Элементы резания металлов и геометрия резцов
Элементы и углы резца. Принцип работы любого режущего инструмента основан на действии клина. Наиболее наглядно можно рассмотреть элементы и геометрию режущего инструмента на примере токарного резца.
Основные элементы резца. Резец состоит из рабочей части — головки (рис. 1), которая непосредственно принимает участие в отделении срезаемого слоя металла; нижней опорной поверхности подошвы, на которую опирается резец при установке на станке, и тела (стержня), с помощью которого резец закрепляется в резцедержателе.
Основными элементами резца являются: передняя поверхность 1, по которой сходит стружка; главная задняя поверхность 3, обращенная к поверхности резания; вспомогательная задняя поверхность 4, обращенная к обработанной поверхности; главная режущая кромка 2, являющаяся пересечением передней и главной задней поверхностей, вспомогательная режущая кромка 5, являющаяся пересечением передней и вспомогательной задней поверхностей, и вершины 6.
1-Плоскость резания, 2- основная плоскость, 3-нормальная плоскость, 4-главная секущая плоскость, 5- обработанная поверхность, 6-поверхность резания, 7-обрабатываемая поверхность
Углы резца. Для определения углов резца стандартом установлены следующие понятия: плоскость резания (рис. 139), основная плоскость и главная секущая плоскость. Для удобства определения некоторых углов режущего клина целесообразно ввести дополнительное понятие — нормальная плоскость.
Плоскостью резания 1 (рис.2) называется плоскость, касательная к поверхности резания и проходящая через главную режущую кромку.
Основной плоскостью 2 (рис. 2) называется плоскость, параллельная направлению продольной и поперечной подач. У токарных резцов основная плоскость совпадает с нижней опорной поверхностью резца.
Нормальную плоскость определяем как плоскость, проходящую через главную режущую кромку и перпендикулярную плоскости резания.
Главной секущей плоскостью 4 (рис.2) называется плоскость, перпендикулярная к проекции главной режущей кромки на основную плоскость.
Как видно из рис. 2, а, б и в, характер поверхности резания и положение исходных плоскостей меняются в зависимости от типа режущего инструмента и направления подачи.
Различают главные и вспомогательные углы, а также углы в плане. Главные углы измеряются в главной секущей плоскости (рис. 3). К ним относятся: главный задний угол, угол заострения, главный передний угол и угол резания.
Главный задний угол α — угол между плоскостью резания и главной задней поверхностью. Этот угол необходим, чтобы уменьшить силу трения между обрабатываемой деталью и резцом. Практически угол а от 6 до 12°.
Главный передний у г о л γ — угол между передней поверхностью и нормальной плоскостью. Величина переднего угла влияет на процесс стружкообразования. угол i равен от +25 до —10°.
Угол заострения β — угол между передней поверхностью и главной задней поверхностью. Чем больше этот угол, тем прочнее режущая часть инструмента и тем лучше условия отвода тепла от режущей кромки.
Угол при вершине резца ε — угол между проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость.
Главный угол в плане φ- угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи.
Вспомогательный угол в плане φ1, — угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи.
Вспомогательный задний угол α1 , (измеряется во вспомогательной секущей плоскости) — это угол между вспомогательной задней поверхностью и вертикальной плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку и перпендикулярной к основной плоскости.
Угол наклона главной режущей кромки X (рис. 3) — угол между главной режущей кромкой и основной плоскостью.
Элементы режима резания. Элементами режима резания являются: скорость резания, глубина резания, подача, толщина и ширина срезаемого слоя.
Скоростью резания называется величина перемещения режущей кромки относительно обрабатываемой поверхности в единицу времени. скорость резания измеряется в метрах в минуту и определяется по формуле
Глубиной резания называется расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеренное перпендикулярно к последней. глубина резания измеряется в миллиметрах и обозначается буквой t (рис. 3).
Поперечное, сечение срезаемого слоя характеризуется не только глубиной резания 1 (рис. 3) и подачей s , но и физическими параметрами: толщиной а и шириной b .
Толщиной срезаемого слоя (рис. 4) называется расстояние измеряемое в направлении, перпендикулярном к ширине срезаемого слоя, между двумя последовательными положениями поверхности резания за один оборот или один проход изделия или инструмента. Толщина стружки измеряется в миллиметрах и обозначается буквой а.
