Режущие инструменты
при токарных работах:
как выбрать и правильно использовать

😈Выбор режущего инструмента при токарной обработке напрямую влияет на точность и чистоту готовой поверхности, устойчивость режущих кромок, длительность работы без переточки и безопасность оператора. Разобравшись в типах инструментов и материалах кромок, можно существенно повысить производительность и снизить износ оснастки и станочного оборудования.

Токарная обработка охватывает широкий спектр операций, отличающихся по направлению перемещения инструмента, цели съемки материала и требуемой точности. Основу составляют следующие виды работ:

• Продольное точение — срезание материала вдоль оси вращения детали. Используются преимущественно проходные резцы с прямыми кромками.
• Поперечное точение — обработка поперек оси вращения. Требует устойчивых державок и коротких державочных плеч для снижения вибраций.
• Подрезание — торцевая обработка. Здесь важны геометрия режущей кромки и правильный угол установки для уменьшения ступенчатости и заусенцев.
• Расточка — внутренняя обработка отверстий. Используются расточные резцы с длинным вылетом и усиленными сечениями для стабильной подачи.
• Резьбонарезание — как метрическая, так и дюймовая резьба внутри и снаружи. Задействуются резьбовые резцы, метчики и гребёнки.
• Отрезка — отделение заготовки, используются специальные отрезные резцы со сниженной шириной и высокой жесткостью.

Каждому типу операций соответствует уникальная нагрузка на режущую кромку. При черновой обработке требуются прочные резцы с резервом стойкости, часто с твердосплавными пластинами; при чистовой — важна геометрия кромки, минимальный радиус тупости и качественная заточка.
Выбор инструмента зависит и от обрабатываемого материала. Например:

• При сером чугуне — лучшие результаты дают резцы с отрицательным передним углом, позволяющие гасить вибрации.
• Для нержавеющей стали — важно учитывать низкую теплопроводность: приоритет — твердосплавные инструменты с покрытием TiAlN, улучшающим отвод тепла.
• Обработка алюминия — требует острых кромок, положительных углов и зеркального покрытия, препятствующего налипанию материала на кромку.

😈 Разнообразие токарных инструментов велико, но понимать классификацию нужно не по справочнику, а с позиции целесообразности выбора под производство, задачу и оборудование. Сначала — базовое деление:

• Цельные резцы — изготавливаются полностью из одного материала (например, быстрорежущей стали). Просты и недороги, но быстро теряют форму, требуют переточки.
• Сборные — с механическим креплением сменных режущих пластин. Основа — державка, режущий элемент — стандартная сменная пластина.
• С напаянными пластинами — промежуточный тип. Твердосплавная пластина припаивается к стальной державке. Дешевле, чем сборные, но менее гибки в эксплуатации.

По назначению выделяют следующие группы:

1. Проходные резцы — универсальные, применяются при продольной и поперечной внешней обработке. Могут иметь прямую или изогнутую форму.
2. Подрезные — остроконечные резцы с заточкой под углом, для точной обработки торца детали. Часто применяются при выполнении цилиндрических и конических сопряжений.
3. Расточные — длинные резцы с малым сечением, предназначенные для работы внутри отверстий. Требуют компенсации прогиба и минимизации резонансов.
4. Резьбовые — обладают определённым профилем для нарезания внутренней или наружной резьбы. Присутствуют варианты для метрической, дюймовой и нестандартной резьбы.
5. Отрезные — узкие и прочные, позволяют отделять заготовку от прутка либо выполнять канавки. Важно правильное охлаждение и контроль направления подачи.
6. Фасочные — позволяют снимать фаски под нужным углом — как стандартные 45°, так и произвольные, включая профильные элементы.

Для небольших производств максимальную гибкость дают сборные системы с ISO-совместимыми пластинами — позволяет иметь меньшее количество оснастки при большей номенклатуре задач. Один резец с несколькими типами пластин выполняет и черновую, и чистовую обработку, и тонкую нарезку. Это особенно выгодно при небольшой партии деталей разной конфигурации.
На ЧПУ-станках сборные резцы со сменными пластинами почти полностью вытеснили цельные. Причина —:

• легкость перенастройки под задачу,
• снижение времени простоя при износе,
• прогнозируемая износостойкость,
• возможность автоматической замены.

