Резе́ц — режущий инструмент , предназначен для обработки деталей различных размеров, форм, точности и материалов. Является основным инструментом, применяемым при токарных , строгальных и долбёжных работах (и на соответствующих станках ).

Для достижения требуемых размеров, формы и точности изделия с заготовки снимаются (последовательно срезаются) слои материала при помощи резца. Жёстко закреплённые в станке резец и заготовка в результате относительного перемещения контактируют друг с другом, происходит врезание рабочего элемента резца в слой материала и последующее его срезание в виде стружки . Рабочий элемент резца представляет собой острую кромку ( клин ), который врезается в слой материала и деформирует его, после чего сжатый элемент материала скалывается и сдвигается передней поверхностью резца (поверхностью схода стружки). При дальнейшем продвижении резца процесс скалывания повторяется и из отдельных элементов образуется стружка. Вид стружки зависит от подачи станка, скорости вращения заготовки, материала заготовки, относительного расположения резца и заготовки, использования СОЖ и других причин.

В процессе работы резцы подвержены износу (режущие кромки притупляются, а у резцов с твердосплавными пластинками наблюдается выкрашивание режущей части), поэтому осуществляют их переточку .

Основные типы резцов в настоящее время стандартизованы.

Элементы токарного резца

Ниже приведены элементы резца на примере токарного прямого проходного резца.

Токарный проходной резец состоит из следующих основных элементов:

• Рабочая часть (головка) ;
• Стержень (державка) — служит для закрепления резца на станке.

Рабочую часть резца образуют:

• Передняя поверхность — поверхность, по которой сходит стружка в процессе резания.
• Главная задняя поверхность — поверхность , обращённая к поверхности резания заготовки.
• Вспомогательная задняя поверхность — поверхность, обращённая к обработанной поверхности заготовки.
• Главная режущая кромка — линия пересечения передней и главной задней поверхностей.
• Вспомогательная режущая кромка — линия пересечения передней и вспомогательной задней поверхностей.
• Вершина резца — точка пересечения главной и вспомогательной режущих кромок.

Углы резца и их назначения

Для определения углов резца установлены следующие плоскости:

• Плоскость резания — плоскость, касательная к поверхности резания и проходящая через главную режущую кромку.
• Основная плоскость — плоскость, параллельная направлениям подач (продольной и поперечной).
• Главная секущая плоскость — плоскость, перпендикулярная проекции главной режущей кромки на основную плоскость.
• Вспомогательная секущая плоскость — плоскость, перпендикулярная проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость.

Главные углы измеряются в главной секущей плоскости. Сумма углов α+β+γ=90° .

• Главный задний угол α — угол между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания. Служит для уменьшения трения между задней поверхностью резца и деталью. С увеличением заднего угла шероховатость обработанной поверхности уменьшается, но при большом заднем угле резец может сломаться. Следовательно чем мягче металл, тем больше должен быть угол.
• Угол заострения β — угол между передней и главной задней поверхностью резца. Влияет на прочность резца, которая повышается с увеличением угла.
• Главный передний угол γ — угол между передней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной плоскости резания, проведённой через главную режущую кромку. Служит для уменьшения деформации срезаемого слоя. С увеличением переднего угла облегчается врезание резца в металл, уменьшается сила резания и расход мощности. Резцы с отрицательным γ применяют для обдирочных работ с ударной нагрузкой. Преимущество таких резцов на обдирочных работах заключается в том, что удары воспринимаются не режущей кромкой, а всей передней поверхностью.
• Угол резания δ=α+β .

Вспомогательные углы измеряются во вспомогательной секущей плоскости.

• Вспомогательный задний угол α ₁ — угол между вспомогательной задней поверхностью резца и плоскостью, проходящей через его вспомогательную режущую кромку перпендикулярно основной плоскости.
• Вспомогательный передний угол γ ₁ — угол между передней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной плоскости резания, проведённой через вспомогательную режущую кромку
• Вспомогательный угол заострения β ₁ — угол между передней и вспомогательной задней плоскостью резца.
• Вспомогательный угол резания δ ₁ =α ₁ +β ₁ .

