У резца различают главные углы, вспомогательные углы и углы в плане.

Главные углы измеряются в сечении главной секущей плоскости А-А (рис. 13), которая перпендикулярна к проекции главной режущей кромке на основную плоскость.

g - главный передний угол – угол между передней поверхностью и плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания.

Рисунок 7 – Элементы резца Рисунок 8 – Поверхности и плоскости

при токарной обработке

Рисунок 9 – Углы токарного резца

С увеличением угла g инструмент легче врезается в материал, снижается сила резания и расход мощности, повышается качество обрабатываемой поверхности. С другой стороны чрезмерное увеличение угла g снижает прочность главной режущей кромки и увеличивает ее износ. Величина g обычно составляет 0 - 15 о, а при обработке твердых материалов и ударных нагрузках передний угол может быть отрицательным и достигать – 10 о.

a  – главный задний угол – угол между главной задней поверхностью и плоскостью резания. Угол a предназначен для уменьшения трения между главной задней поверхностью и поверхностью резания, что снижает износ инструмента. Чрезмерное увеличение угла приводит к снижению прочности режущего лезвия. Обычно он составляет 6 – 12 о.

b – угол заострения (угол клина), находится между передней и главной задней поверхностью резца (a +b +g = 90 о).

d - угол резания , находится между передней поверхностью и плоскостью резания (d = a + b ).

Вспомогательные углы определяются в сечении вспомогательной секущей плоскостью Б-Б, которая проходит перпендикулярно к проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость.

a 1 - вспомогательный задний угол , который находится между вспомогательной задней поверхностью и плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно основной плоскости. Угол уменьшает трение между вспомогательной задней поверхностью резца и обработанной поверхностью заготовки. Он составляет обычно 3 – 5°.

К вспомогательным углам относят обычно угол наклона главной режущей кромки l , который определяется между главным режущим лезвием и плоскостью, проходящей через вершину резца параллельно основной плоскости (рис. 14). Угол определяет направление схода стружки и колеблется от + 5 о до - 5 о. Если l = 0, стружка сходит по оси резца, если l < 0 – стружка сходит в направлении подачи, при l > 0 стружка сходит в направлении, обратном направлению подачи. Направление схода стружки существенно при работе на станках-автоматах. С увеличением l качество обработанной поверхности ухудшается.

Рисунок 10 – Углы наклона главной режущей кромки

Углы в плане определяются в основной плоскости на виде сверху.

j - главный угол в плане - угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи. С уменьшением j  шероховатость обработанной поверхности уменьшается. Одновременно уменьшается толщина и увеличивается ширина срезаемого слоя, что снижает износ инструмента, однако возможно возникновение вибрации в процессе резания и снижение качества обработанной поверхности. Угол j изменяется в широком диапазоне от 0 о до 95 о.

j 1 – вспомогательный угол в плане – угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением, обратном движению подачи. С уменьшением угла j 1 шероховатость уменьшается, увеличивается прочность вершины резца и снижается его износ. У проходных резцов угол j 1 составляет обычно 10 о -30 о.

e - угол при вершине - угол между проекцией главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость (j +j 1 +e =180 о).

Из рассмотренных углов только b , l иe являются постоянными и не зависят от установки резца. Остальные углы изменяются по величине в зависимости от положения вершины резца относительно центров станка (a, a 1 , j ) или поворота резца в резцедержателе (j, j 1 ).

Режущее лезвие резца не всегда прямолинейно. Для обработки фасонных поверхностей, а иногда и в других случаях, главное режущеелезвие делается криволинейным.

Передняя поверхность резца может иметь три формы (рис. 15): плоскую без фаски, рекомендуемую при обработке серого чугуна, однако она может быть использована и для других материалов (см. рис. 15 а); плоскую с фаской - при токарной обработке стали с большими подачами (см. рис. 15 б); криволинейную с фаской - для резцов всех типов при обработке пластичных материалов (см. рис. 15 в).

