Заточка токарных резцов по металлу и доводка.
Заточка токарных резцов является нужной и важной операцией для любого мастера, имеющего в своей мастерской токарный станок по металлу. Ведь нет ничего вечного и даже самый твёрдый сплав со временем изнашивается и режущие кромки твёрдосплавных пластинок затупляются и их необходимо восстанавливать. Как это грамотно сделать и с помощью чего и будет подробно рассмотрено в этой статье.
Схема износа токарного резца:
h3 — износ по задней поверхности; В — ширина лунки износа по передней поверхности; hл — высота лунки износа; f — фаска на передней поверхности.
При токарной обработке металла (точении), в результате трения стружки о переднюю поверхность резца и трения детали о его заднюю поверхность в зоне резания, возникает высокая температура (и трение) и токарные резцы постепенно изнашиваются по передней и задней поверхностям — см. рисунок 1.
И когда износ резца превышает максимально допустимую величину (которая показана чуть ниже в таблице величины допустимого износа) резец необходимо перетачивать, иначе нормальной токарной обработки деталей не добьёшься.
На промышленных предприятиях заточка и доводка резцов является ответственной операцией, которую выполняют специальные работники — заточники.
Но любой токарь, а тем более домашний мастер, имеющий в своей мастерской такое счастье, как токарный станок, обязательно должен уметь грамотно заточить и довести токарный резец своими руками.
Основная схема заточки токарных резцов показана на рисунке 2 чуть ниже. Из рисунка видно, что основная заточка выполняется по задним поверхностям, а дополнительная заточка выполняется по передней поверхности.
Для новых резцов на заводах принята заточка двойных углов по передней поверхности и тройных углов по главной задней поверхности.
Но вернёмся к рисунку 2, предварительная заточка передней поверхности показана на рисунке 2 а и она производится по всей плоскости, под углом ϒ1 напайки пластинки на державку резца, и этот угол делается бóльшим, чем заданный передний угол. А заданный угол ϒ (см. рисунок 2 б) получают чистовой заточкой и доводкой части передней поверхности, которая прилегает к режущему лезвию по узкой фаске.
Заднюю поверхность резца затачиваем за три операции:
- первая из которых показана на рисунке 2 в, там показана заточка резца по державке, под углом α+ 5º.
- вторая операция показана на риснуке 2 г — это заточка режущей пластинки под углом α + 2º.
- третья операция показана на рисунке 2 д — это получение заданного угла α доводкой части задней поверхности, которая прилегает к режущей кромке по фаске f.
При ручной заточке токарных резцов их устанавливают на заточном станке под заданными углами (по отношению к абразивному кругу) с помощью подкладок, установленных между резцом и опорным столиком станка (наждака) и пример такой заточки показан в видеоролике чуть ниже.
Но лучше всего производить ручную заточку на заточном станке, который имеет регулируемый по высоте и по углу поворота столик (подручник). Доработать столик можно как показано на рисунке чуть ниже, там показано, как доработал я упорный столик на своём заточном станке. Подробно о различных заточных станках можно почитать вот здесь.
Усовершенствованный упорный столик заточного станка.
Если доработать упорный столик, как показано на рисунке, то можно не использовать подкладки под резец (которые нужно будет изготавливать нужной толщины под разные державки резцов), а просто следует выставить столик на нужной высоте и под нужным углом заточки (ну и расстояние между кругом и столиком должно быть примерно 1 мм) и останется просто уложить резец на столик и производить заточку под заданным углом.
При заточке режущая кромка резца должна находиться на линии центра станка, или на 3 — 5 мм ниже центровой линии. А чтобы избежать захватывания токарного резца абразивным кругом, сам круг должен иметь направление вращения на пластинку резца, то есть при заточке токарного резца, его необходимо располагать относительно круга так, чтобы круг прижимал пластинку к державке резца, а не отрывал её. Надеюсь с этим понятно, идём дальше.
При заточке токарных резцов очень желательно применять охлаждающие жидкости, которые подаются в зону обработки непрерывной струёй. Так как при периодическом окунании резца в охлаждающую жидкость, происходят перенапряжения в структуре материала и появляются микротрещины.
