1.4. Токарный резец, его части и элементы

Цель работы: знания частей, конструктивных и геометрических элементов (углов) токарного проходного резца, их функций; умение определять значения углов резца с помощью настольного угломера.

Содержание работы

Работа включает изучение частей и элементов (углов) токарного проходного резца, их функций в процессе резания, универсального угломера и назначение углов конкретного резца для обработки конструкционной стали, подготовку отчета.

Содержание отчета

1. Название работы.

2. Цель работы: «Найти на токарном проходном резце его части и конструктивные элементы, назначить углы резца из быстрорежущей стали Р18 для обработки стали 45».

3. Полное наименование и назначение резца (токарный проходной резец).

4. Вид резца в аксонометрии с обозначением угла l_с и указанием элементов лезвия (по форме рис. 1.26, б).

5. Проекции и сечения резца с обозначением углов лезвия (по форме рис. 1.27).

6. Значения углов токарного проходного резца для обработки стали 45 занести в табл. 1.9.

Таблица 1.9

Углы лезвия токарного проходного резца из быстрорежущей стали Р18 для обработки стали 45

Наименование угла	Обозначение угла	Значение угла, град.

Общие сведения

Токарные резцы являются наиболее распространенными инструментами, используемыми при металлообработке. Резцы применяют при продольном точении, подрезании торцов, отрезании, растачивании сквозных и глухих отверстий, обработке фасонных поверхностей, нарезании резьб, а также при выполнении ряда других работ. С некоторым приближением можно считать, что резец составляет основу режущей части любого металлорежущего инструмента. Поэтому его изучение имеет весьма важное значение для понимания сущности процесса резания.

Части и элементы токарного резца принято рассматривать в связи со схемой обработки, режимами резания и расположением резца относительно заготовки и ее поверхностей: обрабатываемой 1, обработанной 3 и поверхности резания 2 (рис. 1.26, а). Поверхность резания на заготовке располагается между обрабатываемой и обработанной поверхностями. Именно с этой поверхности при резании происходит отделение стружки от основного материала.

Части, конструктивные элементы и углы лезвия резца

Токарный проходной резец состоит из лезвия (режущей части) 2 и стержня 1 (рис. 1.26, б).

Рис. 1.26. Схема точения (а), токарный проходной резец (б)

На лезвии резца различают следующие конструктивные элементы:

– переднюю поверхность 8, по которой при резании движется стружка;

– главную заднюю поверхность 3, контактирующую с поверхностью резания на заготовке;

– вспомогательную заднюю поверхность 5, обращенную к обработанной поверхности на заготовке;

– главную режущую кромку 4, образованную пересечением передней и главной задней поверхностей лезвия резца;

– вспомогательную режущую кромку 6, образованную пересечением передней и вспомогательной задней поверхностей резца;

– вершину резца 7, являющуюся местом пересечения главной и вспомогательной режущих кромок.

Стержень резца 1 служит для его закрепления на станке. Для этого резец устанавливают плоскостью Р_б, называемой установочной, в резцедержателе станка и закрепляют не менее чем двумя болтами.

Прочность, износ, стойкость, а в целом работоспособность резца, зависят от расположения поверхностей и кромок лезвия относительно друг друга и заготовки. Это расположение принято определять геометрическими элементами, т. е. углами их наклона в одной из трех систем прямоугольных координат: инструментальной, статической и кинематической.

Инструментальная система координат применяется для определения углов резца как материального тела при его изготовлении, переточке и контроле. В данной работе эта система не рассматривается.

Статическая система координат используется для приближенных расчетов углов резца в процессе резания и для учета изменения этих углов после установки инструмента на станке (рис. 1.27). Из всех видов движения резания в этой системе учитывается только главное движение резания D_г.

Рис. 1.27. Углы токарного проходного резца

Обозначения координатных плоскостей и углов лезвия в статической системе координат имеют индекс «c». В состав системы входят три взаимно перпендикулярные координатные плоскости: основная Р_Jс, плоскость резания P_nc и главная секущая плоскость P_tc.

Начало статической системы координат помещают в рассматриваемую точку A главной режущей кромки, а координатные плоскости этой системы ориентируют в пространстве следующим образом. Основная плоскость проходит через точку A главной режущей кромки перпендикулярно вектору скорости J главного движения резания. Плоскость резания совмещена с вектором скорости J и касается в точке А поверхности резания на заготовке. Главная секущая плоскость проходит через точку А перпендикулярно двум рассмотренным координатным плоскостям.

Для определения угла наклона вспомогательной задней поверхности лезвия используют дополнительно к ранее перечисленным вспомогательную секущую плоскость P_tc^', проводимую через точку Б вспомогательной режущей кромки перпендикулярно проекции этой кромки на основную плоскость P_Jc.

Кинематическая система координат позволяет рассчитывать углы лезвия резца с учетом всех движений резания (D_г и D_s), используемых при обработке заготовки. Начало координат этой системы также, как и статической, помещают в точку А главной режущей кромки. Вторую координатную плоскость (плоскость резания) в этой системе совмещают с вектором результирующей скорости резания.

