а

б

Рис.4. Круглый фасонный резец: а) для обтачивания наружной поверхности,

6) Для растачивания фасонной поверхности отверстия

Тангенциальные резцы (рис.1, г) рекомендуются применять для чистового отделочного точения. В этом случае резец, двигаясь по касательной к детали, снимает с предварительно обработанной дета­ли небольшой припуск (1-3 мм). Эти резцы желательно использовать для обработки длинных и нежестких изделий на станках повышенной жесткости и мощности. Преимуществом тангенциальных фасонных резцов является то обстоятельство, что образуемый ими профиль не зависит от диаметра обрабатываемой детали, поэтому резцом, спро­ектированным для детали одного профиля, можно изготавливать де­тали такого же профиля, имеющие другой диаметральный размер. Глубина профиля деталей, образуемого тангенциальным резцом, не должна быть более чем 0,12 диаметра заготовки. При больших глуби­нах резания угол заострения резко снижается, что приводит к полом­ке вершины резца.

Резцы с наклонным расположением оси (рис.1, д, е) по от­ношению к оси детали позволяют создать положительные задние углы при обтачивании фасонного профиля с перепадом диаметров более 15-20 мм. Круглые резцы с наклонным расположением оси от­верстия и призматические резцы наклонной установки используют при обработке на заготовке торцевых участков, расположенных пер­пендикулярно к ее оси. Резцы с наклонной передней поверхностью (к ф 0) используются в тех случаях, когда требуется повысить точ­ность размеров и геометрическую форму конического участка по­верхности детали.

9

4

2. Режущий клин фасонного резца и особенности его работы

Как и у всех металлообрабатывающих инструментов, резание фа­сонным резцом обеспечивает клин, форма которого определяется ве­личинами переднего у и заднего а углов (рис. 5). Эти углы задаются в базовой точке, на поверхности детали, имеющей наименьший радиус фасонного профиля г₀ при точении наружной поверхности и наиболь­ший радиус R_o при растачивании внутренней фасонной поверхности.

Передняя поверхность режущего клина фасонного резца представ­ляет открытую плоскость, расположенную под углом у₀ к горизонтали, проведенной через ось детали. Таким образом, передний угол у₀ опре­деляет положение в пространстве передней поверхности относительно основной плоскости резания. Передний угол у₀ в базовой точке прини­мается с учетом механических свойств металла, из которого изготав­ливается деталь (табл.1). При обработке мягкой стали (о_в=50-80 МПа) у₀ =20-25°; стали средней прочности (а_в=80-100 МПа) у_о=15-20°; высо­копрочной стали (о_в=100-120 МПа) и чугуна у₀ =8-12°; меди и алюми­ния у₀=25-30°; бронзы и латуни у₀ = 0-5°. Меньшие значения переднего угла у₀ увеличивают усилие резания P_z и шероховатость обработанной поверхности. Большие значения переднего угла у₀ снижают стойкость и прочность режущего клина. Для обеспечения минимальной высоты микронеровностей на поверхности детали следует назначать макси­мально возможный передний угол.

Задняя поверхность режущего клина имеет сложный профиль, зависящий существенно от обрабатываемого профиля, и наклонена к

а б

Рис. 5. Режущий клин фасонных резцов: а-призматического, б- круглого, у-передние углы, а - задние углы в базовых точках профиля детали 1 и 2

10

плоскости резания под углом а₀ Этот угол исключает трение задней по-верхности об обработанную поверхность. Установочный задний уголсущественно влияет на стойкость и износ резца. Оптимальные значе-ния угла а₀ зависят от типа резца и конфигурации профиля. Для круг-лых резцов величина заднего угла составляет а₀=10-12°, а призматичес-ких: 12-15°. Меньшие из рекомендованных величин назначаются приточении открытых профилей, большие - для профилей с зауженнымиучастками и поднутрениями. Увеличение заднего уменьшает площадьпоперечного сечения клина, снижает площадь упругого контакта резцас обработанной поверхностью и снижает интенсивность теплоотводаиз зоны резания.

