Для чего нужен отрезной инструмент на токарном станке?

Это звук, которого боится каждый новичок-станочник. Это не чистое шипение токарного инструмента и не удовлетворенный рык черновой обработки. Это резкий, пронзительный визг, нарастающий мгновенно, звук металла, протестующего под невообразимым давлением. В девяти случаях из десяти за этим звуком следует резкий… крэк хруст карбида и отлетевшая в новом, неуправляемом направлении деталь. Это звук неудачной операции отрезки.

У моего наставника, Фрэнка, было особое название для отрезного резца. Он называл его «Правдорубом». Он говорил: «Клайв, любой дурак может сделать стружку, проворачивая деталь по внешней стороне. Но отрезной резец говорит правду. Он раскрывает каждый изъян в твоей настройке, каждую слабость твоего станка и каждую каплю страха в твоих руках. Сделай этот разрез правильно, и ты заслужишь право называть себя механиком». Он был прав. Отрезной резец — жестокий, беспощадный инструмент, но овладение им — это своего рода обряд посвящения. Речь идёт не просто о том, чтобы отрезать деталь; речь идёт о том, чтобы освоить самую сложную операцию на токарном станке.

Краткое описание: роль и проблемы токарного отрезного инструмента

Что именно Is Операция по разделению?

Проще говоря, отрезка — это радиальное разрезание вращающейся заготовки специальным инструментом, похожим на лезвие, от внешнего диаметра до самого центра, отделяя от прутка готовую секцию. Это можно сравнить с точно управляемой гильотиной для токарного станка.

Эта операция имеет два основных применения:

1. Отрезание готовой детали: Это его основное предназначение. После того, как вы обточили, просверлили, нарезали резьбу и накатку Ваша деталь, вам нужен способ освободить ее от длинного куска материала, удерживаемого в патроне. инструмент для отрезания делает это окончательно, решительный удар.
2. Нарезание точных канавок: Этот же инструмент можно использовать для погружения в заготовку на определённую глубину, но не насквозь. Это называется проточкой или профилированием. Таким образом создаются точные каналы для таких деталей, как уплотнительные кольца, стопорные кольца (стопорные кольца) или выемки для резьбонарезного инструмента.

Почему расставание так трудно и страшно?

В отличие от стандартного токарного инструмента, который бреет металл сбоку детали, отрезной инструмент участвует в лобовой атаке. Это длинная, тонкая полоска стали или карбида, вдавливаемая в узкую, постоянно углубляющуюся прорезь. Это создаёт идеальный шторм негативной физики:

• Экстремальное давление инструмента: Вся ширина инструмента режет одновременно, создавая огромные сила, которая пытается согнуть и отклонить тонкое лезвие.
• Трение с трех сторон: По мере того как инструмент погружается глубже, стенки канавки и поверхность реза трутся об инструмент, выделяя при этом огромное количество тепла.
• Проблемы с эвакуацией стружки: Стружке некуда деться, кроме как выходить из узкой щели. Если она застрянет, инструмент заклинит и мгновенно сломается.
• Вибрация (треск): Сочетание больших усилий и нежесткого инструмента — это рецепт вибрации. Эта вибрация не просто шумная, она разрушает чистота поверхности и может привести к разрушению твердосплавной пластины.

Урок Фрэнка был прост: «Инструмент для разделения не прощает ошибок. Необходимо обеспечить ему идеально жёсткое, идеально ровное основание. Эта установка — не просто рекомендация, это закон физики».

Теперь, когда мы знаем почему Это так сложно, давайте рассмотрим сами инструменты и незыблемые правила их настройки для достижения успеха. В следующем разделе мы рассмотрим различные типы инструментов. противостояние лицом к лицу и рассмотрим три золотых правила настройки, которые отличают чистый срез от сломанного инструмента.

Фрэнк не преувеличивал, называя отрезной инструмент «Правдорубом». Он знал, что задействованные силы настолько сильны, что не может быть места для «достаточно хорошо». Ваша настройка должна быть идеальной. В то время как токарный инструмент может простить небольшую небрежность, отрезной инструмент проявит её самым драматичным и дорогостоящим образом. Первый шаг к идеальной настройке — выбор подходящего оружия для войны.

