Классификация токарных резцов по металлу. Тепловая обработка продуктов

Термообработка представляет собой совокупность процессов нагрева металлов до заданной температуры, выдержки и охлаждения с целью придания заготовке определенных физико-механических свойств в результате изменения структуры (внутреннего строения) детали. Материал для заготовок – цветные металлы, сталь.

Основные виды термообработки:

1. Отжиг 1-го или 2-го рода. В процессе нагрева металлов до определенной температуры, после выдержки и охлаждения получается равновесная структура, повышается вязкость и пластичность, снижается твердость и прочность заготовки.
2. Закалка с полимерным превращением или без. Цель термообработки – повысить параметры прочности и твердости материала за счет образования неравновесной структуры. Применяется для тех сплавов, которые претерпевают фазовые превращения в твердом состоянии при процессах нагрева и охлаждения.
3. Отпуск. Ему подвергаются прочные стали, закаленные металлические сплавы. Основные параметры метода – температура нагрева, скорость охлаждения, время выдержки.
4. Старение применяется к сплавам, которые были подвержены закалке без полиморфного превращения. После закалки повышается прочность и твердость магниевых, алюминиевых, никелевых, медных сталей.
5. Химико-термическая обработка. Технологический процесс изменяет химический состав, структуру и свойства поверхности деталей. После обработки повышается износостойкость, твердость, сопротивление усталости и контактной выносливости, антикоррозийная устойчивость материала.
6. Термомеханическая обработка. Этот вид включает процесс пластической деформации, с помощью которой создается повышенная плотность дефектов (дислокации) кристаллического строения заготовки. Применяют данный метод для сплавов алюминия и магния.

Сварочный, электрический и токарный способ обработки

Сварка – получение неразъемного соединения детали из стали за счет нагрева до плавления или до высокопластического состояния. В процессе обработки материал расплавляется по краю соединяемых частей, перемешивается и затвердевает, при этом образуется шов после охлаждения. Различают электрическую (дуговую или контактную) и химическую (термитную или газовую) сварку.

Токарный способ обработки – ручные работы на специальных станках с целью удаления лишнего слоя и придания деталям определенных форм, шероховатости, точности, габаритов. Основные виды в зависимости от назначения работ: основные, ремонтные и сборочные.

К электрическим методам металлообработки относят:

1. Электроискровой способ. Этот метод основан на явлении разрушения прочных металлов под действием электроискровых разрядов.
2. Ультразвуковой метод. При помощи специальных установок обрабатываются драгоценные камни, твердые сплавы, закаленная сталь и прочие материалы.

Литье металлов

Технологический процесс литья состоит в том, что детали получаются после заливки расплавленного металла в определенные формы. Применяют различные материалы:

• чугун;
• сталь;
• медные, магниевые, алюминиевые и цинковые сплавы.

Металл в разных его проявлениях, включая многочисленные сплавы, является одним из самых востребованных и широко используемых материалов. Именно из него изготовляется масса деталей, а также огромное количество других ходовых вещей. Но, чтобы получить какое-либо изделие или деталь, необходимо приложить немало усилий, изучить процессы обработки и свойства материала. Основные виды обработки металлов осуществляются по различному принципу воздействия на поверхность заготовки: термический, химический, художественные воздействия, с применением резки или давления.

Термическое воздействие на материал - это влияние тепла с целью изменения необходимых параметров относительно свойств и структуры твердого вещества. Наиболее часто процесс применяется при производстве разнообразных машинных деталей, причем, на разных стадиях изготовления. Основные виды термической обработки металлов: отжиг, закалка и отпуск. Каждый процесс по-своему влияет на изделие и проводится при разных значениях температурного режима. Дополнительными типами влияния тепла на материал выступают такие операции, как обработка холодом и старение.

Технологические процессы получения деталей или заготовок посредством силового влияния на обрабатываемую поверхность включают в себя разные виды обработки металлов давлением. Среди этих операций имеется несколько наиболее популярных в использовании. Так, прокатка происходит путем обжатия заготовки между парой вращающихся валков. Валки могут быть разной формы, в зависимости от требований, предъявляемых к детали. При прессовании материал заключается в замкнутую форму, откуда после выдавливается в форму меньших размеров. Волочение - процесс протягивания заготовки через постепенно сужающееся отверстие. Под воздействием давления также производят ковку, объемную и листовую штамповку.

