Общие сведения

ТОКАРНЫЙ РЕЗЕЦ, ЕГО ЧАСТИ И ЭЛЕМЕНТЫ

Цель работы: знания частей, конструктивных и геометрических элементов токарного проходного резца, их функций; умение определять значения углов резца с помощью настольного угломера.

Токарные резцы являются наиболее распространёнными режущими инструментами, используемыми при металлообработке. С некоторым приближением можно считать, что резец составляет основу режущей части любого металлорежущего инструмента. Поэтому его изучение имеет весьма важное значение для понимания сущности процесса резания.

Части и элементы токарного резца принято рассматривать в связи со схемой обработки и расположением резца относительно заготовки и её поверхностей: обрабатываемой 1, обработанной 3 и поверхности резания 2 (рис. 4.1, а). Поверхность резания на заготовке располагается между обрабатываемой и обработанной поверхностями. Именно с этой поверхности при резании происходит отделение стружки от основного материала.

Рис. 4.1. Схема точения (а), токарный проходной резец (б)

На лезвии резца 2 (см. рис. 4.1, б) различают следующие конструктивные элементы:

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

— главную заднюю поверхность 3, контактирующую с поверхностью резания на заготовке;

— вспомогательную заднюю поверхность 5, обращённую к обработанной поверхности на заготовке;

— главную режущую кромку 4, образованную пересечением передней и главной задней поверхностей лезвия резца;

— вспомогательную режущую кромку 6, образованную пересечением 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, называемую установочной плоскостью, в резцедержателе станка и закрепляют двумя — тремя болтами.

Прочность, износ, стойкость, а в целом работоспособность резца, зависят от расположения поверхностей и кромок лезвия относительно друг друга и заготовки. Это расположение принято определять геометрическими элементами, то есть углами наклона поверхностей и кромок резца в одной из трёх систем прямоугольных координат: инструментальной, статической и кинематической.

Инструментальную систему координат применяют 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 приближённых расчётов углов резца в процессе резания и для учёта изменения этих углов после установки инструмента на станок (рис. 4.2). Из всех видов движения резания в этой системе учитывается только главное движение резания D_г.

В состав системы входят три взаимно перпендикулярные координатные плоскости: основная , плоскость резания и главная секущая плоскость . Индекс «с» в обозначении плоскостей указывает на использование для определения углов резца статической системы координат.

Начало системы координат помещают в рассматриваемую точку A главной режущей кромки, для которой определяют углы резца, а координатные плоскости этой системы ориентируют в пространстве следующим образом. Основная плоскость проходит через точку A главной режущей кромки перпендикулярно вектору скорости υ главного движения резания. Плоскость резания совмещается с вектором скорости υ и касается в точке А поверхности резания на заготовке. Главная секущая плоскость проходит через точку А перпендикулярно двум рассмотренным координатным плоскостям.

Рис. 4.2. Углы токарного проходного резца

Для определения угла наклона вспомогательной задней поверхности лезвия используют дополнительно к ранее перечисленным вспомогательную секущую плоскость , проводимую через точку Б вспомогательной режущей кромки перпендикулярно проекции этой кромки на основную плоскость.

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 статической, помещают в точку А главной режущей кромки. Вторую координатную плоскость (плоскость резания) в этой системе совмещают с вектором результирующей скорости резания.

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

В главной секущей плоскости определяют передний угол g_с, главный задний угол a_c и угол заострения b_c.

Главный задний уголa_c — угол в главной секущей плоскости 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 увеличение заднего угла приводит к снижению прочности лезвия. Поэтому обычно главный задний угол резца принимают в пределах 6–12 градусов. Для обработки вязких материалов и при точении с тонкими стружкамиприменяют резцы с большими углами a_с. При резании твёрдых и хрупких материалов выбирают меньшие из ранее указанных значений главного заднего угла.

Передний угол g_с — угол в главной секущей плоскости между передней поверхностью лезвия резца и основной плоскостью. Различают положительный передний угол (передняя поверхность направлена вниз от основной плоскости), угол равный нулю (передняя поверхность параллельна основной плоскости) и отрицательный передний угол (передняя 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 (металлокерамические твёрдые сплавы, минералокерамика, алмазы и др.) для повышения прочности и стойкости инструмента применяют нулевые и отрицательные передние углы, а при работе инструментом из быстрорежущих сталей, обладающих большей ударной вязкостью, — положительные передние углы (10…30 градусов).

Угол заострения b_с — угол в главной секущей плоскости между передней и главной задней поверхностями резца. Уменьшение угла b_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 зависимость:

a_с + b_с + g_с = 90^о . (4.1)

Существенное влияние на процесс резания оказывает и вспомогательный задний угол , измеряемый во вспомогательной секущей плоскости . Этот угол располагается между вспомогательной задней поверхностью резца и плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно основной плоскости резца. Угол служит для уменьшения трения вспомогательной задней поверхности резца по обработанной поверхности заготовки. Обычно принимают = .

Кроме рассмотренных углов резец имеет углы в плане j_c и , угол при вершине e_c, а также угол наклона главной режущей кромки l_c.

Главный угол в плане j_с — угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость резца и направлением движения подачи D_s. С уменьшением угла j_c увеличивается длина активной части режущей кромки, что улучшает отвод теплоты из зоны обработки и уменьшает износ инструмента. Однако при слишком малом значении угла j_с резко возрастает отжим резца от заготовки и возникают вибрации, ухудшающие качество обработанной поверхности. Поэтому в зависимости от вида обработки, типа резца и жёсткости технологической системы угол j_с обычно выбирают в пределах 30…90 градусов.

Вспомогательный угол в плане — угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением, обратным направлению движения подачи D_s. Угол служит для уменьшения трения вспомогательной задней поверхности резца по обработанной поверхности заготовки. Для проходных резцов, обрабатывающих жёсткие заготовки, угол = 5–10^о, при обработке нежёстких заготовок его принимают в пределах 30…45 градусов.

Угол при вершинеe_с — угол между проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость.

Углы j_с, , e_с связаны между собой зависимостью

j_с + + e_с = 180^о . (4.2)

Углом наклона главной режущей кромки l_с называют угол, расположенный в плоскости резания , между главной режущей кромкой и основной плоскостью. Этот угол считается положительным (см. рис. 4.1, б), когда вершина резца является низшей точкой режущей кромки относительно установочной плоскости Р_б; отрицательным, когда вершина резца будет высшей точкой режущей кромки; равным нулю, если главная режущая кромка параллельна основной плоскости. Угол l_с служит для отвода стружки в направлении к обработанной (l_с > 0^о) или обрабатываемой (l_с < 0^о) поверхности. Кроме того, положительный угол l_с упрочняет вершину инструмента. Поэтому при черновой обработке и при резании твёрдых материалов необходимо углу l_с придавать положительные значения (15–20 ^о). При чистовой обработке для предотвращения царапания стружкой обработанной поверхности рекомендуют использовать резцы с отрицательными значениями угла наклона главной режущей кромки.