Лекция 3. Режущий клин

3.1. Геометрические параметры режущей части инструмен­тов

В основе любого лезвийного инструмента лежит режущий клин.

Отделение срезаемого слоя металла производится режущим лезвием инст­румента. Режущая часть инструмента ограничивается рабочими поверхностями, которые в зависимости от расположения относительно обрабатываемого изде­лия имеют определенные названия.

Рис. 3.1. Составные части и рабочие поверхности инструментов (а - токарный резец, б - долбежый резец, в - спиральное сверло, г - сле­сарное зубило, д - зерно абразивного инструмента): 1 - передняя поверхность, 2 - главная задняя поверхность, 3 - вспомогательная задняя поверхность, 4 - главная режущая кромка, 5 - вспомогательная режущая кромка, 6 - вер­шина режущего лезвия.

Разные инструменты имеют различную форму зажимной и режущей частей, однако их режущие части имеют общее устройство и ограничиваются рабочими поверхностями, присущими режущей части любого инструмента. Обычно режущая часть имеет одну переднюю и не­сколько задних поверхностей.

Передней поверхностью (1) называется поверхность, по которой сходит об­разующаяся в процессе резания стружка.

Главной задней поверхностью (2) называется поверхность, обращенная к по­верхности резания.

Вспомогательной задней поверхностью (3) называется поверхность, обра­щенная к обработанной поверхности.

Главной режущей кромкой (4) называется линия пересечения передней и главной зад­ней поверхности.

Вспо­могательная режущая кромка (5) образуется пересечением пе­редней поверхности с вспомогательной задней поверхностью.

Вершиной (6) режущего лезвия (резца, режущего зуба) на­зывается точка пересечения главной (4) и вспомогательной (5) режущих кромок.

Для обеспечения эффективной работы режущего инструмента поверхности его режущего лезвия должны располагаться определенным образом относитель­но направления движения резания.

Для рассмотрения геометрических параметров режущей части инструмента устанавливаются системы координатных плоскостей и сами координатные плоскости: плоскость резания и основная плоскость. Для контроля режущего инструмента применяется инструментальная система координат с началом в вершине лезвия, ориентированная относительно геометрических элементов ре­жущего инструмента, принятых за базу.

Статическая система координат – прямоугольная система координат с нача­лом в рассматриваемой точке режущей кромки, ориентированная относительно направления скорости главного движения резания.

Кинематическая система координат – прямоугольная система координат с началом в рассматриваемой точке режущей кромки, ориентированная относи­тельно направления скорости результирующего движения резания.

Геометрические параметры (углы) режущего инструмента рассматриваются в этих системах координат. В статической – как геометрические параметры твердого тела – неподвижного предмета, в кинематической – как углы рабо­тающего инструмента в процессе резания.

3.2. Углы заточки резца

При используемых в технологии изготовления резцов приемах заточки и контроля поверхности и лезвия режущей части резца целесообразно ориентировать относительно прямоугольного трехгранника, образованного тремя взаимно перпендикулярными плоскостями /, //, /// (рис. 3.2). Плоскость /, совпадающую с плоскостью чертежа, называют опорной плоскостью. Плоскость //, перпендикулярную к ней, называют боковой плоскостью. Плоскость /// перпендикулярна первым двум плоскостям. Резец положен на основную плоскость, его боковая сторона совмещена с боковой плоскостью, а вершина касается плоскости ///. Тем самым резец получил определенную ориентацию относительно трехгранника.

Положение главного лезвия определяют главным углом в плане φ. Главным углом в плане резца называют угол между проекцией главного лезвия на опорную плоскость и плоскостью, перпендикулярной к опорной и боковым плоскостям. Положение вспомогательного лезвия определяют вспомогательным углом в плане φ₁. Вспомогательным углом в плане резца φ₁ называют угол между проекцией вспомогательного лезвия на опорную плоскость и плоскостью, перпендикулярной к опорной и боковой плоскостям.