Углы в плане измеряются в основной плоскости. Сумма углов φ+φ ₁ +ε=180° .

• Главный угол в плане φ — угол между проекцией главной режущей кромки резца на основную плоскость и направлением его подачи. Влияет на стойкость резца и скорость резания. Чем меньше φ , тем выше его стойкость и допускаемая скорость резания. Однако при этом возрастает радиальная сила резания, что может привести к нежелательным вибрациям.
• Вспомогательный угол в плане φ ₁ — угол между проекцией вспомогательной режущей кромки резца на основную плоскость и направлением его подачи. Влияет на чистоту обработанной поверхности. С уменьшением φ ₁ улучшается чистота поверхности, но возрастает сила трения.
• Угол при вершине в плане ε — угол между проекциями главной и вспомогательной режущей кромкой резца на основную плоскость. Влияет на прочность резца, которая повышается с увеличением угла.

Угол наклона главной режущей кромки измеряется в плоскости, проходящей через главную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости.

• Угол наклона главной режущей кромки λ — угол между главной режущей кромкой и плоскостью, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости. Влияет на направление схода стружки.

Углы резца в процессе резания

При смещении резца относительно оси детали, а также при наличии движения подачи плоскость резания поворачивается, в связи с чем значения углов меняются.

Если вершину резца установить выше или ниже оси детали, то плоскость резания отклонится от вертикального положения на угол τ. При наружном точении с установкой резца выше оси детали действительный передний угол γ _смещ увеличивается, а α _смещ уменьшается на угол τ . При внутреннем точении углы изменяются в обратном направлении.

При продольной подаче в результате вращательного движения детали и поступательного движения резца стружка срезается по винтовой поверхности . Плоскость резания при этом отклоняется от своего положения в статике на угол μ. Чем больше величина подачи, тем больше отклонение. Передний угол в кинематике γ _кин увеличивается, а α _кин уменьшается на угол μ . При поперечной подаче поверхность резания будет представлять собой спираль , а задний угол будет уменьшаться с приближением резца к оси детали.

Действительную величину углов резца в главной секущей плоскости с учётом установки резца и кинематики процесса можно определить:

γ _д =γ+μ±τ

α _д =α-μ±τ

На действительные углы резца влияет также износ передней и задней поверхностей резца.

Классификация резцов

По направлению резцы бывают:

• Правые . Правым называется резец, у которого при наложении на него сверху ладони правой руки так, чтобы пальцы были направлены к его вершине, главная режущая кромка будет находиться под большим пальцем. На токарных станках эти резцы работают при подаче справа налево, то есть к передней бабке станка.
• Левые . Левым называется резец, у которого при наложении на него левой руки указанным выше способом главная режущая кромка окажется под большим пальцем.

По конструкции бывают:

• Прямые — резцы, у которых ось головки резца является продолжением или параллельна оси державки.
• Отогнутые — резцы, у которых ось головки резца наклонена вправо или влево от оси державки.
• Изогнутые — резцы, у которых ось державки при виде сбоку изогнута.
• Оттянутые — резцы, у которых рабочая часть (головка) уже державки.
• Конструкции токарей- и конструкторов-новаторов (частные случаи) и прочие .
  • Конструкции Трутнева — с отрицательным передним углом γ, для обработки весьма твердых материалов.
  • Конструкции Меркулова — с повышенной стойкостью.
  • Конструкции Невеженко — с повышенной стойкостью.
  • Конструкции Шумилина — с радиусной заточкой на передней поверхности, применяются на высоких скоростях обработки.
  • Конструкции Лакура — с повышенной виброустойчивостью, которая достигается тем, что главная режущая кромка расположена в одной плоскости с нейтральной осью стержня резца.
  • Конструкции Борткевича — имеет криволинейную переднюю поверхность, что обеспечивает завивание стружки и фаску, упрочняющую режущую кромку. Предназначен для получистовой и чистовой обработки стальных деталей, а также для обточки и подрезки торцов.
  • Расточный резец Семинского — высокопроизводительный расточный резец.
  • Расточный резец «улитка» Павлова — высокопроизводительный расточный резец.
  • Резьбонарезной резец Бирюкова .
  • Круглые чашечные самовращающиеся .

