5. Геометрия резца

Несмотря на значительное разнообразие форм режущих инструментов (резцы, сверла, фрезы, протяжки и т.д.), геометрия их режущей части имеет много общего.

Рассмотрим геометрические параметры режущей части инструмента на примере токарного резца, как наиболее распространенного и простого режущего инструмента, применяющегося на станках различных типов.

Резец (рис.1.6) состоит из рабочей части или головки резца, совершающей работу, резания, и крепежной части - стержня (или державки), служащей для закрепления резца на станке.

Рис. 1.6. Элементы токарного резца: 1 — вершина резца; 2 — вспомогательная режущая кромка; 3 — главная режущая кромка; 4 — передняя поверхность; 5 — главная задняя поверхность; 6 — вспомогательная задняя поверхность

на обрабатываемой заготовке различают:

- обрабатываемую поверхность, с которой срезается стружка,

- обработанную поверхность, с которой уже срезана стружка,

- поверхность резания, образуемую главной режущей кромкой.

Режущая часть резца ограничена рядом поверхностей, которые, пересекаясь, образуют режущие кромки (рис.1.6).

Поверхность, по которой сходит стружка, называется передней, задние поверхности резца обращены к обрабатываемой заготовке: главная задняя - к поверхности резания, вспомогательная задняя - к обработанной поверхности.

Главная режущая кромка и вспомогательная режущая кромка образуются пересечением передней и задних поверхностей.

Главная режущая кромка выполняет основную работу резания, а вспомогательная участвует в формировании обработанной поверхности.

Место сопряжения главной и вспомогательных режущих кромок называется вершиной резца, которая может быть острой или закругленной.

Для определения углов резца используют 4 координатные плоскости см. рис. 1.7(VI.9):

- основная плоскость - проходит параллельно направлениям продольной и поперечной подач, она обычно совпадает с опорной поверхностью резца.

- плоскость резания - проходит через главную режущую кромку касательно к поверхности резания. При определении углов в статике (когда скорость движения подачи не учитывается) плоскость резания перпендикулярна основной плоскости.

- главная секущая плоскость N-N-проходит перпендикулярно проекции

главной режущей кромки на основную плоскость,

- вспомогательная секущая плоскость N1-N1 - проходит перпендикулярно проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость.

Рис 1.7 Углы резца в статике

Рабочий клин резца характеризуют главные углы, измеряемые в главной секущей плоскости N-N (см. рис. 1.7(VI.6)):

α- главный задний угол, заключен между главной задней поверхностью и плоскостью резания, он служит для уменьшения трения между главной задней плоскостью и поверхностью резания заготовки. Однако чрезмерное его увеличение приводит понижению прочности режущей кромки.

γ - главный передний угол, заключен между передней поверхностью и плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания, он облегчает врезание инструмента в материал, уменьшает силу резания и повышает качество обработанной поверхности. Однако чрезмерное его увеличение приводит к снижению прочности главной режущей

кромки, и, как следствие, к уменьшению стойкости инструмента. При обработке вязких и мягких материалов используют резцы с большими значениями угла γ, при обработке хрупких и твердых материалов - с меньшими или даже отрицательными углами γ.

β - угол заострения, заключен между передней и главной задней поверхностью резца, т.е β=90⁰-(α+γ);

δ=β+α - угол резания, заключен между плоскостью резания и передней

поверхностью резца.

Во вспомогательной секущей плоскости N1-N1(см. риc.1.7(VI.9)) измеряют угол

α₁ - вспомогательный задний угол, уменьшающий трение между вспомогательной задней поверхностью резца и обработанной поверхностью заготовки.

В основной плоскости измеряют углы резца в плане:

φ - главный угол в плане, угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи. При уменьшении этого угла увеличивается ширина срезаемого слоя и уменьшается его толщина, т.е. увеличивается активная часть главной режущей кромки. Это приводит к снижению удельного давления и температуры режущего лезвия, и, следовательно, к повышению стойкости резца. Однако с уменьшением угла φ значительно возрастает радиальная составляющая силы резания, что вызывает повышенный прогиб и вибрацию заготовки, снижает качество обработанной поверхности.

φ₁ - вспомогательный угол в плане, угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением, обратным движению подачи. Уменьшение угла φ₁ приводит к снижению шероховатости обработанной поверхности и упрочнению вершины резца.

ε = 180⁰-(φ+φ₁)- угол при вершине резца в плане, т.е. угол мeжду проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость.

В плоскости резания измеряют

λ - угол наклона главной режущей кромки, это угол, заключенный между главной режущей кромкой и линией, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости. Угол λ влияет на направление схода стружки и может быть положительным, отрицательным или равным нулю. Если вершина резца является высшей точкой главной режущей кромки, то угол λ, отрицательный и стружка сходит в направлении подачи. Если λ =0, т.е. когда режущая кромка параллельно основной плоскости, то стружка сходит по оси резца. Если вершина резца является низшей точкой главной режущей кромки, то угол λ положительный и стружка сходит в направлении противоположном подаче.

В процессе резания происходит изменение углов α и γ. Это связано с изменением положения плоскости резания в пространстве вследствие сочетания главного движения и движения подачи, эти изменения углов могут быть существенными при работе с большими подачами, что необходимо учитывать при изготовлении и заточке резцов.

Углы резца могут изменяться также в результате погрешностей при установке их на станок. Например, если при точении установить вершину резца выше линии центров станка, то главный передний угол γ увеличится, а главный задний угол α уменьшится.