Главными углами резца являются главный задний угол, передний угол, угол заострения и угол резания. Эти углы измеряются в главной секущей плоскости (рис. 5).
Главная секущая плоскость есть плоскость, перпендикулярная к главной режущей кромке и основной плоскости.
Главным задним углом называется угол между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания.
Этот угол обозначается греческой буквой α (альфа).
Углом заострения называется угол между передней и главной задней поверхностями резца.
Этот угол обозначается греческой буквой β (бэта).
Передним углом называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью, проведенной через главную режущую кромку перпендикулярно к плоскости резания.
Этот угол обозначается греческой буквой γ (гамма).
Углом резания называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью резания.
Этот угол обозначается греческой буквой δ (дельта).
Рис. 5. Углы токарного резца
Кроме перечисленных, различают следующие углы резца: вспомогательный задний угол, главный угол в плане, вспомогательный угол в плане, угол при вершине резца и угол наклона главной режущей кромки.
Вспомогательным задним углом называется угол между вспомогательной задней поверхностью и плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости.
Этот угол измеряется во вспомогательной секущей плоскости, перпендикулярной к вспомогательной режущей кромке, и основной плоскости и обозначается α 1
Главным углом в плане называется угол между главной режущей кромкой и направлением подачи.
Этот угол обозначается греческой буквой φ(фи).
Вспомогательным углом в плане называется угол между вспомогательной режущей кромкой и направлением подачи.
Этот угол обозначается φ 1 .
Углом при вершине называется угол, образованный пересечением главной и вспомогательной режущих кромок.
Этот угол обозначается греческой буквой ε (эпсилон).
Упрощенное изображение углов резца, принятое на практике, указано на рис. 6, а и б (линия АА - плоскость резания). На рис. 6, в показаны углы резца в плане.
Рис. 6. Упрощенное изображение углов токарного резца
Главная режущая кромка резца может составлять различные углы наклона с линией, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости (рис. 7).
Рис. 7. Углы наклона главной режущей кромки: положительный (а), равный нулю (б) и отрицательный (в)
Угол наклона измеряется в плоскости, проходящей через главную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости, и обозначается греческой буквой λ (лямбда). Угол этот считается положительным (рис. 7, а), когда вершина резца является самой низкой точкой режущей кромки; равным пулю (рис. 7, б) - при главной режущей кромке, параллельной основной плоскости, и отрицательным (рис. 7, в) - когда вершина резца является наивысшей точкой режущей кромки.
Главный угол в плане φ определяет соотношение между шириной и толщиной среза при постоянных значениях подачи и глубины резания. С уменьшением главного угла в плане φ уменьшается толщина среза и увеличивается его ширина. Это приводит к увеличению активной длины кромки, т. е. длины, находящейся в соприкосновении с заготовкой. Сила и температура резания, приходящиеся на единицу длины кромки, уменьшаются, а вместе с этим снижается и износ резца. С уменьшением угла φ резко возрастает радиальная составляющая силы резания Ру, что может повести к прогибу заготовки и даже к вырыванию ее из центров при недостаточном креплении. Одновременно могут появиться и вибрации при работе.
