Основные углы токарного резца. Углы резца. Основные части и элементы токарного резца

Углы заточки делят на главные , вспомогательные , углы в плане и углы наклона главной режущей кромки.

Главными являются углы (рис. 10) α, β , γ , δ, вспомогательным —угол α 1 углами в плане φ и φ 1 , углом наклона главной режущей кромки λ.

Главные углы резца (рис. 10, б) измеряются в главной секущей плоскости, перпендикулярной к плоскости резания и основной плоскости.

Главным задним углом α (альфа) называется угол между главной задней поверхностью и плоскостью резания.

Углом заострения β (бета) называется угол между передней и главной задней поверхностями резца.

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

Углом резания δ (дельта) называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью резания.

Рис. 10. Углы заточки резца : а —в плане, б — главные, в — наклона главной режущей кромки

Углы в плане (рис. 10, а).

Главным углом в плане φ (фи) называется угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи.

Вспомогательным углом в плане φ 1 называется угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи.

Углом при вершине в плане ε (эпсилон) называется угол между проекциями режущих кромок на основную плоскость.

Углом наклона главной режущей кромки λ (лямбда) называется угол, образованный режущей кромкой и линией, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости. Угол измеряется в плоскости, проходящей через главную режущую кромку перпендикулярно основной плоскости, и считается положительным, когда вершина резца является наинизшей точкой режущей кромки; отрицательным, когда вершина резца является наивысшей точкой режущей кромки, и равен нулю при параллельности главной режущей кромки и основной плоскости (см. рис. 10, в).

Назначение углов заточки резца.

Рабочая часть резца, являющаяся режущей, представляет собой клин. Подобно клину, врезающемуся в металлический брус под действием силы Р и Разрезающему его на части (рис. 11,а), резец снимает слой металла с обрабатываемой заготовки (рис. 11, б).

Рис. 11. (а) и резца (б)

Стороны, образующие клин, расположены под некоторым углом β, называемым углом заострения. Чем меньше угол заострения, тем легче клин врезается в металл, но с уменьшением угла заострения прочность клина (режущей части инструмента) снижается, происходит выкрашивание. Это обстоятельство заставляет подбирать угол заострения β в зависимости от твердости и прочности обрабатываемого материала.

Работа резца отличается от работы клина тем, что главная задняя поверхность резца частично освобождена от трения (см. рис. 11, б). Главный задний угол α обеспечивается заточкой резца и его установкой.

Главный задний угол облегчает работу резца и уменьшает его нагрев, что значительно удлиняет срок службы резца. Величина заднего главного угла 5—8°.

В процессе работы под действием силы резания P р режущее лезвие врезается в заготовку и отделяет слой металла, сходящего по передней поверхности в виде стружки. С увеличением переднего угла облегчается врезание резца в металл, уменьшаются деформации срезанного слоя, усилие резания, следовательно, и расход энергии на срезание одного и того же слоя металла, улучшаются сход стружки и качество обработанной поверхности. Вместе с тем увеличение переднего угла приводит к уменьшению угла заострения β, а следовательно, и к уменьшению его прочности. Поэтому для обработки твердых металлов резец затачивают с меньшим передним углом, а при обработке мягких, вязких металлов — с большим.

Главный угол в плане φ (см. рис. 10) оказывает влияние на продолжительность работы резца между переточками его, на чистоту поверхности, на усилие резания, на толщину а и на ширину b среза (рис. 12).

Рис. 12. Элементы резания: а — при строгании, б — при долблении

Вспомогательный угол в плане φ 1 (см. рис. 10) в основном оказывает влияние на теплоотвод, а следовательно, и на продолжительность работы резца между переточками.

Угол наклона главной режущей кромки λ у строгальных резцов, работающих с ударной нагрузкой, предохраняет вершину резца — самую слабую часть его — от преждевременного разрушения. При положительном угле заточки основная ударная нагрузка приходится на несколько удаленные от вершины резца точки режущей кромки.

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.

Парфеньева И.Е. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ. М.: Учебное пособие, 2009

4. Виды обработки точением. Основные типы токарных резцов. Элементы и геометрические параметры токарного резца.

