Режущий инструмент в машиностроении: типы и применение.

Введение

Закаленный инструмент, используемый для резки материала из заготовки.

В контексте машиностроения, режущий инструмент или резак обычно представляет собой закаленный металлический инструмент, который используется для резки, формования и удаления материала из заготовки с помощью обрабатывающих инструментов, а также абразивных инструментов посредством деформации сдвига. Большинство этих инструментов предназначены исключительно для работы с металлами. Существует несколько различных типов однолезвийных режущих инструментов, изготовленных из различных закаленных металлических сплавов, которые шлифуются до определенной формы для выполнения конкретной операции в процессе точения, в результате чего получается готовая обработанная деталь. Однолезвийные режущие инструменты в основном используются в токарных операциях, выполняемых на токарном станке, где они различаются по размеру и составу сплава в зависимости от размера и типа обрабатываемого материала. Эти режущие инструменты удерживаются неподвижно в резцедержателе, который манипулирует инструментами для резки материала в нужную форму. Однолезвийные режущие инструменты также используются в формовочных и строгальных станках, которые удаляют материал с помощью одного режущего края. Фрезерные и сверлильные инструменты часто являются многолезвийными. Бурение используется исключительно для создания отверстий в заготовке. Все сверла имеют два режущих края, заточенные под одинаковым углом конусности, которые прорезают материал при приложении вращательного усилия вниз. Существуют также концевые фрезы или фрезерные резцы, которые также режут материал вращательным усилием. Хотя эти инструменты не предназначены для создания отверстий в заготовке, они режут посредством горизонтальной деформации сдвига, при которой заготовка входит в инструмент во время его вращения. Это называется траекторией инструмента, которая определяется осью стола, удерживающего заготовку. Этот стол предназначен для установки различных тисков и зажимных приспособлений, чтобы он мог перемещаться к режущему инструменту под разными углами и направлениями, в то время как заготовка остается неподвижной. Существует несколько различных типов концевых фрез, выполняющих определенный тип фрезерной обработки. Шлифовальные круги – это инструменты, содержащие множество режущих кромок, охватывающих всю поверхность круга. В отличие от металлических режущих инструментов, эти шлифовальные круги не затупляются. Фактически, формирование режущих кромок металлических режущих инструментов достигается с помощью шлифовальных кругов и других твердых абразивов. Существует несколько различных типов шлифовальных кругов, используемых для шлифовки различных типов металлов. Хотя эти круги и не являются металлами, они должны быть тверже металла, который они шлифуют. В отличие от шлифовального круга, если твердость металла превышает твердость круга, металл будет резать круг, что нежелательно. Каждое зерно абразива функционирует как микроскопическая одноточечная режущая кромка (хотя и с большим отрицательным углом наклона), срезая крошечную стружку. Материал режущего инструмента должен быть тверже материала, который необходимо разрезать, и инструмент должен выдерживать тепло и силу, возникающие в процессе резки металла. Кроме того, инструмент должен иметь определенную геометрию, с углами наклона, предназначенными для контакта режущей кромки с заготовкой без трения остальной части инструмента о поверхность заготовки. Важен также угол режущей поверхности, ширина канавки, количество канавок или зубьев и размер фаски. Для обеспечения длительного срока службы все вышеперечисленное должно быть оптимизировано, а также скорости и подача, при которых работает инструмент.

In the context of machining, a cutting tool or cutter is typically a hardened metal tool that is used to cut, shape, and remove material from a workpiece by means of machining tools as well as abrasive tools by way of shear deformation. The majority of these tools are designed exclusively for metals. There are several different types of single edge cutting tools that are made from a variety of hardened metal alloys that are ground to a specific shape in order to perform a specific part of the turning process resulting in a finished machined part. Single edge cutting tools are used mainly in the turning operations performed by a lathe in which they vary in size as well as alloy composition depending on the size and the type of material being turned. These cutting tools are held stationary by what is known as a tool post, which is what manipulates the tools to cut the material into the desired shape. Single edge cutting tools are also the means of cutting material performed by shaping machines and planing machines, which remove material by means of one cutting edge. Milling and drilling tools are often multipoint tools. Drilling is exclusively used to make holes in a workpiece. All drill bits have two cutting edges that are ground into two equally tapered angles which cuts through the material by applying downward rotational force. Endmills or milling bits, which also cut material by rotational force. Although these tools are not made to put holes in a workpiece. They cut by horizontal shear deformation in which the workpiece is brought into the tool as it's rotating. This is known as the tool path which is determined by the axis of the table that is holding the workpiece in place. This table is designed to accept a variety of vises and clamping tools so that it can move into the cutter at various angles and directions while the workpiece remains still. There are several different types of endmills that perform a certain type of milling action. Grinding stones are tools that contain several different cutting edges which encompasses the entirety of the stone. Unlike metallic cutting tools, these grinding stones never go dull. In fact the formation of cutting edges of metallic cutting tools are achieved by the use of grinding wheels and other hard abrasives. There are several different types of grinding stone wheels that are used to grind several different types of metals. Although these stones are not metal, they need to be harder than the metal that they grind. In contrast to the grinding stone, if the hardness of the metal exceeds that of the stone, the metal will cut the stone. This is not ideal. Each grain of abrasive functions as a microscopic single point cutting edge (although of high negative rake angle), and shears a tiny chip. Cutting tool materials must be harder than the material which is to be cut, and the tool must be able to withstand the heat and force generated in the metal cutting process. Also, the tool must have a specific geometry, with clearance angles designed so that the cutting edge can contact the workpiece without the rest of the tool dragging on the workpiece surface. The angle of the cutting face is also important, as is the flute width, number of flutes or teeth, and margin size. In order to have a long working life, all of the above must be optimized, plus the speeds and feeds at which the tool is run.

Типы

Линейные режущие инструменты включают в себя режущие плашки (одноточечные режущие инструменты) и броши. Вращающиеся режущие инструменты включают в себя сверла, зенкеры и развертки, метчики и плашки, развертки и дисковые пилы. Другие режущие инструменты, такие как полотна ленточных пил, полотна ножовок и круговые резцы, сочетают в себе элементы линейного и вращательного движения.

Режущие инструменты с вставками (индексируемые инструменты)

Режущие инструменты часто изготавливаются со сменными вставками или наконечниками (инструменты с наконечниками). В таких инструментах режущая кромка состоит из отдельной детали, припаянной, сварной или механически закрепленной на корпусе инструмента. Наиболее распространенные материалы для вставок – твердый сплав, поликристаллический алмаз и кубический нитрид бора. К инструментам, использующим вставки, относятся фрезы (торцевые фрезы, проходные фрезы), резцы и пильные полотна.

Настройка инструмента

Подробные инструкции по сборке инструмента из базового держателя, инструмента и сменного элемента могут храниться в системе управления инструментами.