Режущие инструменты: типы, материалы и применение — полное руководство

В этой статье вы узнаете что такое режущий инструмент, его материалы, классификацию и типы режущих инструментов с иллюстрациями.

Также можно скачать PDF-файл в конце статьи.

Что такое режущий инструмент?

Режущие инструменты — клиновидные острые инструменты, используемые при механической обработке для удаления лишних слоев материала с заготовки для достижения заданной формы, размеров и точности. Закреплены на станке.

Инструмент должен выдерживать тепло и силы при обработке, материал режущего инструмента должен быть тверже обрабатываемого материала (заготовки).

Кроме того, инструменты должны иметь определенную геометрию с задними углами, чтобы только режущий край касался поверхности заготовки. Ширина, количество и форма желобов или зубов, а также углы передней поверхности — ключевые параметры.

Все эти переменные, а также скорость и подача станка должны быть оптимизированы для максимального ресурса. Применяются как однозубые, так и многозубые режущие инструменты.

Переходим к следующим разделам для детального изучения типов режущих инструментов.

Читайте также: 14 типов режущих инструментов токарного станка

Режущий инструмент может иметь один или несколько режущих краев, одновременно участвующих в резании за один проход. Наиболее популярная классификация — по количеству основных режущих краев, активно задействованных в процессе резания в данный момент.

Классификация по распространенным названиям режущих инструментов

По этому признаку режущие инструменты делятся на три категории:

#1 Однозубый режущий инструмент

Имеет только один основной режущий край, удаляющий материал за одно движение. Применяется при точении, строгании,планировании и смежных операциях.

Изготавливаются из высокоуглеродистой стали, быстрорежущей стали, керамики, алмаза. Поскольку всю работу выполняет один режущий край, производительность может быть низкой, а край может сломаться.

При поломке режущего края инструмент нужно полностью заменить. Пример однозубого инструмента — однолезвийный расточной резец.

Преимущества однозубого инструмента

1. Просты в проектировании и изготовлении, требуют меньше времени.
2. Значительно дешевле.

Недостатки однозубого инструмента

1. При обработке единственный режущий край постоянно контактирует с материалом. Высокая износостойкость — короткий ресурс.
2. Высокая скорость роста температуры из-за постоянного контакта. Ускоряет износ и нагревает обрабатываемую поверхность.

Читайте также: 26 типов винтов и их применение [с фото и PDF]

#1 Двухзубый режущий инструмент

Изображение: minaprem.com

Имеет два режущих края, одновременно режущих и сдвигающих материал за одно движение. Однозубые — один край, многозубые — более двух краев за проход.

В некоторых случаях резаки делят только на двухзубые и многозубые. Режущий край образуется пересечением передней и задней поверхностей. Следовательно, двухзубый инструмент имеет две задние и две передние поверхности.

Единственный пример — сверло. Сверла могут иметь более двух желобов, но типичное металлорежущее сверло имеет два желоба. Модифицированные режущие края сверл могут иметь больше краев, классифицируя их как многозубые.

Преимущества двухзубого инструмента

1. Амортизирует удары (вибрации) при обработке.
2. Обеспечивает фиксированный режущий элемент.
3. В отличие от однозубого, два режущих края работают одновременно.

Недостатки двухзубого инструмента

1. Режущие края могут деформироваться.
2. Возможны проблемы с точностью инструмента.

Читайте также: Что такое операция строгания? [Определение, схема и процедура]

#3 Многозубый режущий инструмент

Изображение: fastenersweb.com

Имеет более двух режущих краев, одновременно режущих за проход. Инструменты с более чем одним режущим краем иногда считают многозубыми (вместо двухзубых).

Число режущих краев — от трех до нескольких сотен. Поскольку режущие края образуются на пересечении передней и задней поверхностей, для каждого края нужны свои передняя и задняя поверхности.

Популярный пример — фрезы. Другие резаки обычно многозубые, кроме фрезы-лета (однозубой). Малая торцевая фреза может иметь 3 режущих края, крупная тяжелая — до 40.