4.1. Виды обработки точением

На токарных станках, и в частности на токарно-винторезных, можно выполнить следующие виды работ: точение в центрах, в патроне и на планшайбе; растачивание; торцовое точение; отрезку и подрезку; нарезание резьбы; точение конусов, фасонных поверхностей и другие виды работ с применением соответствующих инструментов и приспособлений.

Обработка поверхностей осуществляется либо с продольной, либо с поперечной подачей. Формообразование поверхностей при обработке с продольной подачей осуществляется по методу следов, при обработке с поперечной подачей – в основном по методу копирования.

Точение в центрах

Прутковые детали (валы, оси) с отношением длины к диаметру обычно подвергают продольному точению в центрах с использованием проходных резцов. Деталь с просверленными осевыми отверстиями на торцах зажимают между центрами передней и задней бабок. Центр передней бабки устанавливают в шпинделе, а задний – в пиноли задней бабки. На одном из концов детали закрепляют хомутик при помощи винта так, чтобы палец входил в прорезь поводковой планшайбы. Планшайбу навинчивают на передний конец шпинделя.

При обработке длинных деталей для предохранения их от прогиба применяют направляющие приспособления – люнеты. Люнет может быть неподвижным (крепится на направляющих станины) и подвижным (устанавливается на каретке суппорта и двигается вместе с ней).

При обработке тяжелых и длинных деталей (из проката) один конец закрепляется в патроне, а другой поддерживается центром задней бабки. Это обеспечивает необходимую жесткость крепления детали и уменьшает износ центров.

Точение в патроне

Обработка деталей с соотношением проводится при закреплении их в патроне. Патроны бывают трех- и четырехкулачковые.

Трехкулачковый самоцентрирующий патрон используют обычно для закрепления симметричных деталей. В этом патроне захватывающие кулачки могут одновременно радиально перемещаться к центру или от него.

В четырехкулачковых патронах имеется независимое перемещение каждого из кулачков. Эти патроны используют для установки и закрепления деталей сложной и несимметричной формы.

Точение на планшайбе

Планшайба, навинчиваемая на шпиндель, используется при обработке несимметричных деталей и деталей сложной формы. Планшайба представляет собой диск с радиально прорезанными пазами. Обрабатываемая деталь укрепляется на планшайбе болтами. Иногда сначала ставят угольник и к нему прикрепляют обрабатываемую деталь. Закрепленная деталь уравновешивается противовесом.

Точение разделяется на черновое и чистовое. При черновом обтачивании снимается припуск 2-5 мм. Обтачивание производят проходными резцами (рис.1). Радиус закругления вершины черновых резцов R =0,5-1 мм, получистовых R =1,5-2 мм, для чистового точения R =3-5 мм.

Рис.1. Схемы обтачивания

1 – продольное точение прямым проходным левым резцом

2 – продольное точение прямым проходным правым резцом

3 – продольное точение отогнутым правым резцом

4 – продольное точение упорно-проходным правым резцом

Припуски на чистовое обтачивание колеблются в пределах 1-2 мм и менее на сторону. Обтачивание ведут резцами с закругленной режущей кромкой и широкими резцами.

Для обтачивания торцовых поверхностей применяют подрезные резцы (рис.2). При обработке торцовых поверхностей заготовки закрепляют теми же способами, что и при обработке наружных цилиндрических поверхностей. При закреплении в патроне вылет заготовки должен быть минимальным. Для подрезки торца заготовки при закреплении ее с поджимом задним центром используют специальный срезанный опорный неподвижный центр.

Рис.2. Подрезание торцов резцами:

а) прямым проходным

б) отогнутым проходным

в) проходным упорным

г) подрезным

Растачивание предварительно просверленных или полученных при заготовительных операциях отверстий выполняют обдирочными и чистовыми (с загругленной режущей кромкой) резцами. Расточные резцы для сквозных отверстий имеют главный угол в плане меньше 90 о, у расточных резцов для глухих отверстий угол равен или несколько больше 90 о (рис.3).

Рис.3. Растачивание отверстия сквозного (а) и глухого (б) расточным

обдирочным резцом

Отрезание частей заготовок и протачивание кольцевых канавок производят отрезными резцами и прорезными (канавочными) резцами (рис.4).

