2.4. Геометрические параметры резца
Углы резца как геометрического тела измеряются в предположении, что вершина лезвия лежит на уровне центров станка, ось резца перпендикулярна направлению движения подачи , совершается только главное движение резания со скоростью , относительно которой и ориентируется статическая система координат.
Ниже приводятся общие определения углов лезвия резца.
Главный передний угол – угол в главной секущей плоскости между передней поверхностью лезвия и основной плоскостью (рис. 2.5, 2.7).
а б
Рис. 2.5. Геометрические параметры системы резания:
а – обработка плоскостей; б – обработка тел вращения
Главный
задний угол
–
угол в главной секущей плоскости
между задней
поверхностью
лезвия и плоскостью резания
(рис. 2.5, 2.6).
Рис. 2.6. Статические углы токарного резца
Угол заострения
– угол в главной секущей плоскости
между передней
и задней
поверхностями лезвия (рис. 2.5, 2.6).
Главный угол в
плане
(рис. 2.6) – угол в основной плоскости
между плоскостью резания
и рабочей плоскостью
.
Можно дать более простое определение
этого угла: главный угол в плане
– угол между проекцией главной режущей
кромки на основную плоскость и направлением
движения подачи.
Вспомогательный
угол в плане
(рис. 2.6) - угол между проекцией
вспомогательной режущей кромки на
основную плоскость и направлением
движения подачи.
Угол наклона
главной режущей кромки
– угол в плоскости резания
между режущей кромкой и основной
плоскостью
(рис. 2.6, 2.7). Угол наклона главной режущей
кромки считается положительным, когда
вершина резца является наинизшей точкой
режущей кромки (рис. 2.7, а); отрицательным
– когда вершина резца является наивысшей
точкой режущей кромки (рис. 2.7, в), и
равным нулю – если главная режущая
кромка лежит в основной плоскости (рис.
2.7, б).
Углы режущей части резца, как и любого другого инструмента, влияют на процесс резания. Правильно назначив углы резца, можно значительно уменьшить интенсивность износа его режущей части (увеличить стойкость) и обработать в единицу времени большее количество деталей. От величины углов резца зависит также величина сил, действующих при резании на систему станок - приспособление - инструмент - деталь (СПИД), потребная мощность станка и качество обработанной поверхности.
Задний угол служит для уменьшения трения между задней поверхностью резца и поверхностью резания. С уменьшением трения уменьшается нагрев резца, а следовательно, и его износ со стороны задней поверхности. Однако, если задний угол значительно увеличен, резец получается менее прочным.
Рис. 2.7. Углы наклона главной режущей кромки резца:
а - положительный; б – равен нулю; в – отрицательный
При выборе заднего угла приходится считаться со свойствами обрабатываемого материала и материала инструмента, а также с условиями резания. При обработке мягких и вязких металлов задний угол резца берут обычно большим, для твердых и хрупких металлов — меньшим.
На практике величину
заднего угла выбирают в пределах
.
Передний угол
имеет большое значение в процессе
образования стружки. С увеличением
переднего угла облегчается врезание
резца в металл, уменьшается деформация
срезаемого слоя, облегчается сход
стружки, уменьшается сила резания и
расход мощности. Вместе с тем увеличение
переднего угла приводит к уменьшению
угла
,
т. е. к ослаблению режущего клина и
снижению его прочности, что вызывает
увеличение износа резца как вследствие
выкрашивания режущей кромки, так и
вследствие менее интенсивного отвода
тепла от поверхностей нагрева резца.
Поэтому при обработке твердых и хрупких
металлов с целью повышения прочности
и стойкости инструмента следует применять
меньшие передние углы; при обработке
мягких и вязких металлов передние углы
имеют большие значения.
Вследствие повышенной хрупкости твердых сплавов и минералокерамики для инструмента, оснащенного такими материалами, величину переднего угла необходимо назначать меньшей, чем для инструмента с режущей частью из инструментальных сталей.
При обработке закаленных сталей инструментами, оснащенными пластинкой из твердого сплава, а также при ударной нагрузке (прерывистое резание) следует для увеличения прочности режущей кромки применять даже отрицательные передние углы.
Величину переднего угла выбирают в зависимости от механических свойств обрабатываемого материала, материала резца и формы передней поверхности.
Угол наклона
главной режущей кромки
служит для отвода стружки в определенном
направлении: при (
)
– к обработанной поверхности; при (
)
– к обрабатываемой поверхности (рис.
2.8). При положительном угле наклона
Рис. 2.8. Влияние угла на направление схода стружки
Положительный
угол +λ
служит также для упрочнения режущей
кромки, поэтому при ударных работах
(прерывистом резании) резцами с
твердосплавными пластинками, а также
при обработке закаленных материалов
необходимо угол λ
делать положительным в пределах
.
При положительном значении угла λ
(рис. 2.9, а)
ударная сила в момент врезания резца
приходится не на вершину резца, а на
более прочное место режущей кромки,
удаленное от вершины.
Рис. 2.9. Соприкосновение заготовки с резцом:
а – при угле
;
б – при угле
Главный угол в плане φ оказывает существенное влияние на стойкость режущего инструмента и шероховатость обработанной поверхности. С уменьшением угла φ увеличивается длина активной части режущей кромки (ширина срезаемого слоя) и уменьшается толщина срезаемого слоя, что сказывается на уменьшении термодинамической нагрузки резца. Вследствие этого уменьшается и износ инструмента. При слишком малом значении угла φ резко возрастает отжим резца от заготовки и часто наблюдаются вибрации, в результате чего ухудшается качество обработанной поверхности и увеличивается износ инструмента.
Обычно угол φ
выбирают в пределах
в зависимости от вида обработки, типа
резца, жесткости заготовки и резца и
способа их крепления. При обработке
большинства материалов проходными
обдирочными резцами можно брать угол
;
при обработке недостаточно жестких
деталей в центрах необходимо применять
резцы с углом в плане 60, 75 и даже
(во избежание вибраций).
Вспомогательный угол в плане служит для уменьшения трения вспомогательной задней поверхности об обработанную поверхность. Для получения большей стойкости резца и уменьшения шероховатости обработанной поверхности угол надо выбирать возможно меньшим, учитывая при этом условия жесткости системы СПИД.
Для проходных
резцов, обрабатывающих без врезания
жесткие заготовки, угол
;
при обработке нежестких заготовок
и работе с врезанием
.
Ключевые слова и понятия
Кинематическая схема резания |
Основная плоскость |
Главное движение |
Плоскость резания |
Движение подачи |
Главная секущая плоскость |
Обрабатываемая поверхность |
Рабочая плоскость |
Обработанная поверхность |
Статические углы |
Поверхность резания |
Кинематические углы |
Рабочая часть инструмента |
Главный передний угол |
Лезвие инструмента |
Главный задний угол |
Передняя поверхность |
Угол заострения |
Задняя поверхность |
Главный угол в плане |
Режущая кромка |
Вспомогательный угол в плане |
Координатная система |
Угол наклона главной режущей кромки |