Основные элементы токарного проходного резца. Элементы резца и его углы в секущих плоскостях Основные углы токарного резца

Углы рабочей части резца сильно влияют на протекание процесса резания.

Правильно выбрав углы резца, можно значительно увеличить продолжительность его непрерывной работы до затупления (стойкость) и обработать в единицу времени (в минуту или час) большее количество деталей.

От выбора углов резца зависит также сила резания, действующая на резец, потребная мощность, качество обработанной поверхности и др. Вот почему каждый токарь должен хорошо изучить назначение каждого из углов заточки резца и уметь правильно подбирать их наивыгоднейшую величину.

Углы резца (рис. 48) можно разделить на главные углы, углы резца в плане и угол наклона главной режущей кромки.

К главным углам относятся: задний угол, передний угол и угол заострения; углы резца в плане включают главный и вспомогательный.

Главные углы резца следует измерять в главной секущей плоскости, которая перпендикулярна к плоскости резания и основной плоскости.

Рабочая часть резца представляет клин (на рис. 48 заштрихован), форма которого характеризуется углом между передней и главной задней поверхностями резца. Этот угол называется углом заострения и обозначается греческой буквой в (бета).

Задним углом б (альфа ) называется угол между главной задней поверхностью и плоскостью резания.

Задний угол б служит для уменьшения трения между задней поверхностью резца и обрабатываемой деталью. Уменьшая трение, тем самым уменьшаем нагрев резца, который благодаря этому меньше изнашивается. Однако, если задний угол сильно увеличен, резец получается ослабленным и быстро разрушается.

Передним углом г (гамма ) называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания, проведенной через главную режущую кромку.

Передний угол г играет важную роль в процессе образования стружки. С увеличением переднего угла облегчается врезание резца в металл, уменьшается деформация срезаемого слоя, улучшается сход стружки, уменьшается сила резания и расход мощности, улучшается качество обработанной поверхности. С другой стороны, чрезмерное увеличение переднего угла приводит к ослаблению режущей кромки и понижению ее прочности, к увеличению износа резца вследствие выкрашивания режущей кромки, к ухудшению отвода тепла. Поэтому при обработке твердых и хрупких металлов для повышения прочности инструмента, а также его стойкости следует применять резцы с меньшим передним углом; при обработке мягких и вязких металлов для облегчения отвода стружки следует применять резцы с большим передним углом. Практически выбор переднего угла зависит, помимо механических свойств обрабатываемого материала, от материала резца и формы передней поверхности.

Углы в плане. Главным углом в плане ц (фи ) называется угол между главной режущей кромкой и направлением подачи.

Угол ц обычно выбирают в пределах 30--90° в зависимости от вида обработки, типа резца, жесткости обрабатываемой детали и резца и способа их крепления. При обработке большинства металлов проходными обдирочными резцами можно брать угол ф = 45°; при обработке тонких длинных деталей в центрах необходимо применять резцы с углом в плане 60, 75 или даже 90°, чтобы детали не прогибались и не дрожали.

Вспомогательным углом в плане ц 1 называется угол между вспомогательной режущей кромкой и направлением подачи.

Углом л (ламбда ) наклона главной режущей кромки (рис. 49) называется угол между главной режущей кромкой и линией, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости.

1 - фасонный; 2 - прямой проходной; 3- 5 - отогнутые проходные; б - чистовой; 7 - отрезной оттянутый; 8 - резьбовой; 9 - подрезной; 10 - расточной

Рисунок 3 –Типы токарных резцов (а)

и многогранных неперетачиваемых пластинок (б)

Головка резца включает переднюю поверхность - поверхность, по которой сходит стружка, и задние поверхности (главную и вспомогательную), обращенные к обрабатываемой поверхности за­готовки. При заточке этих трех поверхностей образуются режущие кромки. Пере­сечением передней и главной задней поверхностей образуется главная режущая кромка, выполняющая основную работу резания, а пересечением передней и вспомогательной задней поверхностей – вспомогательная режущая кромка.