Какой отрезной инструмент подойдет для данной работы?

На первый взгляд, все отрезные инструменты выглядят как простые лезвия. Но Материал, из которого они сделаны, и способ их изготовления принципиально меняются Как они ведут себя под давлением? Выбор сводится к классическому инженерному компромиссу: прочность против твёрдости.

Старая гвардия: лезвия из быстрорежущей стали (HSS)

До широкого распространения твёрдых сплавов механики использовали лезвия из быстрорежущей стали. Обычно это цельные инструменты, которые затачиваются вручную для придания режущей кромке необходимой геометрии.

• Плюсы:
  • Прочность: Быстрорежущая сталь (HSS) гораздо менее хрупкая, чем карбид. Она лучше поглощает вибрацию и более терпима к неидеально жёсткой конструкции, что делает её хорошим выбором для старых и менее мощных токарных станков.
  • Настраиваемый: Вы можете отшлифовать кончик до любой необходимой вам формы, добавляя особые углы (скосы и рельефы) для сложных задач. материалы, такие как медь или некоторые виды пластика.
  • Экономичность: Первоначальная стоимость инструмента низкая, и вы можете просто заточить его, когда он затупится.
• Минусы:
  • Более медленные скорости: Быстрорежущая сталь (HSS) не справляется с теплом, выделяемым при высоких скоростях резания. Станок приходится работать гораздо медленнее, что влияет на время производства.
  • Изнашивается быстрее: Он теряет остроту быстрее, чем карбид, и требует частой повторной заточки.

Современная рабочая лошадка: твердосплавные лезвия со вставками

Сегодня подавляющее большинство производственные цеха используют отрезание Системы с многоразовым стальным лезвием, содержащим миниатюрную одноразовую твердосплавную вставку. Эти вставки — настоящее чудо современной металлургии.

• Плюсы:
  • Экстремальная твердость и термостойкость: Твердый сплав может работать на скоростях в 3–5 раз выше, чем быстрорежущая сталь, что значительно сокращает время цикла.
  • Консистенция: Каждая новая пластина имеет идеальную заводскую остроту. Нет никаких отличий от ручной заточки.
  • Инженерная геометрия: Пластины часто имеют сложные, формованные «стружколомы» — крошечные канавки и формы на верхней поверхности, специально предназначенные для завивания и дробления стружки, предотвращая ее застревание в канавке.
• Минусы:
  • Хрупкость: Карбид подобен стеклу. Он абсолютно не терпит вибрации и перекосов. Если он вибрирует, он разбивается.
  • Требуется чрезвычайная жесткость: Для успешного использования карбида вам обязательно понадобится жесткий станок и надежный инструмент.
  • Более высокая начальная стоимость: Лезвие и комплект вставок изначально стоят дороже, чем одно лезвие из быстрорежущей стали.

Противостояние: быстрорежущая сталь против твердого сплава для отрезки

Каковы непреложные правила настройки инструмента для отрезания?

Фрэнк научил меня, что сам инструмент — это лишь 10% успеха. Остальные 90% — это настройка. Он свёл всё к трём заповедям, нарушение которых гарантированно приведёт к провалу.

Правило №1: максимизируйте жесткость, минимизируя выступы

Вылет — это длина лезвия инструмента, выступающего из держателя. Представьте себе трамплин для прыжков в воду. Чем дальше вы выдвигаетесь к концу, тем сильнее он прогибается. В процессе обработки изгиб означает вибрацию, а вибрация — смерть для отрезного инструмента.

Закон: Установите инструмент с минимально возможным вылетом, достаточным для того, чтобы достать до центра детали, не врезаясь в неё. Каждый дополнительный миллиметр вылета увеличивает силы резания и приводит к вибрации.

Правило №2: Обеспечьте идеальную перпендикулярность (выравнивание инструмента)

Инструмент должен быть установлен строго перпендикулярно — под углом 90 градусов — к оси заготовки. Даже небольшой наклон лезвия может привести к тому, что одна сторона лезвия будет тереться сильнее другой. Это создаёт неравномерное распределение сил, выделяет избыточное тепло и приводит к застреванию инструмента в пропиле.

