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?
Содержание:
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.
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.
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.
Сами алмазы делятся по заточке следующим образом:
- С одной режущей кромкой. Такой вариант заточки самый простой и используется для наружной и внутренней обработки заготовок.
- 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.
- 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.).
Крепление алмазов в резце может осуществляться двумя способами:
- 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.
- Механический зажим. В этом случае подготовленный кристалл зажимается в державке с помощью планки и прокладки (обычно графитовой)
Читайте также: резцы для токарного станка
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 материала | Скорость резания (м/мин) | Подача, мм/об |
|---|---|---|
Сплавы алюминия | 400 – 1000 | 0,02 – 0,08 |
Медь, баббиты | 400 – 1000 | 0,02 – 0,05 |
Разные типы бронзы | 400 – 600 | 0,02 – 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 для токарного станка должна быть непрерывной, иначе возможно растрескивание и выкалывание режущей кромки алмаза из-за неравномерного нагрева.
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.
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.
