Обычно в токарном деле используются резцы из твёрдых металлических сплавов.

Однако в некоторых случаях применяются инструменты из алмаза – самого твёрдого материала в природе. Для чего они используются и какими параметрами должны обладать?

almaz-rezchi

Для чего используются в токарном деле?

Основная сфера, в которой применяются алмазные резцы – это обработка следующих материалов:

  • Цветные металлы (в первую очередь – тонкое точение).
  • Неметаллические материалы – пластик, фибра, эбонит, каучук и т. д. Дело в том, что при обработке пластмасс эффективность алмазных резцов в десятки раз выше, чем у обычных твердосплавных.

Для работы по чёрному металлу алмазные резцы применяются редко: этот инструмент достаточно хрупок (особенно к боковым нагрузкам) и быстро выходит из строя. Тем не менее, для обработки по 1-му классу, где снимается небольшое количество припуска, алмазный инструмент может применяться и для заготовок из чугуна и стали.

almaz-rezchi-1

Главная причина, по которой используются резцы с алмазной поверхностью – это высочайшее качество обработки и готовой поверхности. Как следствие, готовое изделие обладает высокой долговечностью в эксплуатации.

Важно!
Алмазные резцы не слишком долговечны – их можно перетачивать не более 15 раз (а в большинстве случаев – не более 6). Это надо учитывать при выборе технологии токарной обработки изделия.

Разновидности и конструкции режущих инструментов для токарного станка

У всех типов алмазных резцов общим является основной принцип изготовления. Они состоят из двух элементов:

  • Режущая часть – технический алмаз размером от 0,5 до 1,2 карата.
  • Держатель – металлическая конструкция, с помощью которой резец закрепляется в рабочей части токарного станка.

almaz-rezchi-2

Сами алмазы делятся по заточке следующим образом:

  1. С одной режущей кромкой. Такой вариант заточки самый простой и используется для наружной и внутренней обработки заготовок.
  2. С фасетчатой огранкой, когда образуется две и более режущих кромки. Это позволяет работать резцом без дополнительной заточки: достаточно просто повернуть резец в держателе, чтобы использовать ещё целую кромку.
  3. С закруглённой кромкой. Такой вариант используется для точной обработки, поскольку обеспечивает высокую чистоту готовой поверхности. Применяются они в основном для неметаллических материалов (керамика, пластик и т. д.).

almaz-rezchi-3

Крепление алмазов в резце может осуществляться двумя способами:

  1. Заливка на две трети в припой. Это обеспечивает большую прочность по сравнению с механическим креплением, позволяет использовать совсем мелкие алмазы (до 0,1 карата), но чревато термическим разрушением кристалла. При воздействии температуры в 750 – 800 градусов в неинертной (то есть содержащей кислород) среде начинается образование микродефектов алмаза, которые рано или поздно приведут к его дроблению. Поэтому заливка припоем должна по возможности проводиться в азотной или иной инертной атмосфере, и уж во всяком случае недопустимо нагревание державки для алмаза открытым пламенем.
  2. Механический зажим. В этом случае подготовленный кристалл зажимается в державке с помощью планки и прокладки (обычно графитовой)

Скоростные режимы

При всей их высочайшей твёрдости, алмазные резцы – инструмент хрупкий, особенно неустойчивый при боковых нагрузках (возможно выкрашивание режущей кромки). Поэтому при использовании их в токарной обработке нужно соблюдать скоростной режим точения. К нему предъявляются следующие требования:

  • Высокая скорость – от 400 до 1000 м/мин., максимально допустимая – до 3000 м/мин.
  • Небольшая подача – не более 0,1 мм.
  • Малая глубина резания – не более 0,1-0,3 мм.

Конкретные режимы обработки приведены в таблице:

Тип материалаСкорость резания (м/мин)Подача, мм/об
Сплавы алюминия400 – 10000,02 – 0,08
Медь, баббиты400 – 10000,02 – 0,05
Разные типы бронзы400 – 6000,02 – 0,05

Охлаждение обычно не используется, однако при работе с заготовками из цветных металлов может применяться промывка водно-масляной эмульсией, удаляющей стружку. В этом случае подача эмульсии должна быть непрерывной, иначе возможно растрескивание и выкалывание режущей кромки алмаза из-за неравномерного нагрева.

almaz-rezchi-rez-rab

Обычно алмазным резцом весь припуск снимается за один проход. Если же предварительная обработка заготовки не слишком точна, допустимо делать два прохода, но при первом снимается не менее 2/3 припуска, а второй используется уже до окончательной доводки до требуемых параметров.

Важно!
Алмазный инструмент не годится для обычных токарных станков – зубчатая подача не может обеспечить необходимую точность, и из-за вибрации теряются все преимущества именно таких резцов. Алмазы применяются на специальном оборудовании для тонкой расточки: вертикальных одно- и многошпиндельных станках, станках и т. п. На станках с зубчатой подачей лучше использовать обычные твердосплавные резцы.

Как выбрать и примерные цены?

При выборе алмазных резцов надо исходить из следующих параметров:

  • Тип используемого материала.
  • Технологические операции, которые будут проводиться.
  • Геометрические параметры алмаза.

При выборе геометрии учитывается хрупкость материала. Угол заострения не может снижаться ниже значения в 75 градусов, а лучше – 80. Передний угол выбирается в зависимости от материала: чем выше прочность – тем меньше угол. Допустимо использование нулевого или даже отрицательного (до -15 градусов) переднего угла.

При тонком точении, возможно наростообразование, которое уменьшается с увеличением переднего угла – однако, потеря прочности при этом многократно растёт, поэтому идти на такой риск не следует.

Задний угол выбирается в 8-15 градусов, при этом для наружной обработки он должен быть меньше, чем для расточки. Главный же угол выбирается в зависимости от характера операций:

  • При точении на проход в одну сторону – 60 градусов.
  • В двух направлениях – 45 градусов.
  • Подрезание уступов – 90 градусов.

Вспомогательный угол влияет на чистоту обработки. Его величина должна составлять:

  • 20 градусов – для односторонней обработки
  • 45 градусов – при двусторонней для врезания.

А также значение имеют и размеры кристаллов алмаза:

  • Крупные (около 1 карата) – для отрезных резцов.
  • Мелкие (от 0,3, в некоторых случаях – даже от 0,1 карата) – для проходных.

Цена на алмазные резцы зависит от размеров кристалла в нём и от конструкции державки. В среднем однокаратный резец стоит не менее 150 тысяч рублей (без учёта стоимости державки).

Советы и рекомендации опытных мастеров

Алмазный резец – это высокопрофессиональный и дорогой инструмент, используемый крайне ограниченно. Поэтому важно соблюдать следующие рекомендации:

  • Никогда нельзя использовать алмаз для обработки неподходящего материала. Это лучший способ его загубить.
  • Следует тщательно соблюдать скорость резания и подачи резца.
  • При использовании алмазного инструмента может потребоваться и специнструмент для его правки и доводки (например, бронзовые круги с алмазным напылением для переточки и т. д).
  • Во многих случаях вместо алмаза можно использовать твердосплавные металлические резцы. После обработки ими поверхность может потребовать полировки – но технологически это иногда проще, чем точная резка алмазным инструментом.

В целом же алмазные резцы могут применяться там, где экономическая эффективность производства позволяет использовать этот высококачественный, но крайне дорогой инструмент.