Обзор лекций по теме "Резец"

Краткий обзор лекций по теме « Теория резания. Резец »

Приложение 1. Углы и поверхности резца

1.1 Поверхности заготовки

В процессе обработки на заготовке различают следующие поверхности (рис. 1.3):

1 – обработанная поверхность, это поверхность, полученная после снятия стружки;

2 – поверхность резания, которая образуется на заготовке непосредственно режущей кромкой инструмента;

3 – обрабатываемая поверхность – поверхность, с которой снимается стружка.

Рис. 1.3. Поверхности, образованные на заготовке при точении

1.2 Геометрические параметры проходного резца

Резец состоит из режущей части I и крепежной II, служащего для закрепления его в резцедержателе (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Рабочие поверхности токарного резца

Режущая часть образована заточкой следующих поверхностей:

1 – передняя поверхность, поверхность по которой сходит стружка;

2 – главная задняя поверхность;

3 – вспомогательная задняя поверхность;

4 – главная режущая кромка образуется пересечением передней и главной задней поверхностей;

5 – вспомогательная режущая кромка образуется пересечением передней и вспомогательной задней поверхностей;

6 – вершина резца – образуется пересечением главной и вспомогательной режущих кромок.

1.3 Углы режущего инструмента

Рис. 5 Углы резца:

ϕ – главный угол в плане; ϕ1 – вспомогательный угол в плане;

ε – угол при вершине; γ – передний угол; α – главный задний угол;

β – угол заострения; δ – угол резания

На рис. 5 показаны углы резца в плане и в главной секущей плоскости.

Главный угол в плане (ϕ )– угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи . Угол ϕ = 10-95°. Большее значение угла принимают при нежесткой системе

Вспомогательный угол в плане (ϕ1) – угол между проекцией вспомогательной режущей кромки и направлением подачи. Угол ϕ1 = 10…30°. При меньших значениях ϕ1, вспомогательная режущая кромка будет

врезаться в обработанную поверхность и портить ее. Сумма углов ϕ + ϕ1 + ε = 180°, где ε – угол при вершине.

Главный задний угол (α) – угол между главной задней поверхностью и плоскостью резания: α = 6…12°. При малом α возможно трение поверхности резания о заднюю поверхность.

Передний угол (γ) – угол между передней поверхностью и плоскостью, перпендикулярной плоскости

резания.

Угол резания (δ) – угол между передней поверхностью и плоскостью резания.

Угол заострения (β) – угол между передней и задней поверхностями, измеренный в главной секущей

плоскости.

При малых значениях γ стружка круто загибается вверх, что увеличивает сопротивление резанию. При больших значениях облегчается сход стружки, но ослабляется режущая кромка, поэтому такие величины γ

допускаются только при обработке мягких материалов. Передний угол выбирают в зависимости от свойств обрабатываемого материала.

Угол наклона режущей кромки λ определяет величину подъема вершины по отношению к главной режущей кромке. От знака угла ("+" или "–") зависит направление схода стружки.

Углы резца измеряются различными приборами. Наиболее распространенным является прибор ВНИИ для контроля геометрии резцов (рис. 6).

1.4 Назначение и выбор геометрических параметров режущего инструмента

Для рациональной эксплуатации режущего инструмента он должен быть наделен оптимальной геометрией.

Под оптимальной геометрией понимается такое сочетание формы поверхностей режущей части и значений углов, которое обеспечивает:

достаточную прочность режущего клина инструмента;

заданное качество обработанной поверхности;

минимальные усилия резания; минимальный износ инструмента.

Назначение и выбор переднего угла. Передний угол γ может быть положительным, отрицательным и равным нулю (рис. 4.6

Рис. 4.6. Передний угол резца: положительный (а), равный нулю (б),

отрицательный (в)

Передний угол предназначен для облегчения процесса резания. При увеличении положительного переднего угла снижается деформация обрабатываемого материала и силы резания, но с другой стороны снижается прочность режущего клина, т.к. уменьшается угол заострения β (рис. 4.7).

