Геометрия токарного резца

Изменение углов резца. Углы резца как геометрического тела рассматривают как в процессе резания, так и вне его - в последнем случае рабочей части резца придают необходимые углы при заточке. В качестве примера на рисунке 1.10 показана геометрия проходного прямого резца.

Когда резец выполняет резание, номинальное значение углов изменяется в зависимости от величины и направления подачи, установки его относительно оси вращения детали. Изменению, иногда значительному, подвергаются главные углы (за исключением угла заострения) и углы в плане (кроме угла при вершине). Это следует учитывать для создания нормальных условий резания.

Рис. 1.10. Углы токарного резца.

Главные углы изменяются в результате наклона плоскости резания.

При установке резца для наружного точения выше оси детали

(рис. 1.11, а, справа) передний действительный угол γ_Д увеличивается, а задний α_Д уменьшается, потому что плоскость резания А-А принимает наклонное положение В-В и поворачивается на угол µ.

Для расточных резцов (рис. 1.11, а, слева) при установке их выше оси детали углы изменяются противоположно: задний угол α_Д увеличивается, передний γ_Д уменьшается. При установке этих же резцов ниже оси детали изменение углов для каждого из них будет происходить в обратном направлении. Как же следует устанавливать резцы?

1. Для нарезания резьбы, обработки конусов, обтачивания фасонных поверхностей, отрезания и подрезки торцов надо, чтобы вершина резцов находилась на уровне линии центров стакана.

Рис. 1.11. Изменение углов резца в работе.

2. Установка резцов выше линии центров (до 0,03 диаметра обрабатываемой поверхности) допускается при обработке нежестких валов.

При точении с продольной подачей (рис. 1.11, б) поверхность резания приобретает винтовую форму, а плоскость резания поворачивается на угол подъема ω этой поверхности. В связи с этим действительное значение переднего угла γ_Д увеличивается, а заднего α_Д уменьшается. Также изменяются главные углы при работе с поперечной подачей (рис. 1.11, в), когда поверхность резания приобретает спиральную форму.

Изменение углов при наружном точении незначительны в связи с малой подачей, и их практически не учитывают. При нарезании резьбы, особенно многозаходных, главные углы резца изменяются значительно больше, что следует учитывать при заточке и установке его на станке.

При отрезании постепенно уменьшается диаметр поверхности резания. Поэтому с приближением резца к оси детали действительный задний угол становится отрицательным. Значит, главный задний угол отрезного резца следует делать несколько большим, чем проходного.

Углы в плане φ и φ₁ изменяются при различной установке резца относительно обрабатываемой поверхности и при изменении направления подачи (рис. 1.11, г).

Назначение и выбор углов резца

Передний угол γ оказывает наибольшее влияние на процесс образования стружки. С увеличением его облегчается сход стружки, уменьшается сопротивление резанию. Однако при большой величине этого угла ослабляется режущая кромка, приближается к ней центр давления стружки. Следовательно, величину этого угла надо выбирать в зависимости от свойств материалов обрабатываемой детали и резца. Для более мягких и пластичных материалов передний угол следует принимать большим, для более твердых и хрупких - меньшим. Для быстрорежущих резцов обладающих большей вязкостью, передний угол при равных условиях можно принимать большим, чем для твердосплавных резцов.

Главный задний угол α выполняют для чистовых работ 10-12°, для черновых - 8°. Вспомогательные задние углы α₁ принимают: для проходных и расточных резцов (0,8 - 1) α, для отрезных и канавочных - 2-3°.

Главный угол в плане φ (рис. 1.12, а) оказывает существенное влияние на прочность вершины, стойкость резца и силу сопротивления резанию. С уменьшением этого угла вершина становится более прочной и массивной и удлиняется активная длина главной режущей кромки I, участвующей в резании. Благодаря этому при том же сечении срезаемой стружки режущая кромка испытывает меньшее температурное напряжение, что повышает стойкость резца. В то же время более длинная активная часть режущей кромки способствует увеличению силы сопротивления резанию.

Следовательно, при достаточно жесткой технологической системе СПИД (станок, приспособление, инструмент, деталь) целесообразно применять резцы с малыми углами φ. В противных случаях рекомендуется пользоваться резцами с большими значениями этого угла. Практически угол φ у резцов выполняется в пределах 30-90°.

Вспомогательный угол в плане φ₁ определяет положение вспомогательной режущей кромки, активная длина которой практически не превышает подачи S (см. рис. 1.12, а). Следовательно, эта режущая кромка участвует в резании незначительно, но оказывает существенное влияние на прочность и стойкость вершины резца, и шероховатость обрабатываемой поверхности. При уменьшении угла φ₁ понижается высота гребешка h, остающегося на обработанной поверхности после прохода резца. Благодаря этому шероховатость поверхности становится меньшей, а одновременное увеличение угла при вершине ε способствует повышению прочности и стойкости наиболее ослабленного места резца вершины. В связи с этим угол φ₁ рекомендуется выполнять небольшим; для отрезных и канавочных резцов 1-3 , для проходных и расточных - 5-15°.

При переточке стандартных резцов указанные значения угла φ₁ можно выполнять на небольшом участке h вспомогательной режущей кромки длиной 3-5 мм, как показано на рис. 12, б.

Рис. 1.12. Влияние углов в плане на работу резца.

Угол наклона главной режущей кромки Я влияет на прочность вершины резца, направления схода стружки и прогиб детали. При положительном значении угла λ вершина угла упрочняется, стружка сходит вправо в направлении обработанной поверхности, отжим детали увеличивается. При отрицательном значении этого угла вершина этого резца менее прочная, стружка сходит влево в направлении обрабатываемой поверхности, а прогиб детали уменьшается. Поэтому для чистового точения угол λ рекомендуется выполнять отрицательным (- 2°) - (- 4)°, для чернового - положительным до 10°. При универсальных работах этот угол обычно принимают равным 0°.