Закон: Используйте слесарный угольник, приложенный к плоской поверхности патрона, или только что обработанную заготовку, чтобы идеально выровнять лезвие. Не полагайтесь только на глаз.

Правило №3: Устанавливайте инструмент точно по центру (золотое правило)

Это самое важное правило, которое чаще всего нарушают новички. Режущая кромка отрезного резца должна быть установлена ​​точно по оси вращения токарного станка.

• Что произойдет, если температура слишком высокая? Если кончик инструмента выступает хотя бы на долю миллиметра над центром, геометрия инструмента нарушается. «Задний угол» под режущей кромкой исчезает. Вместо того, чтобы резать, инструмент начинает тереть. Усилия резко возрастают, и инструмент пытается подняться над заготовкой, изгибая её и ломая инструмент за доли секунды. Это причина №1 катастрофических отказов при разделении.
• Что произойдет, если уровень слишком низкий? Если инструмент находится слишком далеко от центра, резка всё равно будет возможна, но после отрезания в центре детали останется небольшая, неприятная «выемка» или «шишка». Это также увеличивает риск «засасывания» инструмента под деталь, что приводит к вибрации.

Закон: Используйте центральную точку задней бабки в качестве идеального ориентира для осевой линии токарного станка. Отрегулируйте высоту инструмента так, чтобы его вершина точно совпала с вершиной задней бабки. Профессиональный совет: установите её на волосок (например, 0.05 мм или 0.002 дюйма). ниже центр, чтобы гарантировать, что он никогда не окажется случайно высоким, что гораздо опаснее.

Тест Фрэнка «Правдоруб»: мой первый сломанный инструмент для расставания

Мне было лет 17, и я уже набирался опыта на старом ручном токарном станке. Нужно было сделать простую алюминиевую деталь, и последним шагом было её отрезание. Я поспешил с настройкой. Проверил вылет — он был коротким. Выровнял резец — выглядело хорошо. Высоту установил на глаз, сравнивая её с заплечиком детали. Казалось, что «вполне подходит».

Я начал резать. Первые несколько миллиметров всё было нормально. Потом раздался ужасный скрежет. Я надавил сильнее, думая, что смогу протолкнуть. Скрежет перешёл в резкий скрежет, вся машина затряслась, а затем… ТРЕЩИНА. Твердосплавная пластина взорвалась, и держатель инструмента врезался в деталь, мгновенно ее испортив.

Фрэнк подошёл, не злясь, а просто наблюдая. Он не произнес ни слова. Он просто достал карманные весы, поднял центр задней бабки и указал на кончик моего инструмента. Он был почти на целый миллиметр. выше центра.

«Правдоруб, сынок», — тихо сказал он. «Ему всё равно, спешишь ли ты. Его волнует только физика. Ты попросил его взобраться на гору, а не срезать её. В следующий раз соблюдай осевую линию». Я больше никогда не повторял этой ошибки.

Мы выбрали инструмент и усовершенствовали его настройку. Теперь, как же нам управлять станком, чтобы получить чистый и безопасный рез? В заключительном разделе мы рассмотрим инструкцию по эксплуатации: скорости, подачи, охлаждающая жидкость и устранение наиболее распространенных проблем при отрезке.

У нас жёсткая конструкция, инструмент идеально ровный, лезвие имеет минимальный вылет, и, что самое главное, режущая кромка установлена ​​точно по оси станка. Тест Фрэнка «Правдоруб» был пройден ещё до того, как мы включили станок.

Но теперь нам нужно сделать рез. Настройка позволяет вам выйти на старт, но ваша техника во время гонки определяет, финишируете ли вы. Отрезка — это упражнение по управлению огромной силой в очень ограниченном пространстве, и то, как вы управляете скоростью станка, скоростью подачи и подачей охлаждающей жидкости, определяет разницу между чистым часть, падающая в поддон для стружки, и твердосплавная вставка взрывается прямо у вас в лице.

Каковы правильные скорости и подачи для отрезки?

Именно здесь искусство и наука обработки металлов действительно сливаются воедино. «Скорости и подачи» относятся к двум различным параметрам:

• Скорость: Скорость вращения заготовки, измеряемая в оборотах в минуту (RPM) или футах/метрах поверхности в минуту (SFM/SMM).
• Feed: Скорость, с которой инструмент продвигается в заготовке, измеряется в дюймах/миллиметрах за оборот (IPR/FPR).

