72. Геометрические параметры срезаемого слоя при механообработке (на примере обтачивания)

Форму и размеры сечения срезаемого слоя материала рассмотрим на примере обтачивания цилиндрической поверхности на токарно-винторезном станке. На рис. 51 показаны два последовательных положения резца относи­тельно заготовки за один полный ее оборот. При обработке резец срезает с заготовки слой площадью f_Авсв, называе­мой номинальной площадью f_н сечения срезаемого слоя.Форма и размеры номинального сечения срезаемого слоя материала зависят от элементов режима резания (S_пр и t), геометрических параметров режущего инстру­мента (углов) и формы режущей кромки. В процессе резания участвуют одновременно два движения, поэтому траекторией движения вершины лезвия резца относительно заготовки будет винтовая линия. Начав резание в точке А резец вновь встретится с образующей цилиндрической поверхности только в точке В. Следовательно, с заготовки будет срезана не вся площадь сечения среза материала fавсD. а только часть ее, так что на обработанной поверх­ности останутся микронеровности. Остаточное сечение срезаемого слоя f₀ = fаве- Действительная площадь сече­ния срезаемого слоя материалаf_д = f_Всве будет меньше номинальной f_н на величину, равную площади осевого сечения гребешков. Остаточное сечение срезаемого слоя материала обра­зует на обработанной поверхности микровыступы и микро­впадины — шероховатость поверхности. Этим и отли­чается реальная обработанная поверхность от идеальной геометрической.

73. Элементы токарного резца.

Рис. 52 Элементы токар­ного прямого проход­ного резца.

Токарный прямой проходной резец (рис. 52) имеет режущую часть 1 и присоединительную часть 11, которая служит для закрепле­ния резца в резцедержателе. Режу­щая часть образуется при заточке резца и имеет следующие элемен­ты: переднюю поверхность лезвия 1, по которой сходит стружка; главную заднюю поверхность 2, обращенную к поверхности реза­ния заготовки; вспомогательную заднюю поверхность 4,обращенную к обработанной поверхности заготовки, режущую кромку 3, вспомогательную режущую кромку 6; вершину 5.

74. Геометрические параметры резца.

Геометрические параметры режущего инстру­мента целесообразно рассматривать на примере токарного прямого проходного резца. Геометрические параметры других режущих инструментов (как бы сложны они не были) соответствуют геометрическим параметрам токар­ного прямого проходного резца.

Инструмент затачивают по передней и задним поверх­ностям. Для определения углов, под которыми располо­жены поверхности режущей части инструмента относи­тельно друг друга, вводят статическую систему координат (рис. 53). Основная плоскость (Р_vс ) - координатная плоскость, проведенная через точку режущей кромки пер­пендикулярно направлению скорости главного движения. Плоскость резания (Р_пс ) - координатная плоскость, каса­тельная к режущей кромке и перпендикулярная основной плоскости. Статическая главная секущая плоскость (Р_τс) коор­динатная плоскость, перпендикулярная линии. пересечения статических основной плоскости и плоскости резания.

Рис.53 Углы резца в статике

Статическая вспомогательная секущая плоскость (Рτс₁) — плоскость, перпендикулярная к проекции вспо­могательной режущей кромки на плоскость Р_vc.

Углы инструмента оказывают существенное влияние на резание и качество обработки.

Углы резца рассматривают исходя из следующих усло­вий: ось резца перпендикулярна линии центров станка; вершина резца находится на линии центров станка; совер­шается только главное движение резания.

Главный передний угол γ измеряют в главной секущей плоскости между следом передней поверхности лезвия и следом плоскости, перпендикулярной к следу плоскости резания. Передний угол оказывает большое влияние на резание. С увеличением угла у уменьшается деформация срезаемого слоя, так как инструмент легче врезается в материал, снижаются силы резания и расход мощности. Одновременно улучшаются условия схода стружки, а качество обработанной поверхности заготовки повышается.

Чрезмерное увеличение угла γ приводит к снижению прочности лезвия, увеличению износа вследствие выкра­шивания, ухудшению условий теплоотвода от режущей кромки.

При обработке заготовок из хрупких и твердых мате­риалов для повышения прочности и стойкости резца сле­дует назначать меньшие значения угла у, иногда даже отри­цательные. При обработке заготовок из мягких и вязких материалов передний угол увеличивают.

Главный задний угол ά измеряют в главной секущей плоскости между следом плоскости резания и следом глав­ной задней поверхности. Наличие угла ά уменьшает трение между главной задней поверхностью инструмента и поверх­ностью резания заготовки, что уменьшает износ инстру­мента по главной задней поверхности. Чрезмерное увели­чение угла а приводит к снижению прочности режущего лезвия. Угол а назначают исходя из упругой деформации материала обрабатываемой заготовки.

Вспомогательный задний угол ά₁ измеряют во вспомога­тельной секущей плоскости между следом вспомогательной вадней поверхности и следом плоскости, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно статической основной плоскости. Наличие угла ά₁ уменьшает трение между вспомогательной задней поверхностью инструмента и обработанной поверхностью заготовки.

Главный угол в плане φ — угол в основной плоскости между плоскостью резания и направлением движения по­дачи. Угол φ оказывает значительное влияние на шерохо­ватость обработанной поверхности заготовки. С уменьше­нием угла φ шероховатость обработанной поверхности снижается. Одновременно уменьшается толщина и растет ширина срезаемого слоя материала. Это увеличивает актив­ную рабочую длину режущей кромки. Сила и темпера­тура резания, приходящиеся на единицу длины кромки, уменьшаются, это снижает износ инструмента. С умень­шением угла φ резко возрастает сила резания, направ­ленная перпендикулярно к оси заготовки, это вызывает повышенное деформирование обрабатываемой заготовки.

Вспомогательный угол в плане φ' — угол в основной плоскости между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением, обратным движению подачи. С уменьшением угла φ' шероховатость обработанной поверхности снижается, одновременно уве­личивается прочность вершины резца и уменьшается его износ.

Угол наклона режущей кромки λ— угол в плоскости резания между режущей кромкой и основной плоскостью. С увеличением угла % качество обработанной поверхности ухудшается.

Углы γ, ά , φ , φ' могут изменяться вследствие погреш­ности установки резца. Если при обтачивании цилиндриче­ской поверхности вершину резца установить выше линии центров, то угол у увеличится, а угол а уменьшится, а при установке вершины резца ниже линии центров стан­ка — наоборот. Если ось резца не перпендикулярна линии центров станка, то это вызывает изменение углов φ , φ' .

В процессе резания углы γ и ά резца также изменяются. Это можно объяснить тем, что меняется положение плос­кости резания в пространстве вследствие вращения заго­товки и поступательного движения резца, так как в этом случае фактической поверхностью резания, к которой касательна плоскость резания, будет винтовая поверх­ность. При работе с большими подачами, а также при нарезании резьбы резцом изменение углов ά и γ будет существенным, что необходимо учитывать при изготовле­нии резцов, внося соответствующие коррективы. Углы ά и γ в процессе резания могут оказаться пере­менными, что имеет место при обработке сложных поверх­ностей деталей типа кулачков, лопаток турбин.