Особенности художественной обработки металлов

Творческий подход и мастерство отражают различные виды художественной обработки металлов. Среди них можно отметить пару самых древних, изученных и применяемых еще нашими предками - это литье и . Хотя ненамного отстал от них по времени появления еще один способ воздействия, а именно, чеканка.

Чеканка представляет собой процесс создания картин на металлической поверхности. Сама технология включает применение давления на предварительно нанесенный рельеф. Примечательно, что чеканку можно делать как на холодной, так и на разогретой рабочей поверхности. Эти условия зависят, прежде всего, от свойств того или иного материала, а также от возможностей применяемых в работе инструментов.

Способы механической обработки металлов

Отдельного внимания заслуживают виды механической обработки металлов. По-другому механическое воздействие можно назвать методом резания. Такой метод считается традиционным и самым распространенным. Стоит заметить, что основными подвидами данного метода являются различные манипуляции с рабочим материалом: раскрой, резка, штамповка, сверление. Благодаря именно этому способу предоставляется возможность получения из прямого листа или чурки нужной детали с необходимыми размерами и формой. Еще с помощью механического воздействия можно добиться необходимых качеств материала. Часто подобный способ применяют, когда нужно сделать заготовку, пригодную для дальнейших технологических операций.

Виды обработки металлов резанием представлены точением, сверлением, фрезерованием, строганием, долблением и шлифованием. Каждый процесс отличается друг от друга, но в целом резание - это снятие верхнего слоя рабочей поверхности в виде стружки. Наиболее часто применяются методы сверления, точения и фрезерования. При сверлении деталь закрепляется в неподвижном положении, воздействие на нее происходит сверлом заданного диаметра. При точении обрабатываемая деталь вращается, а режущие инструменты перемещаются в заданных направлениях. При используется вращательное движение режущего инструмента относительно неподвижно закрепленной детали.

Химическая обработка металлов для повышения защитных свойств материала

Химическая обработка - практически самый простой тип воздействия на материал. Здесь не требуется больших трудозатрат или специализированного оборудования. Используются все виды химической обработки металлов, чтобы придать поверхности определенный внешний вид. Также под влиянием химического воздействия стремятся повысить защитные свойства материала - устойчивость к коррозии, механическим повреждениям.

Среди данных способов химического влияния наиболее популярны пассивация и оксидирование, хотя нередко применяется кадмирование, хромирование, меднение, никелирование, цинкование и прочие. Все методы и процессы проводятся с целью повышения различных показателей: прочности, износостойкости, твердости, сопротивляемости. Кроме того, такой тип обработки используют для придания поверхности декоративного вида.

Выше были рассмотрены показатели, характеризующие качество деталей, обусловленное их служебным назначением в машине. Экономическое достижение качества деталей является одной из основных задач технологии машиностроения.

Наиболее экономичным, видимо, был бы такой технологический процесс, в результате выполнения которого из сырого продукта природы непосредственно получалась бы готовая деталь, отвечающая своему служебному назначению.

Практика машиностроения на современном этапе развития не имеет таких процессов, и поэтому детали изготовляются из различных видов полуфабрикатов.

Таким образом, в машиностроении изготовление деталей заключается в превращении выбранного полуфабриката в готовую деталь. С точки зрения достижения требуемой точности детали задача сводится к выбору требуемого объема полуфабриката, к приданию ему формы и размеров, приближающихся к будущей детали, и к их "уточнению" до отклонений, лимитированных допусками на готовую деталь.

1. Изготовление заготовок деталей машин производится:

а) литьем металлов различными способами;

б) обработкой металлов давлением (пластическим деформированием), ковкой, штамповкой (горячей и холодной), прессованием (выдавливанием), прокаткой, волочением;

в) литьем из пластмасс;

г) штамповкой пластмасс.

