Углы заточки делят на главные , вспомогательные , углы в плане и углы наклона главной режущей кромки.

Главными являются углы (рис. 10) α, β , γ , δ, вспомогательным —угол α 1 углами в плане φ и φ 1 , углом наклона главной режущей кромки λ.

Главные углы резца (рис. 10, б) измеряются в главной секущей плоскости, перпендикулярной к плоскости резания и основной плоскости.

Главным задним углом α (альфа) называется угол между главной задней поверхностью и плоскостью резания.

Углом заострения β (бета) называется угол между передней и главной задней поверхностями резца.

Передним углом γ (гамма) называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания, проведенной через главную режущую кромку.

Углом резания δ (дельта) называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью резания.

Рис. 10. Углы заточки резца : а —в плане, б — главные, в — наклона главной режущей кромки

Углы в плане (рис. 10, а).

Главным углом в плане φ (фи) называется угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи.

Вспомогательным углом в плане φ 1 называется угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи.

Углом при вершине в плане ε (эпсилон) называется угол между проекциями режущих кромок на основную плоскость.

Углом наклона главной режущей кромки λ (лямбда) называется угол, образованный режущей кромкой и линией, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости. Угол измеряется в плоскости, проходящей через главную режущую кромку перпендикулярно основной плоскости, и считается положительным, когда вершина резца является наинизшей точкой режущей кромки; отрицательным, когда вершина резца является наивысшей точкой режущей кромки, и равен нулю при параллельности главной режущей кромки и основной плоскости (см. рис. 10, в).

Назначение углов заточки резца.

Рабочая часть резца, являющаяся режущей, представляет собой клин. Подобно клину, врезающемуся в металлический брус под действием силы Р и Разрезающему его на части (рис. 11,а), резец снимает слой металла с обрабатываемой заготовки (рис. 11, б).

Рис. 11. (а) и резца (б)

Стороны, образующие клин, расположены под некоторым углом β, называемым углом заострения. Чем меньше угол заострения, тем легче клин врезается в металл, но с уменьшением угла заострения прочность клина (режущей части инструмента) снижается, происходит выкрашивание. Это обстоятельство заставляет подбирать угол заострения β в зависимости от твердости и прочности обрабатываемого материала.

Работа резца отличается от работы клина тем, что главная задняя поверхность резца частично освобождена от трения (см. рис. 11, б). Главный задний угол α обеспечивается заточкой резца и его установкой.

Главный задний угол облегчает работу резца и уменьшает его нагрев, что значительно удлиняет срок службы резца. Величина заднего главного угла 5—8°.

В процессе работы под действием силы резания P р режущее лезвие врезается в заготовку и отделяет слой металла, сходящего по передней поверхности в виде стружки. С увеличением переднего угла облегчается врезание резца в металл, уменьшаются деформации срезанного слоя, усилие резания, следовательно, и расход энергии на срезание одного и того же слоя металла, улучшаются сход стружки и качество обработанной поверхности. Вместе с тем увеличение переднего угла приводит к уменьшению угла заострения β, а следовательно, и к уменьшению его прочности. Поэтому для обработки твердых металлов резец затачивают с меньшим передним углом, а при обработке мягких, вязких металлов — с большим.

Главный угол в плане φ (см. рис. 10) оказывает влияние на продолжительность работы резца между переточками его, на чистоту поверхности, на усилие резания, на толщину а и на ширину b среза (рис. 12).

Рис. 12. Элементы резания: а — при строгании, б — при долблении

Вспомогательный угол в плане φ 1 (см. рис. 10) в основном оказывает влияние на теплоотвод, а следовательно, и на продолжительность работы резца между переточками.

Угол наклона главной режущей кромки λ у строгальных резцов, работающих с ударной нагрузкой, предохраняет вершину резца — самую слабую часть его — от преждевременного разрушения. При положительном угле заточки основная ударная нагрузка приходится на несколько удаленные от вершины резца точки режущей кромки.

