44. Геометрия режущего инструмента

Геометрия резца, форма и углы заточки режущей части резца. Г. р. влияет на характер процесса резания материалов, на его производительность и экономичность, качество обработанной детали, стойкость (время работы до нормального затупления) резца и т.п. Все определения по Г. р., приводимые ниже, справедливы для др. режущих инструментов (свёрл, протяжек, фрез). Режущую часть составляют рабочие поверхности (рис. 1): передняя, по которой сходит образующаяся в процессе резания стружка, задняя главная и задняя вспомогательная, обращенные к обрабатываемой поверхности заготовки. Рабочие поверхности при пересечении образуют режущие кромки.

Главная режущая кромка, выполняющая основную работу при резании, образуется в результате пересечения передней и главной задней поверхности; вспомогательная режущая кромка — при пересечении передней и вспомогательной задней поверхности. Место сопряжения главной и вспомогательной режущих кромок называется вершиной резца. Вершина резца — наиболее ослабленная его часть, определяющая прочность режущей части кромки резца в целом; поэтому для повышения прочности вершина резца делается либо закруглённой (с радиусом 0,5—2 мм), либо в виде прямолинейной переходной режущей кромки (длиной 0,5—3 мм).

Элементы режущей части резца подразделяют на статические, определяющие углы заточки инструмента, и кинематические, зависящие от характера процесса резания и от установки резца. Углы заточки определяют форму режущей части при проектировании, изготовлении и контроле резца. Режущая часть резца имеет форму клина, заточенного под определёнными углами. Для определения углов установлены следующие координатные плоскости: плоскость резания и основная плоскость. Плоскость резания — это плоскость, касательная к поверхности резания и проходящая через главную режущую кромку. Основная плоскость — плоскость, параллельная продольной (параллельной оси заготовки) и поперечной (перпендикулярной оси заготовки) подачам резца. Эти координатные плоскости взаимно перпендикулярны. Главные углы резца определяются в главной секущей плоскости, перпендикулярной проекции главной режущей кромки на основную плоскость (рис. 2). Главный задний угол a — угол между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания. При выборе заднего угла, во избежание трения задней поверхности резца об обрабатываемую поверхность и поверхность резания, учитывают величину подачи: чем она больше, тем больше задний угол. Угол заострения b — угол между передней и главной задней поверхностями резца. Главный передний угол g — угол между передней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной плоскости резания. Выбор переднего угла зависит прежде всего от физико-механических свойств обрабатываемого материала. Чем больше передний угол, тем легче процесс образования стружки, тем меньше усилие резания и затрачиваемая мощность. Чем выше твёрдость обрабатываемого материала, тем меньшие значения передних углов резца принимают для его обработки. Угол резания d — угол между передней поверхностью резца и плоскостью резания. Главный угол в плане j— угол между направлением подачи и проекцией главной режущей кромки на основную плоскость; вспомогательный угол в плане j1 — угол между направлением подачи и проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость. Углы j и j1 определяют, с одной стороны, условия работы режущей кромки, а с другой — распределение нагрузки от силы резания. Чем меньше угол в плане, тем (при неизменной глубине резания и подаче) меньше тепловая и силовая нагрузки на единицу длины главной режущей кромки, а следовательно, лучше условия работы. Уменьшение угла в плане ниже оптимального значения может привести к чрезмерной деформации обрабатываемой заготовки, к снижению точности обработки и вибрациям. Угол при вершине в плане e — угол между проекциями режущих кромок на основную плоскость: e = 180°— (j +j1). Угол в плане переходной (прямолинейной) режущей кромки j0 — угол между направлением подачи и проекцией переходной режущей кромки на основную плоскость: обычно j0 = j /2. Угол наклона главной режущей кромки l — угол, заключённый между режущей кромкой и линией, проведённой через вершину резца параллельно основной плоскости; угол l положительный, когда вершина резца — наинизшая точка режущей кромки; отрицательный, когда вершина резца — наивысшая точка, и равен нулю, если главная режущая кромка параллельна основной плоскости. Угол l оказывает влияние на направление схода стружки.

[img src=\"http://techmash.org/forum/pics4posts/rezecz/rezecz00-1.jpg\" border=\"0\" alt=\"Изображение\" /] [img src=\"http://techmash.org/forum/pics4posts/rezecz/rezecz00-2.jpg\" border=\"0\" alt=\"Изображение\" /]

[!--coloro:blue--][span style=\"color:blue\"][!--/coloro--]Бывает тяжело определить те же углы на современном инструменте, поэтому, предлагаем Вашему вниманию материал, позволяющий помочь разобраться в современных конструкциях режущих инструментов, оснащенных СМНП.[!--colorc--][/span][!--/colorc--]

[img src=\"http://techmash.org/forum/pics4posts/rezecz/rezecz00.jpg\" border=\"0\" alt=\"Изображение\" /]

ГЛАВНЫЙ ПЕРЕДНИЙ УГОЛ

Передний угол режущей кромки оказывает большое влияние на силы резания, стружкодробление, температуру резания и стойкость инструмента.