Шириной срезаемого слоя (рис. 4) называется расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеренное по поверхности резания. ширина срезаемого слоя обозначается буквой b и измеряется в миллиметрах.
Номинальное сечение срезаемого слоя (рис.4) измеряется в плоскости, перпендикулярной к направлению скорости резания. Площадь номинального сечения срезаемого слоя ограничена контуром A BCD и равна
Площадь действительного сечения срезаемого слоя ограничена контуром АБСЕ (она составляет около 98% площади ABCD ). Высота H остаточного сечения в значительной мере определяет чистоту обработанной поверхности.
Рх —сила подачи (кГ), действующая в горизонтальной плоскости и противоположная направлению продольной подачи (по величине в три раза менее Pz );
Ру —радиальная си:;а (кГ), действующая в горизонтальном направлении и перпендикулярная к оси заготовки (составляет от 30 до 50% Рг). Опыты показывают, что с увеличением подачи s и глубины резания / в обоих случаях увеличивается сила резания Pz , а следовательно, соответственно увеличиваются Рх и Ру.
Износ резцов. Трение сбегающей стружки о переднюю поверхность и детали о заднюю поверхность резца — причина износа режущих инструментов.
При малой скорости резания режущие инструменты изнашиваются медленнее, чем при большой скорости, когда образуется много тепла. На интенсивность износа влияют свойства материала детали и резца, величина давления на трущихся поверхностях и геометрия режущего инструмента.
При обдирочных работах изнашивается главным образом передняя поверхность инструмента. При чистовых работах наиболее сильно изнашивается задняя поверхность; износ ее допускается: для проходных резцов—до 2 мм, для фрез—до 3 мм, для сверл—до 1,2 мм.
Стойкостью резца называется время (Тмин) его непрерывной работы до затупления при заданном режиме резания.
Стойкость резца зависит от многих факторов, но наибольшее влияние на стойкость оказывает скорость резания: с повышением скорости резания стойкость инструмента снижается.
Стойкость резцов в каждом конкретном случае регламентируется (например, для резцов из быстрорежущей стали Т берут равным 60 мин) и в зависимости от этого определяется скорость резания.
Скорость резания выбирается по специальным таблицам, составленным на основании опытных данных для определенных условий работы.
Чтобы отвести тепло от режущего инструмента и тем самым повысить его стойкость, применяют различные охлаждающие жидкости, а чтобы уменьшить Трение режущего инструмента обрабатываемые поверхности — смазочные вещества. Применение смазочных веществ и охлаждающих жидкостей для различных видов обработки металлов рассматривается в курсе специальной технологии.
Назначение, виды и классификация токарных резцов
Резец — основной инструмент при выполнении токарных работ. За счет срезания лишнего металла деталь обретает заданную форму. Они перемещаются в продольном и поперечном направлениях, изготовлены из разного материала, отличаются типом установки и назначением.
Общая конструкция обрабатывающего инструменты по металлу
Любой резец состоит из двух элементов:
- Державка — выполнена в форме квадрата или прямоугольника. Служит для фиксации инструмента в резцедержателе.
- Рабочая головка — задействована в процессе обработки. Она состоит из нескольких режущих кромок, которые обеспечивают обработку металлов резанием.
Классификация
Токарные резцы классифицируются по многим признакам. Этот способ изготовления, направление, материал, назначение, тип установки.
По способу изготовления
Есть три разновидности инструмента. Они изготавливаются по ГОСТу. В каждом производстве применяется тот или иной тип.
Цельные
Резец полностью изготовлен из легированной, реже инструментальной стали. Используются редко ввиду дороговизны материала. Поэтому чаще к обычному резцу припаивают соответствующую пластинку.
С напаянными пластинами из твердосплавного материала
На рабочую головку напаяна твердосплавная пластина, за счет которой происходит резка металла. Состав сплава отличается в зависимости от назначения резца.
Сборные
Считаются универсальными, на них можно устанавливать пластину из любого сплава и разного профиля (в зависимости от вида работы). Их можно использовать в качестве проходного, подрезного, упорного резца. Съемная пластина имеет форму треугольника, квадрата или многогранника. Не подлежит заточке. Когда все углы пластины износились либо сломались, ее выбрасывают.
По направлению
Инструмент подается в двух направлениях. От этого зависит, куда смотрит режущая кромка. Определить направление можно визуально.
Левые
При подаче движение выполняется слева направо. Режущая кромка расположена с правой стороны. Применяются редко.
