Классификация металлорежущих инструментов и требования к ним
Инструмент – орудие, с помощью которого обрабатываются предметы или производятся какие-либо работы.
К инструменту относятся:
- режущий (резцы, фрезы, сверла и т.д.)
- мерительный (скобы, пробки, штангенциркули и т.д.)
- слесаросборочный (ключи, отвертки)
К технологической оснастке относятся: приспособления, пресс-формы. В машиностроении для обработки деталей машин необходимо много инструментов. Режущий инструмент, срезая тонкие слои металла, придает заготовке нужную форму, размеры и шероховатость поверхности. По сравнению с другими методами получения деталей машин, обрабатывание резанием обеспечивает наибольшую их точность и гибкость производительного процесса. Работоспособность режущего инструмента, его надежность оказывают существенное влияние на экономическую эффективность производства.
Эффективность – это получение наибольших результатов при наименьших затратах. Режущий инструмент обеспечивает внутренние связи процесса обработки.
1 – станок; 2 – заготовка; 3 – режущий инструмент.
Качество и стойкость инструмента определяют производительность и эффективность процесса обработки, получение детали требуемой формы, качества и точности.
Стойкость инструмента – это время его работы до затупления.
Основные требования, предъявляемые к режущим инструментам, определяются их назначением: обеспечением работоспособного состояния, технологичностью изготовления и восстановлением режущих свойств в процессе эксплуатации.
Возможности обработки резанием обеспечиваются материалом режущей части инструмента, его физико-механическими свойствами, термической обработкой и геометрическими параметрами. Получение требуемой формы обеспечивается конструкцией инструмента, формой его режущих кромок, и поэтому в конструкции инструмента необходимо предусматривать возможность и технологичность его восстановления. Качество поверхности зависит от схемы резания, последовательности образования требуемой поверхности, геометрических параметров инструмента, шероховатости его режущих кромок, условий и режима обработки.
Производительность процесса обработки зависит от режима резания, от материала режущей части инструмента, его конструктивных, геометрических параметров, способа отвода теплоты из зоны резания.
К инструментам, предназначенным для обработки гибких производственных систем, предъявляются следующие требования:
1) надежность работы;
2) возможность и быстрота настройки на требуемый размер;
3) возможность и быстрота замены;
4) точность и надежность базирования при установке на станке;
5) надежный отвод стружки;
6) обеспечение высокой точности обработанных поверхностей заготовок;
7) универсальность, возможность применения одних и тех же инструментов для обработки разных поверхностей заготовок;
Эти требования обеспечиваются конструкцией инструмента, технологией его изготовления и правильными условиями эксплуатации.
4.Основные части инструмента: рабочая, крепежная и направляющая, и их геометрические параметры.
У всех инструментов есть рабочая и присоединительная часть.
Присоединительная часть предназначена для соединения инструмента со станком, его базирования и закрепления.
Рабочая часть отделяет от заготовки срезаемый слой и отводит стружку из зоны резания.
На некоторых инструментах (протяжки, развертки) рабочая часть состоит из режущей и калибрующей. Режущая часть отделяет срезаемый слой, а калибрующая обеспечивает точные размеры, форму и качество обрабатываемой поверхности. Для того, чтобы режущий клин мог эффективно резать, его передняя и задняя поверхности должны иметь надлежащую форму и расположение. Расположение элементов режущего клина характеризуется углами в соответствующей системе координат. Эти углы и форма режущих поверхностей называются геометрией режущего инструмента.
Различают три системы координат:
1) инструментальная;
2) статическая;
3) кинематическая;
В инструментальной системе геометрические параметры рассматривают относительно базы, удобной для контроля изготовления инструмента. Эти параметры называются углами заточки, характеризующие инструмент, как свободное независимое тело.
В статической системе геометрические параметры определяют положение режущего клина относительно обрабатываемой детали и привязанного к векторам скорости главного движения V и движения подачи S.
В кинематической системе рассматриваются рабочие и геометрические параметры в процессе резания. И их значение определяется положением вектора скорости результирующего движения:
Статическая и кинематическая системы имеют две координатные плоскости: основную плоскость и плоскость резания.
Основная плоскость перпендикулярна вектору скорости главного движения 
в вершине режущего клина в статической системе координат или вектору скорости результирующего движения 
в рассматриваемой точке режущей кромки в кинематической системе.
Если главное движение резания вращательное, то основная плоскость в статической системе является осевой плоскостью детали, и основная плоскость образуется продольной и поперечной подачей. Плоскость резания касательная к режущей кромке в рассматриваемой точке и перпендикулярна основной плоскости.
Чаще инструментальная и статическая системы координат совпадают и геометрические параметры резца в них одинаковы.
Передний угол γ – это угол между передней поверхностью режущего клина и основной плоскостью. Он положительный, если лежит вне тела режущего клина.
Задний угол α – это угол между задней поверхностью режущего клина и плоскостью резания.
Угол между передней и задней поверхностями называется углом заострения β:
Угол между передней поверхностью и плоскостью резания называется углом резания δ:
Положение режущей кромки определяется углом в плане и углом наклона.
Угол в плане – это угол между проекцией режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи.
Угол наклона режущей кромки – это угол между режущей кромкой и основной плоскостью. Для главной режущей кромки он положительный, если вершина режущего клина – самая низкая точка режущей кромки по отношению к основной плоскости.
В большинстве случаев передний и задний углы задаются в секущей плоскости, нормальной к проекции режущей кромки на основную плоскость и называются нормальными. Но при изготовлении и измерении инструментов приходится оперировать углами γ и α в продольной или поперечной плоскостях к телу инструмента. Такие углы называются соответственно продольными и поперечными.
Крепежная часть режущего инструмента служит для установки и закрепления его в технологическом оборудовании. Она должна воспринимать силовые нагрузки в процессе резания, обеспечивать жесткость режущей части инструмента. У резцов крепежную часть делают в виде стержня квадратного или прямоугольного сечения, или в виде круглого сечения.
При вращательном главном движении инструмента крепежную часть выполняют в виде посадочного отверстия у насадных и дисковых цилиндрических инструментов, или в виде хвостовика у хвостовых режущих инструментов. Насадные инструменты имеют цилиндрическое или коническое посадочное отверстие, диаметры которых стандартизованы.
Силы резания и крутящий момент у насадных инструментов передаются на оправку, а у хвостовых – силами трения между хвостовиком и отверстием шпинделя станка.
Хвостовые инструменты имеют крепежную часть в виде цилиндрического или конического хвостовика. У хвостовых инструментов базы для обработки и контроля выполняются в виде центровых отверстий с углом конусности 600.