Геометрия токарного резца.

Обработка деталей на токарных станках ведется резцами, которые в зависимости от вида выполняемой операции могут иметь различное конструктивное исполнение.

Резец состоит из двух частей:

- рабочая часть (головка)

- крепежная часть (державка)

Основные элементы режущей части рис. (а):

1- Передняя поверхность 4. Главная режущая кромка

2- Главная задняя поверхность 5. Вспомогательная реж. кромка

3- Вспомогательная задняя поверхность 6. Вершина

Основные углы токарного резца

Для определения углов приняты четыре координатные плоскости:

Р v – основная плоскость – плоскость, проходящая через точку реж. кромки перпендикулярно направлению вектора скорости

Р n – плоскость резания – касательная к реж. кромке и перпендикулярная основной плоскости.

Р τ - главная секущая плоскость – перпендикулярная линии пе ресечения P v и P n (перпендикулярная режущей кромке).

P s – рабочая плоскость – плоскость в которой расположены векторы главного движения и подачи.

1)В главной секущей плоскости (Р τ ) измеряются главные углы резца:

γ - передней угол - угол между передней поверхностью и основной плоскостью P v .

α – задний угол – угол между задней поверхностью и плоскостью резания.

β – угол заострения – угол между передней и главной задней поверхностью.

2) В основной плоскости (P v ) измеряют углы в плане:

φ- главный угол в плане – угол между главной режущей(Pп ) и рабочей плоскостью (P s )

φ`- вспомогательный угол в плане – угол между рабочей плоскостью(P s ) и проекции главной и вспомогательной режущей кромки на P v.

ε – угол при вершине

3) В плоскости резания измеряется угол наклона главной режущей кромки -λ- угол между режущей кромкой и основной плоскостью P v .

(+λ ;-λ; λ=0)

Положительный (+λ) упрочняет режущую кромку т.к. сила приходится не на вершину, а на более прочное место режущей кромки. (При чистовой обработки λ принимают отрицательным (до -5°) чтобы стружка не царапала обработанную поверхность.

При черновой обработки – наоборот (до +5°)

Влияние углов токарного резца на процесс резания

Углы режущей части инструмента оказывают большее влияние на процесс резания. Правильно назначив углы можно значительно уменьшить его износ, силы резания, мощность, затрачиваемую на процесс резания. От углов также зависит качество обработанной поверхности и производительность обработки.

Влияние установки резца при обработке на величины углов.

Значение углов α и γ изменяется в процессе резания при установке вершины резца выше или ниже оси вращения заготовки. Углы φ и φ` - в зависимости от расположения оси резца относительно оси заготовки.

Головка резца имеет следующие элементы: переднюю поверхность, задние поверхности, режущие кромки и вершину.

Передней поверхностью называется поверхность резца, по которой сходит стружка.

Задними поверхностями называются поверхности резца, обращенные к обрабатываемой заготовке (главная и вспомогательная).

Режущие кромки образуются пересечением передней и задних поверхностей; их две — главная режущая кромка и вспомогательная.

Главная режущая кромка выполняет основную работу резания. Она образуется от пересечения передней и главной задней поверхностей.

Вспомогательная режущая кромка образуется от (пересечения передней и вспомогательной задней поверхностей.

Вершина резца это место сопряжения главной и вспомогательной режущих кромок.

Измерение углов осуществляется по отношению к основной плоскости и плоскости резания.

Основной плоскостью называется плоскость, параллельная направлениям продольной и поперечной подач. У токарных резцов с призматическим телом за эту плоскость может быть принята нижняя опорная поверхность резца.

Плоскостью резания называется плоскость, перпендикулярная к основной и проходящая через режущую кромку резца, по касательной к поверхности резания.