Правые
Подача осуществляется справа налево. Главная режущая кромка находится с левой стороны.
По типу работ
На токарных станках выполняются три вида работ. Черновая обработка подразумевает быстрое снятие стружки с остатком припусков для последующих операций. Получистовая обеспечивает поверхность среднего качества, для некоторых деталей этого достаточно. Чистовая обработка заключается в доводке детали до нужного класса чистоты.
Для черновых
При черновом обтачивании снимается крупная стружка. Работа осуществляется обычно на больших режимах. Резец для черновой обработки устойчив к высокой температуре и ударам. Режущая кромка должна тверже, чем обрабатываемая поверхность. Для черновой работы предусмотрены инструменты из твердосплавных материалов.
Для чистовых
Применяются для финишной обработки готовой детали. Работают на больших оборотах и маленькой подаче. Толщина снимаемой стружки не превышает 1-2 мм. За счет этого обеспечивается чистота обрабатываемой поверхности.
Для получистовых
По типу назначения
Все резцы делятся по назначению. Каждый предназначен для выполнения той или иной операции.
Проходные
Встречаются проходной прямой и отогнутый резец. Резец токарный проходной прямой используется для обработки наружной поверхности. Конструкция инструмента позволяет аккуратно снимать фаску после окончания прохода.
Проходной отогнутый — отличается повернутой вправо или влево рабочей частью. Используется для подрезки торца. Отогнутым резцом удобно снимать наружные и внутренние фаски.
Отрезные
Главным отличием является тонкая удлиненная рабочая головка с напаянной пластиной. Используется для отрезки деталей, иногда для прорезания наружной канавки.
Расточные
Предназначены для внутренней обработки внутренней поверхности детали после сверления. Бывают для расточки глухих и сквозных отверстий.
Расточной резец для глухих отверстий имеет треугольную форму. Длина державки у разных инструментов отличается. Она определяет максимальную глубину расточки.
У инструмента для сквозных отверстий рабочая часть немного отвернута, напоминает проходной отогнутый резец. Он легко заходит внутрь заготовки, и также покидает ее на выходе. Главное, чтобы хватило длины державки.
Расточные резцы бывают разных габаритов. Чем больше диаметр заготовки, тем мощнее должен быть инструмент. Иначе вибрация снизит качество обработки.
Упорные
Самый распространенный тип для наружной обработки заготовки. По назначению схож с проходным, но им неудобно снимать фаски. Конструкция рабочей головки позволяет снимать большую толщину металла за один проход.
Резьбовые
Нарезка резьбы на токарном станке осуществляется либо плашкой либо резцом. По умолчанию они профиль режущей кромки заточен под метрическую резьбу. Для нарезки других видов резьбы необходима самостоятельная заточка с использованием шаблонов. По назначению делятся для нарезания внешней и внутренней резьбы. Наружный резец применяется для нарезки любого размера резьбы.
Внутренний может использоваться только для отверстий большого диаметра. С виду он напоминает расточной, только пластинка имеет форму копья.
Галтельные
Используются для проточки круглых канавок и переходных поверхностей многоступенчатых деталей. Имеют закругленную режущую кромку, что помогает добиться заданного радиуса.
Фасонные
Предназначены для точения сложных нестандартных поверхностей. имеют круглую или призматическую форму. Профиль режущей кромки полностью совпадает с профилем обрабатываемой поверхности. Чаще изготавливаются индивидуально под конкретную деталь. Фасонный резец обеспечивает готовую деталь за одну установку.
Подрезные
Внешне напоминает упорный резец. Но пластина имеет треугольную форму. Используются, когда необходима обработка путем поперечной подачи.
Прорезные (канавочные)
Второе название — канавочные, используются для прорезания наружных и внутренних канавок. Размер режущей кромки подбирается по ширине канавки. Головка инструмента расположена выше режущей кромки, что обеспечивает устойчивость к нагрузкам.
По способу установки
Резцы устанавливаются двумя способами. Располагаются относительно заготовки перпендикулярно и касательно.
Радиальные
Устанавливаются перпендикулярно заготовке. Используются на станках с ручным управлением и ЧПУ.
Тангенциальные
Устанавливаются касательно оси детали. Это обеспечивает инструменту большее сопротивление и позволяет за один проход снимать крупную стружку. Применяются на автоматах и полуавтоматах.