Вершина резца - точка сопряжения главной и вспомогательной режущих кромок - в плане имеет радиус закругления и может быть прямолинейной (отрезные резцы).

При точении заготовки различают следующие поверхности и плоскости (рис. 5):

1- главная задняя поверхность; 2 - 1 – плоскость резания; 2 – обраба-

главная режущая кромка; 3 - вершина; тываемая поверхность; 3 – поверх-

4 - передняя поверхность; 5 - тело; ность резания; 4 – обработанная

6 - головка: 7 - вспомо­гательная поверхность; 5 – основная плоскость

режущая кромка; 8 - вспомогательная Рисунок 5– Поверхности

задняя поверх­ность и плоскости при точении

Рисунок 4 – Основные

элементы резца

Обрабатываемую поверхность, с которой снимается струж­ка;

Обработанную поверхность, с которой срезан слой металла;

Поверхность резания - переходную поверхность между об­рабатываемой и обработанной поверхностями, образуемую не­посредственно главной режущей кромкой резца;

Основную плоскость - плоскость, параллельную направлениям продольной и поперечной подач;

Плоскость резания - плоскость, касательную к поверхности
резания и проходящую через главную режущую кромку резца;

Главную секущую плоскость - плоскость, перпендикулярную к проекции главной режущей кромки на основную плоскость;

Вспомогательную секущую плоскость - плоскость, перпен­дикулярную к проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость.

Углы резца (рис. 6) делят на главные, вспомогатель­ные и углы в плане. Главные углы измеряют в главной секущей плоскости: это главный задний угол α , передний угол γ , угол заострения β и угол резания δ .

Во вспомогательной секу­щей плоскости измеряют вспомогательный задний угол .

Углы в плане - это главный угол в плане , вспомогатель­ный угол в плане и угол при вершине в плане ε .

Главным задним углом α называется угол между главной задней поверхностью и плоскостью резания; служит для уменьшения трения между поверхностью резания и главной задней поверхностью резца и выбирается в пределах от 6 до 12°, при этом большее значение угла берется для мягких и вязких материалов, меньшее - для твердых и хрупких.

Передним углом γ называется угол между передней по­верхностью резца и плоскостью, проведенной через главную ре­жущую кромку перпендикулярно к плоскости резания; служит для облегчения схода стружки, уменьшения работы деформации и расхода мощности на резание и выбирается в пределах от -10 до +30°, при этом отрицательные значения назначают для твер­досплавных резцов при обработке закаленных сталей, а положи­тельные - при обработке мягких и вязких материалов.

Углом заострения β называется угол между передней и задней поверхностями резца; он определяется по формуле

β = 90° - (α+γ).

Углом резания δ называется угол между передней поверх­ностью и плоскостью резания; он равен сумме углов α + β .

Главным углом в плане φ называется угол между про­екцией главной режущей кромки на основную плоскость и направ­лением подачи; определяется конструктивными особенностями детали, жесткостью системы станок -приспособление - инструмент - деталь (СПИД) и выбирается в пределах от 30 до 90°. С уменьшением угла φ улучшается качество обрабатываемой по­верхности, повышается стойкость резца, однако при недостаточной жесткости системы СПИД уменьшение угла φ вызывает ­

Рисунок 6 –Углы резца

виб­рацию заготовки и резца, что приводит к ухудшению шерохова­тости поверхности. В этом случае применяют резцы с главным углом в плане, равным 60, 75 или 90°.

Вспомогательный угол в плане - угол между проекцией вспомогательной режущей кромки и направлением по­дачи - для резцов различных типов выбирается от 5 до 45°.

Угол при вершине резца в плане ε - угол между проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основ­ную плоскость - определяется по формуле

ε = 180 – (φ+φ 1).

Угол наклона главной режущей кромки λ - угол между главной режущей кромкой и плоскостью, проведенной че­рез вершину резца параллельно основной плоскости, определяет направление схода стружки и обеспечивает необходимую проч­ность вершины резца, может быть положительным (если вершина резца является низшей точкой главной режущей кромки), отрица­тельным (если вершина резца является наивысшей точкой глав­ной режущей кромки) и равным нулю (если главная режущая кромка параллельна основной плоскости); при черновой обра­ботке выбирается в пределах от 4 до 20°, при чистовой - от 0 до -5°.

