В любой токарной операции, будь то черновое обтачивание вала или чистовая обработка ответственной детали, успех процесса определяется множеством факторов. Среди них скорость резания, материал заготовки, геометрия заточки и, конечно, конструктивные параметры самого инструмента. Именно габаритные и присоединительные характеристики являются той фундаментальной основой, которая определяет возможность установки оснастки в станок и её поведение под нагрузкой. Поэтому знание и правильный подбор размеры резца это первое и обязательное условие для получения качественной поверхности и обеспечения безопасности работ.

Конструктивно любой токарный резец состоит из двух основных частей: державки, служащей для крепления в резцедержателе, и рабочей головки, которая непосредственно контактирует с материалом - 3 . Стандартные размеры резца строго регламентированы государственными стандартами, что обеспечивает взаимозаменяемость и универсальность использования инструмента на различных типах оборудования. Державка может иметь квадратное или прямоугольное сечение. Для квадратных державок ГОСТ устанавливает следующий размерный ряд: от 4×4 мм для мелких работ до 40×40 мм для тяжелых токарных станков. Прямоугольные державки также имеют фиксированные сочетания сторон, например, 16×10, 25×20 или 50×32 мм - 3 - 7 . Выбор конкретного сечения зависит от мощности станка и усилий, возникающих в процессе резания.

Однако геометрия инструмента не ограничивается только сечением хвостовика. Не менее важны параметры его рабочей части, которые определяют условия резания и отвода стружки. Ключевую роль здесь играют углы заточки, измеряемые в различных координатных плоскостях. К основным геометрическим параметрам относятся: передний угол (γ), влияющий на деформацию срезаемого слоя, задний главный угол (α), уменьшающий трение между резцом и поверхностью резания, а также угол наклона главной режущей кромки (λ), который задает направление схода стружки - 4 - 7 . Все эти углы в совокупности с линейными габаритами и составляют полную картину, описывающую размеры резца и его эксплуатационные возможности.

Помимо универсальных токарных резцов, существуют специализированные виды инструмента, для которых геометрические параметры имеют особое значение. Например, отрезные и прорезные резцы, используемые для создания канавок и отрезания заготовок, изготавливаются в соответствии с ГОСТ 28978-91. Этот стандарт детально регламентирует размеры резца данного типа: ширину режущей пластины (S), высоту и длину державки, а также общую длину инструмента - 1 - 5 . Так, для резца с шириной пластины 3 мм предусмотрена державка высотой 20 мм и общей длиной 150 мм, а для более мощного инструмента с пластиной 6 мм державка может быть высотой 32 мм - 5 . Точное соблюдение этих параметров критически важно, поскольку отклонение даже на доли миллиметра может привести к поломке инструмента или браку детали.

Геометрические параметры тесно связаны с условиями обработки и свойствами материала заготовки. Так, при черновом точении, когда снимается большой припуск и возникают значительные нагрузки, применяются резцы с увеличенным углом заострения (β) и уменьшенными передними углами, что повышает прочность кромки. Для чистовых операций, требующих высокой точности и малой шероховатости, передний угол (γ) делают больше, облегчая процесс резания - 4 . При обработке вязких материалов передний угол также увеличивают, а для хрупких и твердых уменьшают. Таким образом, размеры резца и его угловые параметры это не произвольные величины, а результат инженерного расчета, учитывающего физику процесса резания.

Для точного позиционирования инструмента в станке используются державки, которые также стандартизированы. ГОСТ 28979-91 устанавливает основные размеры державок для сборных прорезных и отрезных резцов. В документе приведены точные значения высоты и ширины посадочного паза, что гарантирует надежную фиксацию режущей пластины и исключает ее смещение под нагрузкой - 6 - 10 . Например, державка с сечением 20×20 мм имеет высоту 27,8 мм и длину 125 мм, а более мощная 32×32 мм длину 150 мм - 6 . Эти цифры напрямую влияют на жесткость системы "станок приспособление инструмент деталь".

На практике выбор геометрии инструмента часто требует компромисса. Например, увеличение главного угла в плане (φ) уменьшает радиальную составляющую силы резания, что полезно при обработке нежестких валов, но при этом повышается нагрузка на вершину резца и ухудшается теплоотвод - 7 . Поэтому квалифицированный технолог или токарь всегда сопоставляет условия обработки с геометрией имеющегося инструмента. Маркировка резца, содержащая информацию о его типе, размерах державки и режущей пластины, помогает быстро принять верное решение - 7