По материалу
Резцы изготавливаются из разных материалов. От этого зависит их износостойкость, теплоустойчивость и способность выдерживать ударные нагрузки.
Легированная сталь
Материал содержит ванадий, кремний, хром, марганец. Отличается высокой износостойкостью. Предназначен для обработки металла на небольших скоростях. Легированная сталь применяется для изготовления цельных резцов.
Инструментальная сталь
Это высококачественная и дешевая сталь с низкой долей вредных примесей. После закалки материал приобретает высокую твердость. Резцы предназначены для обработки стали, чугуна, цветных металлов.
Инструмент легко затачивается, обеспечивает надлежащее качество обрабатываемой поверхности. Но резцы из инструментальной стали не подходят для работы на высоких скоростях. Уже при 200º С режущая кромка перегревается и утрачивает свойства.
Твердые сплавы
Резцы из твердосплавных материалов обладают более высокой износостойкостью, чем инструментальная и легированная сталь. Используются для черновой и чистовой обработки всех видов поверхностей.
Однокарбидные
Основные составляющие — карбид вольфрама и кобальт. Используются для точения хрупких материалов.
Двухкарбидные
Состоят из карбидов вольфрама и титана, в качестве связывающего вещества идет кобальт. Обладают устойчивостью к нагреванию, окислению, ударным нагрузкам. Материал хорошо сохраняет свойства при высоких скоростях резания.
Трехкарбидные
Содержат карбиды вольфрама, титана и тантала. Отличаются высокой твердостью и стойкостью. Применяются при тяжелых режимах резания.
Металлокерамика
Износостойкий материал, сохраняющий свойства при нагревании до 800-900º С. В зависимости от сплава, резцы делятся на три группы.
Вольфрамовые — основу составляют карбид вольфрама (буква В) и кобальт (буква К). Предназначены для чугуна и цветных металлов. Резцы имеют маркировку ВК2, ВК3М, ВК4, ВК8, ВК8В. Цифра означает содержание кобальта. К примеру, в сплаве ВК8 содержится 8% кобальта, остальные 92% — карбид вольфрама.
Титановольфрамовые — универсальные резцы для чистовой и черновой обработки всех видов стали. Самые ходовые маркировки Т5К10 и Т15К6, а также Т30К4. Буква Т означает количество карбида титана, буква К указывает на содержание кобальта. К примеру, в сплаве Т15К6 содержится 15% карбида титана, 6% кобальта, остальные 79% — карбид вольфрама.
Титано-тантало-вольфрамовые — применяются для труднообрабатываемых сталей. Ходовыми сплавами являются ТТ7К12 и ТТ10К8Б. Первая цифра указывает на содержание карбидов титана и тантала (7 и 10%), вторая указывает на наличие кобальта (12 и 8%). Остальное — карбид вольфрама.
Алмаз
Для производства инструмента применяются природные и синтетические алмазы. Предназначены для тонкого точения цветных металлов, а также твердых неметаллических материалов.
Обеспечивают высокую точность и качество обработки. Из-за высокой хрупкости не применяются для обработки черного металла. Резцы бывают как с напаянным алмазом, так и с механическим креплением алмазной пластинки.
Как подобрать нужный
Выбор инструмента зависит от многих факторов. Какие моменты нужно учитывать при выборе:
- Обрабатываемый материал (сталь, чугун, цветной металл).
- Тип операции (наружная или внутренняя обработка, резьба, проточка канавок и др.).
- Требуемая чистота и шероховатость поверхности.
- Режимы резания.
- Тип обработки (черновая, получистовая, чистовая).
Какие действующие стандарты бывают и расшифровка их маркировки
Основным стандартом, по которым изготавливают токарные резцы, является ГОСТ:
- Отрезные и канавочные — ГОСТ 18874-73.
- Расточные — ГОСТ 18872-73.
- Проходные — ГОСТ 18871-73.
- Фасонные — ГОСТ 18875-73.
- Резьбовые — ГОСТ 188885-73.
Маркировка по материалу рабочей части:
- Вольфрамовые — ВК8, ВК2.
- Титановольфрамовые — Т5К10, Т15К6, Т30К4.
- Титано-тантало-вольфрамовые — ТТ7К12, ТТ8К6.
- Высокоуглеродистая сталь — У10А, У12А.
- Быстрорежущая сталь нормальной эффективности — Р9, Р12, Р18.
