1.3 Геометрические параметры резца. Углы резания.

Под геометрическими параметрами резца понимают значение углов, определяющих взаимное расположение элементов рабочей части резца (передней и задних поверхностей и лезвий резца). Геометрические параметры резца называют углами заточки или геометрией резца. Геометрию резца принято рассматривать в статическом положении резца (углы заточки резца) и в процессе резания (углы резания). При обычных условиях точения различия между углами заточки и углами резания невелики. Однако при обработке крупных резьб, спиралей разница в углах существенна и при назначении углов резца это необходимо учитывать. Для определения углов заточки резца по ГОСТ вводятся следующие понятия: основная плоскость, плоскость резания, главная и вспомогательная секущие плоскости.

ОСНОВНАЯ ПЛОСОКСТЬ Р-Р (рис. 1.5) проводится через рассматриваемую точку параллельно направлению продольной и поперечной подачи.

ПЛОСКОСТЬЮ РЕЗАНИЯ называется плоскость, касательная к поверхности резания, проходящая через прямолинейное главное лезвие и перпендикулярная к основной плоскости.

ГЛАВНОЙ СЕКУЩЕЙ называется плоскость N - N, перпендикулярная к направлению главного режущего лезвия.

ВСПОМОГАТЕЛЬНОЙ СЕКУЩЕЙ называется плоскость N₁ - N₁, перпендикулярная к направлению вспомогательного режущего лезвия.

Углы резания, измеренные в главной секущей плоскости называются ГЛАВНЫМИ УГЛАМИ резца.

ГЛАВНЫМ ЗАДНИМ углом  называется угол между главной задней поверхностью рабочей части резца и плоскостью резания. Этот угол в основном служит для уменьшения трения поверхности резания о главную заднюю поверхность рабочей части резца и назначается в пределах от 16^О до 12^О. Величина главного заднего угла зависит от свойств обрабатываемого материала и условий механической обработки. Задний угол  всегда должен быть положительным. Даже при =0 тело вращения заготовки будет пересекать сечение инструмента.

ПЕРЕДНИМ УГЛОМ  называется угол между передней поверхностью и плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания. Выбор величины переднего угла  производится, исходя из условий обработки и физико-механических свойств обрабатываемого материала. При увеличении  облегчается резание, снижаются силы трения, уменьшаются деформации срезаемого слоя и расход энергии, улучшается качество обработанной поверхности. Но чрезмерное увеличение переднего угла приводит к уменьшению прочности режущего клина, ухудшению отвода тепла из зоны резания, уменьшению износостойкости резца.

Рис. 1.5. Углы резца.

Рекомендуемые величины передних углов для токарных резцов приведены в табл. 1.1.

УГЛОМ ЗАОСТРЕНИЯ  называется угол между передней и главной задней поверхностью резца.

УГЛОМ РЕЗАНИЯ  называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью резания. По рис. 1.5: +=; ++=/2; =(/2)-.

Вспомогательные углы резца ₁; ₁; ₁ измеряются во вспомогательной секущей плоскости N₁ - N₁ и определяются также как и главные.

ГЛАВНЫМ УГЛОМ в плане  называется угол между направлением подачи и проекцией главного режущего лезвия резца на основную плоскость.

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫМ УГЛОМ в плане ₁ называется угол между направлением подачи и проекцией вспомогательного режущего лезвия на основную плоскость.

Таблица 1.1

Рекомендуемые величины передних углов токарных резцов.

Обрабатываемый материал	Материал режущей части	, 0
Конструкционные стали	Быстрорежущая сталь	5-8
	Твердый сплав	6-15
Жаропрочные сплавы	Быстрорежущая сталь	5-12
	Твердый сплав	6-10
Чугун серый	Быстрорежущая сталь	2-5
	Твердый сплав	6-12
Цветные сплавы	Быстрорежущая сталь	8-12
	Твердый сплав	8-15

УГЛОМ ПРИ ВЕРШИНЕ РЕЗЦА  называется угол между проекциями режущих лезвий резца на основную плоскость.

Между углами в плане  ; ₁;  существует зависимость:  +₁+=180^О.

