- •Введение
- •Содержание лекций по дисциплине «Резание металлов».
- •Список использованной и рекомендуемой литературы
- •Лекция 1. Вклад отечественных ученых в развитие науки о резании металлов
- •2.1. Основные понятия, термины и определения
- •2.2. Основные случаи резания
- •Лекция 3. Режущий клин
- •3.1. Геометрические параметры режущей части инструментов
- •3.2. Углы заточки резца
- •3.3. Соотношение между углами заточки и рабочими углами резца
- •4.1. Состояние материала в зоне резания и виды образующихся стружек
- •4.2. Типы стружек
- •4.2. Процесс образования сливной стружки
- •4.3. Усадка стружки
- •Р ис. 4.3. Усадка стружки
- •6.1. Система сил при свободном резании
- •Инструмента
- •6.2. Система сил при несвободном резании
- •6.3. Работа резания
- •7.1. Источники и распределение теплоты в зоне резания
- •7.2 Методы измерения температуры в зоне резания
- •7.3. Температурное поле после резца
- •7.4 Зависимость температуры от элементов режима резания
3.3. Соотношение между углами заточки и рабочими углами резца
Процесс резания осуществляется перемещением режущего инструмента относительно поверхности обрабатываемой детали. В зависимости от положения плоскости резания в процессе обработки углы инструмента могут изменяться, что наблюдается, когда плоскость резания занимает иное положение, чем в статической системе координат. Кроме того, геометрические параметры режущей части инструментов, полученные после заточки, изменяются, или трансформируются, в результате:
-
изменения положения резца относительно основной плоскости;
-
при установке вершины резца выше или ниже оси центрров станка или детали;
-
вследствие изнашивания рабочих поверхностей инструмента.
Предположим, что процесс резания осуществляется по схеме, указанной на рис.3.4, где в качестве инструмента используется призматический брусок со статическими углами γ = 0°, α = 0°. На рис.3.4а отсутствует движение подачи, плоскость резания при обработке совпадает со статической, поэтому кинематические углы соответствуют статическим. Инструмент имеет угол α = 0°, в результате чего увеличивается трение между задней и обрабатываемой поверхностями. Для уменьшения трения необходимо на инструменте создать положительный задний угол α.
Теперь предположим, что инструменту сообщается одновременно два движения резания (рис.3.4б). Одно из движений (главное) совершается со скоростью V, второе (движение подачи) — со скоростью Vs. Результирующей скоростью будет скорость Ve. В данном случае траекторией движения рассматриваемой точки лезвия является наклонная прямая ОB, параллельная вектору скорости резания Ve.
Рис. 3.4. Схема изменения статических углов резца в процессе резания: а— α = 0°; б — α ≠ 0°
Эта прямая — след плоскости резания в процессе обработки. Таким образом, плоскость резания занимает иное положение, чем в статике, так как след плоскости резания в статике — прямая ОА. Статический передний угол γ = 0°, кинематический передний угол γк приобретают положительное значение.
Если статический задний угол α = 0° в процессе резания он имеет отрицательное значение. то в этом случае осуществление процесса резания возможно лишь при условии смятия, пластического деформирования и выдавливания задней поверхностью слоя С материала обрабатываемой детали, препятствующего движению по направлению вектора Ve. Чтобы создать нормальные условия резания, необходимо обеспечить задний угол α больший, чем угол η:
tg η = Vs/V.
На рис.3.5 упрощенно показана работа резца при продольном точении с φ = 90° и λ = 0°.
Рис. 3.5. Изменение углов резца в процессе работы: а — продольное точение; б — поперечное; в — развертка траектории точки режущей кромки резца
Режущая кромка резца установлена на уровне оси заготовки: B–В –положение плоскости резания при вращении заготовки и отсутствии подачи (точки режущей кромки описывают окружности, касательная к ним занимает вертикальное положение); А–А – положение плоскости резания, касательной к винтовой поверхности резания, при работе с включенной подачей; αк – кинематический задний угол; η – угол между направлениями скоростей результирующего движения резания и главного движения, называемый углом скорости резания.
Поверхность резания в кинематике будет ближе к задней поверхности резца. В результате изменения положения плоскости резания задний угол уменьшается: αк = α – η.
Если развернуть на плоскость окружность вращения и винтовую траекторию точки режущей кромки, мы получим треугольник, в котором катетами будут подача и окружность вращения, а гипотенузой – винтовая траектория, отсюда η = arctg(So/2πD).
С увеличением подачи увеличивается наклон винтовой траектории точки режущей кромки (эти траектории образуют поверхность резания), а кинематический задний угол уменьшается. Разные точки режущей кромки находятся на различных диаметрах заготовки, а следовательно, наклон их винтовых траекторий будет различным. Чем меньше диаметр заготовки, тем значительнее уменьшается задний угол в процессе работы, так как наклон винтовой траектории больше.
Если резец имеет угол в плане φ =90°, направление подачи и секущей плоскости, в которой измеряется угол α, совпадает. Если угол φ ≠ 90°, угол между положениями плоскости резания, измеренный в главной секущей плоскости, можно определить по формуле
tgηφ = tgη·sinφ,
кинематический задний угол в главной секущей плоскости
αк = α – ηφ .
При поперечном точении, при отрезании детали точки режущей кромки описывают архимедову спираль, следовательно, касательная к поверхности резания и плоскость резания также будут отклоняться от касательной к окружности вращения, и кинематический задний угол резца будет меньше.
Чем больше подача и меньше диаметр, на котором расположена точка режущей кромки, тем больше угол между положениями плоскости резания. Следовательно, кинематический задний угол при поперечном точении
αк = α – ηφ
где tgηφ = tgη·sinφ
При обычно употребляемых при точении подачах угол η незначителен, и изменением заднего угла в процессе работы можно пренебречь. В процессе работы с большими подачами (при затыловочных работах, нарезании резьбы, обработке ходовых винтов) необходимо учитывать изменение заднего угла резца, угол его заточки должен быть больше на угол ηφ.
Передний угол резца γ в этом случае увеличивается на угол ηφ, так как основная плоскость изменяет свое положение (см. определение переднего угла и рис. 3.5.). Угол заострения резца β остается постоянным. Таким образом, во время работы резец в главной секущей плоскости будет иметь кинематический передний угол, равный γк = γ + ηφ обеспечения в процессе работы оптимального заднего угла его затачивают, увеличивая на ηφ. Это уменьшает угол заострения β и ухудшает условия работы резца. Чтобы сохранить их оптимальными, передний угол можно уменьшить на ηφ.
Иногда необходимо установить режущую кромку ниже или выше оси заготовки. Наличие положительного или отрицательного угла наклона режущей кромки также приводит к тому, что точки режущей кромки располагаются ниже или выше оси заготовки. При этом будет изменяться положение касательной к поверхности резания (из-за выпуклости или вогнутости поверхности резания). Передний и задний углы будут равны (рис. 3.6):
γy = γ ± τφ
Если угол φ = 0°, то τ = arcsin (h/R). Если угол φ ≠ 0°, то tgτφ = tgτ•сosφ.
Таким образом, во время работы резец в главной секущей плоскости будет иметь кинематические углы:
αк = α - ηφ ± τφ; γк = γ + ηφ ± τφ
Рис. 3.6. Геометрические параметры резца в зависимости от положения его вершины относительно оси центров:
а, б, в – при наружном точении;
г, д, е – при растачивания
Лекция 4. Процесс образования стружки