Рис.4. Прорезка канавки прорезным резцом или отрезка отрезным резцом

Для обработки фасонных поверхностей применяются круглые и призматические фасонные резцы или копиры.

Обработка конических поверхностей

Обработка конических поверхностей может производиться следующими методами:

1.Посредством смещения корпуса задней бабки

2.Поворотом каретки верхнего суппорта

3.При помощи копировальной линейки

4.Обточки широким резцом

Обтачивание конических поверхностей поперечным смещением корпуса задней бабки (рис.5)

Рис.5. Точение конусов поперечным смещением корпуса задней бабки

1-поводковый патрон; 2- передний центр; 3- хомутик;

4- задний центр; 5- пиноль задней бабки; 6 – заготовка; 7 – резец

При этом способе смещают ось центров, сдвинув задний центр в поперечном направлении. Образующая обрабатываемой конической поверхности заготовки, установленной в центрах передней и задней бабки, будет параллельна линии центров станка.

Величину поперечного смещения корпуса задней бабки определяют по формуле:

где: d - диаметр малого основания конуса, мм; D – диаметр большого основания конуса, мм; L – длина всей обрабатываемой заготовки, мм; l – высота конической поверхности, мм.

Этим способом обрабатывают длинные наружные конические поверхности с небольшой конусностью с углом не более .

Недостатки способа : невозможность обработки внутренних конических поверхностей; возможность получения только пологих конусов; повышенный и неравномерный износ центров и центровых отверстий вследствие перекоса центров.

Обработка конических поверхностей поворотом каретки верхнего суппорта (рис.6).

Рис.6. Точение конусов поворотом каретки верхнего суппорта.

1- трехкулачковый патрон; 2 – заготовка; 3 – рукоятка для ручного перемещения верхнего суппорта; 4 – верхний суппорт с резцедержателем; 5 - резец

Этим способом обтачивают (и растачивают) короткие конические поверхности с любым углом конуса. Для этого каретку верхнего суппорта поворачивают на угол , равный половине угла при вершине обрабатываемого конуса. Обработку ведут с ручной подачей верхнего суппорта под углом к линии центров станка . Значение угла определяют из выражения:

Недостатки способа : применение ручной подачи, снижающей производительность труда и увеличивающей шероховатость обработанной поверхности; невозможность обтачивать конические поверхности, длина образующих которых превышает длину хода каретки верхнего суппорта (100-150 мм).

Обтачивание конической поверхности широким токарным резцом (рис.7).

Рис.7. Точение конусов широким токарным резцом

1 – трехкулачковый патрон; 2 – заготовка; 3 – задний центр; 4 – резец

Этим способом обтачивают короткие конические поверхности с длиной образующей не более 25-30 мм токарными проходными резцами, у которых главный угол в плане равен половине угла при вершине обтачиваемой конической поверхности. Длина главного режущего лезвия резца должна быть на 1-3 мм больше длины образующей конической поверхности. Обработку ведут с поперечной или продольной подачей резца. Способ широко используют при снятии фасок с обработанных цилиндрических поверхностей.

Недостатки способа : невозможность обрабатывать длинные конические поверхности, т.к. с увеличением длины детали возникают вибрации, повышающие шероховатость обрабатываемой поверхности; низкое качество обработанной поверхности.

4. 2. Основные типы токарных резцов

Токарные резцы классифицируют по ряду признаков.

1. По виду выполняемой работы или по технологическому признаку: проходные (1), подрезные(2), расточные(3), отрезные(4), резьбовые(5) и др.

2. По форме головки резца: прямые (1), отогнутые(2), изогнутые(3), оттянутые(4).

3. По направлению подачи: левые(1), правые (2).

Правым называется резец, у которого главная режущая кромка расположена со стороны большого пальца правой руки, наложенной ладонью на резец так, чтобы пальцы были направлены к вершине резца. При точении такими резцами стружка срезается с заготовки при перемещении суппорта справа налево.

Левым называется резец, у которого главная режущая кромка расположена со стороны большого пальца левой руки, наложенной ладонью на резец так, чтобы пальцы были направлены к вершине резца. При точении такими резцами стружка срезается с заготовки при перемещении суппорта слева направо.