- Быстрорежущая сталь повышенной эффективности — Р18Ф2, Р18Ф4, Р6М3.
Заточка
Первичная заточка выполняется на заводе при изготовлении. Новый резец имеет готовый профиль режущих кромок с соблюдением углов. Но во время работы инструмент изнашивается, и необходимо его затачивать.
Когда требуется заточить режущий инструмент
Износ резца сказывается на скорости, качестве и точности обработки. При ручной подаче отрезного или канавочного резца появляется ощущение, что инструмент идет туго.
При автоматической обработке признаками износа являются:
- Изменение цвета стружки.
- Ухудшение качества поверхности.
- Искры во время точения.
- Свист, вибрация.
- Появление сколов и зазубрин на режущей кромке.
Общие правила выполнения
Заточка выполняется на заточном станке. Для твердосплавных материалов предусмотрен круг из электрокорунда. Инструмент из быстрорежущий стали затачивают на круге из зеленого карбида.
Резец кладут на подручник и прижимают к вращающемуся кругу. Для получения ровной поверхности его необходимо перемещать вдоль круга. Режущая кромка должна располагаться по центру круга, в крайнем случае на 10 мм выше. Когда все поверхности готовы, на пересечении главной и вспомогательной режущей кромки делается небольшое скругление.
Чтобы исключить перегрев режущей кромки, необходимо периодически ее охлаждать. Для этой цели возле заточного станка должна быть емкость с водой. Если пренебречь охлаждением, на поверхности кромки образуются микротрещины. Их не видно невооруженным глазом, но стойкость инструмента и качества обработки снижается.
Для повышения стойкости резца и спрямления кромок выполняют доводку. В зависимости от материала инструмента для этого предусмотрены алмазный (для твердосплавных) и эльборовый (для быстрорежущих) доводочные круги. Для контроля углов резца используют специальные шаблоны.
Как установить на станке
Для получения надлежащего качества и точности обработки необходим правильный монтаж резца. Также ошибки при установке способствуют быстрому износу режущей кромки.
Устанавливается инструмент в резцедержатель строго по центру. Для корректировки его по высоте в арсенале токаря должны быть металлические пластины толщиной от 1 до 4-5 мм. Установка ниже центра приводит к выталкиванию детали, что опасно и для инструмента, и для работника. Если режущая кромка завышена, она перегревается и быстро изнашивается.
При установке режущего инструмента нужно придерживаться простых правил:
- Протереть опорную поверхность резцедержателя.
- Фиксировать инструмент минимум двумя болтами.
- Вылет головки не должен превышать 1,5 высоты державки.
- При черновой обработке допускается завышение режущей кромки на 0,3-1 мм.
После установки инструмента нужно снять пробную стружку. Если поверхность получается ровная и гладкая, стружка не наматывается на резец — можно приступать к работе.
Не допускается использование более трех прокладок. Также они не должны выступать за пределы резцедержателя.
Правила эксплуатации
Токарные резцы способны долгое время выполнять основную функцию, пока не сточится рабочая поверхность. Но неправильное использование сокращает срок службы инструмента. Чтобы не допустить предварительного износа, нужно соблюдать простые правила эксплуатации:
- Устанавливать по центру.
- Чем больше габариты заготовки, тем крупнее должен быть резец.
- Включать охлаждение при работе на тяжелых режимах.
- Своевременно затачивать.
- Периодически проводить доводку рабочих поверхностей мелкозернистым камушком, не вынимая инструмент из резцедержателя.
- К заготовке подводить инструмент вручную, после касания включать автоматическую подачу.
- При остановке станка сначала вручную отвести инструмент, после выключить агрегат.
- Правильно подбирать режимы резания.
- Не хранить инструмент в куче — это приводит к сколам и трещинам на режущей кромке.
- При работе с отрезным резцом подводить его как можно ближе к патрону.
На токарном станке выполняется много видов работ. Для каждого процесса предусмотрен отдельный резец. Он подбирается исходя из обрабатываемого материала, режимов резания, параметров чистоты и шероховатости. Инструмент нужно своевременно его затачивать, соблюдать правила эксплуатации и хранения.
Основные элементы, режущая часть, геометрия токарного резца
Резец – один из главных инструментов для резания, который применяется в стандартном станке. Размеры геометрических показателей резца определяют его основные характеристики, в том числе и точность обработки.
Любой токарь должен разбираться в геометрии резца, чтобы выполнить работу качественно.