Форма головки резца, величина углов, форма передней поверхности и режущего лезвия, размеры сечения резца существенно отражаются на процессе резания. Они влияют на величину сил, температуру резца, что, в свою очередь, должно учитываться при определении режимов резания.

Рисунок 11 – Форма передней поверхности резца

Работа 1

Токарные резцы

1. Части и элементы резца

При обработке резанием применяют режущие инструменты разнообразных форм и конструкций. Простейшей формой режущего инструмента является токарный резец (рис. 1). Резец имеет рабочую часть – головку Б, на которой расположены режущие элементы, и державку А, предназначенную для установки и закрепления резца на станке (в резцедержателе).

Рис. 1. Элементы режущих инструментов

Заточкой создаются клинообразная форма головки резца для лучшего внедрения в обрабатываемый материал. На головке резца расположены ее рабочие элементы (см. рис. 1): 1 –передняя поверхность; 3 –главная и 4 –вспомогательная задние поверхности 2 –главная и 6 –вспомогательная режущие кромки; 5 –вершина резца.

2. Поверхности на обрабатываемой детали, координатные

и секущие плоскости

На обрабатываемой детали (заготовке) различают следующие поверхности (рис. 2, а ): 1 –обрабатываемая, 2 –обработанная и 3 –поверхность резания. Для определения углов резца рассматривают следующие координатные плоскости:

Основная плоскость (ОП) – плоскость, проходящая через основание державки резца (рис. 2, а ).

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

Главная секущая плоскость (N – N ) – плоскость, перпендикулярная к проекции главного режущего лезвия на основную плоскость (рис. 2, б ).

Рис. 2. Координатные и секущие плоскости

Вспомогательная секущая плоскость (N 1 – N 1) – плоскость, перпендикулярная к проекции вспомогательного режущего лезвия на основную плоскость. На рис. 2, б показаны следы плоскости N – N и N 1 – N 1 .

3. Углы токарного резца

Углы резца определяют положение в пространстве элементов его рабочей части. Эти углы называют углами резца в статике и показаны на рис. 3. Совокупность углов резца составляет его геометрию .

Рис. 3. Углы резца в статике

В главной секущей плоскости измеряют главный передний угол γ, главный задний угол α, угол заострения β и угол резания δ (рис. 3).Главный передний угол - угол, заключенный между передней поверхностьюрезца и плоскостью перпендикулярной к плоскости резания, проведенной через главную режущую кромку. На рис. 3 он положительный, но может быть равным нулю или иметь отрицательное значение.

Главный задний угол α - это угол, заключенный между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания.

Углом заострения β называют угол, заключенный между передней иглавной задней поверхностями.

Углыγ, α и βназывают главными углами , так как они определяют геометрию режущего клина. Сумма этих углов составляет 90˚, т.е.γ + α + β = 90˚.

Величины углов γи α находятся в пределах: γ = –10…+15˚; α = 6–12˚.

Положение вспомогательной задней поверхности определяется вспомогательным задним углом α 1 (в сечении N 1 – N 1).

Углы в плане измеряются в основной плоскости.

Главный угол в плане φ – угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи.

Вспомогательный угол в плане φ 1 – угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи.

Угол при вершине ε– угол между проекциями режущих кромок на основную плоскость. Сумма углов φ + φ 1 + ε = 180˚. Для проходных резцов φ = 30–90˚; φ 1 = 10–45˚.

Положение главной режущей кромки относительно основной плоскости определяется углом λ – углом наклона главной режущей кромки . Это угол, заключенный между главной режущей кромкой и линией, проведенной через вершину резца параллельно основой плоскости. Угол λ измеряется в плоскости, проходящей через главную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости.

а б в

Рис. 4 . Углы наклона главной режущей кромки

Угол λможет быть отрицательным (рис. 4, а ), равным 0 (рис. 4, б ) и положительным (рис. 4, в ). Для токарных резцов λ = –5…+15˚.

