными фрезами. Однако изготовле­ние и переточка этих фрез требуют специальных приспособлений и копиро­вальных устройств, обеспечивающих получение точного контура фасонных режущих кромок как при их изготовлении, так и при их перетачивании. По­этому фасонные фрезы с остроконечными зубьями применяются в условиях крупносерийного и массового производства.

На рисунках 55 – 59 показаны различные конструкции фасонных фрез.

а б

Рисунок 55 - Фрезы фасонные : а - с затылованными зубьями;

б - с остроконечными зубьями

Рисунок 56 - Фреза фасонная радиусная вогнутая. ГОСТ 9305 - 93

ии

Рисунок 57 - Фреза фасонная полукруглая вогнутая. ГОСТ 9305 - 93

Рисунок 58 - Фреза фасонная полукруглая выпуклая. ГОСТ 9305 - 93

Рисунок 59 - Концевая полушаровая фреза с резьбовым хвостовиком

Обронное ( трёхмерное ) и плоскостное гравирование изделий произво­дят на копировально - фрезерных станках или вручную с помощью гравера (резец - фреза), рисунок 60.

Рисунок 60 - Гравер конический твёрдосплавный

В зависимости от усло­вий фрезерования, например, для реализации так называемых «высоких по­дач» величиной до 1,0 мм /зуб, а также трохои­даль­ного и плунжерного фре­зерова­ния фрезы имеют различную конструк­цию, рисунок 61.

Рисунок 61 - Фрезы для трохоидального и плунжерного фрезерования

Для шлифовки штамповой осна­стки, обработки сложных криволиней­ных поверхностей, зачистки швов сварных соединений, реставрации (ре­монта) граверов применяют борфрезы. Борфрезы изготавливают цельными из твёрдых сплавов или с припаянными хвостовиками. На рисунке 62,а представ­лены типы твердосплавных борфрез в соответствии с ГОСТ Р 52780 - 2007 , на рисунке 62,б показана работа борфрезой при обработке сопряжения на заготовке.

а

б

Рисунок 62 - Борфрезы: а - типы борфрез; б – обработка борфрезой сопряже­ния на заготовке

1.5 Инструменты для обработки отверстий

На станках сверлильной группы с помощью осевого инструмента произ­водят сверление отверстий в сплошном материале заготовки, а также выпол­няют различные операции по обработке имеющихся в заготовке отверстий: рассверливание, зенкерование, развертывание, зенкование, цекование, наре­зание резьбы. Кроме этого, сверлильные станки позволяют производить под­резку торцов, накатку резьбы, растачивать отверстия и канавки, раскаты­вать и обкатывать поверхности и выполнять другие работы.

Осевой режущий инструмент — лезвийный инструмент для обработки с вращательным главным движением резания и движением подачи вдоль оси главного движения резания: сверла, зенкера, развертки, зенковки, цековки, метчики, плашки. На рисунке 63 показана схема обработки отверстий различ­ными осевыми режущими инструментами.

а б в г д е ж з и

Рисунок 63 - Схема обработки отверстий различными осевыми инструментами: а - свер­лом; б - зенкером; в - резцом; г, д- развёрткой; е, ж - цековкой; з - зенковкой; и - метчи­ком

1.5.1 Свёрла

Сверло - осевой режущий инструмент для образования отверстия в сплош­ном материале и (или) увеличения диаметра имеющегося отверстия. Сверло спиральное - двухрезцовый или реже однорезцовый режущий инст­румент.

Рабочая часть сверла представ­ляет собой винт Архимеда и служит для удаления стружки из просверливаемого отверстия. Материалом для изготовления свёрл служит - быстрорежущая сталь и твёрдые сплавы. Выпускаются также спиральные сверла, оснащённые пластинами из твёрдых сплавов. Угол φ - главный угол в плане, он аналогичен такому же углу у резцов. Величина угла 2φ зависит от свойств обрабатываемого материала. У стандартных свёрл, предназначенных для сверления стали и чугуна 2φ = 116…118⁰. Для хрупких материалов рекомендуют принимать 2φ = 80…90⁰. При сверлении алюминиевых сплавов назначают 2φ = 130…140⁰. Угол ω назначают в преде­лах 15 …40⁰ в зависимости от диаметра сверла и обрабатываемого материала. При правильной заточке сверла угол ψ = 50…55⁰.