2. Обработка заготовок деталей машин производится:

а) механическими способами:

Снятием стружки – резание металла лезвийными инструментами и абразивами на металлорежущих станках;

Пластическим деформированием (без снятия стружки) – уплотнение металла; обкатывание и раскатывание роликами, продавливание – калибрование отверстий шариком или оправкой; накатывание (для получения рифленой поверхности);

Холодной правкой металлических деталей;

дробеструйной обработкой металлических деталей;

пластическим деформированием пластмасс.

б) химико-механическими способами:

Доводкой (притиркой) притирами, изготовленными преимущественно из чугуна, меди или латуни, микропорошками и пастами. Материал притира обычно мягче, чем материал обрабатываемой детали;

Полированием мягкими кругами (из сукна, бязи, войлока, бумаги, кожи) с помощью полировальных паст, содержащих (как и притирочные пасты) поверхностно-активные вещества, химически воздействующие на обрабатываемый материал;

Обработкой (затачиванием и доводкой) твердосплавного инструмента в растворе сернокислой меди с помощью абразивного порошка и металлического диска.

в) электрохимическими способами, сущность которых заключается в применении электрической энергии в форме электролиза.

г) термическими способами, которые применяются с целью видоизменить структуру металла для получения механических и физических свойств его, соответствующих техническим требованиям.

д) х имико-термические способы обработки применяются для металлических деталей с целью улучшить их физико-химические и механические свойства – повысить их жаропрочность, износоустойчивость и т. д. путем изменения химического состава поверхностного слоя металла, который искусственно насыщается азотом (процесс носит название азотирования), алюминием (алитирование), углеродом и азотом одновременно с последующей закалкой (цианирование) и некоторыми другими элементами. Сюда же иногда относят широко распространенный процесс термической обработки – насыщение низкоуглеродистой стали углеродом с последующей закалкой (цементация).

3. Старение заготовок деталей. Старение имеет целью привести структуру отливки в состояние равновесия, т. е. освободить заготовку от внутренних напряжений, возникающих как при застывании металла, так и при предварительной механической обработке (обдирке).

Старение бывает естественное и искусственное. Метод естественного старения заключается в том, что заготовка после литья или после обдирки выдерживается на открытом воздухе под воздействием атмосферы в течение 0,5-6 месяцев и более.

Ввиду длительности этого процесса чаще применяется метод искусственного старения. Искусственное старение преимущественно осуществляется термической обработкой заготовки путем нагревания ее в печи (электрической, газовой, нефтяной) при температуре 450-500° С, выдержки в течение 12-15 ч и охлаждения в течение 2,5-3 ч вместе с печью, после чего заготовка окончательно охлаждается на воздухе.

Старение применяется преимущественно для крупных литых деталей, от которых требуется возможно большая стабильность формы и размеров, например для станин металлорежущих станков.

4. Сварка металлов – один из способов соединения металлических деталей; подразделяется на химическую (газовая, термитная и др.) и электрическую (электродуговая, контактная и др.). Сварка может заменить пайку, клепку, ковку, литье; во многих случаях с помощью сварки достигается значительная экономия металла (уменьшается трудоемкость изготовления продукции, удешевляется производство).

5. Балансировка деталей . Во избежание возникновения вибраций детали, вращающиеся с большой скоростью, должны быть отбалансированы. Вращающаяся деталь будет отбалансированной или уравновешенной в том случае, когда ее центр тяжести и главная ось инерции совпадают с осью вращения. Причинами неуравновешенности деталей и узлов могут быть неоднородность материала, неточность размеров и формы поверхностей, несимметричное расположение массы металла относительно оси вращения, несовпадение осей сопрягаемых деталей, вращающихся совместно.

Детали, совершающие возвратно-поступательное движение (например, поршень с шатуном в двигателе внутреннего сгорания), подвергаются подгонке по весу (массе).

6) Очистка, промывка и покрытие деталей смазкой . В процессе обработки и после обработки деталей производится их очистка, промывка, просушка и покрытие смазкой. Очистка производится механическими или химическими способами, промывка – в моечных баках или моечных машинах, просушка - обдувкой сжатым воздухом. Детали покрывают смазкой в целях предохранения их от коррозии.

