3.2 Геометрические параметры режущего инструмента.

Наиболее простым и распространенным режущим инструментом является токарный резец. Поэ­тому геометрические параметры инструмента рассмо­трим на примере токарного резца. Резец так же, как и режущий инструмент всех других видов, состоит из двух частей: рабочей А (лезвия) и крепежной В.

Рабочая часть резца выполняет работу резания и состоит из нескольких элементов (рис. 2):

рис.2

А_γ - передняя по­верхность, по которой сходит стружка;

А_α - главная задняя поверхность, обращенная к поверхности резания заготовки;

А´_α - вспомогательная задняя поверхность, обращенная к обработанной поверхности заготовки;

К - главная режущая кромка;

К^´ - вспомогательная режущая кромка;

В - вершина.

Для определения углов резца приняты четыре ко­ординатные плоскости (рис. 3).

рис.3

Основная плос­кость P_v - координатная плоскость, проведенная через рассматриваемую точку режущей кромки перпендикулярно направ­лению скорости главного или результирующего дви­жения в этой точке (рис. 4).

рис.4

Плос­кость резания Р_п – коор­динатная плоскость, каса­тельная к режущей кром­ке в рассматриваемой точ­ке и перпендикулярная к основной плоскости. Глав­ная секущая плоскость Р_τ – координатная плос­кость, перпендикулярная линии пересечения основ­ной плоскости и плоскости резания .

Рабочая плоскость P_s - плоскость, в которой расположены направ­ления скоростей движения резания и движения подачи.

Рассмотрим углы токарного резца в статике (v = 0, v_s = 0). Направление ско­рости главного движения резания принимается перпенди­кулярным подошве резца (рис. 5).

рис.5

В главной секущей плоскости Р_τ измеряют главные углы резца:

передний угол γ - угол между передней по­верхностью лезвия и основной плоскостью;

задний угол α - угол между задней поверхностью лезвия и плоско­стью резания;

угол заострения β - угол между передней и задней поверхностями лезвия.

В основной плоскости P_v измеряют углы в плане:

главный угол в плане φ - угол между плоскостью ре­зания Р_п и рабочей плоскостью P_s;

вспомогательный угол в плане φ' - угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и рабочей плос­костью;

угол при вершине ε - угол между проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость.

В плоскости резания Р_п измеряется угол наклона глав­ной режущей кромки (К) λ - угол между режущей кромкой и основной плоскостью.

Углы режущей части ин­струмента, оказывают большое влияние на процесс ре­зания.

Задний угол α служит для уменьшения трения между задней поверхностью лезвия и поверхностью резания. Однако увеличение заднего угла снижает прочность лез­вия.

Передний угол γ. При его увеличении уменьшается работа, затрачиваемая на процесс резания, улучшаются условия схода стружки и повышается каче­ство обработанной поверхности. Вместе с тем увеличение переднего угла приводит к снижению прочности режущего лезвия и увеличению его износа вследствие выкрашивания и менее интенсивного теплоотвода в тело инструмента.

Главный угол в плане φ. С уменьшением угла φ уменьшается шероховатость обработанной поверхности (уменьшается высота гребешков). Одновременно с уменьшением угла φ увеличивается длина активной части главной режущей кромки (ширина срезаемого слоя) и уменьшается толщина срезаемого слоя, что приводит к снижению тепловой (большая часть резца участвует в теплоотводе) и силовой нагрузки на резец и, следова­тельно, к уменьшению износа инструмента. Однако при малых значениях угла φ резко возрастает составляющая силы резания, перпендикулярная оси заготовки, что при­водит к ее прогибу, увеличивается вероятность возникновения вибрации.

Вспомогательный угол в плане φ' служит для умень­шения трения вспомогательной задней поверхности об обработанную поверхность. С уменьшением угла φ' уменьшается шероховатость обработанной поверхности, увеличивается прочность вершины лезвия и снижается износ резца.

Угол наклона главной режущей кромки λ определяет направление схода стружки (рис.6):

рис.6

при λ = 0 стружка сходит в направлении главной секущей плоскости перпендику­лярно главной режущей кромке (см. рис.6 - в). При поло­жительном λ стружка сходит к обработанной поверхности и царапает её (недопустимо при чистовом точении, см. рис.6 - а), при отрицательном - к обрабаты­ваемой поверхности (см. рис.6 - б). Положительный угол λ служит также для упрочнения режущей кромки, так как в момент врезания резца ударная сила приходится не на вершину лезвия, а на более прочное место режущей кромки, удаленное от вершины,

Значения углов α и γ изменяются при установке вершины лезвия выше или ниже оси вра­щения заготовки - при обработке наружных поверхностей (рис.7), при обработке внутренних поверхностей (рис.8).

рис.7 рис.8

рис.9

Ha рис. 9 показано изменение углов в плане φ и φ' в зависимости от положения оси резца относительно линии центров станка.

Таким образом, установка резца на станке должна соответствовать расчетным значениям его углов. Изме­нения в установке резца учитывают при заточке.

В процессе резания (v > 0, v_s > 0) передний γ и задний α углы инструмента изменяются. Изменение уг­лов вызвано изменением положения координатных пло­скостей. Основная плоскость P_v для токарного проходного резца в процессе резания будет перпендику­лярна направлению вектора результирующей скорости v_e (рис. 10). Изменится и положение плоскости резания Р_п. Видим, γ увеличивается, α уменьшается.

рис.10