На рисунках 64 и 65 представлены конструктивные размеры, геометрические параметры и элементы спирального сверла (терминология приведена согласно ГОСТ Р 50427 – 92).

Рисунок 64 – Конструктивные размеры и геометрические параметры спирального сверла

Рисунок 65 - Элементы спирального сверла: 2φ - угол при вершине;

ω - угол наклона винтовой канавки; ψ - угол наклона поперечной кромки

Широко применяют в промышленности спиральные свёрла, оснащённые пластинами твёрдого сплава, рисунок 66.

Рисунок 66 - Сверло спиральное с коническим хвостовиком, оснащённое пластиной из твёрдого сплава. ГОСТ 22736 - 77

Свёрла для глубокого сверления.

Глубокими считаются отверстия, длина которых более 5 … 10 диаметров. Основные проблемы обработки таких отвер­стий заключаются в надёжном отводе стружки и подводе СОЖ. Обработка глубоких отверстий обычными спиральными свёрлами малопроизводительна, так как сверло необходимо периодически выводить из отверстия для удаления стружки. Длина спиральных сверл не превышает более 8 его диаметров.

Для глу­бокого сверления применяют свёрла особо длинные. Сверло особо длин­ной серии предназначено для создания отверстий, глубина которых превышает его диаметр в 8 и более раз. Длина свёрл особо длинной серии колеблется в преде­лах от 150 до 480 мм. К таким сверлам предъявляются особо жёсткие требова­ния, поскольку в процессе обработки материала на них воздействуют значи­тельные нагрузки. Такие свёрла имеют спираль особой формы, которая сни­жает уровень вибрации при сверлении металла и делает отвод стружки более эффективным. Использование спирали особой формы позволяет предотвратить эти негативные явления и добиться высокой производительности сверления. Спи­ральные свёрла удлиненные с внутренним подводом охлаждающей жидко­сти (СОЖ) имеют по два спиральных отверстия, идущих по всей длине режущей части сверла. Охлаждающая жидкость подводится через отверстие в торце хвостовой части, рисунок 67.

Рисунок 67 – Спиральное сверло для глубокого сверления с каналами для по­дачи СОЖ

Для глубокого сверления применяют также свёрла с внутренним прямым подводом СОЖ и наружным отводом стружки и СОЖ, рисунки 68 и 69. Такие свёрла ранее называли ружейными и пушечными, название свёрл соответство­вало их назначению. Для сверления глубоких, более точных отверстий небольшого диаметра (от 7 до 20 мм) применяют ружейные сверла. Эти свёрла более усо­вершенствованы и производительны по сравнению со спи­ральными свёрлами. Ружейное сверло состоит из двух частей: рабочей части, изготовляемой из быстрорежущей стали или из твёрдого сплава, пустотелого хвостовика из углеродистой стали, который приваривают или припаивают к рабочей части. Хвостовик имеет форму трубки, по внутреннему отверстию которой подают к режущей кромке охлаждающую жидкость под высоким давлением (2…3 МПа). Эта жидкость понижает температуру режущей кромки и вымывает стружку, которая отводится по каналу. Корпус сверла имеет вид жёлоба с раствором краёв под углом 120 … 145°.

Рисунок 68 - Ружейное сверло

Пушечное сверло (рисунок 69) представляет собой цилинд­рический стержень из инструментальной стали, у которого на рабочем конце срезана часть материала так, что образовавшаяся при этом передняя поверх­ность располагается выше центра на величину ƒ, равную 0,2…0,5 мм. Сверло имеет главную режущую кромку, направленную под прямым углом к оси сверла, и вспомогательную кромку, наклоненную под углом 10°. Для умень­шения трения на торце сверла затачивают задний угол α = 8 - 10°. Пушечное сверло работает с направлением по предварительно надсвер­ленному отверстию; для этого оно имеет большую опорную поверхность, ко­торой сверло соприкасается со стенкой обрабатываемой поверхности. Для уменьшения трения сверла о стенки отверстия по всей длине опорной по­верхности срезана лыска под углом 30°. Благодаря хорошему направлению такого сверла обеспечивается получение точного и чистого отверстия.

