Комплексное руководство по режущим инструментам токарных станков с ЧПУ 

Токарные станки используются для придания формы и резки дерева и металла путем поворота заготовки и удаления ненужного материала. Однако токарные станки с ЧПУ полностью изменили правила игры, повысив эффективность и точность операций резки.
Когда дело доходит до режущих инструментов, они являются основными элементами токарных станков с ЧПУ, поскольку определяют и формируют конечный продукт. Поэтому выбор правильного режущего инструмента имеет решающее значение для производства высококачественных деталей, продления срока службы инструмента и оптимизации эффективности.
В этом руководстве будут рассмотрены различные режущие инструменты токарных станков с ЧПУ, их особенности, характеристики, а также когда и как их использовать. Мало того, к концу этой статьи вы будете знать, как обслуживать эти инструменты и почему их следует рассматривать как критерий выбора. Давайте посмотрим поближе.

Введение в режущие инструменты для токарных станков
Поскольку ручные токарные станки модернизируются до токарных станков с ЧПУ, они захватывают все обрабатывающие отрасли. Станки с ЧПУ полностью автоматизированы и управляются программами, управляемыми данными, которые управляют режущими инструментами и операциями, обеспечивая точность и эффективность. Все больше и больше отраслей промышленности в полной мере используют токарные станки с ЧПУ; автомобилестроение, производство электроники, мебели и т. д.;
Учитывая растущую зависимость и важность токарных станков с ЧПУ, следует знать, что их ключевым элементом являются прикрепленные к ним режущие инструменты. Это инструменты, которые действительно выполняют свою работу, например, резку, сверление, растачивание, нарезание резьбы — все, что требуется для заготовки.

Классификация токарных инструментов
Широкий выбор режущих инструментов можно дополнительно разделить на категории, что в конечном итоге помогает точно определить, что необходимо. Классификация основана на материале, использовании или требуемой режущей кромке.

По материалу инструмента
Материал, обрабатываемый на токарном станке с ЧПУ, влияет на выбор режущего инструмента. Это связано с тем, что разные материалы по-разному реагируют на разные типы, поэтому следует учитывать, какой материал будет контактировать с режущим инструментом, чтобы обеспечить большую эффективность. Режущие инструменты оказывают важное влияние на их эксплуатационные характеристики, включая износостойкость, режущую способность и термостойкость.

1. Быстрорежущая сталь (HSS).
Ножи из быстрорежущей стали известны своей жесткостью и долговечностью. Они используются там, где не требуется высокоскоростная обработка, а стоимость имеет большее значение. Хотя они стоят дешевле, чем другие материалы, они менее устойчивы к нагреву и истиранию, а значит, быстрее изнашиваются.

2. Керамические изделия
Керамические режущие инструменты обладают высокой термостойкостью, а значит, идеально подходят для высокоскоростной обработки закаленных материалов. Они также могут выдерживать высокие скорости резания, не требуя использования СОЖ, но могут треснуть при сильном механическом воздействии.

3. Карбид
Это наиболее часто используемый режущий инструмент на токарных станках с ЧПУ, он изготовлен из карбида вольфрама, от которого во многом зависят его твердость, износостойкость и острота при высоких скоростях резания. Этот режущий инструментальный материал идеально подходит для металлических заготовок. Однако он также может разрушиться при сильном ударе.
4. Металлокерамика
Этот режущий инструмент представляет собой сплав керамических и металлических материалов, что в конечном итоге делает его идеальным для обработки жесткости. Керметные режущие инструменты обеспечивают хорошие результаты чистовой обработки.

Операции, основанные на выполнении
Другой стандарт для токарных станков с ЧПУ основан на операциях механической обработки. Таким образом, эксплуатация должна быть фактором при выборе инструментов.

1. Токарные инструменты
Этот инструмент используется при токарных операциях для получения определенной формы или размера цилиндрической заготовки путем удаления материала с ее наружного диаметра. Токарная обработка является наиболее распространенной операцией, и ее можно разделить в зависимости от скорости съема материала и качества поверхности.
Например, инструменты для черновой обработки используются для удаления сыпучего материала, поскольку они имеют большой радиус вершины инструмента. Они также имеют более прочные режущие кромки, которые легко справляются с большими режущими силами.
Далее идут чистовые токарные инструменты, которые имеют меньший радиус при вершине и обеспечивают гладкую поверхность после черновой обработки. Однако они имеют более низкую скорость съема материала по сравнению с черновой обработкой.
Последний тип — это контурный токарный инструмент, используемый для сложных внешних контуров, требующих точной геометрии для следования заданному контуру и сохранения точности.

2. Расточный инструмент
Расточные инструменты необходимы для внутренней обработки, поскольку они могут расширить или обработать предварительно просверленные отверстия в заготовке, что приводит к точному внутреннему диаметру и высококачественной отделке поверхности.
Инструменты для чернового растачивания предназначены для удаления большого количества материала на ранней стадии для формирования основной внутренней формы.
После чернового растачивания используются инструменты для чистового растачивания, чтобы повысить точность и качество поверхности, гарантируя, что окончательные размеры будут соответствовать точным спецификациям.
Прецизионные расточные оправки используются для высокоточной внутренней обработки, поскольку они обеспечивают точный контроль и жесткие допуски, которые имеют решающее значение для задач, требующих чрезвычайно высокой точности. Эти инструменты необходимы для создания гладких и точных внутренних поверхностей.

