Части, конструктивные элементы и углы лезвия резца

Токарный проходной резец состоит из лезвия (режущей части) 2 и стержня 1 (рис. 1.26, б).

Рис. 1.26. Схема точения (а), токарный проходной резец (б)

На лезвии резца различают следующие конструктивные элементы:

– переднюю поверхность 8, по которой при резании движется стружка;

– главную заднюю поверхность 3, контактирующую с поверхно-

стью резания на заготовке;

– вспомогательную заднюю поверхность 5, обращенную к обрабо-

танной поверхности на заготовке;

– главную режущую кромку 4, образованную пересечением перед-

ней и главной задней поверхностей лезвия резца;

– вспомогательную режущую кромку 6, образованную пересечени-

ем передней и вспомогательной задней поверхностей резца;

– вершину резца 7, являющуюся местом пересечения главной и вспомогательной режущих кромок.

Стержень резца 1 служит для его закрепления на станке. Для этого резец устанавливают плоскостью Р б, называемой установочной, в резце- держателе станка и закрепляют не менее чем двумя болтами.

Прочность, износ, стойкость, а в целом работоспособность резца, за-

висят от расположения поверхностей и кромок лезвия относительно друг друга и заготовки. Это расположение принято определять геометрически- ми элементами, т. е. углами их наклона в одной из трех систем прямо- угольных координат: инструментальной, статической и кинематической.

Инструментальная система координат применяется для определения углов резца как материального тела при его изготовлении, переточке и контроле. В данной работе эта система не рассматривается.

Статическая система координат используется для приближенных расчетов углов резца в процессе резания и для учета изменения этих углов после установки инструмента на станке (рис. 1.27). Из всех видов движения

резания в этой системе учитывается только главное движение резания Dг.

Рис. 1.27. Углы токарного проходного резца

Обозначения координатных плоскостей и углов лезвия в статической системе координат имеют индекс «c». В состав системы входят три взаим- но перпендикулярные координатные плоскости: основная Рϑс, плоскость

резания Pnc и главная секущая плоскость Pτ c .

Начало статической системы координат помещают в рассматривае- мую точку A главной режущей кромки, а координатные плоскости этой системы ориентируют в пространстве следующим образом. Основная плоскость проходит через точку A главной режущей кромки перпендику- лярно вектору скорости ϑ главного движения резания. Плоскость резания

совмещена с вектором скорости ϑ и касается в точке А поверхности реза- ния на заготовке. Главная секущая плоскость проходит через точку А пер- пендикулярно двум рассмотренным координатным плоскостям.

плоскость P ϑc.

Кинематическая система координат позволяет рассчитывать углы лезвия резца с учетом всех движений резания (D г и D s ), используемых

при обработке заготовки. Начало координат этой системы также, как и ста-

тической, помещают в точку А главной режущей кромки. Вторую коорди- натную плоскость (плоскость резания) в этой системе совмещают с векто- ром результирующей скорости резания.

Углы резца в данной работе рассматриваются в статической системе координатных плоскостей. Поэтому все они получили название статиче- ских углов. Для упрощения названия в дальнейшем слово «статический» будет опускаться.

В главной секущей плоскости Рτс определяют передний угол γ с,

главный задний угол α c и угол заострения β c.

Главный задний угол α c– угол в главной секущей плоскости Pτc между главной задней поверхностью лезвия резца и плоскостью резания. Он служит для уменьшения трения между главной задней поверхностью резца и поверхностью резания на заготовке. Однако чрезмерное увеличе- ние заднего угла приводит к снижению прочности лезвия. Поэтому обычно главный задний угол резца принимают в пределах 6–12 градусов. Для об- работки вязких материалов и при точении с тонкими стружками применя-

ют резцы с большими углами α с. При резании твердых и хрупких мате-

риалов выбирают меньшие из ранее указанных значений главного заднего

угла.