Параметры режущего инструмента
Для закрепления резца в любом токарном станке используется державка, а обеспечивает процесс разрезания металлических заготовок рабочая головка. На режущей части инструмента токарного оборудования различают три типа поверхности:
- передняя, которая служит для схода стружечных отходов в процессе обработки;
- основная задняя;
- вторичная задняя.
Обе последние поверхности развернуты лицевой стороной к болванке, которая обрабатывается на оборудовании. Основные поверхности между собой так ж пересекаются с образованием режущей кромки инструмента. Есть аналогичная вспомогательная кромка, которая образована на пересечении передней поверхности и вспомогательной задней.
Наиболее важными параметрами резцов для токарной работы являются их углы. Именно они определяют расположение непосредственно остальных поверхностей инструмента. Параметры углов зависят от:
- условия работы резца;
- материалов, из которых он изготовлен;
- разных характеристик того материала, который подвергается обработке.
Геометрия
Все наиболее важные показатели и технические особенности резца определяются значением его углов. Помимо, основных имеются углы при вершине, а также углы наклона режущей кромки.
Основные углы режущего инструмента
Во время заточки самое важное – обеспечить точные параметры углов. Ориентация кромки проходит по 3 стандартным плоскостям: задней, передней и дополнительной.
Главный задний
Увеличение параметров основного угла заднего значительно снижает прочность и делает не надежную фиксацию инструмента на держателе резца. Также увеличение параметров данного угла изменяет показатели колебаний их частоту и амплитуду, ускоряет износ инструмента.
Если параметры уменьшить – это приведет к увеличению площади взаимодействия кромки, которая режет и поверхности обрабатываемой заготовки.
Главный передний
Это основной угол, который и определяет качественные показатели поверхности удаления. Увеличение параметров ведет к повышенному количеству изменений в верхнем слое.
Если параметры у угла незначительные, то это обеспечивает более легкое удаление верхнего слоя металла с обрабатываемой поверхности.
Угол резания
Угол резания должен быть в пределах 60–100° и находится между передом резца и непосредственно плоскостью резания.
Угол заострения
Этот угол расположен между главными поверхностями задней и передней. Его параметры указывают на уровень заострения вершины.
Основной в плане
Параметры данного угла также характеризуют свойства токарного резца. Измеряется между направлением продольной подачи и проекцией основной режущей кромки на плоскость.
Вторичный в плане
Вторичный в плане угол образуется из проекции вспомогательной кромки на поверхность с тем же направлением продольной подачи.
Задний вспомогательный
Этот угол необходим, чтобы снизить трение между задней поверхностью резца и непосредственно обрабатываемой деталью. В результате снижается нагрев и износ инструмента. Если угол будет слишком большой, то резец может ослабнуть и сломаться.
Вершина между задней вспомогательной поверхностью и кромкой режущего инструмента
Измеряется между проекцией вспомогательной поверхности и непосредственно режущей кромки. Чем больше данный параметр, тем прочнее по факту резец. Также улучшаются показатели теплоотвода.
Угол наклона режущей части
Определяет направление, куда сходит стружка во время рабочего процесса. Эти показатели могут быть положительными, отрицательными и нулевыми.
Измерение углов режущего инструмента
Эта процедура производится с помощью специализированного ручного оборудования для измерения.
Стандартный настольный вариант угломера представляет собой конструкцию из следующих элементов:
- основа измерительного прибора;
- стойка с подвижным шаблоном;
- измерительной части с градусной линейкой;
- стопорного винта, чтобы фиксировать направление.
Алгоритм измерения детали:
- Образец нужно разместить на основании.
- Кромку совместить с плоскостью стойки.
- На градусной части линейки отображается полученный результат.
Для измерения углов в плане используется угломерное оборудование с наличием нониуса.
Плоскости резания
Для того, чтобы отсчитывать гулы резцов необходимо ориентироваться на координатные плоскости:
- основная плоскость является параллельной поверхностью по отношению к направлениям продольной и поперечной подачи;
- плоскость резания проходит непосредственно через главное лезвие и по касательной линии к площади отрезания болванки.
Также имеются секущие плоскости: основная и вторичная. Основная проходит через свободную точку основного лезвия под прямым углом к его проекции на основную координатную плоскость. Вспомогательная – через свободную точку вспомогательного лезвия также под прямым углом к главной плоскости.