Задумайтесь: насколько важна для вас экономия инструмента за счёт сменных пластин? Если идёт речь о мелкосерийной и серийной работе — выгода может доходить до 30–40% в расчёте на год при сопоставимом качестве обработки.
Формы резцов также играют роль. Для обеспечения устойчивости используются резцы с треугольным, квадратным и ромбическим сечением державки. Для точного захода в углубления и «карманы» — прямые и упорные формы. Оснастка — это не только форма, но и система крепления: винтовое, эксцентриковое, клинья. Некачественное крепление становится одним из самых частых источников биений и трещин на пластине.
Есть важный момент: режущая кромка у большинства современных резцов может иметь микроскопический радиус притупления, что влияет на состояние обрабатываемой поверхности. Например, PVD-покрытые твердосплавные пластины с подготовленным микрорадиусом позволяют добиться Ra 0,2–0,4 мкм даже при нормальных подачах (0,1–0,2 мм/об).
Истинная универсальность инструмента определяется не только его формой, но и наличием сменных элементов: возможность быстрой замены пластины, регулировки угла и центральной оси делает резец адаптивным под задачу без смены всей державки.

😈 Материал, из которого изготовлена режущая кромка, определяет поведение инструмента в условиях высокой температуры, скорости резания, силы подачи и взаимодействия с конкретным металлом. Одна и та же форма державки, но с разной пластиной, даёт абсолютно различный результат.
Быстрорежущая сталь (HSS) — чаще всего используется в цельных и напаянных резцах. Обладает отличной вязкостью и способностью работать при переменных режимах, где присутствуют ударные или нестабильные нагрузки. Но теряет прочность при температурах выше 600 °C, что ограничивает скорость резания. Подходит для мануальной токарной обработки, чистовых операций, точения меди, алюминия и низкоуглеродистой стали.
Твердые сплавы (ТВС), преимущественно на основе карбида вольфрама с добавками Co, TiC, TaC — лидер в промышленных применениях. Это стандарт в производстве сменных режущих пластин. За счёт высокой твёрдости (до 92 HRA) позволяют работать на высоких скоростях (до 600 м/мин для стали). Дополнительно покрываются многослойными PVD или CVD слоями — TiN, AlTiN, CrN и др. Это повышает износостойкость и позволяет работать при минимальной подаче, не перегревая срез.
Керамика, CBN и PCD используются в узкоспециализированных задачах:

• Керамика — устойчива к абразивному износу, но плохо переносит ударные нагрузки. Применяется для чистовой обработки твёрдой закалённой стали на высокой скорости.
• CBN (кубический нитрид бора) — пригоден для деталей с твёрдостью 45–70 HRC. Имеет максимальную стойкость, но высокая стоимость ограничивает повсеместное применение.
• PCD (поликристаллический алмаз) — идеален для обработки цветных металлов и неметаллов: алюминиевых сплавов, меди, графита, композитов. На шлифовку требуется дорогое оборудование, недопустим контакт с железом (интенсивно окисляется).

Сравнение наглядно демонстрирует, как выбрать материал под задачу:


Если стоит выбор инструмента в рамках ограниченного бюджета, ТВС-инструмент с покрытием остаётся наиболее рациональным в сочетании стоимости и производительности.

😈 Выбор токарного инструмента для ЧПУ-станка обусловлен как точностью, так и возможностью стандартизации. В отличие от ручной обработки, где оператор может «компенсировать» несовершенство резца, ЧПУ-система требует идеальной геометрии, надёжного крепления и стабильности среза.
Основные требования:

• Стандартизированные державки и сменные пластины (ISO, DIN) позволяют использовать единый парк инструмента на разных станках, что важно при масштабе производства.
• Форма режущей кромки критична для качества поверхности. Например, ромбические пластины с углом 55° дают хорошее сочетание прочности и точности при точении фасонных поверхностей.
• Посадочные размеры и системы крепления (винтовые, рычажные, клиновые) влияют на стабильность центра — чем меньше биение, тем выше точность.
• Передний угол пластины — при обработке мягких металлов (например, алюминия) лучшую поверхность обеспечивают положительные углы (10–20°), снижающие силы резания и вибрации.

