Режущий инструмент. — Как сделать самому?

Классификация инструмента

Итак, весь инструмент можно условно поделить на следующие группы:

Режущий инструмент.
Слесарно-монтажный инструмент.
Вспомогательный и зажимной инструмент, а также оснастка.
Инструмент, работающий методом пластической деформации.
Абразивный инструмент.
Измерительный инструмент.

Основные виды металлорежущего инструмента

Режущий инструмент – инструмент для обработки резанием.

Инструмент токарной группы. В основном это резцы.
Инструмент фрезерной группы. В основном это фрезы.
Инструмент для обработки отверстий. Это сверла, зенкера, развертки, зенковки.
Резьбонарезной инструмент. Это метчики, плашки.
Зубообрабатывающий инструмент. Это долбяки, червячные фрезы и прочее.
Протяжной инструмент. Это протяжки, прошивки и т. д.

Резцы

Резцы – наиболее распространенный вид режущего инструмента. Они отличаются большим многообразием, применяются токарных долбежных, строгальных, расточных станках.

Рисунок 1 — Резец проходной прямой

Рассмотрим геометрию проходного резца (смотрите рисунок 2).

СД – главная режущая кромка,
ДE – вспомогательная режущая кромка,
CДE – передняя поверхность,
ДF – задняя поверхность,
ДG – вспомогательная задняя поверхность.

главный угол в плане – угол между направлением подачи и главной режущей кромкой,
вспомогательный угол в плане – угол между направлением подачи и вспомогательной режущей кромки,
передний угол. Определяется в сечении, перпендикулярном главной режущей кромке,
вспомогательный передний угол,
задний угол,
вспомогательный задний угол.

Рисунок 2 — Геометрия проходного резца

Фрезы

Рисунок 3 — Фреза концевая с цилиндрическим хвостовиком

По назначению фрезы разделяются на фрезы для обработки плоскостей, уступов, фасонных поверхностей, пазов, прорезки, отрезки, нарезания резьбы и зубьев. Материал режущей части фрез цельных – быстрорежущие стали, твердые сплавы, сборных или напайных – быстрорежущие стали, твердые сплавы, минералокерамика, сверхтвердые материалы.
Цельные фрезы состоят из рабочей части и корпуса в виде хвостовика у концевых фрез или в виде втулочного или дискового тела у насадных фрез.
Рабочая часть может быть выполнена на цилиндрической поверхности (цилиндрические фрезы), на торцевой поверхности (торцовые фрезы), на торцовой и цилиндрической (двусторонние фрезы), на двух торцовых и заключенной между нами цилиндрической поверхностях (трехсторонние фрезы).
Сборные фрезы состоят из корпуса, режущих и крепежных элементов. К режущим элементам относятся перетачиваемые ножи и СМП.
Ножи могут быть цельными из быстрорежущей стали или напаянные с твердым сплавом. Точность взаимного расположения режущих элементов у фрез с перетачиваемыми ножами достигается за счет качества заточки. Заточка происходит после установки ножей в корпусе фрезы.
Фрезы с СМП, как правило, имеют фиксированное расположение режущих пластинок относительно корпуса фрезы. Геометрические параметры при этом постоянны и определяются конструкцией фрезы. Характерным примером таких фрез являются фрезы с пятигранными пластинами по ГОСТ 22085-76. Точность взаимного расположения режущих кромок определяется точностью исполнения базовых поверхностей корпуса и точностью пластин (пластины должны быть степени точности E или С).
Наряду со сборными фрезами, описанными выше, существуют фрезы, конструкция которых позволяет регулировать положение СМП относительно корпуса. Например, фрезы по ГОСТ 26595-85. Базовыми элементами для пластин в этих фрезах служит не корпус, а промежуточные элементы. Одним клином крепится пластина, а другим базирующий элемент. Передвигая промежуточные базирующие элементы, мы можем устранить торцовое биение режущих кромок.

Сверла

Все хотя бы один раз в жизни держали в руках спиральное сверло. Однако мало кто сможет правильно назвать его поверхности. Вот этим мы и займемся (смотрите рисунок 4).

Рисунок 4 — Геометрия спирального сверла

Твердость рабочей части сверл из быстрорежущих сталей для диаметра 1…5 мм 62-64 HRCэ. Для диаметра более 5 мм 62-65 -64 HRCэ. При изготовлении из кобальтовых сталей твердость на 1-2 единицы HRCэ выше.

Сверла диаметром d > 8 мм для сверл с цилиндрическим хвостовиком и d > 6 мм для сверл с коническим хвостовиком, как правило, имеют сварной хвостовик из сталей 45 или 40Х. Твердость хвостовика 40-50 HRCэ. Точность изготовления быстрорежущих сверл определяется ГОСТ 2034-80. Диаметр рабочей части по h8 для сверл классов А и А1. Для сверл В и В1 по h9.

Особое место занимают центровочные сверла ГОСТ 14952-75.
Центровочным сверлом можно центрировать отверстие и сразу снять фаску. Центровочное сверло, если его сравнить со спиральным, более короткое, а потому более жесткое. Его не уводит при центровании.

Сверление спиральным сверлом по целому металлу без центровки весьма затруднительно. Но если перемычку спирального сверла вы направляете в лунку, оставленную центровочным сверлом, то эффект совсем другой. Сверло не рыскает, не гнется и не разбивает просверленное отверстие.

Различают следующие типы центровочных сверл:

без предохранительного конуса – тип А;
с предохранительным конусом — тип В;
радиусные – тип R.

Эти виды сверл предназначены для обработки центровочных отверстий по ГОСТ 14034-74.

Метчики

Основными элементами метчиков являются рабочая часть и хвостовик. Элементы метчиков представлены на рисунке 5. Рабочая часть 1 содержит режущий (заборный конус) часть 2 и калибрующую часть 3, стружечные канавки 6, перья 5, сердцевину 7. Хвостовая часть 4 служит для закрепления метчика. Ручные метчики сделаны из углеродистой стали марок У11, У11А твердостью 61…63 HRCэ. Машинно-ручные метчики делают из быстрорежущих сталей твердостью 63…66 HRCэ или их твердых сплавов.

Рисунок 5 — Элементы метчика

Ручные метчики, как правило, комплектные их 2 штук, машинно-ручные бывают штучные и комплектные. По назначению метчики делятся на метчики для обработки сквозных отверстий и метчики для обработки глухих отверстий.

Степень точности резьбы, выполняемой стандартными машинно-ручными метчиками для метрических резьб:

класса точности 1 – 4Н; 5Н
класса точности 2 – 5G; 5Н6Н; 6Н
класса точности 3 – 6G; 6Н; 7Н; 8Н
класса точности 4 – 6Н; 7Н; 8Н

Зуборезный инструмент

От зуборезного инструмента, в первую очередь, зависит образование правильной формы зуба колеса, что в наибольшей степени оказывает влияние на качество зубчатой передачи в отношении плавности и точности работы, контакта зубьев.
Многообразие типов и особенности конструктирования инструмента предопределяются типами зубчатых передач, применяемых в машиностроении.
В настоящее время практически в большинстве случаев при обработке зубчатых колес модулей менее 30 мм наиболее эффективным процессом является зубофрезерование червячными фрезами. Они обеспечивают точность зубчатых колес в пределах требований 5-11 – й степеней точности и большую производительность труда по сравнению с зубодолбением, зубостроганием, фрезерованием концевыми и дисковыми модульными фрезами.
Долбяки используют для обработки блочных колес, колес с внутренними зубьями.
Дисковые и концевые модульные фрезы используются в индивидуальном и мелкосерийном производстве.

Протяжки

Протягивание – высокопроизводительный процесс обработки, обеспечивающий получение изделий высокой точности (до 6-го квалитета) с высоким качеством обработанной поверхности (Ra до 0.32 мкм).

Особенности процесса протягивания следующие:

наличие только одного главного движения;
отсутствующее движение подачи компенсируются расположением режущих зубьев (каждый последующий зуб выступает под предыдущим), разница в их положении и является подачей на зуб, она достигает 0,5 мм;
малая толщина и большая ширина образуемой при протягивании стружки;
одновременное участие в резании большого числа зубьев;
совмещение черновой, чистовой и отделочной обработки;
точность обработки определяется точностью исполнения инструмента;
припуск при протягивании ограничен длинной протяжки и ее размерами; при недостаточных длине протяжки и величине хода обработка осуществляется комплектом протяжек в несколькопроходов.

Протягивание может быть внутренним (обработка отверстий, пазов, прямых и винтовых канавок) или наружным (обработка наружных поверхностей).

Технические условия на протяжки приведены в ГОСТ 9126-76 (для цилиндрических отверстий); ГОСТ 16481-80 (шпоночные протяжки); ГОСТ 16492-80 (гранные отверстия); ГОСТ 6767-79 (шлицевые отверстия с эвольвентным профилем); ГОСТ 7943-78 (шлицевые отверстия с прямобочным профилем).

Протяжки выполняются цельными из стали ХВГ и быстрорежущей стали. Материал хвостовика сварных протяжек – сталь 40Х.

Твердость зубьев и задней направляющей из быстрорежущих сталей 62…65 HRCэ, зубьев из стали ХВГ 61..64 HRCэ.

Параметры шероховатости поверхностей протяжек должны быть не более, мкм:

передних и задних поверхностей, ленточек, зубьев Rz = 1.6, радиуса округления дна канавки Rz = 3.2, спинки зубьев Rz = 6.3;
передней и задней направляющих Rа = 0.63.

Предельные отклонения диаметров чистовых и калибрующих зубьев для полей допусков Н7 диаметр до 30 мм – 0,005 мм.