Добиться этого правильно — задача, требующая тонкого баланса.

Как определить правильную скорость (об/мин)?

Ключевая концепция - Постоянная скорость у поверхности (CSS)Представьте себе точку на внешнем краю стержня диаметром 3 дюйма. За один оборот эта точка проходит более 9 дюймов. Теперь представьте точку вблизи центра, диаметром 0.25 дюйма. За один оборот она проходит менее дюйма. Чтобы сохранить тот же эффективная скорость резания для инструмента частота вращения должна резко возрастать по мере движения инструмента к центру.

Современные токарные станки с ЧПУ делают это автоматически. На ручном станке приходится управлять этим самостоятельно.

• Правило большого пальца: Начните со скорости поверхности примерно 50–60 % от того, что вы бы использовали для обычной токарной обработки на том же материале. Прерывистый рез и высокие усилия при разделении требуют более консервативного подхода.
• Техника ручного токарного станка: Вам не нужно постоянно регулировать скорость. Начните с оборотов, соответствующих начальному наружному диаметру. Примерно на полпути к центру можно остановить подачу, увеличить обороты станка и возобновить резку. Для большинства мелких деталей достаточно одной регулировки скорости.

Почему так важна точная скорость подачи?

Это самый нелогичный урок для новичка. Когда вы слышите пугающий звук, инстинктивно хочется замедлить движение или прекратить подачу инструмента. При расставании это часто худшее, что вы можете сделать.

Инструмент должен «вгрызаться». Если подавать слишком медленно, инструмент не режет, а трётся. Это трение создаёт два «врага»:

1. Высокая температура: Избыточное трение без удаления стружки приводит к перегреву режущей кромки инструмента, что приводит к его поломке.
2. Упрочнение работы: On материалы, такие как нержавеющая сталь или Инконель, трение мгновенно затвердевает, делая практически невозможным повторное зацепление инструмента и возобновление резки.

Закон: Корм должен быть устойчивый и постоянный. Вы не пробиваете канавку, но и не нянчитесь с ней. Найдите оптимальную точку, где стружка получается однородной, правильной формы. Вы должны увидеть непрерывную ленту или ряд небольших стружек в форме цифры «6» или «9», выходящих из канавки. Если стружка пылится, значит, подача недостаточная.

Пример упрочнения на производстве: обработка нержавеющей стали

Я отрезала несколько штук диаметром 2 дюйма. нержавеющая сталь 304 валов. Я начал резку, и всё шло гладко. Затем я на секунду отвлекся и ослабил ручку подачи. Звук резки тут же сменился с чистого среза на пронзительный визг. Я попытался снова включить подачу, но было слишком поздно. Я закалял тонкий, как бумага, слой материала на дне канавки. Как бы я ни нажимал, инструмент только терся и визжал. Пришлось вынуть его, вставить новую вставку и начать резку заново, на этот раз с ровной, уверенной подачей, без малейших колебаний. Это было прекрасной демонстрацией того, почему неуверенная подача — фатальная ошибка.

Всегда ли нужно использовать охлаждающую жидкость?

Одним словом: да. При отрезке охлаждающая жидкость (или смазочно-охлаждающая жидкость) выполняет три важные функции:

1. Охлаждение: Он отводит огромное количество тепла от места соприкосновения инструмента и заготовки, продлевая срок службы режущей кромки.
2. Смазка: Это уменьшает трение, позволяя стружке более плавно обтекать поверхность инструмента.
3. Удаление стружки: Это, пожалуй, самая важная операция при отрезке. Узкая канавка служит ловушкой для стружки. Если стружка застрянет, инструмент заклинит, что почти всегда приведёт к поломке пластины. Мощная струя охлаждающей жидкости физически выбивает стружку из канавки, прежде чем она успеет вызвать проблемы.

Закон: Используйте подача охлаждающей жидкости По возможности. Небольшой струи масла из баллончика недостаточно. Необходима постоянная мощная струя, направленная непосредственно в зону резания, для эффективного удаления стружки.

Как можно устранить распространенные проблемы при отрезании?