Углы резца в данной работе рассматриваются в статической системе координатных плоскостей. Поэтому все они получили название статических углов. Для упрощения названия в дальнейшем слово «статический» будет опускаться.

В главной секущей плоскости Р_tс определяют передний угол g_с, главный задний угол a_c и угол заострения b_c.

Главный задний угол a_c – угол в главной секущей плоскости P_tc между главной задней поверхностью лезвия резца и плоскостью резания. Он служит для уменьшения трения между главной задней поверхностью резца и поверхностью резания на заготовке. Однако чрезмерное увеличение заднего угла приводит к снижению прочности лезвия. Поэтому обычно главный задний угол резца принимают в пределах 6–12 градусов. Для обработки вязких материалов и при точении с тонкими стружками применяют резцы с большими углами a_с. При резании твердых и хрупких материалов выбирают меньшие из ранее указанных значений главного заднего угла.

Передний угол g_с – угол в главной секущей плоскости P_tc между передней поверхностью лезвия резца и основной плоскостью P_Jc. Различают положительный передний угол (передняя поверхность направлена вниз от основной плоскости), угол равный нулю (передняя поверхность параллельна основной плоскости) и отрицательный передний угол (передняя поверхность направлена вверх от основной плоскости).

С увеличением переднего угла облегчается врезание резца в металл, уменьшается деформация срезаемого слоя, облегчается сход стружки, уменьшаются силы резания и расход энергии. Вместе с тем, увеличение переднего угла приводит к уменьшению прочности лезвия резца. Поэтому при использовании хрупких инструментальных материалов (твердые сплавы, минералокерамика, алмазы и др.) для повышения прочности и стойкости инструмента применяют отрицательные и нулевые передние углы, а при работе инструментом из быстрорежущих сталей, обладающих большей ударной вязкостью, – положительные передние углы (10–30 град.).

Угол заострения b_с – угол в главной секущей плоскости Р_tc между передней и главной задней поверхностями резца. Уменьшение угла b_c приводит к ослаблению лезвия и снижению прочности резца, а также к ухудшению отвода тепла из зоны режущих кромок.

Между рассмотренными тремя углами существует следующая зависимость:

a_с + b_с + g_с = 90⁰ . (1.16)

Существенное влияние на процесс резания оказывает и вспомогательный задний угол a_с¢ , измеряемый во вспомогательной секущей плоскости P_tc^'. Этот угол располагается между вспомогательной задней поверхностью резца и плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно основной плоскости резца. Угол a_с¢ служит для уменьшения трения вспомогательной задней поверхности резца по обработанной поверхности заготовки. Обычно принимают a_c¢ = a_c.

Кроме рассмотренных углов, резец имеет углы в плане j_c и j_c¢, угол при вершине e_c, а также угол наклона главной режущей кромки l_c.

Главный угол в плане j_с – угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость резца P_Jc и направлением движения подачи. С уменьшением угла j_c увеличивается длина активной части режущей кромки, что улучшает отвод теплоты из зоны обработки и уменьшает износ инструмента. Однако при слишком малом значении угла j_с резко возрастает отжим резца от заготовки и возникают вибрации, ухудшающие качество обработанной поверхности. Поэтому в зависимости от вида обработки, типа резца и жесткости технологической системы угол j_с обычно выбирают в пределах 30–90 градусов.

Вспомогательный угол в плане j_с¢ – угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость P_Jc и направлением, обратным направлению подачи D_s. Угол j_с¢ служит для уменьшения трения вспомогательной задней поверхности резца по обработанной поверхности заготовки. Для проходных резцов, обрабатывающих жесткие заготовки, угол j_с¢ = 5–10⁰, при обработке нежестких заготовок его принимают в пределах 30–45 градусов.

Угол при вершине e_с – угол между проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость P_Jc.

Рассмотренные углы связаны между собой зависимостью

j_с + j_с¢ + e_с = 180⁰ . (1.17)

Углом наклона главной режущей кромки l_с называют угол в плоскости резания P_nc между главной режущей кромкой и основной плоскостью P_Jc. Он считается положительным (см. рис. 1.26, б), когда вершина резца является низшей точкой режущей кромки; отрицательным, когда вершина резца будет высшей точкой режущей кромки; равным нулю, если главная режущая кромка параллельна основной плоскости. Угол l_с служит для отвода стружки в направлении к обработанной (l_с > 0⁰) или обрабатываемой (l_с < 0⁰) поверхности. Кроме того, положительный угол l_с упрочняет вершину инструмента. Поэтому при черновой обработке и резании твердых материалов необходимо углу l_с придавать положительные значения (15–20 град.). При чистовой обработке для предотвращения царапания стружкой обработанной поверхности рекомендуют использовать резцы с отрицательными значениями этого угла.