Ручную заточку резцов выполняют на заточном станке ЭЗС-2 или на точильно-шлифовальном станке модели 3Б633, при этом для заточки быстрорежущих резцов рекомендуется установить шлифовальный круг из электрокорунда белого зернистостью 16 - 25 и твердостью СМ1 - СМ2, а для резцов, оснащенных пла­стинками из твердых сплавов, - круг из карбида кремния зеле­ного зернистостью 16 и твердостью Μ или СМ. Качествен­ную заточку твердосплавных резцов выполняют алмазными кругами. При заточке не следует слишком сильно прижимать резец к шлифовальному кругу. Для охлаждения резца используют ванночку с водой.

Под геометрическими параметрами резца понимают значение углов, определяющих взаимное расположение элементов рабочей части резца (передней и задних поверхностей и лезвий резца). Геометрические параметры резца называют углами заточки или геометрией резца. Геометрию резца принято рассматривать в статическом положении резца (углы заточки резца) и в процессе резания (углы резания). При обычных условиях точения различия между углами заточки и углами резания невелики. Однако при обработке крупных резьб, спиралей разница в углах существенна и при назначении углов резца это необходимо учитывать. Для определения углов заточки резца по ГОСТ вводятся следующие понятия: основная плоскость, плоскость резания, главная и вспомогательная секущие плоскости.

ОСНОВНАЯ ПЛОСОКСТЬ Р-Р (рис. 1.5) проводится через рассматриваемую точку параллельно направлению продольной и поперечной подачи.

ПЛОСКОСТЬЮ РЕЗАНИЯ называется плоскость, касательная к поверхности резания, проходящая через прямолинейное главное лезвие и перпендикулярная к основной плоскости.

ГЛАВНОЙ СЕКУЩЕЙ называется плоскость N - N , перпендикулярная к направлению главного режущего лезвия.

ВСПОМОГАТЕЛЬНОЙ СЕКУЩЕЙ называется плоскость N 1 - N 1 , перпендикулярная к направлению вспомогательного режущего лезвия.

Углы резания, измеренные в главной секущей плоскости называются ГЛАВНЫМИ УГЛАМИ резца.

ГЛАВНЫМ ЗАДНИМ углом a называется угол между главной задней поверхностью рабочей части резца и плоскостью резания. Этот угол в основном служит для уменьшения трения поверхности резания о главную заднюю поверхность рабочей части резца и назначается в пределах от 16 О
до 12 О. Величина главного заднего угла зависит от свойств обрабатываемого материала и условий механической обработки. Задний угол a всегда должен быть положительным. Даже при a =0 тело вращения заготовки будет пересекать сечение инструмента.

ПЕРЕДНИМ УГЛОМ g называется угол между передней поверхностью и плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания. Выбор величины переднего угла g производится, исходя из условий обработки и физико-механических свойств обрабатываемого материала. При увеличении g облегчается резание, снижаются силы трения, уменьшаются деформации срезаемого слоя и расход энергии, улучшается качество обработанной поверхности. Но чрезмерное увеличение переднего угла приводит к уменьшению прочности режущего клина, ухудшению отвода тепла из зоны резания, уменьшению износостойкости резца.

УГЛОМ ЗАОСТРЕНИЯ b называется угол между передней и главной задней поверхностью резца.

УГЛОМ РЕЗАНИЯ d называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью резания. По рис. 1.5: a +b =d ; a +b +g =p /2; d =(p /2)-g .

Вспомогательные углы резца a 1 ; b 1 ; g 1 измеряются во вспомогательной секущей плоскости N 1 - N 1 и определяются также как и главные.

ГЛАВНЫМ УГЛОМ в плане j называется угол между направлением подачи и проекцией главного режущего лезвия резца на основную плоскость.

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫМ УГЛОМ в плане j 1 называется угол между направлением подачи и проекцией вспомогательного режущего лезвия на основную плоскость.