Преимущества многозубого инструмента

1. Малый припуск на зуб.
2. Обеспечивают более высокую скорость, подачу и глубину резания.
3. Высокая производительность удаления материала.

Недостатки многозубого инструмента

1. Сложные проектирование и изготовление.
2. Дороже других типов.
3. Природа прерывистого резания.

Вам может быть интересно: Разновидности операций на токарном станке

Классификация по движению инструмента

По этому признаку делятся на три категории:

#1 Поступательное движение

Возникает, когда все частицы тела движутся параллельно. Применяются на токарных станках.

#2 Возвратно-поступательное движение

Повторяющееся линейное движение вверх-вниз или вперед-назад. Применяются на строгальных станках.

#3 Вращательное движение

Вращение тела вокруг неподвижной оси. Применяются на фрезерных и сверлильных станках.

Классификация по распространенным названиям режущих инструментов (продолжение)

По этому признаку делятся на следующие категории:

#1 Сверло

Инструмент для создания круговых отверстий или завинчивания крепежа. Оснащен битой — патроном для сверла или биты для бит. Беспроводные аккумуляторные модели быстро вытесняют ручные за счет эффективности и удобства.

Крепятся на сверлильные, фрезерные или токарные станки для выполнения сверления. Различные типы сверл используются в столярке, металлообработке, строительстве, приборостроении, коммунальном хозяйстве.

#2 Фреза

На фрезерных станках или machining centers фрезы выполняют фрезерование (иногда на других станках). Удаляют материал движением внутри станка (шаровая фреза) или формой режущей части (хоббинговая фреза).

#3 Лета (фреза-лета)

Вращательные инструменты для плоскостного шлифования с одним или несколькими однозубыми резаками. Лета — однозубый резак в специальном державе, напоминающем токарный инструмент.

Используются на фрезерных станках для обработки больших плоских поверхностей. Не требуют дополнительных арборов на ручных фрезерных станках и machining centers.

#4 Резец строгального станка

Одинозубые резаки с задними углами, передними углами и другими углами, как на токарных. Резцы строгальных станков более жесткие и тяжелые, чтобы выдерживать удар в начале каждого хода.

Для чугуна и стали боковой задний угол — 2° и 4° соответственно. Типичный материал — быстрорежущая сталь, но для более твердых материалов используют ударопрочные твердосплавные пластины. Применяется на строгальном станке для придания заготовке точной формы и размеров.

#5 Резец планировочного станка

На планировочных станках используются только однозубые резаки. По форме и углам похожи на токарные или строгальные, но тяжелее и с большим сечением.

Для глубоких резов на больших ходах работают на крупных подачах. Три типа: цельные, кованые, с вставными пластинами. Пластины из цементированного карбида,теллита или быстрорежущей стали.

#6 Расточной стержень

Применяются в металло- и столярной обработке. Расточка — обычная операция в строительстве. Столяры веками используют расточку как вид сверления. Расточные инструменты делают круговые впадинки в дереве.

В металлообработке расточка отличается: отверстие не обязано быть круглым. Для идеального круга инструмент толкают вверх-вниз (ось Z) с погружением и перемещением по осям X и Y.

#7 Расточной резец (расточка)

Устройство для расширения или доводки предварительно просверленных, расточенных или литьевых отверстий для чистовой поверхности и точных размеров. Многозубый резак для удаления малого припуска.

Режущие поверхности — прямые, слегка скрученные или спирально желобовидные, заточенные под точный диаметр. Классифицируются по назначению, конструкции, форме. Используются на сверлильных станках для расточки.

#8 Щелочной резец (борочная)

Имеет ряд режущих зубьев вдоль длины. Подача достигается увеличением шага между соседними зубьями. Обычно изготавливаются из быстрорежущей стали (HSS).

