ТКМ Часть 1 (2)

длиной l1 – наибольшим расстоянием от вершины резца 4 до границы ослабления державки 2 гнездом под режущую пластину 3;

размерами режущей пластины 3 – толщиной s, длиной l и шириной b. Резание осуществляется лезвием рабочей части резца, которое образуется

врезультате пересечения двух сопрягающихся поверхностей:

передней А – поверхности лезвия, контактирующей в процессе резания со срезаемым слоем и стружкой (по данной поверхности сходит стружка);

главной задней А – поверхности лезвия, контактирующей с поверхностью резания R на обрабатываемой заготовке.

Вспомогательной задней поверхностью головки резца называется поверхность лезвия, контактирующая с обработанной поверхностью заготовки.

Сопрягаясь, передняя А и задняя А поверхности лезвия образуют: главную режущую кромку К, формирующую большую сторону сечения

срезаемого слоя (срезает с заготовки основную часть припуска); вспомогательную режущую кромку К1, формирующую меньшую сторону

сечения срезаемого слоя (зачищает остаточные гребешки на обработанной поверхности, оставленные главной режущей кромкой К).

Острота главной режущей кромки К характеризуется радиусом округления , который изменяется от одного до нескольких десятков микрометров и зависит от свойств инструментального материала и качества заточки и доводки лезвия, по мере изнашивания которого увеличивается.

Пересечение режущих кромок К и К1 образует вершину резца 4 (см. рис. 1.5), где rв – радиус скругления при вершине резца.

1.1.4. Геометрические параметры резца (ГОСТ 25762-83)

Положение элементов рабочей части резца в пространстве определяется системой угловых размеров, которые называются геометрическими параметрами и могут быть измерены в статической, кинематической и инструментальной прямоугольных системах координат.

Статическая система координат имеет начало в рассматриваемой точке k на режущей кромке и ориентирована относительно направления скорости главного движения резания V (см. рис. 1.4 и 1.6).

11

Кинематическая система координат ориентирована относительно направления результирующей скорости резания Vе.

Инструментальная система координат ориентирована относительно элементов режущего инструмента, принятых за базу. Для токарных резцов такими элементами являются продольная и поперечная оси, опорная поверхность.

В качестве исходных баз для измерения углов в статической и кинематической системах координат используются следующие координатные плоскости, следы которых показаны на рис. 1.6 и 1.7:

основная плоскость Рv – проведенная через рассматриваемую точку k на режущей кромке перпендикулярно вектору скорости главного движения резания V в статической системе координат (Рvс) или перпендикулярно направлению результирующей скорости резания Vе в кинематической системе (Рvк);

главная Рn и вспомогательная плоскости резания, касательные к по-

верхности резания в рассматриваемых точках k и k1 на главной и вспомогательной режущих кромках, соответственно, и перпендикулярные к основной плоскости Рv (см. рис. 1.7). В статической плоскости резания Рnc расположен вектор скорости главного движения резания V, проходящий через точку k, а в кинематической Рnк – вектор результирующей скорости резания Ve;

η Рnc

Ve V

Рис. 1.6. Системы координат и координатные плоскости при точении канавки, отрезании и подрезании торца (в проекции на рабочую плоскость Рs)

12

рабочая плоскость Рs – проведенная через рассматриваемую точку k, в которой расположены направления скоростей главного движения резания V и движения подачи Vs, перпендикулярно основной плоскости Рv и параллельно вектору подачи S (см. рис. 1.7).

Поскольку углы, определяющие положение поверхностей лезвия в пространстве, являются двугранными, они измеряются в разрезах рабочей части резца секущими плоскостями, проведенными перпендикулярно к ребру угла, которым является режущая кромка. Главная секущая плоскость Р проводится перпендикулярно линии пересечения основной плоскости Рv и главной плоскости резания Рn в рассматриваемой точке k главной режущей кромки. Аналогично проводится вспомогательная секущая плоскость через рассматриваемую точку k1 на вспомогательной режущей кромке (см. рис. 1.7).

λ

β1

α

β γ

δ

k

k1

ε

Рис. 1.7. Координатные плоскости и геометрические параметры лезвия прямого проходного правого резца в статической системе координат при точении цилиндрической заготовки

13

В главной секущей плоскости P измеряют:

главный задний угол – двугранный угол между главной задней поверхностью лезвия А (или касательной к ней) и главной плоскостью резания Рn;

главный передний угол – двугранный угол между передней поверхностью лезвия А (или касательной к ней) и основной плоскостью Рv; если передняя поверхность А располагается выше основной плоскости Рv, то угол отрицателен (иногда на передней поверхности делают фаску f размерами от 0,1 до 1,0 мм с отрицательным передним углом).

главный угол заострения – двугранный угол между передней А и главной задней А поверхностями лезвия (или касательными к ним, если эти поверхности криволинейны);

угол резания – двугранный угол между передней поверхностью А лезвия и главной плоскостью резания Рn, причем = + .

