Геометрические элементы режущей части резца

Следует различать углы резца, рассматриваемого как геометрическое тело, т.е. в статическом состоянии, и углы, получаемые в процессе резания. В начале рассмотрим углы резца в статическом состоянии.

У всякого резца различают главные и вспомогательные углы. Главные углы измеряют в главной секущей плоскости N - N (Рисунок 6), к ним относятся: главный задний угол α – угол между главной задней поверхностью и плоскостью резания; угол заострения β – угол между передней и главной задней поверхностями резца; передний угол γ – угол между передней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания, угол резания δ – угол между передней поверхностью и плоскостью резания.

 

Рис. 6 – Углы резца в статическом состоянии

Между четырьмя главными углами (Рис. 6) существуют следующие зависимости:

 

α + β + γ = 90°; δ + γ = 90° δ = α + β = 90° – γ.

 

Если угол резания δ меньше 90º (Рис. 6.I) передний угол резца считается положительным; когда угол резания больше 90º, передний угол – отрицательный (Рис. 6.III)

Вспомогательные углы измеряются во вспомогательной секущей плоскости N1 - N1; к ним относятся: вспомогательный задний угол α1 – угол между вспомогательной задней поверхностью и плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно основной плоскости, вспомогательный передний угол γ1 – угол между следом передней поверхности резца и следом плоскости, проходящей через вспомогательную режущую кромку параллельно основной плоскости.

Кроме рассмотренных углов, резец имеет углы в плане и угол наклона главной режущей кромки (Рис. 6 и 7). Углы в плане измеряют в основной

плоскости.

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. Угол при вершине в плане ε – угол между проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость. φ + φ1 + ε = 180° (Рис. 6). Угол наклона главной режущей кромки λ – угол, заключенный между главной режущей кромкой и плоскостью, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости (Рис. 7). Этот угол измеряется в плоскости, проходящей через главную режущую кромку, перпендикулярно основной плоскости. Угол наклона главной режущей кромки считается положительным, когда вершина резца является наивысшей точкой режущей кромки (Рис. 7а), отрицательным, когда вершина резца является наивысшей точкой режущей кромки (Рис. 7в), и равным нулю, когда, главная режущая кромка параллельна основной плоскости (Рис. 7б).

Углы режущей части резца, как и любого другого инструмента, играют большую роль в процессе резания. Правильно назначив углы резца, можно значительно уменьшить интенсивность износа его режущей части (увеличить стойкость) и обработать в единицу времени большее количество деталей. От величины углов резца зависят также величины сил, действующих при резании на систему станок – приспособление – инструмент – деталь (СПИД), необходимая мощность станка и качество обработанной поверхности.

а – положительный; б – равен нулю; в – отрицательный

 

Рис. 7 – Углы наклона главной режущей кромки резца

3адний угол α служит для уменьшения трения между задней поверхностно резца и поверхностью резания. Однако при значительном увеличении заднего угла прочность резца снижается. При выборе величины угла α необходимо учитывать свойства обрабатываемого материала и материала резца, а также условия резания. При обработке вязких материалов и снятии тонких стружек применяют резцы с большими углами α. При резании твердых и хрупких материалов, а также при снятии толстых стружек выбирают меньшие углы α. Для различных условий токарной обработки величина заднего угла лежит в пределах 6 – 12º.

Передний угол γ оказывает большое влияние на процесс образования стружки. С увеличением переднего угла облегчается врезание резца в металл, уменьшается деформация срезаемого слоя, облегчается сход стружки, уменьшаются силы резания и расход мощности. Вместе с тем увеличение переднего угла приводит к уменьшению угла β т. е. к ослаблению режущего клина и снижению его прочности, что вызывает увеличение износа резца как вследствие выкрашивания режущей кромки, так и вследствие менее интенсивного отвода тепла от. поверхностей нагрева резца. Поэтому при обработке твердых и хрупких материалов для повышения прочности и стойкости инструмента следует применять небольшие передние углы, а при обработке мягких и вязких металлов – большие. Вследствие повышенной хрупкости твердых сплавов и минералокерамики для инструмента, оснащенного такими материалами, величину переднего угла необходимо назначать меньшей, чем для инструмента с режущей частью из инструментальных сталей.

При обработке закаленных сталей инструментами, оснащенными пластинками из твердого сплава, а также при ударной нагрузке (прерывистое резание) следует для увеличения прочности режущей кромки применять даже отрицательные передние углы (Рис. 6.III). Величину переднего угла выбирают в зависимости от механических свойств обрабатываемого материала, материала резца и формы передней поверхности. Рекомендуемые величины переднего и заднего углов резца приведены в справочнике по режимам резания.

Угол наклона главной режущей кромки λ служит для отвода стружки в определенном направлении: при +λ – к обработанной, поверхности; при -λ –к обрабатываемой поверхности (Рис. 8). При положительном угле наклона режущей кромки +λ (Рис. 8а) для любой ее точки М вектор скорости срезания стружки ν, нормальный к радиусу ОМ, может быть разложен на вектор νx, нормальный к режущей кромке, и вектор νs, направленный вдоль режущей кромки к вершине резца. Под действием вектора νs стружка отклоняется в сторону обработанной поверхности. При отрицательном угле наклона режущей кромки – λ (Рис. 8б), вектор νs направлен вдоль режущей кромки к обрабатываемой поверхности и отклоняет стружку в ту же сторону.

 

Рис. 8 – Влияние угла λ на направление схода стружки.

 

Рис. 9 – Соприкосновение заготовки с резцом

 

Положительный угол +λ. служит также для упрочнения режущей кромки, поэтому при ударных работах (прерывистом резании) резцами с твердосплавными пластинками, а также при обработке закаленных материалов необходимо угол λ делать положительным в пределах 5 – 20º. При положительном значении угла λ (Рис. 9а), ударная сила в момент врезания резца приходится не на вершину резца, а на более прочное место режущей кромки, удаленное от вершины.