Для изображения положения передней и задней поверхностей резец рассекают плоскостью NN, называемой главной секущей плоскостью. Главная секущая плоскость перпендикулярна проекции главного лезвия на опорную плоскость. Положение передней поверхности определяют передним углом γ. Передним углом резца называют угол между передней поверхностью или плоскостью, к ней касательной, и плоскостью, параллельной опорной плоскости. Передний угол характеризуют абсолютной величиной и знаком. Если передний угол располагается вне тела инструмента (сечение а), то условились считать его положительным, а если в теле инструмента (сечение б), то отрицательным.

Рис. 3.2. Геометрические параметры резца

Положение задней поверхности определяют задним углом α Задним углом резца называют угол между задней поверхностью или плоскостью, к ней касательной, и плоскостью, проходящей через главное лезвие перпендикулярно опорной плоскости. Задний угол по знаку должен быть только положительным. В противном случае лезвие резца при работе не коснется поверхности резания.

Для изображения положения вспомогательной задней поверхности резец рассекают плоскостью N₁N₁, перпендикулярной к проекции вспомогательного лезвия на опорную плоскость. Плоскость N₁N₁ называют вспомогательной секущей плоскостью. Положение вспомогательной задней поверхности определяют вспомогательным задним углом α₁. Вспомогательным задним углом резца называют угол между вспомогательной задней поверхностью или плоскостью, к ней касательной, и плоскостью, проходящей через вспомогательное лезвие перпендикулярно опорной плоскости.

Положение главного лезвия относительно опорной плоскости определяют углом λ , расположенным в плоскости, проходящей через главное лезвие перпендикулярно основной плоскости. Этот угол называют углом наклона главного лезвия. Угол λ, есть угол между главным лезвием или касательной к нему и плоскостью, параллельной опорной плоскости. Так же как и передний угол, угол λ должен характеризоваться не только абсолютной величиной, но и знаком. Если вершина резца является наинизшей точкой главного лезвия, то угол λ условились считать положительным, а если наивысшей — то отрицательным. Угол λ, изображенный на рис. 8, имеет положительный знак.

При заточке резцов на некоторых моделях заточных станков необходимо знать величину передних и задних углов в сечениях плоскостями РР и QQ (рис. 3.3).

Плоскость РР, перпендикулярную к опорной и параллельную боковой плоскостям, называют продольной секущей плоскостью. Плоскость QQ, перпендикулярную к опорной плоскости и параллельную плоскости ///, называют поперечной секущей плоскостью. Углы резца, расположенные в указанных плоскостях, соответственно называют продольными и поперечными. Определения продольных и поперечных передних γ_пр и γ_п и задних α_пр и α_п углов аналогичны определениям углов γ и α. Расчетные формулы, позволяющие определить величину продольных и поперечных углов в зависимости от известной величины углов γ, α, φ и λ получены с помощью простых геометрических построений и имеют следующий вид:

1.Расчетные формулы для задних углов:

tgα_пр= и tgα_п= ,

где ρ — угол между линией, параллельной проекции главного лезвия на опорную плоскость, и линией пересечения задней поверхности с опорной плоскостью резца. Величину угла ρ определяют по формуле tg ρ == tg α tg λ.

Если угол λ не превышает ±5°, то величина угла ρ мала и ею можно пренебречь. В этом случае формулы для определения углов α_пр и α_п принимают вид:

tgα_пр = ; (3.1)

tgα_п = . (3.2)

Рис. 3.3. Продольные и поперечные углы резца

2. Расчетные формулы для передних углов:

при положительном угле λ

tgγ_пр = tgγcosφ – tgλsinφ; (3.3)

tgγ_п = tgγsinφ + tgλcosφ; (3.4)

при отрицательном угле λ

tgγ_пр = tgγcosφ + tgλsinφ; (3.5)

tgγ_п = tgγsinφ - tgλ cosφ. (3.6)

В некоторых случаях необходимо знать величину переднего и заднего углов, расположенных не в главной секущей плоскости, а в плоскости ММ, перпендикулярной к главному лезвию резца. На рис. 3.3. эти углы обозначены γ_N и α_N и их величину можно определить следующим образом:

tgγ_N = tgγcosφ; (3.7)

tgα_N = . (3.8)