Экспернментальные работы показывают, что с уменьшением угла φ при постоянной подаче стойкость резца резко увеличивается, тогда как при постоянной толщине среза стойкость резца остается почти постоянной вне зависимости от изменения угла φ. Отсюда следует, что на стойкость резца оказывает влияние в основном толщина среза - примерно такое же, как и угол φ. С увеличением толщины среза степень влияния ее на стойкость возрастает. Следовательно, для повышения производительности рекомендуется применять малые углы φ при постоянной толщине среза, максимально допустимой в отношении прочности режущей кромки и при соответствующем (возможном) повышении подачи согласно формуле s=a/sin φ .Такой выбор режима резания возможен только при условии жесткости и виброустойчивости системы СПИД и при небольшом припуске на обработку. Рекомендуется применять углы в плане φ (в град.):
Для чистовой обработки в жестких условиях... 10-20
При обработке в жестких условиях, если l/d <6 ... 30-45
При работе в нежестких условиях l/d=6-12 ... 60-75
При обработке длинных заготовок малого диаметра l/d>12 ... 90
Рис. 7 - Главный угол в плане φ
Так, например, при обработке больших и массивных детален на крупных станках большой жесткости выгодно с точки зрения наибольшей стойкости применяй, резцы с углом в плане 10-20°. Наоборот, при обработке нежестких деталей, например валиков, втулок, гаечных метчиков, сверл, разверток и т. п., рекомендуется работать с большими углами в плане φ = 60-75°. При наличии у этих деталей буртиков, ступеней целесообразно применять резцы с φ = 90°. Они позволяют производить наряду с обработкой на проход также и поперечное обтачивание и таким образом отпадает надобность в смене резца. Для деталей типа ступенчатых валиков при такой обработке получается большая экономия во времени, связанном с перестановкой резцов. В станкостроении имеется значительное количество таких деталей; по этой причине станкостроители часто применяют резцы с φ - 90°.
Элементы резца всегда можно найти и в других режущих инструментах (свёрлах, фрезах, протяжках, развертках).
Резец состоит из стержня и режущей части (головки), изготавливаемыми заодно.
Стержень также предназначен для закрепления резца в резцедержателе суппорта станка.
Рис. 4 Поверхности и элементы резца.
Различают следующие элементы режущей части резца:
1. передняя поверхность, по которой сходит стружка;
2. главная задняя поверхность, обращена к поверхности резания;
3. вспомогательная задняя поверхность, обращена к обработанной поверхности заготовки;
4. главная режущая кромка, образованная пересечением передней и главной задней поверхностями (она совершает основную работу резания).
5. вспомогательная режущая кромка, образованная пересечением передней и вспомогательной задней поверхностями;
6. вершина резца – точка пересечения главной и вспомогательной режущих кромок.
Для рассмотрения статических углов резца (углов заточки) необходимы следующие условия: вершина резца расположена по высоте на уровне оси заготовки и стержень резца перпендикулярен оси заготовки. Углы резца определяют работоспособность резца, взаиморасположение поверхностей и режущих кромок относительно обрабатываемых поверхностей. Углы резца рассматривают в главной и вспомогательной секущих плоскостях и в плане.
Главная секущая плоскость резца – плоскость, перпендикулярная к проекции главной режущей кромки на основную плоскость и основной плоскости
Вспомогательная секущая плоскость резца – плоскость, перпендикулярная к проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и основной плоскости. Основной плоскостью для токарного резца служит нижняя опорная поверхность стержня (державки) резца.
В главной секущей плоскости рассматриваются следующие углы: рис. 5.
Рис. 5 Углы резца в секущих плоскостях.
a - главный задний угол расположен между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания (плоскость резания – плоскость касательная к поверхности резания в месте касания главной режущей кромки).
Может иметь значения от 6…12 0 .
b - угол заострения, расположен между передней и главной задней поверхностями. Его значения зависят от величины углов a и g.
g - передний угол, расположен между передней поверхностью и нормалью к плоскости резания, может быть положительным и отрицательным и
иметь значения от -8 до +25 0 .
d - угол резания, расположен между передней поверхностью и плоскостью резания, является суммой углов (a + b).
Во вспомогательной секущей плоскости рассматриваются вспомогательные углы a 1 , β 1, γ 1 ,δ 1
При рассмотрении проходного резца сверху (в плане), видны следующие углы резца: (Рис. 5).
j - главный угол в плане расположен между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением прямой продольной подачи. Он определяет соотношение между радиальной и осевой силами резания.
j 1 – вспомогательный угол в плане расположен между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением обратной продольной подачи. У чистовых резцов j 1 → 0.
e - угол при вершине резца образован пересечением главной и вспомогательной режущих кромок.
l - угол наклона главной режущей кромки расположен между главной режущей кромкой и линией, проведенной в плоскости резания через вершину резца параллельно основной плоскости. (Рис.6), l считается положительным, когда вершина резца является низшей точкой режущей кромки; отрицательным, когда вершина резца является высшей точкой режущей кромки; равным нулю, когда главная режущая кромка параллельна основной плоскости. Угол наклона главной режущей кромки определяет направление схода стружки, чаще он равен нулю.