Рисунок 69 - Пушечное сверло Для глубокого сверления применяют также сверла: шнековые (рисунок 70) и эжекторные (рисунок 71). N - N A - A Рисунок 70 – Режущая часть шнекового сверла Рисунок 71 - Сверло эжекторное: А - канал подачи СОЖ; Б - канал удаления стружки и СОЖ; 1 - режущая часть; 2 - головка сверла; 3 - наружная трубка; 4 - внутренняя трубка; 5 - твёрдосплавные направляющие Для глубокого сверления отверстий малого диаметра (2... 10 мм) эффек­тивно применять вибрационное сверление твёрдосплавными свёрлами (рисунок 72). Обработка производится на вибросверлильных станках, где наряду с вращательным движением и движением подачи, сверлу сообщаются колебания вдоль оси (с амплитудой А = 0,01...0,04 мм и частотой 100...200 Гц). При этом про­исходит надёжное дробление стружки и повышается эффективность дейст­вия СОЖ. Рисунок 72 - Сверло для вибрационного сверления Для сверления отверстий в труднодоступных местах в различных конструкциях, применяют длинные составные свёрла, рисунок 73. Один из концов удлинителя сверла и самого сверла, является резь­бовым. При настройке сверла хвостовик удлинителя ввинчивают в хвостовик сверла, что позволяет значительно увеличить общую длину сверла. На сегодня существуют три разновидности удлинителей: 400 мм; 600 мм; 800мм. Рисунок 73 – Длинное составное сверло Спиральные ступенчатые свёрла (комбинированные), предназначены для обработки за один проход сквозных отверстий под резьбовые крепежные де­тали диаметром от 4 до 20 мм и опорных поверхностей под цилиндриче­ские и полукруглые головки винтов в изделиях из конструкционных сталей и се­рого чугуна, рисунок 74. Рисунок 74 - Сверло спиральное ступенчатое для отверстий под метрическую резьбу. ГОСТ Р 52966 - 2008 При сверлении спиральным сверлом тонкостенных заготовок на обратной стороне заготовки образуется заусенец, но если изменить заточку сверла, как показано на рисунке 75 , то образования заусенца удается избежать. . Рисунок 75 - Сверло спиральное для сверления тонкостенных заготовок без образования заусенца на обратной стороне Время сверления отверстий можно значительно сократить, если применить при сверлении трёхпёрое сверло, рисунок 76. Рисунок 76 - Трёхпёрое сверло Микросвёрла. Термин «микросверление» обычно используется применительно к выполне­нию отверстий диаметром менее 3 миллиметров. Речь идет, в том числе, об отверстиях микронных размеров, часто встречающихся в сфере электронного машиностроения, где многие детали состоят из очень тонких материалов толщиной всего несколько десятых долей миллиметра. Обычно отверстия малых диаметров создаются путём пробивания, лазерной резки или электроэрозионной обработки, хотя сверлильные станки способны выполнять отверстия, минимальный диаметр которых составляет всего 30 микрон. Для выполнения отверстий диаметром 2 - 3 миллиметра можно использовать спиральные микросвёрла, рисунок 77. Сверление таких отверстий выполняются при обработке деталей электронной, авиакосмиче­ской промышленности, медицинских инструментов и других деталей, в том числе в случае, когда требуется выполнить отверстие, глубина которого в 20 раз превышает его диаметр. Например, отверстия для охлаждения, смазки и вентиляции. Рисунок 77 - Микросвёрла При сверлении на детали большого количества отверстии одинакового диаметра и глубины целесообразно применять насадку на режущую часть сверла. А для одновремённого сверления на определённую глубину и одновременного снятия фаски на просверленном отверстии, следует применять насадку с режущей частью, рисунок 78. Рисунок 78 - Сверло с насадкой: 1 - винт закрепления насадки на сверле; 2 – насадка; 3 - режущая часть сверла; Для центровки заготовок применяют центровочные свёрла (рисунок 79) , что значительно облегчает центровку отверстий, улуч­шает точность операции сверления и сверление предварительных отвер­стий в точно определённом месте для последующей работы со свёрлами больших размеров. Рисунок 79 - Свёрла центровочные с зенкующим углом 600: а - для центро­вых отверстий без предохранительного конуса; б - для центров отверстий с предохранительным ко­нусом 1200 Сверло конусное позволяет сверлить отверстия в широком диапазоне диа­метров, рисунок 80. Свёрла конусные ступенчатые, при сверлении в стальных листах толщиной до 6 мм и трубах, позволяют обеспечить широкий диапазон сверления различных диаметров, рисунок 81. Ступенчатым сверлом удобно сверлить не глубокие отверстия различного диаметра в диапазоне, указанном на сверле, рисунок 81, а. Рисунок 80 - Сверло конусное с прямой кромкой Рисунок 81 - Свёрла конусные ступенчатые: а - с прямой кромкой, цилинд­рическим хвостовиком; б - со спиральной кромкой, шестигранным хвостови­ком