УГЛОМ ПРИ ВЕРШИНЕ РЕЗЦА e называется угол между проекциями режущих лезвий резца на основную плоскость.

Между углами в плане j ; j 1 ; e существует зависимость: j +j 1 +e =180 О.

Главный и вспомогательный (j и j 1) углы в плане резца оказывают большое влияние на соотношение осевой и радиальной составляющих усилия резания, условия отвода тепла и качество обработанной поверхности.

Уменьшение главного угла в плане j и вспомогательного j 1 , приводит к снижению шероховатости обработанной поверхности, как это следует из рис. 1.6. и соотношения:

где: Rz - высота микронеровностей на обработанной поверхности, мкм.

Но при малых значениях j и j 1 возрастает радиальная сила резания и снижается точность обработки. Увеличение угла j уменьшает величину радиальной силы резания и поэтому при обработке нежестких валов рекомендуется применять резцы с j = 90°. Рекомендуемые величины углов j и j 1 приведены в табл. 1.2.

УГЛОМ НАКЛОНА РЕЖУЩЕГО ЛЕЗВИЯ КРОМКИ РЕЗЦА l называется угол между режущим лезвием резца и основной плоскостью, проведенной через вершину резца. Угол l положителен, если вершина резца является наиболее низкой точкой главной режущей кромки и отрицательным- если вершина является наивысшей точкой режущей кромки.

При чистовой обработке угол наклона главного режущего лезвия рекомендуется назначать отрицательным.

Положительный угол наклона главного режущего лезвия делает режущую часть резца более массивной и стойкой, поэтому положительные углы наклона главного режущего лезвия резца рекомендуется назначать для черновых операций и при обработке прерывистых поверхностей. В процессе резания при наличии движения подачи плоскость резания меняет свое положение, а вершина резца может быть смещена относительно оси вращения заготовки. Поэтому фактические углы резца при резании зависят от кинематики процесса, относительного расположения вершины резца и оси вращения заготовки, а также величины износа передней и задней поверхностей рабочей части резца.

Расположение вершины резца ниже оси вращения заготовки при наружном точении приводит к уменьшению переднего угла и к увеличению заднего угла резца, а при расположении вершины резца выше оси вращения заготовки- к увеличению переднего угла и уменьшению заднего угла (рис. 1.6).

Из рис. 1.6. фактический задний угол a ф:

где: Δa уст - погрешность, возникающая из-за относительного смещения вершины резца и оси вращения заготовки; a кин –кинетический задний угол.

, (1.6)

Смещение вершины резца относительно оси вращения заготовки допускается в пределах (0,02 - 0,03)D. Например, при обточке валика диаметром 20 мм резцом с j = 45 О, расположенным выше оси вращения на 0,03 D, (т.е. на 0,6 мм) погрешность угла составляет около 2°, а при расположении резца выше оси вращения заготовки на 2 мм, эта погрешность углов уже составила 8°, что недопустимо – главный задний угол a окажется равным нулю или даже отрицательным.

Рисунок 1.6. Изменения переднего и главного заднего углов при установке резца ниже (а ) и выше (б ) линии центров.

Вследствие наличия двух движений – вращения заготовки и продольной подачи главное режущее лезвие резца образует на поверхности детали винтовую поверхность резания. Фактическая плоскость резания, является касательной к винтовой поверхности резания, отклоняется от теоретической плоскости резания, что приводит к возникновению кинематической погрешности главного заднего угла.

Величина угла Δa к определяется из формулы:

(1.7)

где: S - величина подачи угла; D - диаметр обрабатываемой поверхности, мм.

При точении и растачивании величина подачи S мала по сравнению с обрабатываемым диаметром, угол Δa к весьма незначителен (1 О) и поправкой можно пренебречь. Но при нарезании резьбы с крупным шагом, нарезании многозаходных резьб или при точении с большими подачами величина угла Δa к достигает больших значений и поправку следует учитывать.

Токарный резец выбран в качестве представителя режущих инструментов, как наиболее простой.

Определения геометрических параметров токарного резца остаются справедливыми и для других типов режущих инструментов с учетом особенности их кинематических схем резца.