Аналогичным образом измеряются углы 1, 1, 1, 1 во вспомогательной секущей плоскости (см. рис. 1.7).

В основной плоскости Рv измеряют:

главный угол в плане – угол между главной плоскостью резания Рn и рабочей плоскостью Рs, проведенными через точку k на режущей кромке;

вспомогательный угол в плане 1 – угол между вспомогательной плоскостью резания и рабочей плоскостью Рs, проведенными через точку k1;

угол в плане при вершине резца – угол между главной К и вспомогательной К1 режущими кромками.

В главной плоскости резания Рn измеряется угол наклона главной режущей кромки – угол между главной режущей кромкой К и основной плоскостью Рv. Угол считается положительным, если все точки главной режущей кромки располагаются выше вершины резца. Для угла 1 условия определения знаков изменяются на противоположные.

Между углами, измеряемыми в основной плоскости, существуют следующие зависимости:

В кинематической системе координат углы резца могут быть определены при известных статических углах по следующим формулам (см. рис. 1.6):

где – угол скорости резания между направлениями скорости главного движения резания V и результирующей скорости резания Vе,

где Sо – подача на оборот заготовки, мм/об;

D – диаметр обрабатываемой поверхности.

К геометрическим параметрам срезаемого слоя металла относятся толщина срезаемого слоя a и ширина срезаемого слоя b (см. рис. 1.7).

Воспроизвести заданные на чертеже углы, измеряемые в нормальных сечениях, на заточных станках невозможно. Заточные станки позволяют выставить углы только в продольном и поперечном сечениях резца, перпендикулярных к основной (опорной, проходящей через подошву резца) плоскости. Углы в этих сечениях связаны между собой соотношениями:

В формулах (1.7) и (1.8) верхние знаки применяют для положительных значений , нижние – для отрицательных.

На угловые параметры резца влияет погрешность его установки на станке. Выдержать указанные на чертеже углы возможно, если вершину резца установить строго по высоте и перпендикулярно линии центров станка (по оси вращения заготовки). Если известна погрешность установки резца h относительно высоты центров станка, то фактические углы α и γ определяют по формулам:

15

Знаки «+» или «–» определяют по расчетной схеме.

Расчетная схема определения фактических углов резца с учетом погрешности его установки на станке приведена на рис. 1.8.

Угловые параметры резца изменяются в результате образования нароста на передней поверхности, при износе поверхностей и режущих кромок лезвия в процессе резания.

1.1.5. Влияние геометрических параметров резца на процесс резания

Задний угол α резца обеспечивает уменьшение трения главной задней поверхности лезвия о главную поверхность резания. Оптимальное значение заднего угла α при обработке стали для черновых резцов (S > 0,3 мм/об) составляет 8 , для чистовых (S > 0,3 мм/об) – 12. Увеличение α сверх оптимального значения незначительно уменьшает трение между задней поверхностью резца и

16

поверхностью резания детали, однако за счет уменьшения угла заострения снижается прочность лезвия и ухудшаются условия теплоотвода в резец.

Передний угол γ резца в основном предназначен для уменьшения деформации стружки и обработанной поверхности, от его величины зависят значение и направление силы резания, температура, интенсивность вибрации и, следовательно, прочность и износостойкость лезвия. Увеличение угла улучшает условия стружкообразования, однако уменьшает угол заострения , что снижает прочность и износостойкость лезвия. Для обработки прочных сталей твердосплавными резцами на передней поверхности затачивается фаска шириной (0,3

– 0,5)So мм с передним углом по фаске ф, равным от –3 до –10. Для обработки мягких сталей угол равен 20 – 30 , сталей средней твердости = 12 – 15 , чугуна = 5 – 15. Чем прочнее обрабатываемый материал, тем меньше угол .

Главный угол в плане φ. С увеличением угла φ для заданных значений подачи S и глубины резания t увеличивается толщина срезаемого слоя a = Ssin и, соответственно, сила сопротивления подаче Рx, однако при этом уменьшается ширина срезаемого слоя b = t/sin и, соответственно, радиальная сила Рy, вызывающая изгиб заготовки, и увеличивается шероховатость. Для черновой обработки жестких заготовок (при l 3D) угол равен 45 – 60, для обработки нежестких деталей = 90. Чистовые резцы имеют угол , равный 0 – 3 .

Вспомогательный угол в плане 1 предусматривается для уменьшения трения вспомогательной режущей кромки об обработанную поверхность и составляет от 2 до 30 . Для чистовых резцов угол 1 равен 1 – 2. С увеличением радиуса rв при вершине резца уменьшаются углы и 1.

Угол наклона главной режущей кромки определяет направление схода стружки по передней поверхности лезвия резца. При черновой обработке положительный угол повышает прочность лезвия и отклоняет стружку в сторону обработанной поверхности, что недопустимо при чистовой обработке, так как стружка царапает предварительно обработанную поверхность и снижает ее качество. Поэтому для чистовых резцов угол имеет отрицательное значение, при котором сход стружки происходит в сторону обрабатываемой поверхности.