Для сверления отверстий больших диаметров в металле значительной тол­щины применяют свёрла кольцевые (их также называют – трансирующие или корончатые свёрла, а в ряде случаев - кольцевые фрезы), они имеют от 4 до 16 режущих зубьев. Приме­нение таких свёрл в ряде случаев позволяет экономить материал, так как при сверле­нии не весь металл высверленного отверстия переходит в стружку, а только узкая кольцевая часть, а цилиндрическая высверленная часть оста­ется. Эта высвер­ленная часть называется - керн. Сверление кольцевыми свёрлами можно осуществлять также с помощью центрирующего сверла, что зна­чительно увеличивает точность центра сверления. В этом случае на приспо­собление со сверлом крепится сверлильная коронка.

На рисунке 82 показано кольце­вое сверло, а на рисунке 83 - сверлильная коронка с центрирующим свер­лом и отдельно - коронка.

Рисунок 82 - Сверло кольцевое с хвостовиком «Weldon 32 мм»

а б

Рисунок 83 - Коронка сверлильная с твёрдосплавными зубьями: а - с центрирующим сверлом; б - тонко­стенная

Сверление корончатыми свёрлами в десятки раз производительнее по срав­нению со спиральными свёрлами, т.к. высверливается только контур отверстия. Меньшее усилие и нагрузка при работе обеспечивают высокую износостойкость данных свёрл. Кольцевое сверление - это наиболее эффективный метод выполне­ния отверстий: быстрый, бесшумный и точный. Он делает возможным получение отверстий больших диаметров и глубин за рекордно короткий промежуток времени. Опыт показывает, что использование корончатых свёрл позволяет сократить время на выполнение операции более чем в 4 раза. Корончатые (кольцевые) свёрла могут использоваться в оборудовании различного рода: токарном, фрезерном, сверлильном, в станках с ЧПУ, а так же при много инстру­ментальной обработке.

Преимущества корончатых свёрл:

1. Меньшая площадь удаляемого материала.

2. Корончатое (кольцевое) сверло имеет больше режущих кромок (от 4 до 16), в то время как цилиндрическое сверло - только две.

3. Возможность сверления отверстий диаметром от 60 до 100мм и глубиной до 50мм за один проход.

4. Уменьшенная потребность в мощности, за счёт более благоприятных режи­мов резания.

5. Нет необходимости в центрировании и предварительной рассверловке.

6. Улучшенное качество обрабатываемой поверхности, отсутствие заусенцев.

7. Возможность сверления внахлест.

8. Оптимальный отвод стружки из зоны резания за счет большего количества стружечных канавок.

9. Центрическое засверливание труб.

10.Уверенный старт без проскальзывания.

11. Высокая точность отверстия (до 9 квалитета).

12. Меньшее сопротивление резанию.

13. Автоматическое выталкивание сердцевины (выталкиватель не входит в комплект).

Свёрла для кольцевого сверления применяют для обработки сквозных от­верстий большого диаметра, свыше 16 мм. Конструктивная схема такого сверла, оснащенного твёрдосплавными пластинами, показана на рисунке 84. Такие свёрла выпускаются как с цилиндрическими хвостовиками, так и с резьбовыми.

Свёрла со сменными головками фирмы Сандвик и внутренней подачей СОЖ показаны на рисунке 85. Данное сверло может быть оптимизировано под кон­кретную область применения за счёт возможности выбора необходимого диаметра головки и длины сверла. В резуль­тате – эффективное изготовление отверстий высокого качества, готовых под последующую обработку. Уникальное и надежное соединение между корпусом сверла и сменной головкой разработано для обеспечения высокой точности и ста­бильности обработки, а быстрое и простое закрепление головки помогает снизить долю вспомогательного времени операции – сверления. На рисунке 86 показаны твёрдосплавные сменные головки для свёрл.

Рисунок 84 - Сверло кольцевое: 1- режущая часть сверла; 2 - твёрдосплавные направляющие; 3 – корпус сверла

Рисунок 85 - Свёрла со сменной головкой

Рисунок 86 - Твёрдосплавная сменная сверлильная головка