Раздел 10. Общие конструктивно-технологические решения для режущих инструментов

Режущие инструменты применяют для образования требуемых формы и размеров поверхностей заготовок срезанием сравнительно тонких слоев материала (стружки). Несмотря на большое различие отдельных видов инструментов по назначению и конструкции, у них имеется много общего: условия работы, общие конструктивные элементы и способы их обоснования, принципы расчета.

У всех режущих инструментов имеются рабочая и крепежная части. По числу лезвий (зубьев) инструменты могут быть инструменты одно- и многолезвийные. На зубьях, как однолезвийных, так и многолезвийных инструментов имеются главная и вспомогательная режущие кромки, их сопряжение образует вершину лезвия. Различают зубья черновые, переходные, чистовые и калибрующие в зависимости от сечения срезаемых слоев. В зависимости от вида главного движения могут создаваться следующие конструкция инструмента: при вращательном главном движении инструмент имеет форму тела вращения с зубьями по периферии, торцу. Если вращательное главное движение сообщается заготовке, то инструмент может быть более простой формы и иметь даже один режущий элемент, например резец, совершающий движение подачи параллельно, перпендикулярно или наклонно относительно оси главного вращательного движения.

Несмотря на большое разнообразие видов режущих инструментов, каждый инструмент имеет рабочую и присоединительную (крепежную) части. Присоединительная (крепежная) часть служи для установки и закрепления инструмента в технологическом оборудовании. Она должна воспринимать силовую нагрузку процесса резания (крутящие, изгибающие, растягивающие и сжимающие напряжения в их совокупности), обеспечить виброустойчивость (жесткость) режущей части инструмента. У многих видов инструмента присоединительная (крепежная) часть явно выражена и отделена от рабочей части (резцы, сверла и т.п.), у некоторых видов инструментов присоединительная (крепежная), часть входит в рабочую часть (насадные режущие инструменты - фрезы). Оформление присоединительной части зависит от конструкции инструмента.

У резцов присоединительную часть делают в виде стержня квадратного, прямоугольного или круглого сечения. При вращательном главном движении инструмента присоединительную часть выполняют в виде посадочного отверстия (цилиндрические либо конические конусностью 1:30) у насадных и дисковых цилиндрических инструментов или в виде хвостовика (конического или цилиндрического) у хвостовых режущих инструментов (сверла, развертки и т.п.).

Рабочая часть отделяет от заготовки срезаемый слой и отводит стружку из зоны резания. Многие инструменты, в зависимости от конструкции и назначения, имеют рабочую часть, состоящую из режущей и калибрующей. Режущая часть непосредственно отделяет срезаемый слой, а калибрующая обеспечивает точные размеры, форму и качество обработанной поверхности.

Величины допусков на калибрующие части инструментов назначают в зависимости от точности детали или заготовки на данной операции Современный режущий инструмент, как правило, составной: рабочая часть выполняется из инструментального материала, а присоединительная часть из конструкционных.

Соединение рабочей части и присоединительной частей осуществляется при помощи: сварки, пайки, наклейки, запрессовки, чеканки или механического крепления (сборная конструкция).

Способы механического крепления режущей части более характерны для инструментов автоматических производств. Существует две разновидности механического крепления:

Без последующей заточки. Относятся те инструменты, у которых заданные из условий обработки параметры режущей части образуются за счет выбора соответствующих форм и размеров режущих вставок и гнезда. В эту группу входят режущие инструменты, оснащаемые не перетачиваемыми многогранными и круглыми пластинками из твердых сплавов, минералокерамики и сверхтвердых материалов.

Основные предъявляемые требования:

- надежность;

- быстрота и точность крепления;

- повышенная точность исполнения как посадочных гнезд под режущие элементы, так и сами режущих элементов (пластинок);

- взаимозаменяемость режущих элементов.

С последующей заточкой режущих элементов. Относятся режущие инструменты у которых геометрические параметры режущей части предварительно образуются за счет формы и размеров режущих элементов и корпуса, а окончательно путем заточки инструмента в сборе. При данной разновидности, крепление режущих элементов к корпусу осуществляется при помощи различных замков, рифлений, клиновых соединений.

Требования к точности исполнения корпусов, гнезд и самих режущих элементов ниже чем при креплении по первой разновидности, а основными требованиями являются:

- Обеспечение геометрии и точности путем заточек и переточек;

- Возможность перестановки режущих элементов относительно корпуса, как в радиальном, так и в осевом направлениях для компенсации износа и создания припуска под переточки;

- Обеспечение определенного числа переточек за счет выбора соответствующих размеров режущих элементов.

Первая разновидность (без последующей переточки) более распространена, она отличается рациональным использованием инструментального материала, быстрой смене затупившегося лезвия, как правило, без съема инструмента со станка, повышенными режимами при эксплуатации, повышенной работоспособностью инструмента, ликвидацией операций заточки и переточки и широкими технологическими возможностями (так как на один и тот же корпус можно крепить пластинки из различных инструментальных материалов).

Закрепления режущих элементов по первой разновидности осуществляются:

а)    Прижим пластинки к опорной плоскости со стороны передней грани или со стороны опорной площадки. Эта схема применяется для закрепления пластинок без отверстий, особенно из минералокерамики и синтетических сверх твердых материалов (чтобы не ослаблять сечение);

б)   Поджим пластинки через отверстие подвижным штифтом к упорной плоскости;

в)    Поджим пластинки через коническое отверстие или фаску к упорной поверхности при помощи винта;

г)    Прижим пластинки через отверстие с одновременным поджимом к опорной поверхности.-

Общей особенностью конструкции инструмента с неперетачиваемыми пластинками является несоответствие, как правило, углов резания инструмента с углами пластинок. Рабочие задние углы получают за счет установки пластин с поворотами. Разворот пластинок в корпусе инструмента (державке) целесообразно производить в направлении перпендикулярном главной режущей кромке, при этом задний угол а получается положительным, и процесс резания становится возможным. Кроме режущих пластинок неперетачиваемые инструменты содержат элементы крепления пластин (прижимы, винты, опорные пластины и стружколомы). Опорные пластины применяют в качестве подкладки под режущие пластинки, для повышения срока службы корпуса инструмента на котором крепят режущие пластинки. Опорные пластинки выполняют из твердых сплавов или закаленных сталей.

К недостаткам инструментов с механическим креплением не перетачиваемых пластинок относится:

- некоторая ограниченность технологических возможностей (позволяет изменять свою геометрию только в пределах имеющегося исполнения пластинок);

- затруднен стружкоотвод при креплении по передней поверхности;

- увеличенные габариты за счет крепежных элементов;

Выбор конструкции инструмента (цельный, составной или сборный) производят в зависимости от типа и размеров режущего инструмента. Материал рабочей части инструмента назначают исходя из конкретных условий работы. Материал присоединительной части должен обеспечивать прочность, жесткость и износостойкость.