3. Инструменты для обрезки и обработки канавок.
Инструменты для отрезки и обработки канавок выполняют уникальные задачи, но на токарных станках с ЧПУ они часто используются как взаимозаменяемые. Отрезной инструмент, также известный как отрезной инструмент, представляет собой узкий острый инструмент, используемый для отделения компонентов от более крупных заготовок путем резки вдоль одной оси.
С другой стороны, инструменты для обработки канавок используются для вырезания канавок или каналов на поверхности заготовки. Они могут быть внутренними, например, отверстия или просверленные отверстия, или внешними, вдоль диаметра или поверхности заготовки, имеющими контуры, соответствующие различной геометрии канавок.

4. Буровые инструменты
Сверла используются для создания круглых отверстий в заготовках, часто в качестве начальной операции на токарных станках с ЧПУ, закладывая основу для последующих операций, таких как расточка или нарезание резьбы. Спиральные сверла являются наиболее распространенным типом и имеют спиральную форму, которая помогает удалять стружку при резке материалов. Спиральные сверла универсальны и могут использоваться для первоначального сверления отверстий в различных материалах. С другой стороны, центрирующие сверла создают небольшие направляющие отверстия, которые направляют более крупные спиральные сверла, обеспечивая центрирование сверла и предотвращая отклонение во время обработки.

5. Инструменты для нарезания резьбы
Инструменты для нарезания резьбы используются для нарезания резьбы на внешней или внутренней поверхности заготовки с определенной геометрией, обеспечивающей точность и однородность профиля резьбы. Инструменты для нарезания наружной резьбы предназначены для нарезания резьбы по наружному диаметру цилиндрических заготовок. Их режущие кромки имеют форму необходимого профиля резьбы и запрограммированы на станке с ЧПУ для обеспечения точного шага и глубины. Инструменты с внутренней резьбой выполняют ту же функцию внутри отверстия или отверстия, а создаваемая ими внутренняя резьба должна точно соответствовать профилю внешней резьбы для правильной установки, что делает их критически важными в приложениях, требующих резьбовых компонентов.

6. Инструмент для накатки
Инструменты для накатки используются для создания текстурированных или узорчатых поверхностей на цилиндрических заготовках, прежде всего в эстетических или функциональных целях, например, для улучшения захвата ручек или застежек. Прямые накатные инструменты создают параллельные гребни вдоль поверхности, создавая простой линейный рисунок. С другой стороны, инструменты с алмазной накаткой создают крестообразный или ромбовидный узор на поверхности заготовки, часто для лучшего захвата, что делает их идеальными для применений, требующих манипулирования или трения. Эти узоры можно наносить на металлические и пластиковые детали для различных функциональных или декоративных целей.
В зависимости от количества режущих кромок

1. Одноточечный режущий инструмент
Одноточечные режущие инструменты имеют одну режущую кромку, которая взаимодействует с заготовкой, что делает их пригодными для таких задач, как точение, растачивание, нарезание резьбы и снятия фасок. Эти инструменты идеально подходят для простых операций обработки, требующих однонаправленной точности. Благодаря своей базовой геометрии они просты в изготовлении и идеально подходят для прецизионной обработки, требующей высокой точности.

2. Многоточечные режущие инструменты.
Как следует из названия, многоточечные режущие инструменты имеют множество режущих кромок, которые одновременно зацепляются за заготовку, что приводит к более высокой скорости съема материала и снижению износа инструмента. Они обычно используются в операциях, требующих высокой производительности, таких как сверление, фрезерование и развертывание.
Многие режущие кромки также улучшают отвод тепла, увеличивая срок службы и производительность инструмента. Следует также знать, что, хотя они более эффективны, чем одноточечные режущие инструменты, их геометрия также более сложна.

Геометрия режущего инструмента токарного станка

Говоря о геометрии, то она очень важна, когда речь идет о токарных станках с ЧПУ и их режущих инструментах, поскольку она определяет, как она взаимодействует с заготовкой и влияет на различные результаты обработки.
Передний угол, или угол между поверхностью режущего инструмента и поверхностью заготовки, является важным геометрическим аспектом. Передний угол оказывает значительное влияние на силы резания, образование стружки и общий износ инструмента. Положительный передний угол часто используется при обработке мягких материалов, поскольку он сводит к минимуму сопротивление резанию и способствует образованию стружки. Для более твердых материалов отрицательный передний угол идеален, поскольку он увеличивает прочность инструмента и устойчивость к стружкообразованию.
Другим важным фактором является угол зазора, который представляет собой угол, образующийся между режущей кромкой и поверхностью заготовки. Этот угол предотвращает трение инструмента о заготовку, сводя к минимуму трение и износ. Однако выбор правильного заднего угла имеет решающее значение. Если задний угол слишком велик, инструмент станет слабее и с большей вероятностью сломается. С другой стороны, небольшой задний угол может создать слишком сильное трение, что приведет к перегреву и преждевременному износу инструмента.
Радиус режущей кромки также влияет на качество обработанной поверхности. Больший радиус обеспечивает лучшее качество поверхности, но требует большей силы резания. Напротив, меньший радиус кромки обеспечивает более острый и агрессивный рез, но не может обеспечить высокое качество поверхности. Наконец, радиус вершины (закругленный кончик режущего инструмента) увеличивает прочность инструмента и улучшает гладкость поверхности. Однако при неправильном обращении более широкий радиус вершины инструмента может увеличить давление резания и вызвать вибрацию инструмента, что снижает срок службы инструмента и качество заготовки.