Токарный проходной резец состоит из рабочей части и державки (рис. 1.2).

Рабочая часть содержит режущие лезвия и образуется в процессе заточки (переточки) резца.

Державка служит для закрепления резца в резцедержателе станка.

Передняя поверхность - поверхность, по которой сходит стружка.

Главная задняя поверхность обращена к обрабатываемой поверхности заготовки.

Вспомогательная задняя поверхность обращена к обработанной поверхности заготовки.

Главная режущая кромка образуется пересечением передней и главной задней поверхности.

Вспомогательная режущая кромка образуется пересечением передней и вспомогательной задней поверхности.

Рис. 1.2. Токарный проходной резец:

1 - передняя поверхность; 2 - главная задняя поверхность; 3 - вспомогательная задняя поверхность; 4 - главная режущая кромка; 5 - вспомогательная режущая кромка; 6 - вершина резца

Вершина резца является сопряжением главной и вспомогательной кромки по радиусу или фаске.

По ГОСТ 25762-83 различают статические и кинематические углы токарного резца.

Статические углы используются при разработке чертежа инструмента, при его заточке и контроле.

Кинематические углы резца образуются в процессе резания и зависят от параметров режима резания (главным образом - от величины подачи).

Статические углы токарного резца измеряются в статической системе координат, а кинематические - в кинематической системе координат. И статическая, и кинематическая системы координат связаны с кинематикой резца.

Статическая система координат - это прямоугольная система координат с началом в рассматриваемой точке режущей кромки, ориентированная относительно направления скорости V главного движения (рис. 1.3а). Для резца, установленного по оси центров, ось z направлена вертикально вверх, оси x и y расположены в горизонтальной плоскости (рис. 1.3а); ось y направлена вдоль оси державки резца, ось x - вдоль направления подачи резца.

Для отсчета статических углов токарного резца (углов заточки) используют следующие статические координатные плоскости: основную плоскость, плоскость резания и рабочую плоскость (рис. 1.3а).

Основная плоскость - плоскость, проведенная через рассматриваемую точку режущей кромки перпендикулярно вектору V скорости главного движения (плоскость OXY ).

Плоскость резания - плоскость, касательная к режущей кромке в рассматриваемой точке и перпендикулярная основной плоскости.

Рабочая плоскость - плоскость, проходящая через векторы V скорости главного движения и V s скорости движения подачи (плоскости OXZ ).

Рис. 1.3. Статическая (а) и кинематическая (б) системы координат (η - угол скорости резания)

На рисунке 1.4 показаны статические углы токарного резца.

Главная секущая плоскость - плоскость, перпендикулярная проекции главной режущей кромки на основную плоскость.

Вспомогательная секущая плоскость - плоскость, перпендикулярная проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость.

В главной секущей плоскости расположены:

· главный передний угол γ - угол между передней поверхностью и основной плоскостью. В зависимости от положения передней поверхности относительно основной плоскости различают положительный или отрицательный передний угол (рис. 1.4). Если же передняя поверхность совпадает с основной плоскостью, то передний угол равен нулю. На рисунке 1.4 показан положительный передний угол;

· главный задний угол α - угол между главной задней поверхностью и плоскостью резания;

· угол заострения β - угол между главной задней и передней поверхностью резца.

Из рисунка 1.4 следует:

γ + β + α = 90 0 (1.1)

Обычно задают углы γ и α , а угол β рассчитывают по формуле (1.1).

Во вспомогательной секущей плоскости измеряют вспомогательный задний угол α 1 - это угол между вспомогательной задней поверхностью и плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно основной плоскости.

В основной плоскости измеряются углы в плане:

· главный угол в плане φ - угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и рабочей плоскостью;

· вспомогательный угол в плане φ 1 - угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и рабочей плоскостью;

· угол при вершине в плане ε - уг ол между проекциями главной и вспомогательной режущими кромками на основную плоскость.

