Виды токарных резцов: как подобрать инструмент под операцию?

Содержание:

1. Конструкция токарного резца
2. Классификация токарных резцов по назначению
3. Классификация по геометрии и направлению подачи
4. Материалы режущей части: сравнение HSS, твёрдого сплава, керамики и сверхтвёрдых материалов
5. Маркировка токарных резцов по ГОСТ и ISO
6. Выбор резца под материал заготовки и стадию обработки
7. Типичные ошибки при выборе токарного резца
8. Как подобрать токарный резец под конкретную задачу

Токарный резец – инструмент, у которого нет универсального варианта «на все случаи». Проходной резец не заменит расточной, а резьбовой не справится с задачей отрезного. Правильный выбор определяется тремя переменными: типом операции, материалом заготовки и стадией обработки – черновой или чистовой. Именно эта логика лежит в основе классификации токарных резцов, которая сложилась как в отечественных ГОСТах, так и в международных стандартах ISO.

Конструкция токарного резца

Любой токарный резец состоит из двух функциональных частей: державки и рабочей головки. Державка обеспечивает крепление в резцедержателе станка; её сечение бывает квадратным, прямоугольным или круглым. Рабочая головка несёт режущую часть и формирует геометрию инструмента.

Режущая часть включает переднюю поверхность (по которой сходит стружка), главную и вспомогательную задние поверхности, главную и вспомогательную режущие кромки, а также вершину резца с радиусом при вершине. Именно геометрия режущей кромки – углы в плане, передний угол γ и задний угол α – определяет силы резания, теплообразование и качество поверхности.

По способу изготовления резцы делятся на три группы:

• Цельные – державка и режущая часть выполнены из одного материала (обычно быстрорежущая сталь). Применяются при небольших объёмах работ и для мелкого инструмента.

• Составные с напайной пластиной – режущая пластина из твёрдого сплава или другого материала припаяна к стальной державке. Экономичны, но требуют переточки.

• Сборные резцы со сменными пластинами – пластина крепится механически (прижимом, винтом или рычажным замком) и заменяется без переточки. Это основной тип в современном серийном и массовом производстве.

Получить консультацию от специалиста по подбору металлорежущего инструмента

Ваше имя *

Телефон *

E-mail

Подтвердите, что вы не робот *

Нажимая на кнопку, я принимаю условия соглашения.

Ознакомьтесь с текстом по ссылке

Y N

Получить консультацию

Классификация токарных резцов по назначению

Классификация токарных резцов по назначению – наиболее практически значимая. Каждый тип решает конкретную технологическую задачу, и замена одного другим, как правило, ухудшает результат или делает операцию невозможной.

Проходные резцы

Проходной резец предназначен для наружного продольного точения – снятия припуска вдоль оси заготовки. Внутри группы различают три исполнения:

• Прямой проходной – ось державки и направление подачи совпадают; применяется для обработки цилиндрических поверхностей.

• Отогнутый проходной – головка отогнута в сторону; позволяет подрезать торец и обтачивать поверхность одним инструментом без переустановки.

• Упорный проходной – главный угол в плане φ = 90°; используется для точения ступенчатых валов и уступов, где необходимо получить чёткий прямой угол у бурта.

Стандарты: ГОСТ 18878-73 (прямые), ГОСТ 18879-73 (отогнутые), ГОСТ 18880-73 (упорные).

Подрезные резцы

Подрезной резец работает в поперечном направлении – для обработки торцов и уступов. Главный угол в плане у него, как правило, составляет 90° или близок к нему, что обеспечивает перпендикулярность обработанной плоскости к оси вращения. Нередко подрезной резец путают с упорным проходным: разница в том, что подрезной оптимизирован именно для поперечной подачи и торцевания, тогда как упорный проходной рассчитан на продольное точение с возможностью подрезки.

Расточные резцы

Расточной резец применяется для внутреннего точения – обработки предварительно просверленных или отлитых отверстий. Различают два исполнения:

• Для сквозных отверстий – с главным углом в плане φ = 60°.

• Для глухих отверстий – с φ = 90°, что позволяет обработать дно отверстия.

Расточные резцы работают в условиях ограниченного пространства и повышенного вылета, что снижает жёсткость системы. Поэтому для них особенно важны минимальный вылет, достаточный диаметр державки и правильный выбор режимов резания – скорости, подачи и глубины резания.