По сечению стержня бывают:

• прямоугольные .
• квадратные .
• круглые .

По способу изготовления бывают:

• цельные — это резцы, у которых головка и державка изготовлены из одного материала.
• составные — режущая часть резца выполняется в виде пластины , которая определённым образом крепится к державке из конструкционной углеродистой стали. Пластинки из твердого сплава и рапида припаиваются или крепятся механически.

По роду материала бывают:

• из инструментальной стали .
  • из углеродистой стали . Обозначение такой стали начинается с буквы У, её применяют при малых скоростях резания.
  • из легированной стали . Теплостойкость легированных сталей выше, чем у углеродистых и поэтому допустимые скорости резания для резцов из легированных сталей в 1,2-1,5 раза выше.
  • из быстрорежущей стали (высоколегированной) . Обозначение такой стали начинается с буквы Р (Рапид), резцы из неё обладают повышенной производительностью.
• из твердого сплава . Резцы, оснащённые пластинками из твёрдых сплавов, позволяют применять более высокие скорости резания, чем резцы из быстрорежущей стали.
  • металлокерамические .
    • вольфрамовые . Сплавы группы ВК состоят из карбида вольфрама, сцементированного кобальтом.
    • титановольфрамовые . Сплавы группы ТК состоят из карбидов вольфрама и титана, сцементированных кобальтом.
    • титанотанталовольфрамовые . Сплавы группы ТТК состоят из карбидов вольфрама, титана и тантала, сцементированных кобальтом.
  • минералокерамические . Материалы на основе технического глинозема (Аl ₂ O ₃ ) обладают высокой теплостойкостью, но в то же время и высокой хрупкостью, что ограничивает их широкое применение.
    • керметовые . Основой этих материалов является минералокерамика, но для снижения хрупкости в неё вводят металлы и карбиды металлов.
• эльборовые . На основе кубического нитрида бора.
• алмазные .

По характеру установки относительно обрабатываемой детали резцы могут быть двух типов:

• радиальные . Работают с установкой перпендикулярно оси обрабатываемой детали. Имеют широкое применение в промышленности за счет простоты своего крепления и более удобного выбора геометрических параметров режущей части.
• тангенциальные . При работе тангенциального резца усилие Рг направлено вдоль оси резца, благодаря чему тело резца не подвергается изгибу. Применяется главным образом на токарных автоматах и полуавтоматах, где основой является чистота обработки.

По характеру обработки бывают:

• обдирочные (черновые) .
• чистовые . Чистовые резцы отличаются от черновых увеличенным радиусом закругления вершины, благодаря чему шероховатость обработанной поверхности уменьшается.
• резцы для тонкого точения .

По виду обработки

По применяемости на станках резцы разделяются на

• токарные
• строгальные
• долбёжные

Резец, снимающий стружку при прямолинейном взаимном перемещении резца и материала, называется строгальным (при горизонтальном резании) или долбежным (при вертикальном). Характер работы строгального и долбежного резцов существенно отличается между собой. На строгальном оборудовании, резец в момент возврата опрокидывается электромагнитом, что исключает трение резца об заготовку, в долблении, стол долбёжного станка синхронно отводит резец от трения на выходе.

