1.5. Инструмент для формообразования поверхностей деталей машин

Основные термины и определения на режущий инструмент

установлены следующими стандартами:

ГОСТ 25751-83 - лезвийные инструменты,

ГОСТ 14445-84 и ГОСТ 14706-78 - абразивные.

Виды РИ по различным признакам:

лезвийный РИ - с заданным числом лезвий;

лезвие РИ - клинообразный элемент РИ для проникновения в материал заготовки и снятия слоя материала.

абразивный РИ - РИ для шлифования.

По назначению:

- металлорежущий и дереворежущий.

По форме:

- дисковый и пластинчатый;

- цилиндрический и конический.

По изготовлению:

- цельный РИ - из одной заготовки (материала),

- составной РИ - неразборный (сварной, клееный, паянный),

- сборный РИ - разъемный.

По креплению:

- насадной и хвостовой;

- ручной и машинный;

- машинно-ручной и разжимной.

По способу обработки:

- зуборезный и резьбонарезной;

- инструментальная головка - сборный РИ с регулировкой размера

рабочей части.

Основным элементом любого режущего инструмента является элементарный «клин». Рассмотрим элементы геометрии и конструкции токарного резца, на примере которого можно нау­читься разбираться во всем многообразии лезвийных режущих инструментов.

П режде следует познакомиться с конструктивными элементами токарного резца (рис. 1.6).

Рис. 1.6. Конструктивные элементы прямого проходного токарного резца:

I - головка - рабочая часть резца,

II - державка резца – крепежная часть

Головка образуется при заточке и имеет элементы:

A_γ - передняя поверхность лезвия инструмента, по которой сходит стружка;

А_α - главная задняя поверхность лезвия инструмента, при­мыкающая к глав- ной режущей кромке и обращенная к поверхности резания заготовки;

- вспомогательная задняя поверхность лезвия инструмента, примыкаю- щая к вспомогательной режущей кромке и обращенная к обработанной поверхности заготовки;

К - главная режущая кромка;

К' - вспомогательная режущая кромка:

В - вершина лезвия, место пересечения передней и задних

поверхностей лезвия;

r_в - радиус при вершине.

Для определения углов, под которыми расположены поверх­ности рабочей чести режущего лезвия инструмента относительно друг друга, используют системы координат и координатные плоскости.

Различают следующие системы координат.

Инструментальная система координат (ИСК) – применяется для изготовления и контроля инструмента.

Статическая система координат (ССК) - применяется для приближенных расчетов углов лезвия в процессе резания, с уче­том изменения их после установки инструмента на станке.

Кинематическая система координат (КСК) - система координат скорректированная относительно направления скорости результирующего движения резания.

Координатные плоскости бывают:

P_V - основная плоскость проходит через рассматриваемую точку режущей кромки перпендикулярно к направлению скорости главного или результирующего движения резания (может быть Р_VИ, P_VC или Р_VK);

P_п - плоскость резания касательная к режущей кромке в рассматриваемой точке и перпендикулярная к основной плоскости Р_V (может быть P_ПИ, P_ПС или P_ПК);

P_τ - главная секущая плоскость перпендикулярная к линии пересечения основной плоскости Р_V и плоскости резания Р_П (может быть P_τи , P_τc или P_τк).

Кроме того, различают еще плоскости:

P_S - рабочая плоскость, в которой расположены направления скоростей главного движения резания и движения подачи.

Р_Н - нормальная секущая плоскость, перпендикулярная к режущей кромке в рассматриваемой точке.

Под геометрией резца понимают углы, которые определяют положение элементов рабочей части относительно координатных плоскостей.

Различают углы в плане и в сечении.

Рассмотрим образование углов в ССК у проходного прямого резца (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Углы резца в ССК

Углы в плане:

φ - главный угол в плане - угол в основной плоскости Р_V между

плоскостью резания Р_П и рабочей плоскостью Р_S ;

ε - угол при вершине - угол между проекциями режущих кромок на Р_V

Углы в сечении (главном):

α - главный задний угол - угол в секущей плоскости Р_τ между главной

задней поверхностью А_α и плоскостью резания Р_П;

γ - передний угол - угол в секущей плоскости Р_τ между передней поверхностью А_γ и основной плоскостью Р_V;

β - угол заострения - между передней и главной задней поверхнос- тями в основной плоскости Р_V;

λ - угол наклона главной режущей громки - угол в плоскости резания Р_П между главной режущей кромкой и основной плоскостью Р_V.

● Влияние углов резца на процесс резания

С изменением угла φ перераспределяются составляющие результирующей силы резания в плоскости Р_V.

С уменьшением угла φ возрастает радиальная составляю­щая Р_y и уменьшается осевая составляющая Р_x, снижается шеро­ховатость обработанной поверхности, увеличивается активная ра­бочая длина главной режущей кромки, уменьшается сила и тем­пература резания, приходящиеся на единицу длины кромки, возможно возникновение вибраций, снижающих качество обра­ботанной поверхности. При обработке длинных тонких деталей следует увеличивать угол φ (φ_max= 90°).

С уменьшением угла φ^’ снижается шероховатость обрабо­танной поверхности, увеличивается прочность вершины резца и уменьшается ее износ, но возрастают вибрации.

При изменении угла α изменяется трение между главной зад­ней поверхностью резца и поверхностью резания заготовки, в связи с чем изменяется износ резца.

С изменением угла γ изменяется деформация срезаемого слоя, изменяется сила резания и расход мощности, изменяются прочность резца, величина износа и условия теплоотвода от режущей кромки. При обработке деталей из хрупких и твердых материалов угол γ может быть отрицательным.

Изменение угла λ изменяет направление схода стружки. При чистовом точении положительный угол λ может ухудшать качество обработанной поверхности.

В динамике при резании происходит незначительное изменение величины углов: γ увеличивается, а α уменьшается.