Отрезные и канавочные резцы

Отрезной резец имеет узкую режущую часть и предназначен для разрезания заготовки или прорезания канавок. Канавочный резец конструктивно близок к отрезному, но профилируется под конкретную форму канавки – прямоугольную, трапециевидную или фасонную. Оба типа работают при поперечной подаче и чувствительны к вибрации: жёсткость крепления и минимальный вылет режущей части критичны для стабильной работы.

Резьбовые резцы

Резьбовой резец формирует резьбовой профиль за несколько проходов. Выпускаются варианты для наружной и внутренней резьбы; профиль режущей кромки соответствует профилю нарезаемой резьбы (метрической, дюймовой, трапециевидной и др.). При использовании сменных пластин форма пластины определяет шаг и профиль резьбы, поэтому совместимость пластины с конкретным шагом необходимо проверять по каталогу производителя.

Фасонные резцы

Фасонный резец имеет режущую кромку, повторяющую профиль обрабатываемой поверхности. Он позволяет получить сложный контур за один проход, что оправдано в серийном и массовом производстве. При единичном изготовлении деталей фасонный резец экономически нецелесообразен: его изготовление или заказ требует времени и затрат, которые окупаются только при достаточном объёме выпуска. В мелкосерийном производстве ту же задачу нередко решают копировальным резцом или программируемым контурным точением на станке с ЧПУ.

Классификация по геометрии и направлению подачи

По форме державки и головки резцы делятся на прямые, отогнутые и изогнутые. По направлению подачи – на правые (подача справа налево, к передней бабке) и левые (подача слева направо). Правые резцы используются значительно чаще. Главный угол в плане φ влияет на соотношение радиальной и осевой составляющих силы резания: при φ = 45° нагрузки распределяются равномерно, при φ = 90° радиальная составляющая минимальна, что снижает прогиб нежёстких заготовок.

Материалы режущей части: сравнение HSS, твёрдого сплава, керамики и сверхтвёрдых материалов

Материал режущей части определяет допустимые режимы резания, стойкость инструмента и область применения. Ниже приведено сравнение основных групп.

Быстрорежущая сталь (HSS, марки Р6М5, Р18) сохраняет актуальность там, где важна ударная вязкость: прерывистое резание, нежёсткие станки, ручная переточка инструмента. Твёрдый сплав группы ВК (вольфрам–кобальт) предпочтителен для чугуна и цветных металлов; группа ТК (вольфрам–титан–кобальт, марки Т15К6, Т5К10) – для сталей. Керамические пластины требуют высокой жёсткости системы СПИД и стабильных режимов: они не терпят ударных нагрузок. CBN-пластины применяют для чистового точения закалённых сталей, заменяя шлифование. PCD-пластины незаменимы при обработке алюминиевых сплавов и полимерных материалов, но категорически не подходят для сталей и чугуна из-за химического взаимодействия алмаза с железом при высоких температурах.

Покрытия твёрдосплавных пластин

Современные сменные пластины из твёрдого сплава, как правило, имеют PVD- или CVD-покрытие. TiN (нитрид титана) – универсальное покрытие, снижающее трение и повышающее износостойкость. TiAlN (нитрид титана-алюминия) обеспечивает высокую теплостойкость и предпочтителен при обработке нержавеющих и жаропрочных сталей. TiCN (карбонитрид титана) повышает твёрдость поверхности и стойкость к абразивному износу. CVD-покрытие Al₂O₃ применяется для высокоскоростного точения чугуна. Конкретный выбор покрытия зависит от марки пластины и рекомендаций производителя – универсальных правил здесь нет.

Маркировка токарных резцов по ГОСТ и ISO

Маркировка резцов по ГОСТ содержит информацию о типе, материале, размерах и исполнении. Например, обозначение по ГОСТ 18878-73 включает тип резца, материал режущей части, размеры сечения державки и длину. Для сменных пластин действует ГОСТ 19042-80, гармонизированный с ISO 1832. Для державок токарных резцов со сменными пластинами действует ISO 5608.

Код пластины по ISO 1832 состоит из позиций, каждая из которых несёт конкретный смысл:

1. Форма пластины – C (ромб 80°), D (ромб 55°), S (квадрат), T (треугольник), W (шестигранник) и др.

2. Задний угол – N (0°), C (7°), P (11°) и др.

3. Класс допуска – M, G, E и др. (точность размеров пластины).

4. Тип крепления и конструкция – наличие стружколома, отверстия.

5. Размер – длина режущей кромки или вписанная окружность.

6. Толщина пластины.

7. Радиус при вершине – в десятых долях миллиметра.

Для державок токарных резцов со сменными пластинами действует ISO 5608. Код державки кодирует метод крепления пластины, форму пластины, исполнение (правое/левое), главный угол в плане, высоту и ширину сечения, длину. Совместимость пластины и державки определяется не только формой, но и размером, типом крепления и геометрией гнезда – поэтому при подборе аналогов необходимо сверяться с полным кодом, а не только с формой пластины.

Выбор резца под материал заготовки и стадию обработки

Подбор резца под операцию строится по следующей логике: сначала определяется тип операции и тип резца, затем – материал заготовки и стадия обработки, после чего уточняются марка пластины, покрытие и геометрия.

Режимы резания – скорость резания Vc, подача f и глубина резания ap – зависят от конкретной марки пластины, состояния станка и жёсткости системы СПИД. Стартовые значения всегда следует брать из каталога производителя инструмента и корректировать по результатам пробного прохода. Общее правило: при черновой обработке приоритет отдаётся глубине резания и подаче, при чистовой – скорости резания и малому радиусу при вершине.

Типичные ошибки при выборе токарного резца

Практика показывает несколько повторяющихся ошибок, которые снижают стойкость инструмента и качество обработки:

• Использование проходного резца вместо подрезного для торцевания. Проходной резец не оптимизирован для поперечной подачи: возникает повышенная радиальная нагрузка, ухудшается перпендикулярность торца.

• Слишком большой радиус при вершине на чистовом проходе. Большой радиус снижает шероховатость теоретически, но на нежёстких заготовках провоцирует вибрацию и ухудшает результат.

• Применение марки ВК8 для точения стали. ВК8 предназначен для чугуна и цветных металлов; при точении стали он быстро изнашивается из-за диффузионного износа.

• Чрезмерный вылет расточного резца. Вылет более 4–5 диаметров державки без виброгасящих мер приводит к вибрации и потере точности.

• Игнорирование направления подачи при выборе правого/левого исполнения. Неправильное исполнение создаёт неудобную геометрию резания и риск столкновения с патроном или задней бабкой.

• Применение HSS там, где нужен твёрдый сплав. При высоких скоростях резания быстрорежущая сталь теряет твёрдость из-за перегрева; стойкость инструмента резко падает.

Как подобрать токарный резец под конкретную задачу

Алгоритм выбора можно свести к последовательным шагам:

1. Определите тип операции – наружное точение, торцевание, растачивание, нарезание резьбы, отрезка, фасонная обработка.

2. Выберите тип резца – проходной, подрезной, расточной, резьбовой, отрезной, фасонный.

3. Уточните стадию обработки – черновая, получистовая или чистовая. Это определяет требования к вязкости марки пластины и геометрии.

4. Учтите материал заготовки – сталь, чугун, алюминий, нержавейка, жаропрочный сплав, закалённая сталь. Каждая группа требует своей марки и покрытия.

5. Оцените жёсткость системы – мощность и состояние станка, длину заготовки, способ закрепления. При низкой жёсткости выбирают более вязкие марки, меньший угол в плане и меньший радиус при вершине.

6. Определите серийность – при единичном производстве оправдан универсальный набор резцов; при серийном – специализированный инструмент и сборные резцы со сменными пластинами снижают время переналадки и стоимость владения.

7. Проверьте маркировку – убедитесь, что форма, размер и тип крепления пластины совместимы с выбранной державкой по ISO-коду.

При выборе токарного инструмента для нестандартных задач – обработки жаропрочных сплавов, точения закалённых деталей, растачивания глубоких отверстий – рекомендуется консультация с технологом. Специалисты ПРОМГРУПП помогают подобрать резцы, державки и сменные пластины из ассортимента, включая инструмент марок GESAC, EGRETOOL и XIDO, а также подобрать аналоги под конкретные условия обработки.