Наиболее распространенный способ изготовления деталей связан с удалением слоя материала , в результате чего получается поверхность с чистотой, величина которой зависит от технологии и режимов обработки.

Вид обработки с удалением слоя материала обозначается знаком, в виде латинской буквы « V » который состоит из трёх отрезков, два из которых менее длинные третьего и один из них расположен горизонтально.

Обработка резанием получила широкое распространение во всех отраслях промышленного производства связанных с формоизменением геометрических размеров различных материалов, например таких как: дерево, металлы и сплавы, стекло, керамические материалы, пластмассы.

Суть процесса обработки с удалением слоя материала заключается в том, что с помощью специального режущего инструмента с заготовки удаляют слой материала, постепенно приближая форму и размеры к конечному изделию в соответствии с техническим заданием. Методы обработки резанием разделяются на ручную обработку и станочную. С помощью ручной обработки производится отделка материала с использованием таких инструментов как: ножовка, напильник, сверло, зубило, надфиль, стамеска и многое другое. На станках используются резцы, свёрла, фрезы, зенковки, зенкера и др.

В машиностроении основным видом обработки является процесс резания на металлорежущих станках, который выполняют согласно техническому заданию.

Наиболее распространение виды обработки материалов резанием это: точение и растачивание, фрезерование, шлифование, сверление, строгание, протягивание, полировка. В качестве оборудования для обработки материалов резанием используются универсальные токарные и фрезерные станки, сверлильные станки, зуборезные и шлифовальные станки, протяжные и т.д.

От шероховатости поверхности зависит и прочность деталей . Разрушение детали, особенно при переменных нагрузках, объясняется наличием концентраций напряжений, из-за присущих ей неровностей. Чем меньше степень шероховатости, тем меньше вероятность возникновения поверхностных трещин вследствие усталости металла. Дополнительные отделочные виды обработки деталей такие как: доводка, полирование, притирка и т. п., обеспечивает весьма значительное повышение уровня их прочностных характеристик.

Улучшение качественных показателей шероховатости поверхности значительно увеличивает антикоррозионную стойкость поверхностей деталей. Это становится особенно актуально в том случае, когда для рабочих поверхностей не могут быть задействованы защитные покрытия, к примеру, у поверхности цилиндров двигателей внутреннего сгорания и других сходных элементов конструкций.

Должное качество поверхности играет значительную роль и в сопряжениях, отвечающих условиям герметичности, плотности и теплопроводности.

С понижением параметров шероховатости поверхностей улучшается их способность отражать электромагнитные, ультразвуковые и световые волы; снижаются потери электромагнитной энергии в волноводах, резонансных системах, уменьшается емкостные показатели; в электровакуумных приборах убавляется газопоглощение и выделение газов, становится более лёгкая очистка деталей от адсорбированных газов, паров и пыли.

Важной рельефной характеристикой качества поверхности является направленность следов остающихся после механической и других видов обработки. Она влияет на стойкость к износу рабочей поверхности, определяет качество посадок, надёжность прессовых соединений. В ответственных случаях разработчик должен оговаривать направление следов обработки на поверхности детали. Это может оказаться актуальным, например, в связи с направлением скольжения сопрягаемых деталей или способом движения по детали жидкости или газа. Износ значительно уменьшается при совпадении направлений скольжения с направлением шероховатости обеих деталей.

Высоким требованиям точности отвечают шероховатость с минимальным значением. Это определяется не только условиями, в которых задействованы сопрягаемые детали, но и необходимостью получения точных результатов измерения в производстве. Уменьшение шероховатости имеет большое значение для сопряжений, так как размер, зазора или натяга, полученный в результате измерения частей деталей, отличается от размера номинального зазора или натяга.

Для того чтобы поверхности деталей получались эстетически красивыми, их обрабатывают до получения минимальных значений шероховатости. Полированные детали помимо красивого внешнего вида создают условия для удобства содержания их поверхностей в чистоте.

Люди, осуществляющие обрабатывание металлических деталей с помощью резцов для токарного станка по металлу, продавцы инструментов отлично знают, на какие виды они делятся. Те же, кто изредка применяет токарные резцы по металлу, часто испытывают сложности в выборе подходящего варианта. Изучив представленную ниже информацию, вы сможете без особого труда выбрать подходящее для ваших нужд металлорежущее приспособление.