Рис. 15. Схема процесса резания :

а — начало резания, б—-начало образования стружки, в — процесс резания, t — глубина резания

На рис. 15, б приведены обозначения углов и некоторых поверхностей. Заостренная форма инструмента образуется передней поверхностью 1, по которой скользит стружка, и задней поверхностью 2. Угол между ними называется углом заострения β. Для уменьшения трения между задней поверхностью 2инструмента и поверхностью резания 3, эти поверхности обычно располагаются относительно друг друга под некоторым углам α, называемым задним. Этот угол принимается обычно в пределах от 0 до 16°, но в некоторых инструментах (в дисковых и прорезных фрезах) его делают до 30°.

Угол, составляемый передней поверхностью резца и плоскостью резания, в нашем случае совпадающий с поверхностью резания, называется углом резания δ (см. рис. 15). Угол, образуемый передней поверхностью инструмента и плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания и проходящей через главную режущую кромку, называется передним углом γ. При обработке мягких материалов этот угол может быть более 20°, при обработке твердых сталей 10—15°, при обработке твердого чугуна 5°. Его делают равным нулю или даже отрицательным (при обработке прочных твердых металлов), что увеличивает угол резания δ. Увеличение угла резания повышает прочность инструмента и применяется при обработке сталей твердосплавным инструментом, когда режимы резания оказываются особенно напряженными.

Рис. 17. :

1 — обрабатываемая поверхность, 2 — поверхность резания, 3— обработанная поверхность; v— направление движения обрабатываемой детали (направление скорости резания), s 1 — поперечная подача, s — продольная подача

На рис. 17 изображен строгальный резец в работе. Стрелкой vпоказано направление движения обрабатываемой заготовки относительно резца. Это направление совпадает с направлением скорости резания. Само движение называется главным. Стрелкой s указано направление подачи. Направление подачи параллельно поверхности, которая образуется на обрабатываемой заготовке.

Условно назовем эту подачу продольной, а перемещение резца в перпендикулярном направлении по стрелке s 1 назовем подачей поперечной.

Перемещением в направлении s 1 достигается установка резца на определенную глубину резания t, а перемещением в направлении s необходимая толщина снимаемого слоя металла S.

Обрабатываемая поверхность 1 — поверхность, подлежащая обработке; поверхность резания 2 — поверхность, которая образуется непосредственно режущей кромкой резца (в данном случае она совпадает с плоскостью резания); обработанная поверхность 3 —поверхность, образованная на заготовке после снятия стружки. Рассмотрим резец, изображенный на рис. 18. Стрелкой s обозначено направление продольной (осевой) подачи резца. Угол между проекцией главной режущей кромки 4 на основную плоскость и направлением подачи, называется главным углом в плане φ. Этот угол выбирается обычно от 45 до 90°.

Рис. 18. :

1 — обработанная поверхность, 2 — вспомогательная режущая кромка, 3 — вершина резца, 4 -главная режущая кромка; φ — главный угол в плане, φ 1 — вспомогательный угол в плане, ε— угол при вершине в плане, γ — передний угол главный, γ 1 —передний угол вспомогательный, β— угол заострения главный, β 1 —угол заострения вспомогательный, α — задний угол главный, α 1 — задний угол вспомогательный, s—направление продольной подачи

Угол между проекцией вспомогательной режущей кромки 2 на основную плоскость и направлением подачи, называется вспомогательным углом в плане φ 1 Этот угол может быть по величине равным главному углу в плане, а у фрез не более 2—3°.

Угол между проекциями главной и вспомогательной кромок на основную плоскость называется углом при вершине в плане ε.

В секущей плоскости А—А, называемой также главной секущей плоскостью, по отношению к главной режущей кромке измеряются главные углы: передний γ, заострения β и задний α. В секущей плоскости Б—Б, называемой также вспомогательной секущей плоскостью, по отношению к вспомогательной режущей кромке измеряются вспомогательные углы: передний γ 1 ,заострения β 1 и задний α 1 .

Обработанная поверхность 1 имеет вид гребешков. Такая поверхность получается в результате того, что перед очередным рабочим ходом резец перемещается на величину подачи (при строгании). Одна сторона гребешка образуется главной режущей кромкой, а вторая — вспомогательной.