Рис. 1.4. Статические углы токарного резца:

N-N - главная секущая плоскость; N 1 -N 1 - вспомогательная секущая плоскость

Из рисунка 1.4 следует:

φ + φ 1 + ε = 180º. (1.2)

Обычно назначают углы φ и φ 1 , а угол ε определяют по формуле (1.2).

Угол наклона главной режущей кромки λ - угол, расположенный в плоскости резания между главной режущей кромкой и основной плоскостью. Угол λ может быть положительным, равным нулю и отрицательным. Угол λ равен нулю, если главная режущая кромка находится в основной плоскости. На рисунке 1.5б показан отрицательный угол наклона главной режущей кромки.

Рис. 1.5. Угол наклона главной режущей кромки λ токарного проходного резца [ 3]: a)λ>0, б)λ<0, в)λ = 0

Кинематические углы токарного резца образуются в процессе резания и зависят от параметров режима резания (главным образом - от величины по-дачи).

Кинематическая система координат - это прямоугольная система координат с началом в рассматриваемой точке режущей кромки, ориентированная относительно скорости V e результирующего движения резания (рис. 1.3б).

Из рисунка 1.3б следует, что кинематическая система координат повернута относительно статической на угол η (угол скорости резания). Причем вращение осуществляется относительно оси y (на плоскости OXZ ).

Таким образом, кинематические и статические углы токарного резца различаются только положением координатных плоскостей их отсчета. Определения же углов являются одинаковыми; только вместо слова «статический» употребляется слово «кинематический».

Ниже приведены некоторые наиболее важные определения .

Кинематическая основная плоскость - плоскость, перпендикулярная вектору скорости V e результирующего движения резания.

Кинематическая плоскость резания - плоскость, касательная к главной режущей кромке и перпендикулярная кинематической основной плоскости.

Кинематический перпендикулярный угол γ к - угол в кинематической главной секущей плоскости между передней поверхностью и кинематической основной плоскостью.

Кинематический задний передний угол α к - угол в кинематической главной секущей плоскости между главной задней поверхностью и кинематической плоскостью резания.

В процессе резания кинематический передний угол увеличивается, а кинематический задний угол уменьшается по сравнению со статическими углами (γ к < γ; α k < α ). Другие кинематические углы (углы, в плане, угол наклона главной режущей кромки) поменяются незначительно. Эти изменения углов при резании обычно не учитываются. Наибольшее изменение кинематических углов имеет место для упорного проходного резца. Так, при Y = 90º, λ = 0º

γ к = γ + η 1 , α к = α - η 1 (1.3)

где η - кинематическая составляющая, равная углу скорости резания:

η = arctg = arctg , (1.4)

где Vs - скорость подачи, S o - подача на оборот, D - диаметр рассматриваемой точки режущей кромки. При V ? V s кинематическую составляющую можно полагать равной нулю. В этом случае

γ к γ , α к α. (1.5)

Изменения кинематических углов по сравнению со статическими нужно учитывать, если скорость подачи V s сравнима со скоростью главного движения V . Особенно опасно изменение кинематического заднего угла, т.к. он может стать равным нулю и даже отрицательным, что недопустимо. Так, например, при нарезании резьбы с крупным шагом или при сверлении отверстий малого диаметра заточку заднего угла необходимо производить с учетом кинематической составляющей.

Углы заточки проходных резцов статические углы резцов называют также углами заточки, т.к. все углы могут быть установлены на лимбах трех поворотных тисков заточного станка. Значения углов заточки резцов зависят от свойств технологической системы, главным образом - от жесткости и виброустойчивости. Так, среднее значение переднего угла γ равно 10º. Однако, если не происходит выкраивание режущей кромки, этот угол можно увеличить до 15-20º. Для упрочнения режущей кромки затачивают упрочняющую фаску f , шириной примерно равной толщине срезаемого слоя а , под углом γ f = 0 - -5º. На передней поверхности часто затачивают лунку для обеспечения завивания стружки. Задний угол α лежит в пределах 8-12º.

Меньшие значения применяют для черновой обработки, большие - для чистовой. Главный угол в плане φ изменяется в пределах 30-90º. Меньшие значения используют в условиях повышенной жесткости технологической системы. Угол φ = 90º рекомендуется для обработки нежестких заготовок. Это ведет к уменьшению радиальной силы резания P y и к увеличению точности обработки. Вспомогательный угол в плане φ 1 влияет на качество обработанной поверхности.