Главный и вспомогательный ( и ₁) углы в плане резца оказывают большое влияние на соотношение осевой и радиальной составляющих усилия резания, условия отвода тепла и качество обработанной поверхности.

Уменьшение главного угла в плане  и вспомогательного ₁, приводит к снижению шероховатости обработанной поверхности, как это следует из рис. 1.6. и соотношения:

, (1.4)

где: Rz - высота микронеровностей на обработанной поверхности, мкм.

Но при малых значениях  и ₁ возрастает радиальная сила резания и снижается точность обработки. Увеличение угла  уменьшает величину радиальной силы резания и поэтому при обработке нежестких валов рекомендуется применять резцы с  = 90. Рекомендуемые величины углов  и ₁ приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Рекомендуемые значения углов в плане

Обрабатываемый материал	Материал режущей части	φ, 	φ1, 
Машиностроительные стали	Быстрорежущая сталь	45-90	10-15
	Твердый сплав	45-90	10
Жаропрочные сплавы	Быстрорежущая сталь	45-90	10-15
	Твердый сплав	45-90	10-15
Чугун серый	Быстрорежущая сталь	45-90	15
	Твердый сплав	45-90	10-15
Цветные сплавы	Быстрорежущая сталь	45-90	15
	Твердый сплав	45-90	10-15

УГЛОМ НАКЛОНА РЕЖУЩЕГО ЛЕЗВИЯ КРОМКИ РЕЗЦА  называется угол между режущим лезвием резца и основной плоскостью, проведенной через вершину резца. Угол  положителен, если вершина резца является наиболее низкой точкой главной режущей кромки и отрицательным- если вершина является наивысшей точкой режущей кромки.

При чистовой обработке угол наклона главного режущего лезвия рекомендуется назначать отрицательным.

Положительный угол наклона главного режущего лезвия делает режущую часть резца более массивной и стойкой, поэтому положительные углы наклона главного режущего лезвия резца рекомендуется назначать для черновых операций и при обработке прерывистых поверхностей. В процессе резания при наличии движения подачи плоскость резания меняет свое положение, а вершина резца может быть смещена относительно оси вращения заготовки. Поэтому фактические углы резца при резании зависят от кинематики процесса, относительного расположения вершины резца и оси вращения заготовки, а также величины износа передней и задней поверхностей рабочей части резца.

Расположение вершины резца ниже оси вращения заготовки при наружном точении приводит к уменьшению переднего угла и к увеличению заднего угла резца, а при расположении вершины резца выше оси вращения заготовки- к увеличению переднего угла и уменьшению заднего угла (рис. 1.6).

Из рис. 1.6. фактический задний угол _ф:

(1.5)

где: Δ_уст- погрешность, возникающая из-за относительного смещения вершины резца и оси вращения заготовки; _кин –кинетический задний угол.

, (1.6)

Смещение вершины резца относительно оси вращения заготовки допускается в пределах (0,02 - 0,03)D. Например, при обточке валика диаметром 20 мм резцом с  = 45^О , расположенным выше оси вращения на 0,03 D, (т.е. на 0,6 мм) погрешность угла составляет около 2, а при расположении резца выше оси вращения заготовки на 2 мм, эта погрешность углов уже составила 8, что недопустимо – главный задний угол  окажется равным нулю или даже отрицательным.

а)

б)

Рисунок 1.6. Изменения переднего и главного заднего углов при установке резца ниже (а) и выше (б) линии центров.

Вследствие наличия двух движений – вращения заготовки и продольной подачи главное режущее лезвие резца образует на поверхности детали винтовую поверхность резания. Фактическая плоскость резания, является касательной к винтовой поверхности резания, отклоняется от теоретической плоскости резания, что приводит к возникновению кинематической погрешности главного заднего угла.

Величина угла Δ_к определяется из формулы:

(1.7)

где: S- величина подачи угла ; D - диаметр обрабатываемой поверхности, мм.

При точении и растачивании величина подачи S мала по сравнению с обрабатываемым диаметром, угол Δ_к весьма незначителен (1^О ) и поправкой можно пренебречь. Но при нарезании резьбы с крупным шагом, нарезании многозаходных резьб или при точении с большими подачами величина угла Δ_к достигает больших значений и поправку следует учитывать.