Образующаяся при обработке большинства сталей сливная стружка сходит в виде длинных полос или спирали и наматывается на механизмы станка, инструмент и заготовку. Это затрудняет эксплуатацию станка, может вызвать

17

травму рабочего, повреждение обработанной поверхности, поэтому для получения устойчивого стружкодробления на передней поверхности резца затачивают специальные канавки и уступы вдоль главной режущей кромки.

1.2.Порядок выполнения работы и содержание отчета

1)В соответствии с заданием, выданным преподавателем, выполнить эскиз резца с обозначением элементов конструкции и размеров: H, B, L, E, h, l1, l2, s, l (см. рис. 1.4), дать им определения, указать назначение резца и материал режущей части с его краткой характеристикой.

2)Привести схему обработки детали соответствующим резцом с указанием направлений главного движения и движения подачи, поверхностей обработки. В соответствии с заданием указать на схеме значение подачи Sо, глубины резания t, размеров поверхностей D1 и D2, толщины а и ширины b срезаемого слоя. Дать им определения.

3)На схеме изобразить проекции координатных плоскостей Pv, Pn, , P ,

, Ps в статической системе координат и дать им определения. Построить разрезы рабочей части резца в главной и вспомогательной секущих плоскостях. Обозначить геометрические параметры резца и дать им определения, руководствуясь примером, приведенным на рис. 1.7.

4) Ознакомиться с конструкцией угломеров и методикой измерения углов резца. Замерить углы и в главной секущей плоскости, используя вертикальную шкалу угломера, которая при измерении устанавливается перпендикулярно главной режущей кромке резца (следу главной плоскости резания Pn). Замерить углы и 1 в основной плоскости, используя горизонтальную шкалу угломера. Резец при измерении прижимается боковой поверхностью державки к направляющей планке. Замерить угол наклона главной режущей кромки, используя вертикальную шкалу с указателем, имеющим измерительную плоскую поверхность. Остальные угловые параметры определить по формулам (1.1) – (1.3).

5) В соответствии с исходными данными задания построить расчетные схемы, аналогичные схемам, приведенным на рис. 1.6 и 1.8. Определить значения кинематических углов к и γк по формулам (1.4) и (1.5), главных углов пр,п, γпр и γп в продольном и поперечном сечениях по формулам (1.7) – (1.10),

18

фактических углов ф и γф при заданной погрешности установки h по формулам (1.11) и (1.12). По результатам расчетов сделать выводы о влиянии кинематики резания и погрешности установки на значения фактических углов.

1.3.Контрольные вопросы

1)По каким признакам определяют положение передней и задней поверхностей лезвия резца и его режущих кромок?

2)Как классифицируются токарные резцы по видам выполняемых работ?

3)Как и в какой координатной плоскости измеряются передний и задний углы резца, углы в плане и угол наклона режущей кромки?

4)Почему с увеличением скорости движения подачи уменьшается фактическое значение главного заднего угла?

5)С какой целью производят заточку лезвия резца по передней и задней поверхностям?

Лабораторная работа 2

ОСЕВОЙ РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ

Ц е л ь р а б о т ы : ознакомиться с классификацией, конструкцией и назначением основных типов осевого инструмента, получить навыки в измерении их конструктивных параметров и выборе варианта технологического процесса обработки отверстия.

2.1. Краткие теоретические сведения

2.1.1. Сверла

Сверла предназначены для получения отверстий в сплошном материале, рассверливания просверленных отверстий и надсверливания углублений, они обеспечивают получение поверхности 11-го и 12-го квалитетов точности и значения ее шероховатости Rz от 20 до 80 мкм.

Различают следующие типы сверл (рис. 2.1):

19

спиральные (или винтовые) цельные, составные с твердосплавными режущими пластинами с прямыми, наклонными и винтовыми стружечными канавками (см. рис. 2.1, а, б, в), являются самыми распространенными;

перовые или плоские (см. рис. 2.1, г), являются простыми по конструкции, жесткими и в основном используются для обработки дерева, пластмасс и мягких цветных металлов и сплавов;

кольцевые (рис. 2.1, д) для сверления отверстий диаметром более 80 мм;

центровочные (см. рис. 2.1, е) для получения центровых отверстий;

для глубокого сверления (пушечные, ружейные, шнековые и др.) (см.

рис. 2.1, ж).

г

Рис. 2.1. Типы сверл

Спиральное сверло (рис. 2.2) состоит из рабочей части, включающей режущую и направляющую части, шейки и хвостовика с лапкой. Хвостовики сверл малого диаметра изготавливаются цилиндрическими. Лапка у сверл с коническим хвостовиком (конус Морзе) предназначена для извлечения его из отверстия шпинделя и предотвращения проворота сверла. Шейка служит для выхода шлифовального круга при шлифовании ленточек сверла.

20