Конструктивные особенности

Каждый токарный резец по металлу состоит из следующих основных частей:

• державка. Предназначается для фиксирования на токарном устройстве;
• рабочая головка. Применяется для обрабатывания детали.

Рабочая головка металлорежущего приспособления заключает в себе различные плоскости, кромки. Их угол затачивания зависим от показателей стали, из которой изготовлена деталь, типа обрабатывания. Державка резца для токарного станка по металлу обычно располагает квадратным либо прямоугольным сечением.

Конструктивно возможно выделить следующие типы резцов:

1. Прямые. Державка и головка находятся либо на одной оси, либо на двух осях, которые лежат параллельно.
2. Изогнутые. Державка обладает изогнутой формой.
3. Отогнутые. Если взглянуть на верхнюю часть подобного инструмента, можно заметить, что его головка отогнута.
4. Оттянутые. Головка имеет ширину поменьше, чем державка. Оси либо совпадают, или сдвинуты относительно друг друга.

Разновидности

Классификация токарных резцов регламентирована правилами определенного стандарта. Соответственно с его требованиями, данные приспособления делятся на такие группы:

1. Цельные. Сделаны целиком из легированной стали. Бывают приспособления, которые делаются из инструментальной стали, однако они нечасто применяются.
2. Приспособления, на рабочий элемент которых напаяны твердосплавные пластины для токарных резцов. Наиболее распространены в настоящее время.
3. Токарные резцы со сменными пластинами из твердых сплавов. Пластинки крепятся на головке особыми винтами, прижимными приспособлениями. Применяются они не так часто, как модели иных видов.

Кроме того, приспособления отличаются по направлению подачи. Они могут быть:

• Левыми. Подача идет вправо. Если положить наверх инструмента левую руку, режущая кромка окажется около большого пальца, который отогнут.
• Правыми. Применяются чаще всего, подача идет влево.

Виды и назначение токарных резцов образуют следующую классификацию:

• проведение чистового обрабатывания изделия;
• черновая обработка (обдирка);
• получистовая обработка;
• исполнение операций, которые требуют высокой точности.

Из какой бы категории ни был металлорежущий инструмент, его пластины делаются из твердосплавных материалов: ВК8, Т5К10, Т15К6. Изредка используется Т30К4. Сейчас существует множество видов токарных резцов.

Прямые проходные

Резцы токарные проходные обладают тем же назначением, что и у отогнутого варианта, но срезать фаски лучше иным приспособлением. Обычно ими осуществляют обрабатывание наружных поверхностей деталей из стали.

Размеры, точнее, их державки, могут быть такими:

• 25×16 мм – прямоугольник;
• 25×25 – квадрат (данные модели применяются для проведения особых операций).

Отогнутые проходные

Эти виды токарных резцов, рабочая головка которых может являться отогнутой влево/вправо, применяют для обрабатывания торцов деталей. Кроме того, посредством их возможно срезать фаски.

Державки обладают типоразмерами:

• 16×10 – учебные устройства;
• 20×12 – нестандартный типоразмер;
• 25×16 – самый часто используемый размер;
• 32×20;
• 40×25 – с державкой этого типоразмера производятся обыкновенно под заказ, их почти нереально купить в магазине.

Все требования к токарным механическим резцам прописаны в государственном стандарте 18877-73.

Упорные проходные

Данные типы токарных резцов могут располагать прямой либо отогнутой головкой, однако эта особенность конструкции не учитывается в маркировке. Их называют просто упорными проходными.

Это приспособление, с помощью которого на станке проводится обрабатывание поверхности цилиндрических металлических деталей, является самым популярным видом режущего оснащения. Конструкция дает возможность за 1 проход убирать с заготовки большое количество металлических излишков. Обрабатывание осуществляется вдоль оси вращения детали.