При высоких требованиях к качеству поверхности этот угол уменьшают до 5-10º, а иногда делают нулевым (для резцов с зачищающими режущими кромками). Угол наклона режущей кромки λ влияет на направление схода стружки и на прочность режущего клина. Угол λ изменяется в пределах ±5º. При положительных углах λ стружка сходит в направлении к обработанной поверхности. При отрицательных λ - в направлении к обрабатываемой поверхности.

Основные части и элементы резца.

Геометрия срезаемого слоя.

Элементы резания.

Основные особенности резания при обтачивании.

Тема 26. Резание металлов, элементы и геометрия резца

Вопросы:

1. Рассмотрим основные особенности резания при обтачивании. На рис. 37 приведена схема обтачивания вала резцом. Заготовке от шпинделя станка передается главное вра­щательное движение, резцу суппортом станка сообщается дви­жение подачи; оба движения осуществляются непрерывно. По­верхность заготовки, с которой снимается стружка, называется обрабатываемой ; поверхность, образующаяся после снятия стружки, – обработанной ; поверхность, образу­емая режущей кромкой инструмента в процессе резания – по­верхностью резания .

Рис.37

2. К элементам резания при точении относят скорость резания, подачу и глубину резания (рис. 37). Совокупность этих величин называют режимом резания.

Скоростью резания υ (м/мин) называется путь пере­мещения режущего лезвия инструмента относительно заготовки в на­правлении главного дви­жения в единицу време­ни. Если главное движе­ние вращательное (точе­ние), то скорость резания определяют по формуле:

где D заг – наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, мм;

п – частота вращения заготовки, об/мин.

Подачей S (мм/об) называется путь точки режущего лезвия инструмента относительно заготовки в направле­нии движения подачи за один оборот.

Глубиной резания t (мм) называется расстояние ме­жду обрабатываемой и обработанной поверхностями за­готовки, измеренное перпендикулярно к последней, за один проход инструмента относительно обрабатываемой поверхности. При наружном точении глубина резания определяется как полуразность диаметров до и после обработки:

Объем металла, срезаемого за одну минуту, опреде­ляется по формуле:

G = υSt , см 3 /мин.

3. Геометрия срезаемого слоя характеризуется толщи­ной, шириной и площадью поперечного сечения.

Толщина срезаемого слоя а (мм) – длина нормали к поверхности резания, проведенной через рассматривае­мую точку режущей кромки, ограниченная сечением срезаемого слоя.

Ширина срезаемого слоя (ширина среза , мм) – длина стороны сечения срезаемого слоя, образованного поверх­ностью резания.

Номинальная площадь срезаемого слоя f АВСД (мм 2) (см. рис.37) определяется по формуле: f АВС D =aв = tS.

Действительная площадь срезаемого слоя f БСДЕ вследствие того, что участвуют два движения (υ и S ), будет меньше номинальной f АВСД на значение площади осевого сечения гребешка f АВЕ, остающегося на обрабо­танной поверхности. Эти гребешки обусловливают шеро­ховатость поверхности, которая повышается с возраста­нием t , S и углов φ, φ 1 .

4. Резец – наиболее распространен­ный инструмент, применяемый при обработке материалов со сня­тием стружки на станках.

Токарный прямой проходной резец (рис. 38) состоит из двух частей – рабочей части , имеющей режущие кромки, срезающие слой металла с заготовки, и крепеж­ной части (стержня), предназначенной для установки и крепления его в резцедержателе станка.

