1.3. Параметры резца. Силы резания

Параметры резца. Совокупность параметров, характеризующих размеры и форму отдельных элементов резца, называется геомет­рией резца. Простейший резец (рис. 1.3, а) представляет собой клин с плоскими гранями, угловые параметры которого постоян­ны по всей ширине. Часть резца, которая служит для проникнове­ния в материал заготовки и отделения слоя материала, называет­ся лезвием.

Передняя поверхность резцаА_ɣ— это поверхность, по которой при резании сходит стружка. Поверхность резца, контактирующая в процессе резания с поверхностями обрабатываемой заготовки, называется задней поверхностью резцаА_α.

ПересечениеК передней и задней поверхностей резца, называет­ся главной режущей кромкой. Боковые поверхности резца для закры­того резания образуют соответственно левую К₂и правую К₁вспомо­гательные боковые режущие кромки. У очень острого резца (рис. 1.3, б) режущая кромка представляет собой линию пересечения граней рез­ца. Однако даже после тщательной заточки переход от передней к зад­ней грани происходит по криво­линейной поверхности. Реальное лезвие имеет заусенцы и микровпа­дины, хорошо различаемые при рассмотрении под микроскопом.

Степень затупления лезвия ха­рактеризуют дугой окружности, вписанной в кривую перехода от передней к задней поверхности лезвия (рис. 1.3, в). Радиус р этой окружности называют радиусом округления лезвия. Для острого резца р = 5... 7 мкм. При величине р = 30 мкм и более резец считается затупленным и непригодым для резания древесины.

Рис. 1.3. Элементы резца:

а — поверхности и углы; 6 — вид очень острого резца; в, г — формы затупленных резцов

Затупление резца может характеризоваться также шириной фас­ки х(рис. 1.3, г) по задней поверхности лезвия. Такой вид затупления бывает при обработке слоистой клееной древесины и древесных плит.

Угол в секущей плоскости между передней и задней поверхностями лезвия называют углом заостренияβ. Положение резца относительно обрабатываемой детали характеризуется следующими углами. Передний угол ɣ— угол в секущей плоскости, между передней поверхностью лезвия и плоскостью, перпендикулярной направлению скорости результирующего движения резания. Задний уголα — угол в секущей плоскости между плоскостью резания и задней поверхностью лезвия. Угол резанияδ — угол между плоскостью резания и передней поверхностью лезвия, равный δ= α+ β,а сумма углов удовлетворяет условию α + β+ ɣ = 90°. В ряде случаев угол резания δ превышает 90°, тогда передний угол ɣ считается отрицательным и записывается со знаком минус.

Выбор числовых значений углов резания имеет большое практическое значение, так как они определяют качество обработки и стойкость (время работы) режущего инструмента до затупления. Угловые параметры резца должны соответствовать виду резания древесины: при резании вдоль волокон передний угол ɣ должен быть меньше, чем при резании в торец, но больше, чем при обработке поперек волокон.

Силы резания. При движении резца со скоростью υ_ена участках контакта лезвия с обрабатываемым материалом возникает силовое взаимодействие, которое характеризуется силами резания. Распределение нагрузки на древесину в зоне резания показано на рис. 1.4 эпюрой 1 давления. Для анализа и расчета процесса резания реальную эпюру давления заменяют эквивалентной по своему действию сосредоточенной суммарной (результирующей) силой резания F.Величину и на­правление действия результиру­ющей силы резания Fможно за­менить двумя силами: главной со­ставляющей (касательной) силой резания F_х,совпадающей по на­правлению со скоростью υ_ере­зультирующего движения реза­ния, и перпендикулярной ей нор­мальной составляющей силойF_z.

При срезе тонких стружек затупленным резцом нормальная сила резания F_zнаправлена от резца вниз и отжимает заготовку.

Рис. 1.4. Силы, действующие от резца на заготовку:

1 - эпюра давления; 2 – заготовка; 3 – обработанная поверхность; 4 — резец

В этом случае ее называют силойотжима (F_z> 0). При срезе толстых стружек острым резцом нор­мальная сила резания действует от резца на стружку вверх и спо­собствует увеличению толщины срезаемого слоя. В этом случае ее называют силой затягивания (F_z< 0, на рис. 1.4 показана пунк­тиром).

Нормальную силу резания F_zв расчетах по резанию определя­ют через касательную силу F_x,вводя переходный множитель т: F_z=mF_x.Величину т находят по справочным таблицам в зависи­мости от радиуса округления режущей кромки и толщины среза­емого слоя (стружки).

Обычно в расчетах режимов резания вычисляют единичную ка­сательную силу F_x1(Н/мм), т.е. силу резания, приходящуюся на единицу ширины срезаемого слоя. При этом считается, что каса­тельная сила резания F_xво всех случаях пропорциональна ширине срезаемого слоя Ь, мм: F_x= F_x1b.