4. По материалу режущей части: из быстрорежущей стали, твердого сплава.

5. По конструкции режущей части: цельные и составные (с припаянной пластинкой или с механическим креплением режущей пластинки).

4.3. Элементы и геометрические параметры токарного резца

Любой режущий инструмент состоит из двух частей: I - режущей части; II - крепежной части (рис.8).

Рис.8. Элементы токарного резца

На режущей части различают следующие элементы:

1-переднюю поверхность, по которой сходит стружка

2-главная задняя поверхность, примыкающая к главному лезвию

3-главное режущее лезвие

4-вершина резца

5-вспомогательная задняя поверхность, примыкающая к вспомогательному лезвию

6-вспомогательное режущее лезвие

4. 4. Геометрия резцов в статике

4.4.1. Координатные плоскости

Для осуществления процесса резания резец затачивают по передней и задней поверхностям. Для отсчета величины углов резца пользуются координатными плоскостями (рис.9, 10).

Основная плоскость (ОП) – плоскость, параллельная направлениям продольной (S пр ) и поперечной (S п ) подач. У токарных резцов основная плоскость совпадает, как правило, с нижней опорной поверхностью стержня резца.

Рис.9. Координатные плоскости

Плоскость резания (ПР) проходит через главное режущее лезвие резца, касательно к поверхности резания заготовки.

Главная секущая плоскость (NN ) проходит через произвольную точку главного режущего лезвия перпендикулярно к проекции главного режущего лезвия на основную плоскость.

Вспомогательная секущая плоскость проходит через произвольную точку вспомогательного режущего лезвия перпендикулярно к проекции вспомогательного режущего лезвия на основную плоскость.

Рис.10. Геометрические параметры режущей части прямого токарного

проходного резца

4.4.2. Углы токарного резца

Главные углы заточки резца измеряют в главной секущей плоскости.

Передним углом называют угол между передней поверхностью и плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания, проведенной через главное режущее лезвие.

Задним углом называют угол между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания.

Угол между передней и главной задней поверхностями называют углом заострения резца .

Угол между передней поверхностью и плоскостью резания называют углом резания .

Углы в плане определяются в основной плоскости.

Главный угол в плане - угол между проекцией главного режущего лезвия на основную плоскость и направлением подачи.

Вспомогательный угол в плане - угол между проекцией вспомогательного режущего лезвия на основную плоскость и направлением, противоположным направлению подачи.

Угол при вершине резца - угол между проекциями главного и вспомогательного режущих лезвий на основную плоскость.

Угол наклона главного режущего лезвия измеряют в плоскости, проходящей через главное режущее лезвие перпендикулярно к основной плоскости, между главным режущим лезвием и линией, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости.

Угол может быть положительным (вершина резца является низшей точкой главного режущего лезвия), отрицательным (вершина резца является высшей точкой главного режущего лезвия), или равен нулю.

Вспомогательные углы резца рассматриваются во вспомогательной секущей плоскости.

Вспомогательный задний угол - угол между вспомогательной задней поверхностью и плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости.

Головка резца имеет следующие элементы: переднюю поверхность, задние поверхности, режущие кромки и вершину.

Передней поверхностью называется поверхность резца, по которой сходит стружка.

Задними поверхностями называются поверхности резца, обращенные к обрабатываемой заготовке (главная и вспомогательная).

Режущие кромки образуются пересечением передней и задних поверхностей; их две — главная режущая кромка и вспомогательная.

Главная режущая кромка выполняет основную работу резания. Она образуется от пересечения передней и главной задней поверхностей.

Вспомогательная режущая кромка образуется от (пересечения передней и вспомогательной задней поверхностей.

Вершина резца это место сопряжения главной и вспомогательной режущих кромок.

Измерение углов осуществляется по отношению к основной плоскости и плоскости резания.

Основной плоскостью называется плоскость, параллельная направлениям продольной и поперечной подач. У токарных резцов с призматическим телом за эту плоскость может быть принята нижняя опорная поверхность резца.

Плоскостью резания называется плоскость, перпендикулярная к основной и проходящая через режущую кромку резца, по касательной к поверхности резания.

