3.3 Элементы и геометрические параметры токарных резцов

Большое количество различных технологических операций, выполняемых на токарных станках, обуславливается многообразием конструкций применяющихся резцов. Резцы подразделяются по назначению, направлению движения, форме режущей части и по конструкции. (Рис.3.5).

a - продольное точение заготовки правым проходньм прямым резцом;

б- про­дольное точение заготовки проходным упорным (φ = 90°) резцом;

в - растачивание сквозного отверстия токарным расточным резцом;

г - растачивание глухого отверстия расточным резцом; д - подрезание торца заготовки подрезным резцом; е - отрезание заготовки отрезным резцом

Рис. 3.5 - Виды токарных работ

Рассмотрим токарный прямой проходной резец (рис. 3.6) он имеет го­ловку — рабочую часть I и тело — стержень II, который служит для закрепления резца в резцедержателе. Головка резца образуется при заточке и имеет следующие элементы: переднюю поверхность 1, по которой сходит стружка; главную заднюю поверхность 2, обра­щенную к поверхности резания заготовки; вспомогательную заднюю поверхность 5, обращенную к обработанной поверхности заготовки;

главную режущую кромку 3 и вспомогательную 6; вершину 4. Ин­струмент затачивают по передней и задним поверхностям.

6 5 4 3 2 1

Рис. 3.6 - Элементы токарного резца

Для опре­деления углов, под которыми расположены поверхности рабочей части инструмента относительно друг друга, вводят координатные плоскости (рис. 3.7).

Рис.3.7 - Координатные плоскости и углы резца прямого проходного резца

Основная плоскость (ОП) — плоскость, параллельная направлениям продольной и поперечной подач. Плоскость резания (ПР) проходит через главную режущую кромку резца, касательно к поверхности резания. Главная секущая плоскость (N — N) — плоскость, перпендикулярная к проекции главной режу­щей кромки на основную плоскость. Вспомогательная секущая плоскость (Ni — Ni) — плоскость, перпендикулярная к проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость.

Перечисленные элементы имеют и другие режущие инструменты. Кроме этих элементов, инструменты могут иметь переходную (дополнительную) режущую кромку, располагающуюся между главной и вспомогательной режущими кром­ками. В этом случае рабочая часть инструмента имеет переходную заднюю поверх­ность.

3.3.1 Геометрические параметры токарного резца и их влияние на процесс резания и на качество обработанной поверхности

Углы резца (см. рис. 3.7) определяют положение элементов рабочей части относительно координатных плоскостей и друг друга. Эти углы называют углами резца в статике. Углы инструмента оказывают существенное влияние на процесс резания и качество обработки.

У токарного резца различают главные и вспомогательные углы, которые рассматривают, исходя из следующих условий: ось резца перпендикулярна к линии центров станка; вершина резца находится на линии центров станка; совершается главное движение резания.

Главный передний угол γ - измеряют в главной секу­щей плоскости между передней поверхности и пло­скостъю, перпендикулярной плоскости резания.

Раз­личают положительный передний угол (передняя поверхность направлена вниз от плоскости, перпендикулярной к плоскости резания); угол равный нулю (передняя поверхность перпенди­кулярна к плоскости резаная), я отрицательный передний угол (передняя поверхность заправлена вверх от плоскости, перпен­дикулярной к плоскости резания). Передний угол γ оказывает большое влияние на процесс резания, так с увеличе­нием угла γ уменьшается деформация срезаемого слоя, так как инструмент легче врезается в материал, снижаются сила резания и расход мощности. Одновременно улучшаются условия схода стружки, а качество обработанной поверхности заготовки повышается. Чрезмерное увеличение угла γ приводит к снижению проч­ности главной режущей кромки, увеличению износа, вследствие выкрашивания, ухудшению условий теплоотвода от режущей кромки.

При использовании хрупких инструменталь­ных материалов (твердые сплавы, минералокерамика, алмазы и др.) для повышения прочности и стойкости инструмента следует применять отрицательные и нулевые передние угли, а при рабо­те с более прочным инструментом из быстрорежущих сталей исполь­зуются положительные передние углы (10...30°).

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

Главный задний угол α - измеряют в главной секущей плоскости между плоскостью резания и главной задней поверхностью. Наличие угла α уменьшает трение между главной задней поверхностью инструмента и поверхностью резания заго­товки, что уменьшает износ инструмента по главной задней поверх­ности.

Однако при значительном увеличении заднего угла снижается прочность резца. Для обработки вязких материалов и снятии тон­ких стружек применят резцы с большими углами α. При реза­нии твердых и хрупких материалов выбирают меньшие углы. Обыч­но задний угол резцов лежит в пределах 6... 12°.

Вспомогательный задний угол α1 - измеряют во вспомогательной секущей плоскости между вспомогатель­ной задней поверхности и плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости. Наличие угла α1 уменьшает трение между вспомогатель­ной задней поверхностью инструмента и обработанной поверхностью заготовки.

Главный угол в плане φ— угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи — оказывает значительное влияние на шероховатость обработанной поверхности. С уменьшением угла φ шероховатость обработанной поверхности снижается. Одновременно увеличивается активная ра­бочая длина главной режущей кромки. Сила и температура резания, приходящиеся на единицу длины кромки, уменьшаются, что снижает износ инструмента. С уменьшением угла φ возрастает сила резания, направленная перпендикулярно к оси заготовки и вызывающая ее повышенную деформацию. С уменьшением угла φ возможно возник­новение вибраций в процессе резания, снижающих качество обра­ботанной поверхности.

Вспомогательный угол в плане φ1— угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением, обратным движению подачи. С уменьшением угла φ1 шероховатость обработанной поверхности снижается, увеличивается прочность вершины резца и снижается его износ.

Угол наклона главной режущей кромки λ измеряют в плоскости, проходящей через главную режущую кромку резца перпендикулярно к основной плоскости, между главной режущей кромкой и линией, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости (Рис.3.8).

I— отрицательный угол; II — угол = 0; III— положительный угол

Рис3.8 - Углы наклона главной режущей кромки:

Рис.3.9 - Направление движения срезаемой стружки при положительном (а) и отрицательном (б) угле наклона главной режущей кромки

С увеличением угла λ качество обработанной поверхности может ухудшается. Поэтому при черновой обработке, при прерывистом резании, а также при обработке закаленных материалов необходимо угол λ задавать положительным (10 - 25°), а при чистовой обработке для предотвращения царапанья стружкой обработанной поверхности рекомендуются резцы с отрицательными значениями этого угла λ до - 5° (рис. 3.9).

Углы α, γ, φ и φ1 могут изменяться вследствие погрешности установки резца Если при обтачивании цилиндрической поверхности вершину резца установить выше линии центров, то угол γ увеличится, а угол α уменьшится, а при установке вершины резца ниже линии центров станка — наоборот. Если ось резца будет не ­перпендикулярна к линии центров станка, то это вызовет изменение углов φ и φ1.