Заточку ведём с лёгким нажимом токарного резца на абразивный круг, при этом очень желательно постоянно перемещать резец вдоль рабочей поверхности круга (если она шире или уже затачиваемой кромки резца), чтобы исключить неравномерный износ плоскости абразива, а также что бы добиться ровной поверхности режущей кромки резца.
Контроль углов заточки токарных резцов с помощью шаблонов:
а — контроль главного угла в плане, б — главного заднего угла, в — вспомогательного угла в плане, г — вспомогательного заднего угла, д — переднего угла, е — радиуса закругления вершины.
Геометрию затачиваемого резца проверяют на солидных заводах специальными приборами. Нам же в своей мастерской проще всего проконтролировать углы заточки с помощью шаблонов (см. рисунок 3), которые можно купить, или изготовить из листового металла.
Но при изготовлении шаблона лучше использовать сталь, которая калится, и тогда после закалки шаблон прослужит очень долго. Перед закалкой шаблона, в стальной пластинке делаем вырезы с различными наиболее ходовыми углами (см. рис.3).
Качество проверки зависит от точности изготовления шаблона, от квалификации токаря, ну и конечно же от его зрения. На рисунке 3 показаны углы заточки токарного резца, которые следует контролировать при заточке.
Используемые абразивные круги для заточки токарных резцов.
Заточка токарных резцов по державке и под углом α + 5º (см. рисунок 2 в) производится электрокорундовым кругом с зернистостью 40-50 и твёрдостью СМ1 и СМ2 (круги от нормального производителя имеют соответствующую маркировку), при окружной скорости круга 25 метров в секунду.
Предварительная заточка производится кругами из чёрного карбида кремния с зернистостью 25-40 и твёрдостью М3 — СМ1. Ну а окончательная заточка производится с помощью кругов из зелёного карбида кремния, которые имеют зернистость 16 — 25 и с такой же твёрдостью М3 или СМ1.
Характеристики заточных кругов для сталей и твёрдых сплавов также описаны в таблице режимов заточки токарных резцов. Там же указаны окружные скорости вращения кругов и заточные станки.
Сейчас окончательную заточку лучше всего производить с помощью алмазного круга (их уже несложно найти в продаже), особенно для твердосплавных пластинок (металло или минерало-керамических пластинок). Окружная скорость круга при ручной предварительной и окончательной заточке должна быть не более 12 — 15 метров в секунду.
Об алмазной заточке и доводке резцов я ещё добавлю кое что ниже и напишу почему алмазная заточка лучше и предпочтительнее, чем заточка электрокорундовыми (карборундовыми) кругами. Так же ниже я напишу в каких случаях следует использовать алмазные круги, а в каких карборундовые круги.
И ещё пару полезных советов при заточке отрезных резцов, советую посмотреть в видеоролике чуть ниже.
Доводка токарных резцов.
После заточки токарных резцов, их подвергают доводке карбидом бора, на чугунном диске, который вращается со скоростью 1 — 2 метра в сек. Вращение диска должно быть направлено от опорной поверхности доводимого резца к его режущим кромкам. А режущая кромка резца (при доводке) должна располагаться на уровне центра диска, или немного ниже его.
Сам процесс доводки токарных резцов заключается в последовательной притирке режущих лезвий и поверхностей резца, начиная с задней и заканчивая передней, удаления шероховатостей и доведения их до зеркального блеска. Почему до блеска и почему доводка так необходима.
Да потому что в процессе токарной обработки (как я написал выше) износ и затупление резца происходит от трения пластинки о стружку и о деталь, а чем идеальнее поверхность пластинки резца (меньше её шероховатость и выше класс чистоты поверхности) тем меньшее трение возникает в процессе точения и тем дольше резец не тупится (повышается стойкость инструмента).
Доводка резцов производится абразивными пастами на основе карбида бора и заключается в следующем. На доводочный диск (точнее на его рабочий торец), который можно купить, а можно и изготовить (кстати для окончательной доводки, диск может быть изготовлен не из чугуна, а из металла и обклеен кожей), перед началом доводки смачиваем керосином и наносим в зигзагообразном направлении абразивную пасту 1 и затем подводим резец 2 к диску — см. рисунок 4.