Чем больше гребешки, тем больше шероховатость обработанной поверхности. Шероховатость может быть уменьшена вследствие уменьшения величины подачи, а также уменьшением вспомогательного угла в плане φ 1 . В резцах, предназначенных для чистовых работ, угол φ 1 иногда делается равным нулю. Такие резцы должны точно устанавливаться относительно обрабатываемой заготовки.

В зависимости от назначения инструмента и его формы режущие кромки на нем могут занимать различное положение, но название основных элементов и их определение будут одинаковы.

Какой бы вид ни имела стружка, образование ее связано с деформацией и разрушением материала в зоне резания. Энергия, затрачиваемая на образование стружки, превращается в тепло. Наибольшую часть тепла уносит с собой стружка, так как она претерпевает значительную деформацию. При интенсивном резании металлов стружка иногда раскаляется докрасна. Стружка некоторых материалов, например магниевых сплавов, способна в процессе резания загораться.

Режущая кромка и передняя поверхность инструмента, по которой скользит стружка, также нагреваются в процессе резания.

Постоянное трение стружки о переднюю поверхность (инструмента нагревает инструмент и способствует его затуплению. При затуплении резца заготовка и резец нагреваются в большей степени. Стружка, сходя по передней поверхности резца, успевает передать ему бо`льшую часть своего тепла, поэтому инструмент, нагреваясь от трения и получая дополнительный нагрев от стружки, может перегреться и потерять свои режущие свойства.

Чтобы уменьшить нагрев и износ инструмента, применяют смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ). В зависимости от обрабатываемого материала они могут отличаться друг от друга своими смазывающими и теплоотводящими свойствами.

Чтобы процесс резания был эффективным, нужно, чтобы рабочая часть инструмента была всегда острой, его режущая кромка не была повреждена, поверхности, образующие режущую кромку инструмента, были обработаны чисто и не затрудняли отвод стружки.

На хорошо изготовленном инструменте эти поверхности должны быть доведены до зеркального блеска.

На рис. 7.3 представлена классификация резцов. Наиболее распространенным инструментом для резания металла является токарный резец (рис. 7.4), который состоит из стержня 7 (или державки) и рабочей части - головки 6. Стержень служит для закрепления резца в резцедержателе станка. На рабочей части резца имеются режущие элементы: передня поверхность 5, по которой сходит стружка при резании, и две задние поверхности - главная 8 и вспомогательная 1.

Передняя и главная задняя поверхности образуют главную режущую кромку 2, выполняющую основную работу при резании.

Передняя и вспомогательная задняя поверхности образуют вспомогательную режущую кромку 4, а все три поверхности - вершину 3 резца.

Режущие свойства резца в значительной мере зависят от углов его заточки.

Рис. 7.3.

Рис. 7.4. Токарный резец: / - вспомогательная задняя поверхность; 2 - главная режущая кромка; 3 - вершина резца; 4 - вспомогательная режущая кромка; 5 - передняя поверхность; 6 - рабочая часть; 7 - стержень; 8 - главная задняя поверхность

Для определения параметров резца устанавливают координатные плоскости - плоскость резания (ПР) и основную плоскость (ОП) (рис. 7.5).

Рис. 7.5. Параметры токарного резца: / - обрабатываемая поверхность; II - обработанная поверхность; III - поверхность резания; ОП - основная плоскость;

ПР - плоскость резания

Плоскость резания проходит через главную режущую кромку касательно к поверхности резания.

Основная плоскость проходит параллельно продольной и поперечной подачам.

Параметры резца, как правило, рассматриваются в плане (вид на резец и деталь сверху) и в секущих плоскостях.

Главной секущей плоскостью называется плоскость, перпендикулярная проекции главной режущей кромки на основную плоскость.

Вспомогательная секущая плоскость перпендикулярна к проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость.

Главные углы резца лежат в главной секущей плоскости. Главный задний угол а - угол между плоскостью резания и главной задней поверхностью.

