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 угол будем называть передним углом.

Передний угол оказывает большое влияние на процесс резания материала. С увеличением угла уменьшается 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 угла приводит 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 угла уменьшает трение между главной задней поверхностью инструмента и поверхностью резания заготовки, вследствие чего уменьшается износ инструмент по главной задней поверхности. Увеличение угла приводит к снижению прочности режущего лезвия. Угол назначают исходя из величины упругого деформирования обрабатываемого материала.

Углы и зависят 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 угол уменьшается на угол , а передний угол наоборот, увеличивается на угол (рис. 8, а).

Рис. 8. Изменение углов и при 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 и также 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 и также 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, углы и будут изменяться существенно, что необходимо учитывать при изготовлении резцов.

Углы и в 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 угла уменьшает 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 уменьшением шероховатость 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 угла резко возрастает составляющая силы резания, направленная перпендикулярно к оси заготовки, что вызывает повышенную ее деформацию. С уменьшением угла возможно 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 угла шероховатость 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 лезвия измеряют 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 угол положителен 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.