[img src=\"http://techmash.org/forum/pics4posts/rezecz/rezecz01.gif\" border=\"0\" alt=\"Изображение\" /] [img src=\"http://techmash.org/forum/pics4posts/rezecz/rezecz02.jpg\" border=\"0\" alt=\"Изображение\" /]

Выбор переднего угла резания.

Увеличение переднего угла в положительную (+) сторону улучшает остроту резания.

Увеличение переднего угла на 1° в положительную (+) сторону снижает силу резания на 1%.

Увеличение переднего угла в положительную (+) сторону снижает прочность режущей кромки, а в отрицательную (-) увеличивает сопротивление резанию.

В каких случаях следует увеличить отрицательный передний угол (-)

Твердый материал заготовки.

Когда требуется такая же прочность режущей кромки, как при непрерывном резании или резании по корке.

В каких случаях следует увеличить положительный передний угол (+)

Мягкий материал заготовки

Заготовка легко обрабатывается.

Когда крепление заготовки или станок имеют малую жесткость.

ЗАДНИЙ УГОЛ

Задний угол предотвращает трение между задней поверхностью и заготовкой вследствие встречной подачи.

[img src=\"http://techmash.org/forum/pics4posts/rezecz/rezecz03.gif\" border=\"0\" alt=\"Изображение\" /] [img src=\"http://techmash.org/forum/pics4posts/rezecz/rezecz04.jpg\" border=\"0\" alt=\"Изображение\" /]

Выбор заднего угла резания.

Увеличение заднего угла снижает возможность износа по задней поверхности.

Увеличение заднего снижает прочность режущей кромки.

В каких случаях следует уменьшить задний угол

Твердый материал заготовки.

Когда требуется прочность режущей кромки.

В каких случаях следует увеличить задний угол

Мягкий материал заготовки.

Когда не требуется особых усилий для обработки заготовки.

БОКОВОЙ УГОЛ РЕЗЦА В ПЛАНЕ (УГОЛ УСТАНОВКИ ПЛАСТИНЫ)

Боковой угол резца в плане снижает ударную нагрузку и определяет силу подачи, напряжение и толщину стружки.

[img src=\"http://techmash.org/forum/pics4posts/rezecz/rezecz05.gif\" border=\"0\" alt=\"Изображение\" /] [img src=\"http://techmash.org/forum/pics4posts/rezecz/rezecz06.gif\" border=\"0\" alt=\"Изображение\" /]

[img src=\"http://techmash.org/forum/pics4posts/rezecz/rezecz07.jpg\" border=\"0\" alt=\"Изображение\" /]

Выбор бокового угла резца в плане (угла установки пластин)

При одной и той же подаче, увеличение бокового угла резца в плане увеличивает длину стружки (контакт с инструментом) и уменьшает ее толщину. В результате, силы резания распределены равномерно по режущей кромке инструмента и его стойкость повышается. (см. график).

Увеличение бокового угла резца в плане увеличивает силу а'. Именно поэтому тонкие длинные заготовки могут прогибаться при обработке.

Увеличение бокового угла резца в плане уменьшает контроль за стружкой.

Увеличение бокового угла резца в плане уменьшает толщину стружки и увеличивает ее ширину, усложняя стружкодробление.

В каких случаях уменьшают угол установки пластин

Чистовая обработка с малой глубиной резания

Тонкие, длинные заготовки

Когда станок не обладает достаточной жесткостью

В каких случаях увеличивают угол установки пластин

Твердые заготовки, обрабатываемые при высоких температурах резания.

При черновой обработке заготовок больших диаметров.

При высокой жесткости станка.

ЗАДНИЙ УГОЛ В ПЛАНЕ

[img src=\"http://techmash.org/forum/pics4posts/rezecz/rezecz08.gif\" border=\"0\" alt=\"Изображение\" /]

Задний угол в плане предотвращает износ инструмента и повреждение покрытия заготовки. Задний угол в плане обычно равен 5°~15°.

Выбор заднего угла в плане.

При уменьшении заднего угла в плане повышается прочность режущей кромки, но при этом возрастает температура резания.

При уменьшении заднего угла в плане возрастает сила резания, что в процессе обработки приводит к вибрации.

При черновой обработке рекомендуется малый задний угол в плане, а при чистовой, большой.

НАКЛОН РЕЖУЩЕЙ КРОМКИ

[img src=\"http://techmash.org/forum/pics4posts/rezecz/rezecz09.gif\" border=\"0\" alt=\"Изображение\" /]

Наклон режущей кромки показывает наклон передней поверхности. При тяжелой обработке в начале работы режущая кромка испытывает большую ударную нагрузку. Чтобы предохранить режущую кромку от подобного рода воздействий, рекомендуется делать наклон 3° - 5° при точении и порядка 10°- 15° при фрезеровании.

Выбор наклона режущей кромки.

Отрицательный (-) угол наклона режущей кромки направляет стружку в направлении заготовки, а положительный (+) угол в противоположном направлении.

