6.3 Геометрические параметры режущего инструмента

Геометрически параметры режущего инструмента целесообразно рассматривать на примере токарного прямого проходного резца как типового образа режущего клина. Резец - состоит из стержня II, служащего для закрепления его в резцедержателе станка, и режущей части I (головки) (рис. 6.9). 

Рис. 6.9 Резец проходной

Различают следующие элементы режущей части резца:

• переднюю поверхность 1, по которой сходит стружка;

• главную заднюю поверхность, которая обращена к поверхности резания 2;

• вспомогательную заднюю поверхность 5, обращенную к обработанной поверхности заготовки;

• главное режущее лезвие 3 (оно совершает основную работу резания);

• вспомогательное режущее лезвие 6.

• 4 – вершина резца (точка пересечения режущих лезвий)

Взаимное расположение указанных поверхностей и кромок в пространстве определяется при помощи углов, которые в совокупности составляют геометрическую форму резца.

6.4 Режимы резания

На металлорежущем станке обычно совершаются два рабочих движения: главное движение, которое определяет скорость деформирования металла и отделения стружки, а также движение подачи, которое обеспечивает непрерывность процесса резания. В случае токарной обработки главное движение - вращение заготовки, а движение подачи - поступательное перемещение резца.

К основным элементам, характеризующим режим резания, относят:

1) скорость резания, 2) подачу, 3) глубину резания, 4) основное технологическое время.

Скорость резания V(м/мин) - это скорость перемещения точки режущего лезвия инструмента относительно обрабатываемой поверхности заготовки в направлении главного движения. Ее определяют по формуле (1):

(1)

где D - диаметр заготовки (мм), n - число оборотов заготовки в мин.

Подача S (мм/об) - перемещение инструмента в направлении движения подачи за один оборот заготовки.

Глубина резания t (мм) - расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями измеряется, в направлении перпендикулярном к последней, за один проход:

(2)

где D - диаметр заготовки, мм; d – диаметр детали, мм.

Основное (технологическое) время обработки поверхности заготовки определяют из выражения:

(3)

где L - путь перемещения инструмента при обработке поверхности заготовки за один проход; h – количество проходов.

6.5 Выбор материала инструмента

Материалы для режущего инструмента должны обладать высокой твердостью и износостойкостью; достаточной прочностью и вязкостью; способностью сохранять большую твердость при высоких температурах нагрева. При черновой обработке материал инструмента должен иметь в первую очередь высокую прочность и достаточную вязкость. При чистовой окончательной обработке - главным образом, износостойкость. При обработке высоколегированных сталей и сплавов - теплостойкость.

Углеродистые инструментальные стали У9, У9А, У10А и др. обладают достаточно высокой твердостью, механической прочностью, дешевы, хорошо обрабатываются. Недостаток: низкая теплостойкость, при температуре 200-230ºС они теряют свои режущие способности. Углеродистые инструментальные стали применяются для изготовления ручных (слесарных) инструментов, ручных разверток, метчиков, плашек, напильников и др.

Легированные инструментальные стали ХВ5, ХВГ, 9ХС имеют несколько более высокую твердость и теплостойкость по сравнению с углеродистыми сталями (250-300ºС), поэтому используются для изготовления инструментов, работающих при относительно небольших скоростях резания.

Инструментальные быстрорежущие стали применяются при резании на высоких скоростях. Теплостойкость их (600-650ºС). Они разделяются на несколько групп:

Вольфрамовые быстрорежущие стали: Р18, Р12, Р9 используются для изготовления фасонных резцов, фрез, сверл и других инструментов. Недостаток: высокое содержание вольфрама (дорогой материал).

Вольфрамомолибденовые стали Р6М5, Р9М4 имеют более высокую прочность, чем Р18. Применяются для изготовления инструментов, работающих при невысоких скоростях резания, но при значительных переменных нагрузках (фрезы, сверла).

Ванадиевые быстрорежущие стали Р9Ф5, Р14Ф4 имеют повышенную износостойкость при истирании. Применяются: для изготовлении разверток, метчиков. Недостаток: низкая шлифуемость.

Кобальтовые быстрорежущие стали Р9К5, Р9К10 пригодны для резания высоколегированных жаропрочных и нержавеющих сталей. Недостаток: материал является дорогим.

Твердые спеченные металлокерамические сплавы на основе карбидов вольфрама (WC), карбидов титана (TC) и карбидов тантала (TаC) находят широкое применение для изготовления режущих инструментов.

Твердые сплавы: сплавы вольфрамо-кобальтовой группы ВК8, ВК10М применяются для черновой обработки чугуна, для чистовой - сплавы ВК3, ВК3М. При черновой обработке сталей используют также сплавы титано-вольфрамовой и титано-тантало-вольфрамовой группы Т5К10,ТТ7К12, а при чистовой обработке - сплавы Т15К6, Т30К4, ТТ8К10, ТТ8К6.

При обработке закаленных и весьма прочных сталей используют инструменты, оснащенные кубическим нитридом бора КНБ-эльбор.

Для чистовой обработки изделий из цветных металлов и сплавов пластмасс, полупроводниковых материалов наибольший эффект достигается при использовании инструментов, оснащенных алмазами.