Геометрия токарных резцов

Знание геометрии, частей, конструктивных элементов токарных резцов по­зволяет ориентироваться во всем многообразии лезвийных металлорежу­щих инструментов.

Режущая часть I резца (рис. 6) производит работу резания, остальная часть II является крепежно-присоединительной и служит для закрепления резца в резцедержателе станков токарной группы, а иногда в специальных оправках (борштангах) или державках.

Режущая часть образуется рядом поверхностей, которые, пересекаясь, образуют режущие кромки и вершину (или вершины) резца. Передняя по­верхность — это поверхность, по которой сходит стружка. Задние поверх­ности резца обращены к обрабатываемой заготовке, главная — к поверхно­сти резания, вспомогательная — к обработанной поверхности. Место пересечения передней и главной задней поверхностей резца называется главной режущей кромкой, место пересечения передней и вспомогательной задней поверхностей называется вспомогательной режущей кромкой. Вер­шина резца — это место сопряжения главной и вспомогательной режущих кромок. Режущие кромки иногда называют режущими лезвиями.

Отрезной резец (рис. 6,6) имеет две вершины, две вспомогательные зад­ние поверхности и две вспомогательные режущие кромки. У фасонного круглого резца вершины нет. Для улучшения исходной геометрии инстру­мента вводят дополнительные элементы: кромки, фаски, выкружки, уступы и т. п.

Чтобы определять геометрические параметры резца, условились свя­зать их измерение с четырьмя плоскостями: основной, резания, главной се­кущей и вспомогательной секущей. Основная плоскость 1 (рис. 7, а) прохо­дит параллельно направлениям продольной и поперечной подач токарного станка. Обычно она совпадает с опорной поверхностью резца. Пло­скость резания 2 проходит через главную режущую кромку резца касатель­но к поверхности резания. При отсутствии подачи резца поверхность реза­ния будет конической, а угол ψ между плоскостью резания и основной равен 90°. При движении продольной подачи в сочетании с главным дви­жением поверхность резания становится винтовой, а угол ψ≠90°.

Главная секущая плоскость (рис. 6,1.) проходит через интересующую нас точку главной режущей кромки перпендикулярно проекции кромки на ос­новную плоскость. Ее след обозначим А—А. Вспомогательная секущая плоскость (Б—Б) проходит через точку вспомогательной режущей кромки перпендикулярно проекции этой кромки на основную плоскость. Проход­ной резец имеет одну, а отрезной — две вспомогательные секущие плоско­сти по числу вспомогательных режущих кромок. Ввиду симметричности обеих вспомогательных кромок обычно используют одну вспомогатель­ную секущую плоскость.

 

 

Рис. 6. Конструктивные элементы и части проходного (я) и отрезного (б) токарных резцов:

1—передняя поверхность;

2— главная ре­жущая кромка;

3 — главная задняя поверх­ность;

4— вершина;

5 — вспомогательная задняя поверхность;

6 — вспомогательная режущая кромка

Рис. 7. Плоскости (основная 1 и резания 2) токарных резцов

 

При рассмотрении токарного резца как геометрического тела v = 0, s = 0, и в этом случае плоскость резания перпендикулярна основной плоско­сти (рис. 8). В сечении А—А следы плоскости резания и главной задней поверхности образуют угол α, называемый главным задним углом. След передней поверхности образует со следом главной задней поверхности угол заострения р. Между следом плоскости резания и следом передней поверхности заключен угол резания δ. Перпендикуляр к следу плоскости резания, проведённый через точку М в главной секущей плоскости А–А, образует со следом передней поверхности угол у, называемый передним углом резца.

В плоскости Б—Б лежат вспомогательный задний угол at и вспомога­тельный передний Угол φ, заключенный между направлением подачи и проекцией главной режущей кромки на основную плоскость, называется главным углом в плане. Вспомогательный угол в плане φ₁, образован про­екцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи. Между проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость лежит угол ε — угол в плане при вершине.

 

Рис. 8. Углы режущей части резца

 

Угол λ, называемый углом наклона главной режущей кромки, находит­ся в плоскости, проходящей через главную режущую кромку перпендику­лярно основной плоскости, и лежит между режущей кромкой и линией, проходящей через вершину резца параллельно основной плоскости. Если вершина резца — самая высшая точка кромки, то угол λ отрицателен, а ес­ли низшая, то положителен.

В условиях производства наиболее часто для характеристики геометрии резца используются углы α, γ, φ, φ₁ и λ.

Рис. 9. Изменение углов при установке резца: Рис. 9. Изменение углов при установке резца:

Рис. 9. Изменение углов при установке резца: а — вершиной на линии центров станка; б — вер­шиной выше линий центро­в; в - под углами α = 90° и α 90°

 

Заточка резца на специальных станках осуществляется в предположе­нии, что его вершина будет расположена в основной плоскости, проходя­щей через линию центров токарного станка, а его продольная ось — пер­пендикулярно оси заготовки. В условиях эксплуатации эти положения могут нарушаться (случайно, по незнанию, или намеренно). Рассмотрим, что произойдет при этом с углами резца. На рис. 9 показаны три случая установки резца относительно линии центров. При установке вершины проходного резца на линии центров (рис. 9,а) углы установки будут равны углам заточки

= , =

(на рисунке резец показан в главной секущей плоскости А — 4). Следы плоскости резания при заточке и в про­цессе эксплуатации резца на станке совпадают. Установка резца, выше (рис. 9,б) или ниже линии центров как при обточке, так и при расточке приводит к изменению положения плоскости резания (грубокасательной к окружно­сти) в точке режущей кромки, находящейся в главной секущей плоскости А—А.

 

Pиc. 10. Изменение углов заточки и установки резцов в процессе работы:

а — отрезного резца; б —проходного упорного резца ( = 90°)

Эта касательная отклоняется от вертикали и увеличивает > или уменьшает углы α и γ. Знак этого приращения зависит от вида обработки (обточка, расточка), знака и величины h, диаметра обработки. В ряде слу­чаев резец заведомо устанавливают не но линии центров, вычисляя предварительно величину h. На рис. 9, в показано также, что при угле τ ≠90° углы в плане φ и φ₁ будут отличаться от полученных на заточном станке в предположении τ = 90°: один из этих углов увеличивается, а другой со­ответственно уменьшается.

Таким образом, установка резца на станке должна соответствовать ус­ловиям его заточки, а отступления от этого правила учитываться заранее. Как было сказано, в процессе работы резца плоскость резания состав­ляет с основной плоскостью угол ψ≠90°. При этом главный задний угол уменьшается, а передний увеличивается. На рис. 10,а показаны углы заточ­ки резца, совпадающие с углами установки его на станке, и углы в движе­нии α_кин, γ_кин при отрезании, а на рис. 10,6 — при обточке проходным упорным резцом (φ= 90°).

При отрезании (рис. 10,б) на токарном станке вершины резца переме­щаются по спирали Архимеда, так как равномерное вращение заготовки сочетается с равномерным перемещением резца к оси заготовки. В конце реза, у оси α_кин становится отрицательным, резец начинает давить на де­таль и ломает ее, в центре обработанной поверхности детали остается бобышка. Ее образования на отрезаемой детали можно избежать, заточив резец с углом φ≠90°. В этом случае бобышка получается неравнопрочной и ломается по слабому месту, т. е. у самой детали.

Резец при работе с продольной подачей (рис. 10,6) следует затачивать и устанавливать так, чтобы при большой подаче угол α_в<α_зат (α_в—угол подъема в винтовой, линии). Это особенно важно при нарезании многозаходной резьбы или резьбы с крупным шагом и червяков.