Рис. 15. Схема процесса резания :

а — начало резания, б—-начало образования стружки, в — процесс резания, t — глубина резания

На рис. 15, б приведены обозначения углов и некоторых поверхностей. Заостренная форма инструмента образуется передней поверхностью 1, по которой скользит стружка, и задней поверхностью 2. Угол между ними называется углом заострения β. Для уменьшения трения между задней поверхностью 2инструмента и поверхностью резания 3, эти поверхности обычно располагаются относительно друг друга под некоторым углам α, называемым задним. Этот угол принимается обычно в пределах от 0 до 16°, но в некоторых инструментах (в дисковых и прорезных фрезах) его делают до 30°.

Угол, составляемый передней поверхностью резца и плоскостью резания, в нашем случае совпадающий с поверхностью резания, называется углом резания δ (см. рис. 15). Угол, образуемый передней поверхностью инструмента и плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания и проходящей через главную режущую кромку, называется передним углом γ. При обработке мягких материалов этот угол может быть более 20°, при обработке твердых сталей 10—15°, при обработке твердого чугуна 5°. Его делают равным нулю или даже отрицательным (при обработке прочных твердых металлов), что увеличивает угол резания δ. Увеличение угла резания повышает прочность инструмента и применяется при обработке сталей твердосплавным инструментом, когда режимы резания оказываются особенно напряженными.

Рис. 17. :

1 — обрабатываемая поверхность, 2 — поверхность резания, 3— обработанная поверхность; v— направление движения обрабатываемой детали (направление скорости резания), s 1 — поперечная подача, s — продольная подача

На рис. 17 изображен строгальный резец в работе. Стрелкой vпоказано направление движения обрабатываемой заготовки относительно резца. Это направление совпадает с направлением скорости резания. Само движение называется главным. Стрелкой s указано направление подачи. Направление подачи параллельно поверхности, которая образуется на обрабатываемой заготовке.

Условно назовем эту подачу продольной, а перемещение резца в перпендикулярном направлении по стрелке s 1 назовем подачей поперечной.

Перемещением в направлении s 1 достигается установка резца на определенную глубину резания t, а перемещением в направлении s необходимая толщина снимаемого слоя металла S.

Обрабатываемая поверхность 1 — поверхность, подлежащая обработке; поверхность резания 2 — поверхность, которая образуется непосредственно режущей кромкой резца (в данном случае она совпадает с плоскостью резания); обработанная поверхность 3 —поверхность, образованная на заготовке после снятия стружки. Рассмотрим резец, изображенный на рис. 18. Стрелкой s обозначено направление продольной (осевой) подачи резца. Угол между проекцией главной режущей кромки 4 на основную плоскость и направлением подачи, называется главным углом в плане φ. Этот угол выбирается обычно от 45 до 90°.

Рис. 18. :

1 — обработанная поверхность, 2 — вспомогательная режущая кромка, 3 — вершина резца, 4 -главная режущая кромка; φ — главный угол в плане, φ 1 — вспомогательный угол в плане, ε— угол при вершине в плане, γ — передний угол главный, γ 1 —передний угол вспомогательный, β— угол заострения главный, β 1 —угол заострения вспомогательный, α — задний угол главный, α 1 — задний угол вспомогательный, s—направление продольной подачи

Угол между проекцией вспомогательной режущей кромки 2 на основную плоскость и направлением подачи, называется вспомогательным углом в плане φ 1 Этот угол может быть по величине равным главному углу в плане, а у фрез не более 2—3°.

Угол между проекциями главной и вспомогательной кромок на основную плоскость называется углом при вершине в плане ε.

В секущей плоскости А—А, называемой также главной секущей плоскостью, по отношению к главной режущей кромке измеряются главные углы: передний γ, заострения β и задний α. В секущей плоскости Б—Б, называемой также вспомогательной секущей плоскостью, по отношению к вспомогательной режущей кромке измеряются вспомогательные углы: передний γ 1 ,заострения β 1 и задний α 1 .