Главный передний угол у - угол между передней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания. Он может быть положительным и отрицательным.

Угол заострения р - угол между передней и главной задней поверхностями.

Угол резания 5 - угол между плоскостью резания и передней поверхностью резца.

При положительном значении угла у существуют зависимости:

а + р + у = 90;

• 5 + у = 90;
• 5 = 90 - у;
• 5 = а + р.

Во вспомогательной секущей плоскости, перпендикулярной проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость, располагаются вспомогательный задний а! и вспомогательный передний у, углы.

Главный угол в плане (р - угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи.

Вспомогательным углом в плане ф, называется угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением, противоположным направлению подачи.

Угол при вершине резца (а) - угол между проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость.

Угол наклона главной режущей кромки X - угол между режущей кромкой и линией, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости. Этот угол измеряется в плоскости, проходящей через главную режущую кромку перпендикулярно основной плоскости.

Все перечисленные выше углы имеют определенное значение:

• угол а определяет степень трения между обрабатываемой поверхностью заготовки и главной задней поверхностью резца. Его величина находится в пределах 4-15°, в большинстве случаев он равен 8°. Увеличение угла а приводит к некоторому уменьшению деформации срезаемого слоя и уменьшению силы резания;
• с увеличением главного угла ср увеличивается толщина срезаемого слоя;
• угол у оказывает решающее влияние на образование и сход стружки. С его увеличением инструмент легче врезается в материал, снижаются силы резания, улучшается качество поверхности, но повышается износ инструмента;
• угол е в значительной степени влияет на стойкость резца: чем больше его значение, тем больше (при прочих равных условиях) стойкость резца;
• угол X определяет отвод стружки в ту или другую сторону. Для черновых резцов значение его находится в пределах от О до +10°, для чистовых - от 0 до -3°.

К основным режущим инструментам, используемым при , относится резец, геометрические параметры которого определяют его технические возможности, точность и эффективность обработки. Разбираться в таких параметрах должен любой специалист, решивший посвятить себя токарному делу, поскольку правильный выбор углов резца увеличивает как продолжительность эксплуатации инструмента, так и производительность обработки.

Параметры токарных резцов

Любой токарный резец образуют державка, необходимая для фиксации инструмента в держателе , и рабочая головка, обеспечивающая резание металла. Для рассмотрения геометрических параметров токарного резца за образец лучше взять проходной инструмент.

На режущей части токарного резца данного типа выделяют три поверхности:

• переднюю (по ней в ходе обработки заготовки осуществляется сход металлической стружки);
• задние – главную и вспомогательную (обе повернуты своей лицевой частью к обрабатываемой детали).

Кромка инструмента, называемая режущей (и непосредственно участвующая в обработке), образована пересечением его передней и главной задней поверхностей. В геометрии токарного резца выделяют и вспомогательную режущую кромку. Она, соответственно, образована пересечением передней поверхности со вспомогательной задней.

Точку, в которой пересекаются главная и вспомогательная режущие кромки, принято называть вершиной резца. Последняя при резании металла испытывает колоссальные нагрузки, приводящие к ее поломке. Чтобы повысить стойкость вершины резца, ее в процессе заточки не заостряют, а немного скругляют. Это требует введения такого параметра, как радиус при вершине. Есть и еще один способ увеличения стойкости вершины токарного резца – формирование переходной режущей кромки, имеющей прямолинейную форму.

Важнейшими геометрическими параметрами резцов для токарной обработки являются их углы, которые определяют взаимное расположение поверхностей инструмента. Параметры углов варьируются в зависимости от разновидности токарного резца и от ряда других факторов:

• материала изготовления инструмента;
• условий его работы;
• характеристик материала, который предстоит обрабатывать.

Углы резцов для токарной обработки

Чтобы правильно определять углы токарного инструмента, их точные величины, их рассматривают в так называемых исходных плоскостях.