Рис. 4.7. Схема к объяснению назначения переднего угла

Передний угол оказывает влияние на величину и направление силы резания, прочность режущего клина и период стойкости инструмента. Передний угол для инструмента из быстрорежущей стали всегда положительный или равен нулю.

Для инструмента из твердого сплава он может быть как положительным, так и отрицательным. Отрицательные передние углы для твердосплавного инструмента мера вынужденная и связана с низкой прочностью на изгиб твердого сплава. Т.о. передний угол выбирается из предпосылок: с одной стороны он должен как можно больше облегчать процесс резания, с другой – обеспечивать достаточную прочность режущего клина инструмента.

Назначение и выбор заднего угла. Задний угол предназначен для снижения трения на задней поверхности инструмента. Он оказывает влияние на прочность режущего клина, период стойкости инструмента, качество обработанной поверхности. С увеличением заднего угла уменьшаются силы резания, высота микронеровностей, повышается период стойкости инструмента, но снижается прочность режущего клина из-за уменьшения угла заострения β.

Задний угол выбирается из тех же предпосылок, что и передний угол. С точки зрения процесса резания нужно создавать как можно большие задние углы, но с другой стороны это снижает прочность режущего клина инструмента (рис. 4.8).

Рис. 4.8. Схема к объяснению назначения заднего угла

При чистовой (окончательной) обработке необходимо выбирать большие задние углы, чем при черновой (предварительной). При черновой обработке и снятии большого слоя материала важна прочность режущего клина и, следовательно, задние углы должны быть меньше.

Выбор угла наклона главной режущей кромки. Угол наклона главной режущей кромки (λ) оказывает влияние на шероховатость обработанной поверхности, т.к. определяет направление схода стружки, и прочность режущего клина инструмента.

Угол может быть положительным, отрицательным, равным нулю (рис. 4.9). Угол λ является отрицательным, когда вершина резца является наивысшей точкой режущей кромки, положительным – наинизшей точкой кромки

Если угол = 0 стружка будет сходить в сторону уже обработанной поверхности, так как скорость резания (а, следовательно, и скорость стружки) в т. В скорости резания в т. А (рис. 4.10, а). Такое направление схода стружки будет ухудшать шероховатость обработанной поверхности.

Если угол будет положительным, стружка тем более будет сходить в сторону уже обработанной поверхности, так как в эту сторону направлен вектор скорости VР (рис. 4.10, б).

В случае отрицательного угла , стружка будет сходить в направлении вектора скорости VР в сторону обрабатываемой поверхности (рис. 4.10, в). Следовательно, при чистовой обработке , угол должен быть отрицательным, при черновой – положительным или равным нулю.

Рис. 4.9. Угол наклона главной режущей кромки

С точки зрения прочности режущего клина инструмента необходимо выбирать углы положительные или равные нулю. Это связано с тем, что при отрицательном угле наибольшая нагрузка приходится на вершину резца, которая является наименее прочным местом режущей части. При положительном угле или равном нулю нагрузка приходится не на вершину резца, а на удаленное от нее место режущей кромки, которое более прочно, чем вершина.

Выбор главного и вспомогательного углов в плане. Эти углы оказывают влияние на шероховатость обработанной поверхности и на износ инструмента. Уменьшение углов φ и φ 1 приводит к снижению шероховатости обработанной поверхности и повышению периода стойкости инструмента, но в тоже время – к увеличению силы отжимающей резец от заготовки (сила Ру), что может привести к возникновению вибраций. Поэтому главный угол в плане должен выбираться исходя из жесткости заготовки ( l/d) и, в целом жесткости системы СПДИ .

При чистовой обработке жестких заготовок угол φ необходимо брать меньше, чтобы обеспечить более высокую работоспособность инструмента и меньшую высоту микронеровностей обработанной поверхности, при обработке нежестких заготовок необходимо учитывать вероятность возникновения вибраций (для уменьшения составляющей силы резания Ру следует увеличивать главный угол в плане).

Геометрия детали так же влияет на выбор угла φ. Стандартные углы 30^о , 45^о, 60^о .