Линейное движение инструмента к заготовке определяет скорость резания. Контуры режущих краев определяют форму обрабатываемой поверхности. На броачном станке выполняет броачную операцию.

#9 Хоббинговый резак (хоб)

Изображение: dictoolsindia.com

Инструмент для нарезки зубьев на заготовке. Спиралезубый, цилиндрический. Желоба по всей длине облегчают резание и удаление стружки.

Существуют специальные хобы для уникальных шестерен — цепных, сплайн-шестерен. Используются на хоббинговых станках для хоббинговой операции.

#10 Шлифовальный круг

Содержит абразивные соединения для шлифования и обработки. Абразивные зерна дают режущую способность, обеспечивая требуемую точность размеров и чистоту поверхности.

Применяются на шлифовальных станках. Шлифовальные круги — расходники, ресурс от нескольких часов до лет в зависимости от использования. При резании отдельные абразивные зерна периодически сбрасываются, обычно из-за затупания и увеличения трения.

Читайте также: 14 типов шлифовальных станков и их применение [Полное руководство]

Классификация по форме режущего инструмента

Дальнейшее разделение по форме резака:

#1 Цельный

Обычно используется как резец для точения на токарном станке.

#2 Резец с вставной пластиной (обтачиваемый)

Тело и режущая часть из разных материалов. Соединение: зажим, сварка и др. Пример — резаки с вставками из вольфрамокобальтового сплава.

#3 Острый (игольчатый)

Тонкий острый конус, режущие края сходятся в линию. Примеры — алмазные резаки в державах, твердосплавные резаки.

#4 Зернистость (для абразивов)

Классификация по размеру и количеству зерен. Мелкое зерно — большее удаление материала. Крупное зерно — более агрессивное удаление. Пример — шлифовальные круги с абразивным режущим инструментом.

#5 Резец-чертеж (tool bit)

Не вращается. Используется на строгальных или планировочных станках для придания форме заготовке. Имеет только один основной режущий желоб. Примеры — литые нежелезные сплавы кобальта, токарные резаки в державах станков.

Классификация по материалам режущих инструментов

По этому признаку делятся на следующие категории:

#1 Высокоуглеродистая сталь

Высокое углеродсодержание повышает работу в условиях высокой твердости. Но при нагреве твердость падает.

Работают до 400°C без изменения структуры и состава.

#2 Быстрорежущая сталь (БРС)

Обеспечивают более высокие скорости резания. Сплав стали с кобальтом, вольфрамом, хромом.

Работают при 550–650°C благодаря прочным, твердым, теплостойким материалам. Часто в лентах пил и сверлах.

#3 Керамический инструмент

Среди самых твердых инструментов в механической обработке благодаря термостойкости. Рабочий диапазон 1160–1210°C. Часто на токарных и фрезерных станках.

#4 Твердый сплав (цементированный карбид)

Содержит титан, вольфрам и др. металлы. Придает высокую прочность и твердость.

Повышенная износостойкость, выдерживает более высокие температуры. Рабочий диапазон 900–1000°C.

#5 Алмаз

На данный момент самые прочные материалы. Преимущества в устойчивости к напряжениям, износу, температуре. Режут устойчивые, прочные, твердые материалы.

#6 Абразивы

Удаляют материал шлифованием и эрозией, а не режущими зубьями.

Абразивные материалы твердые и крупнозернистые, стирают всё, с чем контактируют. Инструмент содержит абразивное вещество. Базовая форма — шлифовальный круг.

Заключение

На этом всё. Спасибо за чтение. Надеюсь, я охватил тему «Типы режущих инструментов». Буду благодарен за замечания или вопросы в комментариях.

Поделитесь статьей с друзьями, если нашли её полезной.

Хотите бесплатные PDF на почту? Подпишитесь на рассылку.

Скачать PDF статьи:

Вас может заинтересовать:

1. Вы должны знать о типах стружки при металлорезании
2. Понимание различных типов станков с ЧПУ
3. Различные приспособления и аксессуары токарного станка