При измерении всех основных и вспомогательных углов точные параметры заносят в специальную документацию. От этих показателей зависит и срок службы резца, и качество выполняемой работы.
Под геометрией резца понимают совокупность параметров, характеризующих размеры и форму его отдельных элементов. Простейший резец (рис. 1, а) представляет собой клин с плоскими гранями; угловые параметры постоянны по всей ширине.
Передняя поверхность лезвия Ау — поверхность лезвия, по которой при резании сходит стружка. Поверхность резца, обращенная к обработанной поверхности детали, называется задней поверхностью лезвия Аа.
Режущая кромка резца К, образуемая пересечением передней и задней поверхностей лезвия, называется главной режущей кромкой. Боковые поверхности резца образуют соответственно левую К1 и правую К2 вспомогательные режущие кромки. У абсолютно острого резца режущая кромка представляет собой линию пересечения граней резца.
Фактически даже после тщательной заточки переход от передней грани к задней происходит по криволинейной поверхности. Реальная режущая кромка имеет заусенцы и микровпадины, хорошо различимые при рассмотрении под микроскопом.
Степень затупления режущей кромки в сечении ее нормальной секущей плоскостью характеризуется дугой окружности, вписанной в кривую перехода от передней к задней поверхности лезвия (рис. 3, е). Радиус q этой окружности называют радиусом округления режущей кромки. Для острого резца g = 5…7 мкм. При величине q = 30 мкм и более резец считается затупленным и непригодным для резания древесины.
Затупление резца может характеризоваться также шириной фаски х по задней поверхности лезвия в случае обработки слоистой клееной древесины и древесных плит (рис. 1, г). Угол в секущей плоскости между передней и задней поверхностями лезвия называют углом заострения р.
Положение резца относительно обрабатываемой детали характеризуется следующими углами. Передний угол у - угол в секущей плоскости между передней поверхностью лезвия и плоскостью, перпендикулярной направлению скорости главного движения резания. Задний угол а - угол в секущей плоскости между плоскостью резания и задней поверхностью лезвия. Угол резания б — угол между плоскостью резания и передней поверхностью лезвия. Угол резания равен 6 = а + р, а сумма углов удовлетворяет условию a + p + v = 90°.
В ряде случаев угол резания б превышает 90°, тогда передний угол у считается отрицательным и записывается со знаком минус.
Выбор числовых значений углов лезвия имеет большое практическое значение, так как они определяют качество обработки и стойкость (время работы) режущего инструмента до затупления.
Угловые параметры лезвия должны быть согласованы также с направлением резания древесины. При резании поперек волокон передний угол у должен быть меньше, чем при резании вдоль волокон древесины.
Действие резца на древесину происходит на участках контакта режущей кромки и прилегающих к ней передней и задней поверхностях лезвия.
Для анализа и расчета процесса резания реальную эпюру давления заменяют эквивалентной по своему действию сосредоточенной суммарной силой резания F. Величину и направление действия силы F можно заменить двумя силами: главной составляющей (касательной) силой резания FK, совпадающей по направлению со скоростью главного движения резания, и перпендикулярной ей нормальной составляющей силой F.
Нормальная сила при срезе тонких стружек затупленным резцом направлена от резца вниз и отжимает древесину, поэтому ее называют силой отжима. Если срезать острым резцом толстые стружки, то нормальная сила будет силой затягивания, так как она действует от резца на стружку вверх и способствует увеличению толщины срезаемого слоя.
Рис. 1. Элементы резца: а — поверхности и углы, б — вид абсолютно острого резца, в, г — форма режущей кромки затупленного резца
Геометрия токарного резца – углы, поверхности, плоскости
К основным режущим инструментам, используемым при токарной обработке, 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 токарного станка, 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.
Углы и плоскости токарного резца
- 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.
Углы токарных резцов, 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.
Угол наклона режущей кромки резца
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.
Порядок заточки поверхностей токарного резца
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.
Контроль углов резца
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:
- при вершине (измеряемый между проекциями, которые откладывают на основную плоскость главная и вспомогательная режущие кромки).
- наклона главной режущей кромки (образуется линией, которая параллельна основной плоскости и проходит через вершину резца, и самой режущей кромкой; защищает самую уязвимую часть резца – его вершину – от разрушения).
Рекомендуем вам посмотреть видео, в котором опытный преподаватель-практик подробно рассказывает обо всех тонкостях строения токарных резцов.
Читайте также: