Крепление токарных сменных пластин: способы и методики
Существенный недостаток резцов из быстрорежущей стали и напаек из твердого сплава заключался в их монолитности. Ведь изменение одного параметра режущей кромки требовало создание нового резца. Плодилась огромная номенклатура из стандартных и доработанных резцов. Последние создавали особые трудности в планировании производства и учете в технологических процессах. Преследуя цель сокращения этой номенклатуры, инженеры стремились к созданию модульного инструмента. Так появился резец со сменными режущими пластинами из твердого сплава. Эта разработка дала новый виток в развитии металлообрабатывающей отрасли, что позволило существенно расширить горизонты возможностей.
Давайте рассмотрим конструкцию токарных резцов и поймем их преимущества и недостатки. Токарный резец со сменной режущей пластиной состоит из державки, сменной режущей пластины (из твердого сплава или керамики), опорной пластины, механизма крепления. Опорные пластины как правило тоже выполняются из шлифованного твердого сплава. Они защищают посадочное гнездо от механических воздействий стружки и выкрашивания режущей пластины, применяются в державках, предназначенных для черновых операций, там, где возникают экстремальные нагрузки.
Державка состоит из хвостовика и рабочей части. Хвостовик может иметь квадратное, прямоугольное (для тяжелого точения) или круглое сечение. В рабочей части державки выполнено посадочное гнездо под пластину и интегрирован механизм крепления. На рисунке 1 изображены популярные механизмы крепления пластин.
Рисунок 1. Механизмы крепления токарных пластин.
На рисунке 1.а пластина фиксируется на державке с помощью верхнего прихвата. Механизм крепления прост и состоит из лапки (прижима) и регулировочного винта. Как правило такой метод крепления идёт в паре с опорной пластиной. Принцип фиксации не сложен: режущая пластина помещается в посадочное место. Затем вкручивая винт с лапкой, лапка позиционируется в предназначенном для неё пазе внутри державки и свободным концом прижимает установленную пластину. В случае, если пластина имеет центральное отверстие, то дополнительно лапка подтягивает пластину и прижимает к базовым поверхностям державки, тем самым улучшая точность позиционирования пластины. Явное преимущество такого метода крепления – это его надежность и простота. Чтобы изъять пластину из корпуса достаточно провернуть винт в обратном направлении на 2-3 витка. Нет необходимости в полном разборе механизма. Так же лапка служит как дополнительный стружколом, закручивая сильнее стружку. Из недостатков — это громоздкость конструкции, её проблематично использовать в расточных державках, т. к. лапка препятствует сходу стружки и повышает риск закупоривания. При наружном точении лапка также подвергается интенсивному износу под воздействием сходящей стружки, помимо этого лапка затрудняет подвод СОЖ в зону резания. Чаще всего поток жидкости ударяется о затылок лапки и рассеивается, не доходя до пластины. Ну и основное – это погрешность установки пластины. Поэтому державки с таким методом фиксации применяют только на черновых и получистовых операциях.
На рисунке 2.б изображен метод крепления сапожком. Это механизм, состоящий из Г-образного рычага (сапожка), регулировочного винта с левой и правой резьбой. Режущая пластина помещается в посадочное гнездо. Затягивая регулировочный винт, создается давление на одно плечо рычага. Под этим воздействием винта рычаг начинает поворачиваться относительно точки опоры и вторым плечом рычаг воздействует на стенку отверстия режущей пластины, тем самым прижимая её к опорным поверхностям гнезда. Следует отметить, что во время вкручивания винта необходимо дополнительно следить за тем, чтобы пластина располагалась ровно на дне гнезда, чтобы исключить риск перекоса и неправильного базирования. По сравнению с креплением прижимом сверху, крепление сапожком не способно обеспечить надежную фиксацию при экстремальных нагрузках, т.к. вектор силы крепления направлен перпендикулярно силам резания. А это значит, что есть риск подрыва пластины. Плюсом такого метода является «скрытость механизма». Нет элементов, способных препятствовать сходу стружке и подаче СОЖ. Поэтому такое крепление применяется в державках для получистовых и чистовых операций и в операциях растачивания отверстий.
На рисунке 1.в изображен третий способ крепления – крепление винтом с эксцентриковой шляпкой. В отличие от прижима прихватом сверху и сапожком имеет самую простую конструкцию, состоящую из одного винта. Это деликатное крепление требует работы с динамометрической отверткой. При достижения заданного момента затяжки, эксцентриковая шляпка винта воздействует на стенки отверстия пластины и прижимает её к опорным поверхностям посадочного гнезда. Очевидные плюсы помимо простоты заключаются в простоте схода стружки, как у сапожка, но не требует дополнительного воздействия, т.к. винт воздействует на пластину в двух направлениях. Существенным недостатком такого метода является то, что для замены пластины винт необходимо полностью выкрутить. А это повышает риск потери винта. Применяется такой способ крепления в державках для наружного и внутреннего точения на чистовых операциях.
Последний популярный тип крепления токарных пластин, изображенный на рисунке 1.г представляет симбиоз всех предыдущих методов крепления. Однако несмотря на симбиоз плюсов, также совмещает в себе и недостатки. Крепление штифтом через отверстие и прихватом сверху имеет неоспоримые преимущества, как и «классический» прижим сверху. Это надежная конструкция позволяющая работать на черновых и получистовых операциях. Но дополнительный штифт с эксцентриком увеличивает точность позиционирования, что позволяет использовать резец и при чистовых операциях. Унаследованный недостаток – это препятствие подачи СОЖ и препятствие для схода стружки. Помимо этого, механизм состоит из большого числа элементов, что также можно отнести к недостатку.
На данный момент каждый производитель токарных державок производит винты, лапки, прижимы своих типоразмеров, чтобы исключить возможность замены элементами конкурента. Помимо этого, могут дорабатываться, улучшаться и видоизменяться описанные нами типы крепления пластин, но неизменным остается принцип фиксации.
Так же стоит упомянуть, что при закручивании винтов нужно использовать динамометрические ключи с необходимым моментом затяжки, так как не докрученный или перекрученный винт в процессе обработки может привести к аварийной ситуации, повредить деталь, инструмент или даже станок. При работе с токарными державками необходимо соблюдать чистоту посадочных мест, аккуратно удалять мелкую стружку, застрявшую в гнезде или механизмах крепления. Винты периодически смазывать графитовой смазкой, чтобы исключить риск закисания в корпусе. И обязательно перед началом работы проводить инспекцию рабочих поверхностей, опорных пластин и креплений на предмет дефектов.