Вспомогательный угол в плане для резцов обычно берется в пределах 10 – 30^о.

Выбор радиуса при вершине резца. Влияние радиуса при вершине на процесс резания аналогично влиянию главного угла в плане φ . Увеличение радиуса влечет за собой увеличение силы резания, отжимающей резец от заготовки, что может привести к возникновению вибраций; увеличение радиуса – уменьшает высоту микронеровностей обработанной поверхности.

Форма передней поверхности. Передняя поверхность оформляется в двух вариантах – плоской и криволинейной (рис. 4.11).

Рис. 4.11. Форма передней поверхности резцов

1) Плоская форма передней поверхности применяется для обработки твердых и хрупких материалов (чугун, бронза и др.).

2) Криволинейная – для обработки вязких и мягких материалов (сталь и др.). Канавка радиусом R предназначена для завивания стружки.

Для упрочнения режущего клина на передней поверхности инструмента делается фаска f. Для твердосплавного инструмента, фаска располагается под отрицательным углом f (f = - (3 – 5)°), для быстрорежущего – под положительным или равным нулю.

Приложение 2.

2.1.Классификация токарных резцов

Токарные резцы являются самым распространенным видом инструментов, применяемых в отрасли.

По направлению подачи резцы делятся на правые и левые.

Основные типы токарных резцов следующие: (рис. 38.)

а) Проходной прямой,

б) проходной отогнутый,

в) проходной упорный,

г) проходной упорный отогнутый,

д) подрезной отогнутый,

е) прорезной (канавочный),

ж) отрезной,

з) расточной для сквозных отверстий,

и) расточной для глухих отверстий.

к) резьбовой для наружной и внутренней резьбы

л) фасонные резцы

По форме сечения державки резцы делятся на прямоугольные и круглые.

Круглая форма сечения применяется для расточных резцов и резьбовых резцов для внутренних резьб.

Размеры сечения державки определяют из условия прочности.

Размеры сечений резцов стандартизованы и приведены в соответствующих стандартах. По способу крепления режущих пластин к державке резцы делятся на напайные и механическим креплением. Припаивание твердосплавных пластин осуществляется на установках ТВЧ. В качестве припоя служит медь, латунь или специальные сплавы.

Припаивание пластин к державкам и последующие охлаждения и заточка инструментов зачастую приводит к образованию трещин в пластинах. Этих недостатков лишены инструменты с механическим креплением.

Приложение 3

3.1 Установка резцов на станке.

Резцы должны быть правильно установлены и прочно закреплены в резцедержателе суппорта.

Первое условие определяется положением резца относительно оси центров станка. Резцы для наружного точения устанавливаются так, чтобы вершина их находилась на уровне оси центров. В некоторых случаях, например при черновом обтачивании , чистовом растачивании и обработке нежестких валов, рекомендуется выполнять установку выше линии центров на 0,01-0,03 диаметра детали. Допускается установка резца ниже линии центров на 0,01-0,03 диаметра детали при наружном чистовом обтачивании. Для обеспечения жесткости системы СПДИ, вылет резца равнялся высоте державки резца.

Приложение 4.

4.1 Заточка резца

В процессе точения происходит трение стружки о переднюю поверхность инструмента и обрабатываемой детали о заднюю в зоне реза. При одновременном значительном повышении температуры происходит постепенный износ детали. 

При превышении максимально допустимой величины износа резец не может быть использован для дальнейшего проведения работ и требует заточки и доводки по передней и задней поверхности. Сначала правится задняя поверхность, затем передняя.

Литература

1. «Справочник технолога-машиностроителя», под ред. А.Г. Косиловой, т.1, М.: «Машиностроение», 1985г.

2. «Обработка металлов резанием. Справочник технолога», под ред. Г.А. Монахова, М.: «Машиностроение», 1972 г.

3. «Допуски и посадки. Справочник», под ред. В.Д. Мягкова, т.1, Л.: «Машиностроение», 1979 г.

4. Интернет ресурсы