Угол λ влияет на направление схода стружки и прочность режущей кромки.

4. Классификация токарных резцов

На токарных станках выполняют много видов обработки, что при­вело к созданию большого количества резцов по назначению и конструкции. Типы токарных резцов в основном подразделяют по следующим признакам: виду обработки, характеру обработки, форме головки, направлению подачи, способу изготовления и роду материала режущей части.

Рис. 5. Основные типы токарных резцов

На рис. 5 приведены типы резцов по виду обработки. Проходные резцы 1,2 и 3 служат для обтачивания гладких цилиндрических и конических поверхностей. Подрезной резец 4 работает с поперечной подачей при обточке плоских торцовых поверхностей. Широкий проходной резец 5 служит для чистового продольного точения. Расточный резец 6 применяется при растачивании сквозных отверстий, а расточной упорный резец 7 - для растачивания глухих отверстий. Отрезной резец 8 применяется для разрезания заготовки и для протачивания кольцевых канавок. Для нарезания резьбы применяют резьбовой резец 9, а для обточки фасонных поверхностей - резец 10.

По характеру обработки резцы подразделяют на черновые (обдирочные) 2, чистовые 5 и для тонкого точения. По форме головки: прямые 1,3, отогнутые 2, оттянутые 8 и изогнутые.

По направлению подачи их подразделяют на правые и левые. Правые работают с подачей справа налево, а левые - слева направо. По способу изготовления резцы бывают целые, с приваренной встык головкой, с припаянной пластинкой, с механическим креплением режущей пластинки. По применяемому материалу резцы бывают из быстрорежущей стали, с пластинками из твердого сплава или минералокерамики, с кристаллами алмазов.

5. ИЗМЕРЕНИЕ УГЛОВ РЕЗЦА И ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА

Углы γ, α, α 1 , φ, φ 1 , λ измеряют с помощью угломера, а углы β, δ и ε определяют вычислением по формулам: β = 90 0 – (α + γ); δ = α + β и ε = 180 0 – (φ + φ 1).

В отчете необходимо описать основные типы токарных резцов, привести рисунок токарного проходного резца cобозначением частей и элементов резца. Измерить и вычислить углы проходного, подрезного и отрезного резцов и данные занести в табл. 1.

Таблица1.

Сделать чертеж токарного проходного резца с необходимыми сечениями и проставить все угловые обозначения.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Какие движения различают при обработке резанием?

Что называют главным движением и движением подачи?

Назовите части и элементы токарного проходного резца.

Какую плоскость называют основной и какую плоскостью резания?

Какая плоскость называется главной секущей и какие углы измеряют в этой плоскости?

Назовите углы в плане.

Как измерить углы в плане?

Какой угол называют углом наклона главной режущей кромки, и на что он оказывает влияние?

Назовите типы токарных резцов и их назначение.

10. Как определить углы заострения резания и при вершине?

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.

Передний угол оказывает большое влияние на виброустойчивость резца , которая резко снижается с уменьшением его величины (от нуля и ниже). Поэтому во избежание появления вибраций необходимо принимать передний угол 15-25°, причем обычно он делается равным углу врезания пластинки. В целях обеспечения завивания стружки и благоприятного отвода ее, рекомендуется переднюю поверхность резца делать или криволинейной, или с лункой. Для упрочнения главной режущей кромки целесообразно предусмотреть ленточку шириной 0,2-0,3 мм с отрицательным передним углом -3 - 5°. Однако не следует забывать, что такая ленточка допустима только при наличии достаточно жестких условий работы резца. 15 случае, если условия жесткости не позволяют применять упрочняющую ленточку с отрицательным углом, рекомендуется делать ее с положительным углом 5° для твердых и 10° для мягких и вязких материалов. Упрочняющая ленточка при небольшой ее ширине не оказывает влияния на величину сопротивления резанию, так как центр давления стружки выходит за границу ленточки в зону криволинейной передней поверхности, снабженной большим передним углом.