Даже при идеальной настройке что-то может пойти не так. Вот краткая диагностическая таблица:

Пять заповедей разлуки

Если вы ничего больше не помните, запомните эти пять правил. Они — синтез всех уроков, которые Фрэнк когда-либо преподал мне об этой беспощадной операции.

1. Ты должен быть в центре. Никогда не под кайфом. Никогда.
2. Необходимо минимизировать нависание. Жесткость — ваш главный союзник.
3. Ты должен быть квадратным. Кривой инструмент – обреченный инструмент.
4. Ты должен кормить с уверенностью. Растирание не является порезом.
5. Ты должен удалить стружку. Охлаждающая жидкость — это ваш транспортер стружки.

Соблюдайте эти заповеди, и инструмент для расставания станет всего лишь ещё одним инструментом в вашем арсенале. Нарушайте их, и он останется «Правдолюбцем», беспощадным судьёй вашей установки и техники.

Часто задаваемые вопросы (FAQ):

Какое самое важное правило при использовании отрезного инструмента?

Установка режущей кромки инструмента точно по оси токарного станка. Даже слегка завышенное расположение — главная причина серьёзных поломок, поскольку нарушает геометрию режущей кромки инструмента и приводит к его застреванию и поломке.

Должен ли отрезной инструмент располагаться выше или ниже центра?

Инструмент для отрезания должен “никогда не научится делать” быть установлен выше центра. Идеальное положение — точно по центру. Однако многие опытные механики намеренно устанавливают его на очень малую величину (например, 0.002 дюйма или 0.05 мм). ниже Центрируйте инструмент в качестве меры безопасности. Это гарантирует, что он не окажется случайно слишком высоко и оставит на детали небольшой, легко удаляемый «выступ», а не повредит инструмент.

Почему мой отрезной инструмент вибрирует?

Вибрация — это вибрация, и её наиболее частые причины — недостаточная жёсткость или неправильная настройка. Проверьте следующие факторы: слишком высокая установка инструмента над центром, слишком большой вылет лезвия из держателя, слишком низкая скорость подачи (приводящая к трению вместо резания) или ослабление крепления компонентов на самом токарном станке (например, клиньев на поперечных салазках).

Референсы

• Sandvik Coromant. (nd). Отрезка и обработка канавок – Руководство по применению.
• Кеннаметал. (2019). Техническое руководство по обработке канавок и отрезке.
• Смид, П. (2010). Руководство по программированию ЧПУ (3-е изд.). Industrial Press, Inc. (Подробное описание скоростей, подач и принципов подбора инструмента, применяемых для отрезных операций.)

Условия использования

Информация на этой странице предназначена только для информационных целей. RM Компания не предоставляет никаких гарантий, явных или подразумеваемых, относительно точности или полноты данной информации. Для любых услуг третьих лиц, приобретённых через RM сеть, покупатель несет ответственность за указание и подтверждение параметров производительности, допусков, материалыи качество работы в процессе составления сметы. Для получения более подробной информации, пожалуйста, свяжитесь с нами.o Свяжитесь с нами.

RM: Ваш партнер в области точного производства

RM является лидером отрасли в индивидуальные производственные решения. Обладая более чем 20-летним богатым опытом, мы стали надежным партнером для более чем 5,000 клиентов по всему миру. Мы специализируемся на широком спектре производственных услуг, включая высокоточную обработку. CNC-обработка, изготовление листового металла, 3D печать, литье под давлением и металлическое тиснение— чтобы предоставить вам истинную опыт комплексного обслуживания.

Наше предприятие мирового класса оснащено более чем 100 современными Обработка по оси 5 центры и работают в строгом соответствии с ISO 9001:2015 Система контроля качестваМы стремимся предоставлять решения, сочетающие в себе скорость, эффективность и исключительное качество, клиентам в более чем 150 странах. Быстрое прототипирование до крупномасштабного производства мы гарантируем доставку в течение 24 часов, помогая вам получить конкурентное преимущество на рынке. Выбор РМ означает выбор эффективного, надежного и профессионального производственного партнера.

Ознакомьтесь с нашими возможностями уже сегодня, посетив наш веб-сайт: www.rapmaf.com