Отрицательный (-) угол наклона режущей кромки увеличивает ее прочность, но и увеличивает сопротивление силе резания. В результате может возникнуть вибрация.

ХОНИНГОВАНИЕ И ФАСКИ

Хонингование и обработка фасок увеличивают прочность режущей кромки.

Возможно скругленное хонингование или хонингование фаски. Оптимальная ширина хонингования около 1/2 подачи.

Фаска - узкая плоская полоска на передней или задней поверхности.

[img src=\"http://techmash.org/forum/pics4posts/rezecz/rezecz10.jpg\" border=\"0\" alt=\"Изображение\" /]

Влияние хонингования

При увеличении хонингования прочность режущей кромки и стойкость увеличивается, поломки уменьшаютя.

При увеличении хонингования износ по задней поверхности увеличивается, стойкость снижается. Размер хонингования не влияет на износ по передней поверхности.

При увеличении хонингования возрастает сопротивление сил резания и вибрации.

Уменьшение хонингования

При чистовой обработке с малой глубиной резания и подачей.

Мягкий материал заготовки.

При недостаточной жесткости заготовки и станка.

Увеличение хонингования

Твердый материал заготовки.

Если требуемая прочность режущей кромки точно такая же, как для непрерывного резания и резания по корке.

При высокой жесткости станка.

РАДИУС ПРИ ВЕРШИНЕ

Радиус при вершине влияет на прочность режущей кромки и на чистоту поверхности. В основном, радиус при вершине берут равным 2-3 кратной рекомендуемой подаче.

[img src=\"http://techmash.org/forum/pics4posts/rezecz/rezecz11.gif\" border=\"0\" alt=\"Изображение\" /]

[img src=\"http://techmash.org/forum/pics4posts/rezecz/rezecz12.gif\" border=\"0\" alt=\"Изображение\" /] [img src=\"http://techmash.org/forum/pics4posts/rezecz/rezecz13.gif\" border=\"0\" alt=\"Изображение\" /]

Выбор радиуса при вершине

Увеличение радиуса при вершине улучшает качество поверхности.

Увеличение радиуса при вершине улучшает прочностьь режущей кромки.

Чрезмерное увеличение радиуса при вершине увеличивает сопротивление резанию и может вызвать вибрацию.

При увеличении радиуса при вершине снижается износ по задней и передней поверхностям.

Увеличение радиуса при вершине ухудшает стружкодробление.

Когда уменьшать радиус при вершине

Чистота с малой глубиной резания.

Тонкие длинные заготовки.

Когда станок имеет недостаточную жесткость.

Когда увеличивать радиус при вершине

Когда требуемая прочность режущей кромки такая, как при непрерывном резании или резании по корке.

При черновой обработке заготовок больших диаметров.

При высокой жесткости станка.

[!--sizeo:3--][span style=\"font-size:12pt;line-height:100%\"][!--/sizeo--]ФРЕЗЕРНЫЙ ИНСТРУМЕ

ХАРАКТЕРИСТИКА КАЖДОГО УГЛА РЕЖУЩЕЙ КРОМКИ ТОРЦЕВОЙ ФРЕЗЫ

[img src=\"http://techmash.org/forum/pics4posts/rezecz/fr00.jpg\" border=\"0\" alt=\"Изображение\" /]

СТАНДАРТНЫЕ ПЛАСТИНЫ

Положительный и отрицательный передний угол

[img src=\"http://techmash.org/forum/pics4posts/rezecz/fr01.jpg\" border=\"0\" alt=\"Изображение\" /]

УГОЛ УСТАНОВКИ ПЛАСТИН (CH) И ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБРАБОТКИ

[img src=\"http://techmash.org/forum/pics4posts/rezecz/fr03.gif\" border=\"0\" alt=\"Изображение\" /] [img src=\"http://techmash.org/forum/pics4posts/rezecz/fr04.gif\" border=\"0\" alt=\"Изображение\" /]

[img src=\"http://techmash.org/forum/pics4posts/rezecz/fr05.gif\" border=\"0\" alt=\"Изображение\" /]

Угол установки пластины 45°

Наибольшая обратная сила.

Сгибает тонкие заготовки и снижает точность обработки.

Предотвращает выкрашивание режущей кромки при обработки чугуна.

[img src=\"http://techmash.org/forum/pics4posts/rezecz/fr06.gif\" border=\"0\" alt=\"Изображение\" /]

Угол установки пластины 0°

Обратная сила в отрицательном направлении.

При недостаточно прочном зажиме может вырвать заготовку.

[img src=\"http://techmash.org/forum/pics4posts/rezecz/fr07.gif\" border=\"0\" alt=\"Изображение\" /]

Угол установки пластины 15°

Для торцевания заготовок с низкой жесткостью (например тонких) рекомендуется использовать угол установки 15°.

* Основная сила: Сила противоположного направления вращению торцевой фрезы.

* Обратная сила: Сила, действующая в осевом направлении.

* Сила подачи: Сила в направлении подачи, создаваемая подачей стола.