Для создания заднего угла круглого резца (рис.5б) его ось смеща-ется в вертикальном направлении на величину h = Rsina₀ от оси обра-батываемой детали или оси центров токарного станка (R-наиболыиийрадиус круглого резца, а₀- принятая величина заднего угла в базовойточке). Задний угол призматического резца обеспечивает его наклоннаяустановка (рис.5,а). Углы у₀ и а₀ являются радиальными. Их значенияв каждой точке профиля резца, радиус которой Ri отличен от радиусабазовой точки R₀, изменяются. С увеличением радиуса Ri профиля де-тали величина переднего угла у. уменьшается (рис.6), а заднего а. - уве-личивается. Такие изменения могут вызвать вибрацию, приводящую кувеличению высоты микронеровностей (шероховатости) и снижениюточности обработки. Поэтому резцами с радиальной подачей не жела-тельно обрабатывать фасонные поверхности, имеющие перепад ради-усов более чем на величину AR=(0,1 - 0,2) R_max, где R_m;ix - наибольшийрадиус фасонного профиля. Завышенные значения углов у₀ и а₀ снижа-ют угол заострения ([3=90°- (а ₀+ (3₀)), ослабляют прочность режущегоклина, его стойкость и работоспособность.

Оптимальные значения углов у₀ и а₀ должны обеспечить высокуюточность размеров и качество обработанной детали. Во время обработ-ки резец различными участками режущей кромки постепенно вреза-ется в заготовку, совершая поступательное движение подачи в направ-лении радиуса заготовки. Приближаясь к оси заготовки, резец срезаетс нее определенный слой металла. Когда резание происходит по всей

длине профиля режущей кромки, резецостанавливается. Вершина резца зани-мает положение, соответствующее на-именьшему диаметру детали, при этомподача отключается. В этот моментвесь профиль детали формируется од-новременно.

Режущую кромку можно предста-вить в виде отдельных участков, име-

11

Рис. 6 Эпюра изменения переднего угла у. по глубине профиля

ющих определенную конфигурацию. При этом каждый такой участок имеет отличительную форму режущего клина с различными величина­ми передних у, и задних а углов. Это приводит к тому, что сечение среза стружки (ширина и толщина) и температура нагрева на них различны. Более высокая температура возникает в местах профиля, которые дли­тельное время участвуют в резании. При этом с увеличением сечения среза создаются неблагоприятные условия для теплоотвода. Особенно опасны в этом отношении точки сопряжения режущих кромок на вы­пуклых выступающих элементах профиля фасонного резца. Тепловые потоки, идущие от двух противолежащих режущих кромок, встреча­ются и создают повышенную тепловую насыщенность режущей час­ти резца. Этот эффект тем значительней, чем ближе рассматриваемый участок к вершине.

С температурой резца тесно связан процесс наростообразования. Устойчивое наростообразование при фасонном точении соответствует зоне скоростей 30-70 м/мин. При более высокой скорости резания на­рост отсутствует. Нарост первого типа в форме острого клина имеет значительную высоту и малый радиус скругления вершины. Такой на­рост увеличивает передний угол резца почти в 2-3 раза. Нарост второ­го типа имеет небольшую высоту и округленную большим радиусом вершину, снижающую величину переднего угла. Высота нароста опре­деляется температурой в зоне резания и шириной контакта стружки с передней поверхностью резца. С ростом температуры нарост первого типа трансформируется во второй тип, значительно ухудшая процесс фасонного точения. Образовавшийся нарост проявляет себя как неста­бильное образование, которое в процессе резания периодически час­тично разрушается, вновь наслаивается, видоизменяется и т.д., актив­но влияя на величину действительного переднего угла. Нижняя часть нароста, соединенная с передней поверхностью, является устойчивой. Разрушения нароста происходят только в верхней его части.

По мере врезания фасонного резца в заготовку, в работу после­довательно вступают различные участки профиля режущей кромки, увеличивающие, ее активную суммарную длину. В результате, пос­ледовательно возрастают сила резания Pz и контактная температура, ухудшаются условия теплоотвода. Различные точки режущего клина в течение всего цикла точения, т.е. времени от момента врезания фа­сонного резца в заготовку до окончательного формирования профиля изделия, проходят различный путь. Глубина резания для каждой точки профиля различна. Она равна разности радиусов заготовки и детали в этой точке. Поэтому продолжительность работы отдельных точек про­филя резца различна.

Все эти факторы приводят к тому, что стойкость и износ разных участков профиля различны. Износ в основном происходит по задней