5. Координатные плоскости для определения углов резца

Для выполнения работы резания рабочей части режущего инструмента придают форму клина. Для этого инструмент затачивают по передней и задней поверхностям. Для определения углов, под которыми располагаются поверхности рабочей части инструмента относительно друг друга, вводят координатные плоскости. Рассмотрим координатные плоскости применительно к токарной обработке.

Рис. 6. Координатные плоскости для определения углов резца.

Основная плоскость (ОП) – плоскость, параллельная направлениям продольной и поперечной подач. У токарных резцов за основную плоскость принимают плоскость, проходящую через основание стержня (рис. 6, а).

Плоскость резания (ПР.)проходит через главное режущее лезвие резца, касательно к поверхности резания заготовки.

Главная секущая плоскость (N-N) – плоскость, перпендикулярная к проекции главного режущего лезвия на основную плоскость (рис. 6, б).

Вспомогательная секущая плоскость(N₁-N₁) – плоскость, перпендикулярная к проекции вспомогательного режущего лезвия на основную плоскость. На рис. 6, б показаны следы плоскостейN-NиN₁-N₁.

6. Углы токарного резца

Углы резца определяют положение элементов рабочей части в пространство относительно координатных плоскостей и относительно друг друга. Эти углы называют углами резца в статике. Знание углов инструмента необходимо для его изготовления в металле. Кроме того, углы инструмента оказывают существенное влияние на процесс резания и качество обработки. У токарного резца различают главные и вспомогательные углы, которые рассматривают исходя из предложения, что ось стержня резца перпендикулярна к линии центров токарного станка; вершина резца находится на линии центров станка; совершается лишь главное движение резания. Углы токарного прямого проходного резца показаны на рис. 7.

Рис. 7. Углы резца в статике.

Главный передний угол измеряют в главной секущей плоскости между следами передней поверхности и плоскости, перпендикулярной к следу плоскости резания. В дальнейшем уголбудем называть передним углом.

Передний угол оказывает большое влияние на процесс резания материала. С увеличением углауменьшается деформация срезаемого слоя, так как инструмент легче врезается в материал, снижается сила резания и расход мощности. Одновременно улучшаются условия схода стружки, и повышается качество обработанной поверхности заготовки. Однако чрезмерное увеличение углаприводит к ослаблению главного режущего лезвия, снижению его прочности, увеличению износа вследствие выкрашивания, ухудшению условий теплоотвода от режущего лезвия.

При обработке хрупких и твердых материалов для повышения прочности и увеличения времени работы инструмента (стойкости) следует назначать меньшие углы; при обработке мягких и вязких материалов передний угол имеет большие значения.

Главный задний угол измеряют в главной секущей плоскости между следами плоскости резания и главной задней поверхности. Наличие углауменьшает трение между главной задней поверхностью инструмента и поверхностью резания заготовки, вследствие чего уменьшается износ инструмент по главной задней поверхности. Увеличение углаприводит к снижению прочности режущего лезвия. Уголназначают исходя из величины упругого деформирования обрабатываемого материала.

Углы изависят не только от заточки, но и от установки резца относительно центра заготовки. Резец должен устанавливаться по центру заготовки (рис. 8, б). При установке резца выше центра, плоскость резания, как касательная к поверхности резания, изменяет свое положение, т.е. поворачивается на угол(рис. 8, а):. При наружной обработке поворот плоскости резания приводит к тому, что фактический задний уголуменьшается на угол, а передний уголнаоборот, увеличивается на угол(рис. 8, а).

Рис. 8. Изменение углов ипри установке резца не по центру заготовки.

Если резец поставить ниже центра, то задний угол увеличивается, а передний уменьшается на (рис. 8, в).

При внутренней обработке (расточке) углы итакже изменяются в зависимости от установки.

Практически допускается установка резца выше центра на величину мм, так как сила резания несколько отжимает резец вниз и вершина резца становится на уровень центра заготовки.

В процессе резания углы итакже изменяются. Это объясняется тем, что изменяется положение плоскости резания в пространстве из-за наличия двух движений: вращения заготовки и поступательного движения резца. В этом случае фактической поверхностью резания, к которой касательная плоскость резания, является винтовая поверхность. Положение плоскости резания в пространстве определяется соотношением скоростей этих двух движений. При работе с большими подачами, а также при нарезании резьбы резцом, углыибудут изменяться существенно, что необходимо учитывать при изготовлении резцов.

Углы ив процессе резания могут быть переменными (например, при обработке сложных поверхностей деталей типа кулачков, лопаток турбин и т.п.).

Углы при обработке таких деталей изменяются вследствие сложного относительного движения заготовки и резца, в результате чего изменяется положение плоскости резания в пространстве при обработке различных участков поверхности заготовки.

Вспомогательный угол измеряют во вспомогательной секущей плоскости между следами вспомогательной задней поверхности и плоскости, проходящей через вспомогательное режущее лезвие перпендикулярно основной плоскости. Наличие у инструмента углауменьшает трение между вспомогательной задней поверхностью инструмента и обработанной поверхностью заготовки.

Главный угол в плане - угол между проекцией главного режущего лезвия на основную плоскость и направлением подачи.

Угол влияет на шероховатость обработанной поверхности заготовки: с уменьшениемшероховатость обработанной поверхности уменьшается. Одновременно уменьшается толщина и увеличивается ширина срезаемого слоя материала. Это приводит к тому, что увеличивается активная длина главного режущего лезвия. Сила и температура резания, приходящиеся на единицу длины режущего лезвия, уменьшаются, что снижает износ инструмента. С уменьшением угларезко возрастает составляющая силы резания, направленная перпендикулярно к оси заготовки, что вызывает повышенную ее деформацию. С уменьшением углавозможно возникновение вибраций в процессе резания, что снижает качество обработанной поверхности.

Вспомогательный угол в плане- угол между проекцией вспомогательного режущего лезвия на основную плоскость и направлением, обратным движению подачи. С уменьшением углашероховатость обработанной поверхности уменьшается, одновременно увеличивается прочность вершины резца и снижается его износ.

Если ось резца не будет перпендикулярна линии центров станка, то это вызовет изменение углов и.

Угол наклона главного режущего лезвияизмеряют в плоскости, проходящей через главное режущее лезвие резца перпендикулярно основной плоскости, между главным режущим лезвием и линией. Проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости.

Угол может быть положительным, отрицательным и равным нулю (рис. 9), что влияет на направление схода стружки.

Рис. 9. Угол наклона главного режущего лезвия.

Если вершина резца является высшей точкой главного режущего лезвия, то угол отрицателен и стружка сходит в направлении подачи. Если главное режущее лезвие параллельно основной плоскости, то=0 и стружка сходит по оси резца. Если вершина резца является низшей точкой главного режущего лезвия, то уголположителен и стружка сходит в направлении, обратном направлению подачи.

Направление схода стружки важно учитывать при обработке заготовок на токарных автоматах. При обработке заготовок стружку необходимо отводить так, чтобы она не мешала работе инструментов в соседних позициях автомата.

С увеличением угла качество обработанной поверхности ухудшается, осевая составляющая силы резания уменьшается. А радиальная и вертикальная составляющие увеличиваются.