Токарная обработка металла

Токарная обработка — широко востребованный способ обработки металла, специфика которого заключается в воздействии режущим инструментом (резцом) на заготовку, форма которой может быть определена как тело вращения — пруток, стакан, фланец, втулка, вал, а также фасонные поверхности (конусы, сферы, галтели и т.п.). Заготовка совершает вращательные движения, резец, в свою очередь, движется поступательно, снимая слой металла за счет прилагаемого усилия.

Токарные работы выполняются на токарных, токарно-винторезных, токарно-карусельных, лоботокарных и токарно-револьверных станках, которые различаются по габаритным размерам и мощности, по расположению несущего устройства (на вертикальные и горизонтальные), по степени автоматизации (полуавтомат, автомат, станок с ЧПУ), конструктивным особенностям (например, наличию или отсутствию задней бабки).

Виды токарных работ по металлу

Виды токарной обработки достаточно разнообразны, а ее возможности широки. В зависимости от используемого оборудования и выбора режущего инструмента (резца) на токарном станке могут быть выполнены следующие работы:

• обтачивание наружной поверхности цилиндрической заготовки;
• растачивание предварительно выполненного в заготовке отверстия с целью увеличения его диаметра;
• точение поверхности заготовки для получения изделия конической формы;
• получение фасонной поверхности;
• нанесение метрической резьбы на наружную или внутреннюю поверхность заготовки;
• протачивание канавок (в том числе с полукруглым сечением), отрезание заготовки;
• подрезка торца заготовки;
• точение спиральных канавок на торце детали.

Подача и скорость резания

Как уже было сказано выше, в процессе токарной обработки заготовка совершает вращательные движения, а резец прямолинейное. Число оборотов шпинделя в единицу времени выбирается в зависимости от материала изготовления и диаметра обрабатываемой детали, а также от выбранного режущего инструмента. Скорость резания определяется по формуле V= π х D x n / 1000, где D — диаметр заготовки, а n — число оборотов шпинделя токарного станка. Движение резца характеризуется параметром «подача на оборот», представляющим собой расстояние, которое проходит резец по направлению к заготовке за один оборот обрабатываемой детали.

Виды и назначение резцов

Резцы, при помощи которых выполняется токарная обработка металла, различаются по конструкции, материалу изготовления, типу установки и специфике использования. По конструкции резцы делятся на цельные (ГОСТ 18064-72), сборные с возможностью замены режущих пластин (ГОСТ 20872-80) и с напаянными режущими пластинами из твердых сплавов (ГОСТ 5688-61).

По направлению режущей кромки они бывают левыми (подача слева направо) и правыми (подача справа налево). По типу установки выделяют радиальные и тангенциальные резцы. Первые устанавливаются перпендикулярно заготовке, вторые — по касательной, что позволяет снимать стружку большой толщины за один проход. Тангенциальные резцы применяются при работе на автоматических и полуавтоматических станках. По характеру выполняемых работ резцы также делятся на инструмент для черновых, получистовых и чистовых работ.       

Классификация по материалу изготовления

По материалу изготовления их разделяют на изделия с режущими пластинами из инструментальной стали, из легированной стали и твердосплавными. Последние отличаются повышенной износостойкостью и делятся, в свою очередь на пять групп:

• алмазные (ГОСТ 13297-86),
• металлокерамические (вольфрамовые, титановольфрамовые и титанотанталовольфрамовые) износостойкие, выдерживают нагрев до 800-900,
• однокарбидные (карбид вольфрама + кобальт) для обработки хрупких материалов;
• двухкарбидные (карбиды титана и вольфрама + кобальт) устойчивые к окислению и нагреванию, выдерживают высокую скорость резания,
• трехкарбидные (карбиды титана, вольфрама и тантала + кобальт) твердые, устойчивые к воздействиям, пригодны для тяжелых режимов токарной обработки.

Классификация резцов по назначению

Каждый тип резца изготавливается в соответствии с государственными или отраслевыми стандартами и предназначен для выполнения определенной операции. В соответствии с классификацией по этому признаку резцы для токарной обработки металлов делятся на следующие основные группы: 

• проходные ГОСТ 18871-73*: для обработки наружной поверхности, подрезки торцов, снятия наружных и внутренних фасок;
• отрезные ГОСТ 18874-73*: имеют удлиненную рабочую головку с напаянной пластиной, применяются для отрезки деталей, реже — для прорезания наружных канавок;
• расточные ГОСТ 18872-73*: для расточки сквозных (резец с отвернутой рабочей частью) и глухих (резец треугольной формы) отверстий, возможная глубина обработки определяется длиной державки;
• упорные ГОСТ 18879-73*: только наружная обработка поверхности заготовки, возможно снятие толстого слоя металла за один проход;
• резьбовые ГОСТ 18885-73*: для внутренней (для отверстий большого диаметра) и внешней (любой размер) нарезки метрической резьбы;
• галтельные с пластинами по ГОСТ 25405-90: создание плавных переходов при изготовлении многоступенчатых деталей, проточка круглых канавок;
• фасонные ГОСТ 18875-73*: изготавливаются под заказ, специально для обработки конкретных деталей, имеющих поверхность с нестандартным профилем;
• подрезные ГОСТ 18871-73*: для обработки с поперечной подачей;
• канавочные ГОСТ 18874-73* (прорезные): прорезание внутренних и наружных канавок (режущая кромка подбирается в размер по ширине канавки).

* приведены основные стандарты, применяемые при изготовлении резцов данного типа.

При выборе резца учитывают характер операции, тип обработки, заданную точность обработки, требования к шероховатости поверхности, характеристики металла заготовки, возможные режимы резания.