Обработанная поверхность 1 имеет вид гребешков. Такая поверхность получается в результате того, что перед очередным рабочим ходом резец перемещается на величину подачи (при строгании). Одна сторона гребешка образуется главной режущей кромкой, а вторая — вспомогательной.

Чем больше гребешки, тем больше шероховатость обработанной поверхности. Шероховатость может быть уменьшена вследствие уменьшения величины подачи, а также уменьшением вспомогательного угла в плане φ 1 . В резцах, предназначенных для чистовых работ, угол φ 1 иногда делается равным нулю. Такие резцы должны точно устанавливаться относительно обрабатываемой заготовки.

В зависимости от назначения инструмента и его формы режущие кромки на нем могут занимать различное положение, но название основных элементов и их определение будут одинаковы.

Какой бы вид ни имела стружка, образование ее связано с деформацией и разрушением материала в зоне резания. Энергия, затрачиваемая на образование стружки, превращается в тепло. Наибольшую часть тепла уносит с собой стружка, так как она претерпевает значительную деформацию. При интенсивном резании металлов стружка иногда раскаляется докрасна. Стружка некоторых материалов, например магниевых сплавов, способна в процессе резания загораться.

Режущая кромка и передняя поверхность инструмента, по которой скользит стружка, также нагреваются в процессе резания.

Постоянное трение стружки о переднюю поверхность (инструмента нагревает инструмент и способствует его затуплению. При затуплении резца заготовка и резец нагреваются в большей степени. Стружка, сходя по передней поверхности резца, успевает передать ему бо`льшую часть своего тепла, поэтому инструмент, нагреваясь от трения и получая дополнительный нагрев от стружки, может перегреться и потерять свои режущие свойства.

Чтобы уменьшить нагрев и износ инструмента, применяют смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ). В зависимости от обрабатываемого материала они могут отличаться друг от друга своими смазывающими и теплоотводящими свойствами.

Чтобы процесс резания был эффективным, нужно, чтобы рабочая часть инструмента была всегда острой, его режущая кромка не была повреждена, поверхности, образующие режущую кромку инструмента, были обработаны чисто и не затрудняли отвод стружки.

На хорошо изготовленном инструменте эти поверхности должны быть доведены до зеркального блеска.

Рабочая часть осуществляет резание и состоит из следующих элементов.

Передняя поверхность А^- поверхность лезвия, контакти­рующая в процессе резания со срезаемым слоем и стружкой. Задняя поверхность - поверхность лезвия, контактирующая в процессе резания с поверхностями заготовки. Различают глав­ную и вспомогательную задние поверхности. Главная задняя поверхность А а примыкает к главной режущей кромке. Вспо­могательная задняя поверхность А" а примыкает к вспомога­тельной режущей кромке.

Режущая кромка - кромка лезвия инструмента, образуемая пересечением его передней и задней поверхностей. Часть режу­щей кромки, формирующую большую сторону сечения срезаемого слоя, называют главной режущей кромкой К, меньшую сторону сечения срезаемого слоя - вспомогательной режущей кромкой К".

Вершина лезвия - участок режущей кромки в месте пересе­чения двух задних поверхностей. У проходного токарного резца вершиной является участок лезвия в месте пересечения главной и вспомогательной режущих кромок. Вершина может быть ост­рой, закругленной или в виде прямой линии.

Форма лезвия резца определяется конфигурацией и располо­жением его поверхностей и режущих кромок. Взаимное распо­ложение передней и задних поверхностей и режущих кромок в пространстве определяет углы резца. Углы рассматриваются как на неподвижном инструменте (статическая система коорди­нат), так и в процессе резания с учетом траектории движения точек режущих лезвий (кинематическая система координат). Для изготовления и контроля инструмента используется инст­рументальная система координат.

Рассмотрим углы резца в статике, т.е. в статической системе координат. Для определения углов резца вводятся следующие координатные плоскости (рис. 21.5).

Основная плоскость P v - координатная плоскость, проведен­ная через рассматриваемую точку режущей кромки перпенди­кулярно направлению скорости главного или результирующего движения резания в этой точке. Плоскость резания Р п - коорди­натная плоскость, касательная к поверхности резания и прохо­дящая через главную режущую кромку резца. Главная секущая плоскость Р т - координатная плоскость, перпендикулярная линии пересечения основной плоскости и плоскости резания. Рабочая плоскость Р„- плоскость, в которой расположены на­правления скоростей движения резания и движения подачи.