Токарные резцы

• проходные — для протачивания заготовок вдоль оси её вращения.
• подрезные — для подрезания уступов под прямым углом к основному направлению обтачивания или для выполнения торцевания.
• отрезные — для отрезки заготовок под прямым углом к оси вращения или для прорезания узких канавок под стопорное кольцо и др.
• расточные — для растачивания отверстий.
• фасочные — для снятия фасок.
• фасонные — для индивидуальных токарных работ. При обработке фасонных деталей обычные токарные резцы не обеспечивают точности получения профиля и малопроизводительны. В крупносерийном и массовом производстве в качестве основного вида режущего инструмента для обработки сложных деталей находят применение специальные фасонные резцы. Они обеспечивают идентичность формы ( шаблона ), точность размеров и высокую производительность.
• прорезные (канавочные) — для образования канавок на наружных и внутренних цилиндрических поверхностях.
• резьбонарезные — для нарезания резьб.

Строгальные и долбежные резцы

• проходные — для строгания верхней поверхности обрабатываемой детали;
• боковые — подрезные для строгания детали с боков;
• отрезные и прорезные — для разрезания детали и прорезания канавок;
• долбяки — долбёжные резцы для долбления внутренних шпоночных пазов в отверстиях или внутренних шлицов;

ГОСТы

Заточка и доводка резцов

Износ резцов по времени можно разделить на три периода. В первый период наблюдается усиленный износ — это приработка, стирание микронеровностей на поверхности режущей части, оставшихся после предыдущей заточки инструмента. Во второй период наблюдается нормальный износ — это большая часть времени работы резца. В третьем периоде наступает катастрофический износ. Для рационального использования инструмента необходимо в конце второго периода произвести его переточку.

Эффективная заточка и доводка резцов достигается правильным выбором абразивного материала, уровнем технологии и контроля. Чтобы заточить резец необходим материал более твёрдый чем материал инструмента. Таким материалом является абразив — зёрна твёрдых минералов. Шлифовальные круги состоят из абразивов скреплённых специальной связкой и могут иметь различную структуру. Она определяется процентным соотношением и взаимным расположением зёрен, связки и пор в массе круга. При заточке резцов применяют круги со средней (номера 6—10) или открытой (номера 11—18) структурой. Для заточки твердосплавных резцов применяют алмазные круги. Заточка и доводка резцов осуществляется на различных типах заточных станков.

При заточке новых резцов, как правило, сначала затачивают задние поверхности, а затем передние. Передние поверхности обрабатывают в две операции: 1) предварительная заточка по всей поверхности под углом напайки пластины на державку 2) окончательная заточка по ограниченному участку передней грани под углом γ (заточка фаски). Форма передней поверхности резцов зависит от обрабатываемого материала, режимов резания и материала режущей части. Заточка фаски (0,2…0,3 мм) вдоль главной режущей кромки усиливает её. Криволинейная заточка по радиусу вдоль главной режущей кромки облегчает деформацию и отвод стружки. Радиусные канавки на передней поверхности вытачивают для обламывания или завивания стружки. Заточка задней вспомогательной поверхности производится в три операции: 1) 12° 2) 10° 3) 8°. В завершении производят заточку вершины резца по радиусу.

Для повышения стойкости режущих инструментов, после заточки производят их доводку. Она улучшает чистоту заточенной поверхности, удаляет слой с дефектами, образовавшийся при заточке.

Углы заточки резцов для дерева и металла отличаются

См. также

• Фреза
• Фонограф

Примечания

Литература

• Технология конструкционных материалов / А. М. Дальский и др. — М. : Машиностроение, 1977. — 664 с.
• Кожевников Д. В., Кирсанов С. В. Металлорежущие инструменты: Учебник (гриф УМО). — Томск: Изд-во Томского ун-та, 2003. — 392 с. — 250 экз.
• Кожевников Д. В., Кирсанов С. В. Резание материалов: Учебник (гриф УМО). — М.: Машиностроение, 2007. — 304 с. — 2000 экз.
• Лекции д.т.н. Владимира Викторовича Подгоркова (проф. кафедры ТАМ, Ивановский государственный энергетический университет)

Ссылки