При применении керосина можно использовать всем известную пасту ГОИ (государственный оптический институт), но современные пасты используют без керосина, так как они жидкие и готовы к применению после взбалтывания. К тому же пасту ГОИ разной зернистости (особенно крупной) найти сейчас не так просто в продаже.
Поэтому вместо пасты ГОИ советую купить набор НШКК-6 от фирмы «Grinderman» (она же производит отличные заточные станки и разные круги), который стоит примерно 800 рублей и который предназначен для доводки резцов. Он состоит из нескольких флакончиков шлиф-зерна карбида кремния (F60, F120, F230, F400, F600, F1000) всего 6 флакончиков, каждый из которых содержит 200 грамм доводочной пасты разной зернистости.
Желательно чтобы при доводке резец был закреплён жёстко в специальном приспособлении, но при правильно установленном столике (подручнике) и плотно прижатом к нему резцом, можно добиться неплохого результата и без приспособления.
Столик подручника должен быть выставлен под заданным углом доводимой поверхности резца (проверяем угломером или шаблоном) и столик должен быть установлен с таким расчётом, чтобы режущие лезвия резца (при их доводке) располагались немного ниже или на уровне центра доводочного диска. Ну а направление вращения диска при доводке резца должно быть обратным направлению вращения заточного круга, то есть доводочный круг должен вращаться от державки к пластинке резца.
При прижатии резца и его доводке, зёрна абразивной пасты постепенно размельчаются, и проходя через режущие поверхности инструмента не производят сколов или царапин, а только лишь сглаживают шероховатости от предварительной заточки резца.
Для более качественного процесса доводки и для его ускорения, а также для полного использования всей поверхности диска (чтобы исключить неравномерный износ диска) необходимо постоянно передвигать резец вдоль поверхности диска в радиальном направлении (по отношению к доводочной плоскости диска).
В настоящее время появилось в продаже огромное количество алмазных кругов. Алмазная заточка и доводка является весьма эффективным средством повышения стойкости режущих инструментов. И при алмазной заточке твёрдосплавных резцов, чистота режущих поверхностей резца (по сравнению с заточкой корундовыми кругами) повышается на 2 класса. При этом ещё и увеличивается производительность, а число возможных переточек токарных разцов повышается аж на 20 — 30 процентов.
Ну и для заточки токарных резцов из быстрорежущих сталей (и для их доводки) алмазная заточка оказывается более эффективной и предпочтительной, так как достигается чистота поверхности 9 — 10 классов и как я уже писал выше, чем выше класс поверхности, тем медленнее резцы тупятся, то есть повышается их стойкость.
Однако следует учесть, что алмазную заточку инструмента следует производить только имея припуск на заточку не более 0,2 мм. Когда припуск на обработку больше указанного мной здесь значения (0,2 мм) экономически более выгодна заточка карборундовым кругом, с последующей заточкой и доводкой алмазным кругом, для которого припуск на доводку как правило равен всего 0,05 — 0,08 мм.
Чистоту доведённой поверхности резца контролируем с помощью сравнения с резцами эталонами (эталон можно взять, например купив какой то новый резец от авторитетной фирмы), а геометрию резца проверяем с помощью шаблонов (или с помощью специального прибора, у кого он есть). В зависимости от конструкции шаблона, токарные резцы проверяют вручную, или на специальной подставке.
Если проверка производится вручную, то разумеется резец держат в руке и к проверяемой плоскости (поверхности) прикладывают шаблон и смотрят на просвет, напротив источника света. При правильной заточке токарного резца и его доводке, проверяемый угол должен полностью совпадать с кромками шаблона и между ним и пластинкой резца не должно быть просветов.
У кого ещё нет заточного станка (говоря проще наждака) для заточки своих резцов, то как изготовить станок своими руками советую почитать вот в этой статье, там я описал пару вариантов, от самого простого до профессионального.
Вот вроде бы и всё, если что нибудь ещё вспомню о заточке токарных резцов и о их доводке, то обязательно допишу, успехов всем мастерам.