Рис. 6 Угол наклона главной режущей кромки.
Рассмотренные углы резца являются статическими, т. е. их значения определены при неподвижном состоянии резца и заготовки. При токарной обработке заготовка вращается, а резец движется прямолинейно, постоянно искривляя поверхность резания (так как подача постоянная), но плоскость резания является касательной к поверхности резания, поэтому она поворачивается в пространстве вслед за поверхностью резания, величина поворота зависит от величины подачи.
Углы a и g измеряются относительно плоскости резания, поэтому их значения меняются в процессе обработки. Угол a уменьшается, а угол g увеличивается.
Изменения a и g зависят от величины подачи и диаметра заготовки.
Контрольные вопросы:
1. Как подразделяются резцы по назначению?
2. Какие материалы применяются для режущей части резцов?
3. Что означают понятия – «правый резец», «левый резец»?
4. Как подразделяются резцы по конструкции?
5. Какие углы резца рассматриваются в главной секущей плоскости?
6. Какие углы резца рассматриваются во вспомогательной секущей плоскости?
7. Какие углы резца расположены в плане?
8. Где расположен передний угол резца?
9. Как и для чего производится закрепление заготовки только в патроне?
10. Почему возникает необходимость закрепления заготовки в центрах?
11. Образуется ли коническая поверхность, если повернуть верхнюю поворотную часть суппорта вместе с резцом на некоторый угол, но использовать механическую продольную подачу?
12. Почему резцы для обработки внутренних поверхностей устанавливают параллельно оси заготовки?
13. Почему перед обработкой необходимо произвести касание поверхности резцом и зафиксировать показания лимба в этот момент?
14. Почему при обработке конической поверхности с использованием верхней поворотной части суппорта качество поверхности неудовлетворительное?
15. Что может произойти, если отрезание производить на значительном удалении от патрона при закреплении заготовки малого диаметра только в патроне?
Литература:
1. Горбунов Б.И. Обработка металлов резанием. – М.: Машиностроение, 1981. 287 с., ил. с. 17…20.
6. Технология конструкционных материалов / А. М. Дальский, И. А. Арутюнова, Т. М. Барсукова и др. Под общ. ред. А. М. Дальского. М.: Машиностроение, 1985.-448 с., ил. с. 446…470
Тема 3: Режимы резания
Цель: Изучить параметры,составляющие режим резания, их влияние на качество обработки.
1. Глубина резания.
2. Подача.
3. Скорость резания.
Геометрия токарного резца.
Обработка деталей на токарных станках ведется резцами, которые в зависимости от вида выполняемой операции могут иметь различное конструктивное исполнение.
Резец состоит из двух частей:
- рабочая часть (головка)
- крепежная часть (державка)
Основные элементы режущей части рис. (а):
1- Передняя поверхность 4. Главная режущая кромка
2- Главная задняя поверхность 5. Вспомогательная реж. кромка
3- Вспомогательная задняя поверхность 6. Вершина
 |
Основные углы токарного резца
Для определения углов приняты четыре координатные плоскости:
Р v – основная плоскость – плоскость, проходящая через точку реж. кромки перпендикулярно направлению вектора скорости
Р n – плоскость резания – касательная к реж. кромке и перпендикулярная основной плоскости.
Р τ - главная секущая плоскость – перпендикулярная линии пе ресечения P v и P n (перпендикулярная режущей кромке).
P s – рабочая плоскость – плоскость в которой расположены векторы главного движения и подачи.
1)В главной секущей плоскости (Р τ ) измеряются главные углы резца:
γ - передней угол - угол между передней поверхностью и основной плоскостью P v .