• Основная плоскость параллельна направлениям подач токарного резца (продольной и поперечной) и совпадает с его опорной поверхностью.
• Плоскость резания включает главную режущую кромку и проходит по касательной по отношению к поверхности обработки. Эта плоскость перпендикулярна к основной.
• Главная секущая плоскость пересекает главную режущую кромку и располагается перпендикулярно по отношению к проекции, которую данная кромка откладывает на основную плоскость. Есть еще и вспомогательная плоскость секущего типа, которая, соответственно, перпендикулярна проекции, откладываемой на основную плоскость вспомогательной режущей кромкой.

Как уже говорилось выше, измеряются именно в данных плоскостях и те из них, которые измеряют в плоскости, называемой главной секущей, обозначают как главные. Это, в частности, главный передний, главный задний углы, а также углы заострения и резания.

Одним из важнейших считается главный задний угол токарного резца, который минимизирует трение, возникающее при взаимодействии задней поверхности инструмента с деталью, которую в данный момент обрабатывают (а значит, уменьшает нагрев резца и продлевает срок его службы). Образуется этот угол поверхностью резца (главной задней) и плоскостью резания. Выбирая данный угол при заточке инструмента, учитывают тип обработки и материал заготовки. При этом следует знать, что сильное увеличение размера заднего угла приводит к быстрому выходу токарного резца из строя.

Прочность и стойкость режущего инструмента, усилия, возникающие в ходе обработки, определяются параметрами переднего угла. Он находится между передней поверхностью токарного резца и плоскостью, в которой расположена главная режущая кромка (эта плоскость перпендикулярна плоскости резания). При заточке токарного резца, учитывают ряд факторов, влияющих на величину данного угла:

• материал заготовки и самого инструмента;
• форму передней поверхности;
• условия, в которых резец будет использоваться.

Увеличение значения переднего угла, с одной стороны, позволяет улучшить чистоту обработки, а с другой – провоцирует снижение прочности и стойкости токарного резца. Такой угол, получаемый в результате заточки, может иметь положительное и отрицательное значение.

Токарные резцы с передними углами, которые имеют отрицательные значения, отличаются высокой прочностью, но выполнять обработку такими инструментами затруднительно. Обычно заточку с передним углом, который имеет положительное значение, используют, когда предстоит обработка заготовки из вязкого материала, а также когда материал изготовления инструмента отличается высокой прочностью.

Резцы с передними углами, имеющими отрицательное значение, применяют при обработке материалов с высокой твердостью и прочностью, при выполнении прерывистого резания, когда материал изготовления инструмента не обладает достаточной прочностью на изгиб и плохо воспринимает ударные нагрузки.

Параметрами, характеризующими геометрию резца для токарной обработки, также являются углы резания и заострения. Угол резания, величина которого может варьироваться в пределах 60–100 0 , находится между поверхностью инструмента, называемой передней, и плоскостью резания.

Величина данного угла напрямую зависит от твердости, которой обладает обрабатываемый металл: чем она выше, тем больше его значение. Угол заострения полностью соответствует своему названию, он измеряется между главной передней и главной задней поверхностями инструмента и характеризует степень заострения его вершины.

Характеризуют токарный резец и углы в плане. Это главный, измеряемый между направлением продольной подачи и проекцией, которую откладывает главная режущая кромка на основную плоскость, и вспомогательный, образуемый проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением продольной подачи.

При заточке указанные углы выбираются не произвольно, а в зависимости от типа токарной обработки и жесткости, которой обладает система «станок – инструмент – заготовка». Так, обработку большей части металлов можно проводить инструментами с главным углом в плане, равным 45 0 , но тонкие и длинные заготовки следует обрабатывать резцами, у которых величина этого угла находится в промежутке 60–90 0 . Это необходимо для того, чтобы исключить прогиб и дрожание детали.

Вспомогательный угол в плане одновременно коррелирует с чистотой обработки и со стойкостью резца. С его уменьшением возрастает чистота обработки и увеличивается стойкость инструмента.

Помимо рассмотренных выше в геометрии токарных резцов различают углы.