Передний угол γ с– угол в главной секущей плоскости P τc между пе- редней поверхностью лезвия резца и основной плоскостью Pϑc. Разли- чают положительный передний угол (передняя поверхность направлена

вниз от основной плоскости), угол равный нулю (передняя поверхность

параллельна основной плоскости) и отрицательный передний угол (перед-

няя поверхность направлена вверх от основной плоскости).

С увеличением переднего угла облегчается врезание резца в металл, уменьшается деформация срезаемого слоя, облегчается сход стружки, уменьшаются силы резания и расход энергии. Вместе с тем, увеличение переднего угла приводит к уменьшению прочности лезвия резца. Поэтому при использовании хрупких инструментальных материалов (твердые спла- вы, минералокерамика, алмазы и др.) для повышения прочности и стойко- сти инструмента применяют отрицательные и нулевые передние углы, а при работе инструментом из быстрорежущих сталей, обладающих боль- шей ударной вязкостью, – положительные передние углы (10–30 град.).

Угол заострения β с– угол в главной секущей плоскости Рτc между передней и главной задней поверхностями резца. Уменьшение угла β c приводит к ослаблению лезвия и снижению прочности резца, а также к ухудшению отвода тепла из зоны режущих кромок.

Между рассмотренными тремя углами существует следующая зави-

симость:

α с + β с + γ с = 90 0 . (1.16)

верхностью резца и плоскостью, проходящей через вспомогательную ре-

жущую кромку перпендикулярно основной плоскости резца. Угол αс′ слу-

жит для уменьшения трения вспомогательной задней поверхности резца по обработанной поверхности заготовки. Обычно принимают α c′ = α c.

Кроме рассмотренных углов, резец имеет углы в плане ϕc и ϕc′,

угол при вершине εc, а также угол наклона главной режущей кромки λ c.

Главный угол в плане ϕ с– угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость резца Pϑc и направлением движения пода- чи. С уменьшением угла ϕ c увеличивается длина активной части режущей

кромки, что улучшает отвод теплоты из зоны обработки и уменьшает

износ инструмента. Однако при слишком малом значении угла ϕ с резко возрастает отжим резца от заготовки и возникают вибрации, ухудшающие

качество обработанной поверхности. Поэтому в зависимости от вида обра-

ботки, типа резца и жесткости технологической системы угол ϕ с обычно выбирают в пределах 30–90 градусов.

Вспомогательный угол в плане ϕ с′ – угол между проекцией вспомо- гательной режущей кромки на основную плоскость P ϑc и направлением, обратным направлению подачи D s . Угол ϕ с′ служит для уменьшения тре-

ния вспомогательной задней поверхности резца по обработанной поверх-

ности заготовки. Для проходных резцов, обрабатывающих жесткие заго- товки, угол ϕс′ = 5–10 0 , при обработке нежестких заготовок его принимают в пределах 30–45 градусов.

Угол при вершине ε с– угол между проекциями главной и вспомога-

тельной режущих кромок на основную плоскость P ϑc.

Рассмотренные углы связаны между собой зависимостью

ϕ с + ϕс′ + ε с = 180 0 . (1.17)

Углом наклона главной режущей кромки λ сназывают угол в плос- кости резания P nc между главной режущей кромкой и основной плоско- стью P ϑc. Он считается положительным (см. рис. 1.26, б), когда вершина резца является низшей точкой режущей кромки; отрицательным, когда вершина резца будет высшей точкой режущей кромки; равным нулю, если

главная режущая кромка параллельна основной плоскости. Угол λ с служит для отвода стружки в направлении к обработанной (λ с > 0 0 ) или обраба- тываемой (λ с < 0 0 ) поверхности. Кроме того, положительный угол λ с уп- рочняет вершину инструмента. Поэтому при черновой обработке и резании

твердых материалов необходимо углу λс придавать положительные значе- ния (15–20 град.). При чистовой обработке для предотвращения царапания стружкой обработанной поверхности рекомендуют использовать резцы с отрицательными значениями этого угла.