Рабочая (режущая) часть образуется рядом поверх­ностей, которые, пересекаясь, образуют (режущие кромки и вершину резца. Передняя поверхность – это поверх­ность, контактирующая в процессе резания со срезаемым слоем и стружкой. Задние поверхности резца контакти­руют в процессе резания с поверхностями заготовки. Главная задняя поверхность – поверхность, обращенная к поверхности резания заготовки. Вспомогательная зад­няя поверхность – поверхность, обращенная к обрабо­танной поверхности заготовки. Передняя и главная зад­няя поверхности в пересечении образуют главную режу­щую кромку , формирующую большую сторону сечения срезаемого слоя. Передняя и вспомогательная задняя поверхности, пересекаясь, образуют вспомогательную режущую кромку , формирующую меньшую сторону се­чения срезаемого слоя. Вершина резца – точка пересечения главной и вспомогательной режущих кромок.

Рис. 38. Части и поверхности проходного токарного резца:

1 – крепежная часть (стержень) резца; 2 – рабочая часть; 3 – пе­редняя поверхность; 4 – вспомога­тельное режущее лезвие (кромка); 5 – вершина; 6 – вспомогательная задняя поверхность; 7 – главная задняя поверхность; 8 – главное режущее лезвие (кромка)

5. Углы резца рассматривают при неподвижном (ста­тическом) состоянии резца и заготовки – это необходи­мо для того, чтобы можно было изготовить его в ме­талле и сделать заточку рабочей части.

Главный передний угол γ – угол между передней по­верхностью резца и плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания, проходящей через главное режущее лезвие (точка М ).

Главный задний угол α образуется главной задней поверхностью и плоскостью резания, его принимают рав­ным 6...12°. Он служит для уменьшения трения между главной задней поверхностью резца и поверхностью ре­зания.

Рис. 39. Углы заточки режущей части резца

Главный угол заострения β – угол между передней и главной задней поверхностями.

Угол резания δ образуют передняя поверхность и плоскость резания.

Из рисунка 41 видно, что углы β и δ зависят от уг­лов α и γ и связаны с ними следующими зависимостями:

β = 90° – (α + γ) и δ = 90°– γ.

Вспомогательные углы α 1 и γ 1 измеряются во вспо­могательной секущей плоскости Б – Б , перпендикулярной к проекции вспомогательного режущего лезвия на ос­новную плоскость. Основное назначение угла γ 1 – умень­шение трения между вспомогательной задней поверх­ностью резца и обработанной поверхностью заготовки.

Рис. 40

Углы в плане φ, φ 1 , ε определяются в основной плос­кости. Главный угол в плане φ – угол между проекцией главного режущего лезвия на основную плоскость и на­правлением подачи, он изменяется в пределах 30...90°. Уменьшение угла φ повышает чистоту обработанной по­верхности и снижает износ резца, но приводит к уве­личению радиальной, составляющей силы резания, по­этому чаще всего угол φ берется равным 45°. Вспомо­гательным углом в плане φ 1 называется угол между проекцией вспомогательного режущего лезвия на основ­ную плоскость и направлением, обратным подаче. Обыч­но его значения выбирают в пределах 5...10°. С умень­шением φ 1 повышается чистота обработанной поверхно­сти, увеличивается прочность вершины резца и снижа­ется его износ. Угол при вершине в плане ε образуется проекциями режущих лезвий на основную плоскость, и его определяют из соотношения ε = 180°– (φ + φ 1).

Угол между главным режущим лезвием и плоскостью, проведенной параллельно основной плоскости через вершину резца, называется углом наклона главного ре­жущего лезвия λ .

На рис. 42 показано влияние угла λ на направление схода струж­ки.

При λ = 0 главная режущая кромка расположена параллельно основной плоскости и при резании стружка завивается в спираль (рис. 40, а). Если угол λ отрицательный (рис. 40, б), то вершина резца находится выше других точек главной ре­жущей кромки, поэтому стружка будет отходить в сторону обрабатывае­мой поверхности. При положительном угле λ (рис.40, в) вершина рез­ца лежит ниже главной режущей кромки, в ре­зультате припуск снима­ется вначале отдаленны­ми от вершины частями режущей кромки и в последнюю очередь вершиной резца, поэтому стружка сходит в сторону обработанной поверхности. При поло­жительных углах резец является более стойким, однако обработан­ная поверхность может быть повреждена сходящей стружкой, по­этому такие резцы применяют для предварительной (черновой) об­работки.