Рисунок 66 - Углы отрезного резца

В практике встречаются отрезные резцы, у которых передняя поверхность оформляется в виде двухгранного угла (рис. 66, б). Плоскости его наклонены к опорной плоскости под углом μ = 10÷15°. Линия пересечения этих плоскостей расположена параллельно опорной плоскости. Такая конструкция способствует лучшему врезанию резца в заготовку.

Задний угол

Задний угол главной режущей кромки принимается равным 8º но пластинке и 12° по державке.

Режущая кромка

Главная режущая кромка резца может быть оформлена в нескольких вариантах. Для отрезки крупных заготовок можно рекомендовать резец с двумя режущими кромками (рис. 66, в)². Они обеспечивают разделение стружки на две части, что облегчает отвод ее из зоны резания. Такая конструкция более подходит к резцам из быстрорежущей стали, тогда как для твердосплавных резцов она менее пригодна из-за сложности заточки и малой прочности режущей кромки.

Заслуживает внимания оформление главной режущей кромки под двумя углами φ (рис. 66, г). Такая форма облегчает врезание резца в заготовку и удлиняет ее кромку. Углы в плане φ принимаются в пределах 60-80° (ς = 30 ÷10º).

В том случае, если главная режущая кромка выполнена под углом φ = 90°, рекомендуется на ней снимать фаски размером f = 1÷1,5 мм под углом 45° с обеих сторон или же делать небольшие закругления (рис. 66, д).

В практике встречаются случаи, когда при отрезке нежелательно оставлять несрезанным цилиндрический отросток у сердцевины заготовки (например, при обработке на автоматах). Для срезания такого стержня режущая кромка оформляется под углом φ = 75 ÷80°.

Повышение виброустойчивости

Иногда отрезку заготовок производят резцом, у которого главная режущая кромка имеет вогнутую форму, полученную в результате вышлифовки лунки на главной задней поверхности (рис. 66, ж). Назначение такой формы - повышение виброустойчивости резца и возможность повышения величины подачи.

Тяжелые условия работы отрезных резцов заставляют, как правило, применять их в виде монолитной конструкции, тогда как сборные конструкции редко встречаются на практике.

Передний угол оказывает большое влияние на виброустойчивость резца, которая резко снижается с уменьшением его величины (от нуля и ниже). Поэтому во избежание появления вибраций необходимо принимать передний угол 15-25°, причем обычно он делается равным углу врезания пластинки.

В целях обеспечения завивания стружки и благоприятного отвода ее, рекомендуется переднюю поверхность резца делать или криволинейной, или с лункой. Для упрочнения главной режущей кромки целесообразно предусмотреть ленточку шириной 0,2-0,3 мм с отрицательным передним углом -3 — 5°. Однако не следует забывать, что такая ленточка допустима только при наличии достаточно жестких условий работы резца. 15 случае, если условия жесткости не позволяют применять упрочняющую ленточку с отрицательным углом, рекомендуется делать ее с положительным углом 5° для твердых и 10° для мягких и вязких материалов.

Упрочняющая ленточка при небольшой ее ширине не оказывает влияния на величину сопротивления резанию, так как центр давления стружки выходит за границу ленточки в зону криволинейной передней поверхности, снабженной большим передним углом.

Рисунок 1 — Углы отрезного резца

В практике встречаются отрезные резцы, у которых передняя поверхность оформляется в виде двухгранного угла (рис. 1, б). Плоскости его наклонены к опорной плоскости под углом μ = 10÷15°. Линия пересечения этих плоскостей расположена параллельно опорной плоскости. Такая конструкция способствует лучшему врезанию резца в заготовку.

Задний угол

Задний угол главной режущей кромки принимается равным 8º но пластинке и 12° по державке.