α – задний угол – угол между задней поверхностью и плоскостью резания.
β – угол заострения – угол между передней и главной задней поверхностью.
|
2) В основной плоскости (P v ) измеряют углы в плане:
φ- главный угол в плане – угол между главной режущей(Pп ) и рабочей плоскостью (P s )
φ`- вспомогательный угол в плане – угол между рабочей плоскостью(P s ) и проекции главной и вспомогательной режущей кромки на P v.
ε – угол при вершине
3) В плоскости резания измеряется угол наклона главной режущей кромки -λ- угол между режущей кромкой и основной плоскостью P v .
(+λ ;-λ; λ=0)
Положительный (+λ) упрочняет режущую кромку т.к. сила приходится не на вершину, а на более прочное место режущей кромки. (При чистовой обработки λ принимают отрицательным (до -5°) чтобы стружка не царапала обработанную поверхность.
При черновой обработки – наоборот (до +5°)
Влияние углов токарного резца на процесс резания
Углы режущей части инструмента оказывают большее влияние на процесс резания. Правильно назначив углы можно значительно уменьшить его износ, силы резания, мощность, затрачиваемую на процесс резания. От углов также зависит качество обработанной поверхности и производительность обработки.
|
Передний угол γ 10°…+30° |
Выбирают в зависимости от: · Обрабатываемого материала · Инструментального материала · Условий обработки Оказывает наибольшее влияние на процесс резания. С увеличением γ , уменьшается работа затрачивае- мая на процесс резания, улучшаются условия схода стружки, повышается качество обработанной пов-ти. Однако при этом снижается прочность лезвия, износ инструмента увеличивается, уменьшается отвод тепла. При обр. пластичных и мягких материалов < γ - увеличивают, а при обр. хрупких и твердых< γ -уменьшают. При обр. закаленных сталей твердосплавными резцами и при прерывистом резании < γ делают отрицательным. |
|
Главный задний угол α 6…12° |
Выбирают в зависимости от: · Обрабатываемого материала · Инструментального материала · Условий обработки Служит для уменьшения трения между задней поверхностью лезвия и поверхностью резания. При увеличении < α, снижается прочность лезвия, поэтому при выборе< α необходимо учитывать св-ва обрабатываемого материала и условия резания. При обр. вязких металлов< α – увеличивают, при обр. хрупких материалов <α – уменьшают. |
|
Главный угол в плане φ 30…90 ° |
Влияет на стойкость режущего инструмента и на шероховатость поверхности. С уменьшением угла φ-уменьшается шерох-ть обраб. поверхности, увеличивается длина активной части реж. кроки (ширина срезаемого слоя),что приводит к снижению тепловой и силовой нагрузки на резец след-но уменьшается износ ин-та. Однако при малых углах φ-сильно возрастает составляющая силы резания отжимающая резец от заготовки. Возможно возникновение вибраций. При φ=90° |
|
Вспомогательный угол в плане φ` 5…30 0 |
Служит для уменьшения трения вспомогательной задней поверхности об обрабатываемую поверхность. С уменьшением <φ`- уменьшается шероховатость поверхности, увеличивается прочность вершины лезвия и снижается износ инструмента. <φ`=5…10°(при обр. жестких заготовок) <φ`=30…45°(при обр. нежестких заготовок |
|
Угол наклона главной режущей кромки λ -5…15 0 |
Определяет направление схода стружки · если λ=0- стружка сходит перпендикулярно главной режущей кромке. · если λ - (+)- вершина резца является самой низкой точкой резца, место первоначального контакта удалено от вершины, выше стойкость. Стружка сходит к обработанной поверхности (черновая обработка). · если λ-(-)- стружка сходит к обрабатываемой поверхности (чистовая обработка). |
Влияние установки резца при обработке на величины углов.
Значение углов α и γ изменяется в процессе резания при установке вершины резца выше или ниже оси вращения заготовки. Углы φ и φ` - в зависимости от расположения оси резца относительно оси заготовки.
|
|
|
