Геометрические параметры резца

Форма режущей части резца определяется конфигурацией и расположением в пространстве его поверхностей и кромок, т.е. с помощью углов, называемых геометрическими параметрами или просто геометрией резца.

Для определения геометрии резца принимают следующие координатные плоскости (рис. 1.6 и 1.7):

- основная плоскость (плоскость P _v);

- плоскость резания (плоскость P _n);

- рабочая плоскость (плоскость P _s);

- главная секущая плоскость (N-N);

- вспомогательная секущая плоскость (n-n).

Рис. 1.6. Расположение координатных плоскостей

Рис. 1.7. Геометрические параметры режущей части резца

 

Основной плоскостью (статической) называется плоскость, проведенная через точку режущей кромки перпендикулярно направлению скорости главного движения. При определённых условиях у токарных резцов эта плоскость совпадает с нижней опорной поверхностью резца.

Плоскостью резания называется плоскость, касательная к режущей кромке в рассматриваемой точке и перпендикулярная к основной плоскости. При установке токарного резца по линии центров станка и отсутствии подачи плоскость резания расположена вертикально.

Рабочая плоскость – плоскость, в которой расположены направления скоростей главного движения и движения подачи. Она тоже перпендикулярна основной плоскости.

Так как углы резца двугранные, то для определения их величиныпользуются секущими плоскостями. Секущие плоскости должны быть перпендикулярными ребру угла, которым является режущая кромка.

Главной секущей плоскостью называется координатная плоскость, перпендикулярная линии пересечений основной плоскости и плоскости резания. В связи с тем, что плоскость резания касательна к главной режущей кромке в рассматриваемой точке, главная секущая плоскость всегда нормальна (перпендикулярна) к ней.

Вспомогательной секущей плоскостью называется плоскость, перпендикулярная в рассматриваемой точке к проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость.

Углы, измеряемые в главной секущей плоскости (N-N), называются главными (они определяют режущий клин, отделяющий от припуска слой металла, превращаемый в стружку), во вспомогательной секущей плоскости (n-n) – вспомогательными. В главной секущей плоскости измеряют главный заднийугол α, угол заострения β, передний угол γ и угол резания δ (рис. 1.7).

Главным задним углом a называется угол между главной задней поверхностью резца (или касательной к ней) и плоскостью резания. Назначение заднего угла - уменьшить трение задней поверхности о заготовку и обеспечить беспрепятственное перемещение резца по обрабатываемой поверхности.

При увеличении заднего угла уменьшается угол заострения и тем самым снижается прочность лезвия и ухудшается теплоотвод в тело резца.

При уменьшении заднего угла увеличивается трение об обрабатываемую поверхность, что приводит к увеличению сил резания, увеличивается износ резца, возрастает тепловыделение на контакте, хотя и улучшаются условия теплоотдачи, возрастает толщина пластически деформируемого слоя на обработанной поверхности. При столь противоречивых условиях должен существовать оптимум для величины заднего угла в зависимости от физико-механических свойств обрабатываемого материала, материала режущего лезвия и параметров срезаемого слоя. Опыты показывают, что оптимальное значение заднего угла (a = 6..12˚, обычно 8˚) определяются главным образом, толщиной среза, которая, как известно, связана с подачей.

Углом заострения b называют угол между главной задней и передней поверхностями резца (или касательными к ним).

Главным передним углом γ называется угол между передней поверхностью (или касательной к ней) и основной плоскостью в рассматриваемой точке главной режущей кромки. Он имеет положительное значение, если:

- передняя поверхность направлена вниз от режущей кромки;

- отрицательное значение, если передняя поверхность направлена вверх от нее;

- равен нулю если передняя поверхность параллельна основной плоскости.

Назначение переднего угла - уменьшить деформацию срезаемого слоя и облегчить сход стружки. Влияние величины переднего угла на условия резания: увеличение угла облегчает процесс резания, снижая силы резания. Однако в этом случае снижается прочность режущего клина и ухудшается теплоотвод в тело резца. Уменьшение угла повышает стойкость резцов.

Углом резания d называется угол между плоскостью резания и передней поверхностью резца (или касательной к ней).

Между этими углами существует соотношение:

 

, (1.6)

. (1.7)

 

Во вспомогательной секущей плоскости измеряются вспомогательный задний угол a₁ и вспомогательный передний угол γ ₁. Это угол между касательной к вспомогательной задней поверхности резца и плоскостью, проведенной через точку вспомогательной режущей кромки перпендикулярно основной плоскости.

