Тема 26. Резание металлов, элементы и геометрия резца

Вопросы:

1. Основные особенности резания при обтачивании.

2. Элементы резания.

3. Геометрия срезаемого слоя.

4. Основные части и элементы резца.

5. Углы резца.

1. Рассмотрим основные особенности резания при обтачивании. На рис. 37 приведена схема обтачивания вала резцом. Заготовке от шпинделя станка передается главное вра­щательное движение, резцу суппортом станка сообщается дви­жение подачи; оба движения осуществляются непрерывно. По­верхность заготовки, с которой снимается стружка, называется обрабатываемой; поверхность, образующаяся после снятия стружки, – обработанной; поверхность, образу­емая режущей кромкой инструмента в процессе резания – по­верхностью резания.

Рис.37

2. К элементам резания при точении относят скорость резания, подачу и глубину резания (рис. 37). Совокупность этих величин называют режимом резания.

Скоростью резания υ (м/мин) называется путь пере­мещения режущего лезвия инструмента относительно заготовки в на­правлении главного дви­жения в единицу време­ни. Если главное движе­ние вращательное (точе­ние), то скорость резания определяют по формуле:

где D_заг – наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, мм;

п – частота вращения заготовки, об/мин.

Подачей S (мм/об) называется путь точки режущего лезвия инструмента относительно заготовки в направле­нии движения подачи за один оборот.

Глубиной резания t (мм) называется расстояние ме­жду обрабатываемой и обработанной поверхностями за­готовки, измеренное перпендикулярно к последней, за один проход инструмента относительно обрабатываемой поверхности. При наружном точении глубина резания определяется как полуразность диаметров до и после обработки:

Объем металла, срезаемого за одну минуту, опреде­ляется по формуле:

G = υSt, см³/мин.

3. Геометрия срезаемого слоя характеризуется толщи­ной, шириной и площадью поперечного сечения.

Толщина срезаемого слоя а (мм) – длина нормали к поверхности резания, проведенной через рассматривае­мую точку режущей кромки, ограниченная сечением срезаемого слоя.

Ширина срезаемого слоя (ширина среза, мм) – длина стороны сечения срезаемого слоя, образованного поверх­ностью резания.

Номинальная площадь срезаемого слоя f_АВСД (мм²) (см. рис.37) определяется по формуле: f_АВСD =aв = tS.

Действительная площадь срезаемого слоя f_БСДЕ вследствие того, что участвуют два движения (υ и S), будет меньше номинальной f_АВСД на значение площади осевого сечения гребешка f_АВЕ, остающегося на обрабо­танной поверхности. Эти гребешки обусловливают шеро­ховатость поверхности, которая повышается с возраста­нием t, S и углов φ, φ₁.

4. Резец – наиболее распространен­ный инструмент, применяемый при обработке материалов со сня­тием стружки на станках.

Токарный прямой проходной резец (рис. 38) состоит из двух частей – рабочей части, имеющей режущие кромки, срезающие слой металла с заготовки, и крепеж­ной части (стержня), предназначенной для установки и крепления его в резцедержателе станка.

Рабочая (режущая) часть образуется рядом поверх­ностей, которые, пересекаясь, образуют (режущие кромки и вершину резца. Передняя поверхность – это поверх­ность, контактирующая в процессе резания со срезаемым слоем и стружкой. Задние поверхности резца контакти­руют в процессе резания с поверхностями заготовки. Главная задняя поверхность – поверхность, обращенная к поверхности резания заготовки. Вспомогательная зад­няя поверхность – поверхность, обращенная к обрабо­танной поверхности заготовки. Передняя и главная зад­няя поверхности в пересечении образуют главную режу­щую кромку, формирующую большую сторону сечения срезаемого слоя. Передняя и вспомогательная задняя поверхности, пересекаясь, образуют вспомогательную режущую кромку, формирующую меньшую сторону се­чения срезаемого слоя. Вершина резца – точка пересечения главной и вспомогательной режущих кромок.

Рис. 38. Части и поверхности проходного токарного резца:

1 – крепежная часть (стержень) резца; 2 – рабочая часть; 3 – пе­редняя поверхность; 4 – вспомога­тельное режущее лезвие (кромка); 5 – вершина; 6 – вспомогательная задняя поверхность; 7 – главная задняя поверхность; 8 – главное режущее лезвие (кромка)

5. Углы резца рассматривают при неподвижном (ста­тическом) состоянии резца и заготовки – это необходи­мо для того, чтобы можно было изготовить его в ме­талле и сделать заточку рабочей части.

Главный передний угол γ – угол между передней по­верхностью резца и плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания, проходящей через главное режущее лезвие (точка М).

Главный задний угол α образуется главной задней поверхностью и плоскостью резания, его принимают рав­ным 6...12°. Он служит для уменьшения трения между главной задней поверхностью резца и поверхностью ре­зания.

Рис. 39. Углы заточки режущей части резца

Главный угол заострения β – угол между передней и главной задней поверхностями.

Угол резания δ образуют передняя поверхность и плоскость резания.

Из рисунка 41 видно, что углы β и δ зависят от уг­лов α и γ и связаны с ними следующими зависимостями:

β = 90° – (α + γ) и δ = 90°– γ.

Вспомогательные углы α₁ и γ₁ измеряются во вспо­могательной секущей плоскости Б – Б, перпендикулярной к проекции вспомогательного режущего лезвия на ос­новную плоскость. Основное назначение угла γ₁ – умень­шение трения между вспомогательной задней поверх­ностью резца и обработанной поверхностью заготовки.

Рис. 40

Углы в плане φ, φ₁, ε определяются в основной плос­кости. Главный угол в плане φ – угол между проекцией главного режущего лезвия на основную плоскость и на­правлением подачи, он изменяется в пределах 30...90°. Уменьшение угла φ повышает чистоту обработанной по­верхности и снижает износ резца, но приводит к уве­личению радиальной, составляющей силы резания, по­этому чаще всего угол φ берется равным 45°. Вспомо­гательным углом в плане φ₁ называется угол между проекцией вспомогательного режущего лезвия на основ­ную плоскость и направлением, обратным подаче. Обыч­но его значения выбирают в пределах 5...10°. С умень­шением φ₁ повышается чистота обработанной поверхно­сти, увеличивается прочность вершины резца и снижа­ется его износ. Угол при вершине в плане ε образуется проекциями режущих лезвий на основную плоскость, и его определяют из соотношения ε = 180°– (φ + φ₁).

Угол между главным режущим лезвием и плоскостью, проведенной параллельно основной плоскости через вершину резца, называется углом наклона главного ре­жущего лезвия λ.

На рис. 42 показано влияние угла λ на направление схода струж­ки.

При λ = 0 главная режущая кромка расположена параллельно основной плоскости и при резании стружка завивается в спираль (рис. 40, а). Если угол λ отрицательный (рис. 40, б), то вершина резца находится выше других точек главной ре­жущей кромки, поэтому стружка будет отходить в сторону обрабатывае­мой поверхности. При положительном угле λ (рис.40, в) вершина рез­ца лежит ниже главной режущей кромки, в ре­зультате припуск снима­ется вначале отдаленны­ми от вершины частями режущей кромки и в последнюю очередь вершиной резца, поэтому стружка сходит в сторону обработанной поверхности. При поло­жительных углах резец является более стойким, однако обработан­ная поверхность может быть повреждена сходящей стружкой, по­этому такие резцы применяют для предварительной (черновой) об­работки.