резца в статике

Исходя из условий, что ось резца перпендикулярна линии центров станка, а вершина резца находится на этой линии, у то­карного резца различают главные и вспомогательные углы (рис. 21.6).

Передний угол у измеряют в главной секущей плоскости Р т между передней поверхностью А 1 и основной плоскостью Р„. Он оказывает большое влияние на процесс резания. С увеличе­нием у уменьшается работа, затрачиваемая на процесс резания, улучшаются условия схода стружки и повышается качество об­работанной поверхности. Но увеличение переднего угла приводит к снижению прочности резца и ускоренному его изнашиванию вследствие выкрашивания режущей кромки и уменьшения тепло- отвода. Различают углы положительные (+у), отрицательные (-у) и равные нулю. При обработке твердых и хрупких материалов применяют небольшие передние углы, мягких и вязких мате­риалов - углы увеличивают. При обработке закаленных сталей твердосплавным инструментом или при прерывистом резании для увеличения прочности лезвия назначают отрицательные углы у. В зависимости от механических свойств обрабатываемо­го материала, материала инструмента и режимов резания углы у назначают от -10° до +20°.

Задний угол а измеряют в главной секущей плоскости Р т между задней поверхностью А а и плоскостью резания Р п. Угол а предназначен для уменьшения трения между главной задней поверхностью и поверхностью резания. Большую роль при на­значении этого угла играют упругие свойства обрабатываемого материала. Увеличение угла а ведет к уменьшению прочности резца. При обработке вязких материалов назначают большие углы а, а при обработке твердых и хрупких материалов или при большом сечении срезаемого слоя назначают меньшие углы а. Угол а может находиться в пределах 6... 12°.

Главный угол в плане<р - угол между плоскостью резания Р п и рабочей плоскостьюP s .Он оказывает значительное влияние на шероховатость обработанной поверхности и продолжитель­ность работы резца до затупления. С уменьшением угла ср возрас­тают деформация заготовки и отжим резца, появляются вибра­ции, ухудшается качество обработанной поверхности. Чаще всего угол ф для токарных проходных резцов берется равным 45°, но в зависимости от конкретных условий (прежде всего от жестко­
сти детали) он может уменьшаться до 30° или увеличиваться до 90° (при обработке длинных и тонких валов).

Вспомогательный угол в плане(pj - угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и ра­бочей плоскостью Р.. Угол

Угол заострения р измеряют в главной секущей плоско­стиP t ,это угол между передней и задней поверхностями резца. Между углами а, Р и у существует зависимость а+Р + у = 90°. При (а+Р)<90° угол у считают положительным, при (а+р)>90° - отрицательным.

Угол при вершине е измеряют в основной плоскости Р„ меж­ду проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость Р„.

Угол наклона главной режущей кромки X измеряют в плос­кости резания Р„, это угол между режущей кромкой и основной плоскостью Р„.

Угол X может быть отрицательным (вершина является выс­шей точкой лезвия), равным нулю (режущее лезвие параллель­но основной плоскости) и положительным (вершина является низшей точкой режущего лезвия). Он определяет направление схода стружки. Если X = 0, стружка сходит в направлении глав­ной секущей плоскости перпендикулярно главной режущей кромке. При X < 0 стружка сходит к обрабатываемой поверх­ности. При X > 0 стружка сходит к обработанной поверхности. При чистовой обработке принимать угол X положительным не рекомендуется, так как стружка может наматываться на заго­товку и царапать обработанную поверхность. Поэтому при чис­товой обработке угол X назначают отрицательным (до -5°). При черновой обработке, когда нагрузка на резец большая и качество обработанной поверхности не имеет большого значения, угол X положителен (до +5°).

На рис. 21.7, г показано изменение углов в плане <р и ф г в за­висимости от положения оси резца относительно линии центров станка. При отклонении оси резца от перпендикуляра к линии центров углы в плане будут отличаться от расчетных. Таким об­разом, установка резца на станке должна соответствовать рас­четным значениям его углов.