Пример: при обработке алюминиевых заготовок на автоматизированной линии ЧПУ пластины типа DCGT с положительным передним углом и суперзеркальным покрытием обеспечили 28% снижение шероховатости (с Ra 0,8 до 0,57 мкм) при тех же параметрах подачи и оборота.
Важно учитывать и экономику: правильно подобранный инструмент снижает не только количество брака и износ станка, но и время на перенастройку. Например, использование единого типа державки для четырёх разных диаметров детали экономит от 7 до 11 минут на каждую новую установку.
Также при выборе режущей оснастки для токарных ЧПУ станков необходимо учитывать:

• возможность автоматической замены пластин в револьверной голове;
• наличие центрации по упорным поверхностям державки;
• максимальную длину вылета (для расточных операций).

Выбор не начинается с каталога, а с анализа параметров детали и условий обработки. Ниже — краткая схема для осознанного подбора.

1. Какая заготовка? — материал, твёрдость, структура. Сталь 45 и латунь — разные подходы.
2. Что за деталь? — наружные или внутренние поверхности, резьба, фаски, канавки, отверстия. Это влияет на форму и длину резца.
3. Какой тип обработки? — черновая (глубокие съёмы, прочный инструмент с высокой подачей) или чистовая (малая глубина, высокая точность, острая кромка).
4. Какой объём производства? — для единичного производства дешевле цельный резец, для серийного — сменные пластины.
5. Какой режим работы? — ограничения по скорости шпинделя, подаче, жёсткости системы.

Примеры типовых выборов:

• Черновая обработка стали 45 — пластина CNMG 12 с державкой PCLNR, подача 0,3–0,5 мм/об, глубина до 3 мм, покрытие TiCN.
• Точение меди — пластины с острым положительным углом (15°), минимальная подача, без покрытия, во избежание налипания.
• Мелкая внутренняя резьба — резьбовой микрорезец с диаметром державки 6–8 мм, внутренняя подача СОЖ.

Методичный подход минимизирует риски и увеличивает срок службы режущей оснастки.

С помощью программным управлением токаря выполняется производственный процесс обработки, который должен обеспечивать соблюдение необходимых параметров: образуется стружка, используется главная бабка, патрон, винт, набор приспособлений, суппорт с правой и задней сторон, работающий с двумя вращающимися элементами. Валы, втулка, гайки, болты, кольцо, труб и другие части фиксируются, при этом происходит удаление посторонних предметов, а головки, корпуса и основанием станка служит жесткой станина. Перед началом передач движения и перед установкой сверла важно найти плоские места и проверить соблюдение правил.

Для достижения точной обработки учитывается множество факторов: шаг, мощность, весы, заданных параметров, особенности металлорежущего инструмента — лезвия, плашки, канавочные фрезы, зенкерование, резка пазов и зубьев. Используется охлаждающей жидкости для предотвращения перегрева, фиксация осуществляется узлами с фартуком, регулируемый механизм перемещается вращательного типа, оснащенный измерительные приборы и силовой комплектующие. В случае сложных соединений применяются высокоточные кулачки резцедержателя, а обрабатывается листового материала и колес эффективно и своевременно.

После проверки и проверки соответствия технической документации, изделие фиксируется согласно положения и исполнению, различающихся в зависимости от назначения. Производства выбирают удобный способ управления, используют существующие устройства, подставка и крючками для хранения, а токаря передавать информацию электронный способом через email или обратным звонок. Для заказ оформляется корзина, указывается адрес доставки, продукция поступает в узлы, используется пожарное оборудование, и автор инструкции описывает как создавать чистые детали, достичь качества и увеличения ресурса при соблюдение техники безопасности.