Державки упорных токарных проходных резцов располагают типоразмерами:

• 16×10;
• 20×12;
• 25×16;
• 32×20;
• 40×25

Отогнутые подрезные

По виду похож на проходной, однако имеет иную форму режущей пластинки (треугольник). Посредством подобных инструментов выполняют обработку деталей по направлению, которое является перпендикулярным оси вращения. Кроме отогнутых, существуют упорные подрезные приспособления, но они применяются редко.

Типоразмеры державок таковы:

• 16×10;
• 25×16;
• 32×20

Отрезные

Резец токарный отрезной весьма распространен в настоящее время. Соответственно с собственным наименованием, он применяется для того, чтобы отрезать детали под углом в 90 градусов. Также посредством его делают канавки разной глубины. Понять, что перед вами отрезной инструмент, довольно легко. Он имеет тонкую ножку с напаянной на нее твердосплавной пластинкой.

В зависимости от конструкции, выделяют лево- и правосторонние отрезные приспособления. Различать их несложно. Нужно перевернуть инструмент режущей пластинкой вниз и взглянуть, с какой стороны находится ножка.

Типоразмеры державки следующие:

• 16×10 – учебное оборудование;
• 20×12;
• 20×16 – наиболее распространен;
• 40×25

Резьбонарезные для внешней резьбы

Предназначение этих приспособлений – нарезать резьбу на внешней стороне детали. Обычно делают метрическую резьбу, однако если поменять заточку, возможно создать резьбу иного типа.

Режущая пластинка, которая устанавливается на данном инструменте, обладает формой копья. Материалы токарных резцов – твердые сплавы.

Резьбонарезные для внутренней резьбы

Данным инструментом возможно сделать резьбу лишь в крупном отверстии. Связано это с особенностями конструкции. По виду он похож на расточное приспособление для обрабатывания глухих отверстий. Однако путать эти инструменты нельзя. Они значительно различаются.

Размеры державки:

• 16x16x150;
• 20x20x200;
• 25x25x300

Державка обладает сечением в форме квадрата. Типоразмеры возможно установить по первым двум числам в маркировке. 3 число – величина державки. От нее зависима глубина, на которую возможно выполнить нарезку резьбы во внутреннем отверстии.

Эти инструменты возможно применять лишь на устройствах, оборудованных гитарой (специальное приспособление).

Расточные для глухих отверстий

Пластинка обладает формой треугольника. Предназначение – обрабатывание глухих отверстий. Рабочая головка отогнута.

Типоразмеры:

• 16x16x170;
• 20x20x200;
• 25x25x300

Наибольший радиус отверстия, которое возможно обработать посредством расточного резца, зависим от величины державки.

Расточные для сквозных отверстий

Инструменты предназначаются для обрабатывания сквозных отверстий, которые созданы при просверливании. Глубина отверстия, которое возможно создать на устройстве, зависит от величины державки. Слой материала, снимаемый во время проведения операции, примерно равняется отгибу головки.

Сегодня в магазинах есть расточные инструменты таких размеров:

• 16x16x170;
• 20x20x200;
• 25x25x300

Сборные

Когда речь идет об основных видах токарных инструментов, нужно обязательно упомянуть о сборных. Они считаются универсальными, потому как могут быть оборудованы режущими пластинками разного предназначения. К примеру, фиксируя на одной державке режущие пластинки разного вида, возможно получить инструменты для обрабатывания на устройстве металлических деталей под разнообразными углами.

Обычно сборные резцы используются на устройствах с числовым программным управлением либо на особом оборудовании. Они предназначаются для точения контуров, растачивания глухих и сквозных отверстий, иных токарных работ.

Выбирая инструмент, с помощью которого будет осуществляться обработка металлических деталей на специальном устройстве, нужно особое внимание обращать на элементы токарного резца. Державка и рабочая головка – важнейшие части режущего приспособления. От них зависит, насколько качественно будет выполнено обрабатывание стальной заготовки, отверстия какого размера получится сделать. Если неправильно выбрать рабочий инструмент, можно столкнуться с различными сложностями при обработке металлической детали. Рекомендуется изучить классификацию, понять, для чего предназначается то или иное изделие. На основе полученных знаний вы сможете сделать правильный выбор металлорежущего приспособления.

Скачать ГОСТ