Вспомогательный передний угол γ ₁ – это угол между передней поверхностью и плоскостью проходящей через точку вспомогательной режущей кромки параллельно основной плоскости.

В основной плоскости измеряются углы в плане.

Главным углом в плане j называется угол между плоскостью резания и рабочей плоскостью. Для резца он определяетсяпроекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи. Назначение главного угла в плане – изменять соотношение между шириной и толщиной среза при постоянных глубине резания и подаче. Уменьшение угла повышает прочность вершины резца, улучшает теплоотвод, повышает стойкость, но увеличивает силы резания и, увеличивает отжим и трение об обрабатываемую поверхность, создает условия для возникновения вибраций. При увеличении угла j стружка становится толще и лучше ломается.

Вспомогательным углом в плане φ ₁ называется угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи. При уменьшении угла шероховатость обработанной поверхности снижается. К еще большему снижению шероховатости приводит округление вершины резца радиусом r = 0, 2...2 мм.

Углом в плане при вершине e называется угол между проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость.

Между этими углами существуем соотношение:

 

. (1.8)

 

В плоскости резания, проходящей через главную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости, измеряется угол наклона главной режущей кромки λ. От этого угла зависит прочность вершины резца и направление схода стружки.

Углом наклона главной режущей кромки λ называется угол между режущей кромкой и основной плоскостью.

Если вершина резца – низшая точка режущей кромки, то угол λ положительный, если высшая – отрицательный (рис. 1.8). Если режущая кромка параллельна основной плоскости, угол λ равен нулю. При λ > 0 стружка отводится в сторону обработанной поверхности, при λ < 0 стружка отводится к обрабатываемой поверхности. Прочность вершины резца выше при λ > 0.

 

λ < 0 λ = 0 λ > 0

Рис. 1.8. Определение знака угла наклона главной режущей кромки

Все перечисленные углы резца соответствуют данным определениям, если вершина резца установлена на уровне вращения обрабатываемой детали и геометрическая ось стержня резца расположена перпендикулярно к оси вращения обрабатываемой детали. Нарушение этих условий приводит к изменению углов.

 

Средства контроля режущего инструмента и способы их применения

При определении качества режущих инструментов контроль их линейных размеров и углов является наиболее трудоемким процессом в общем комплексе контрольных операций и характеризуется многообразием методов и средств измерения. Этообъясняется сложностью формы большинства режущих инструментов, значительным количеством размерных параметров и многооперационностью технологических процессов изготовления режущих инструментов.

Методы и средства контроля, используемые в инструментальном производстве, отличаются большим разнообразием. Целесообразность применения тех или иных средств измерения определяется степенью их влияния на качество и себестоимость выпуска инструмента.

Специальные средства измерения применяются в условиях крупносерийного и массового производства, а также при других, видах производства, когда необходим контроль параметров, характерных только для режущих инструментов. Кроме того, использование специальных средств измерения рентабельно и в тех случаях, когда величина допуска, предусмотренного чертежом, на проверяемый параметр меньше погрешности существующего универсального прибора или когда допуск на контролируемый параметр настолько большой, что экономически нецелесообразно использование дорогостоящего прибора. Во всех других случаях применяются универсальные инструменты и приборы.

Применение тех или иных средств измерения зависит также от назначения элементов режущего инструмента в зависимости от их эксплуатации. Эти элементы можно подразделить на следующие группы:

· элементы, обеспечивающие стойкость и производительность инструмента. К ним относятся геометрические параметры, размеры и форма стружечных канавок и стружколомов и т. д.;

· размеры, определяющие возможность достижения при работе инструмента требуемых точности и чистоты обработанной поверхности;

· элементы крепежно-зажимных частей;

· подчиненные и вспомогательные конструктивные размеры. К этой группе относятся габаритные размеры, длина и диаметр шейки инструмента и т. д.

В соответствии с приведенной классификацией размерных параметров инструментов применяются различные методы их контроля. Для измерения углов используются различной конструкции угломеры. Биение режущих лезвий инструментов определяется с помощью специальных приборов. Фасонные профили режущих лезвий инструментов, стружечных канавок и стружколомающих устройств измеряются с помощью специальных шаблонов.

Для контроля резьбовых и особенно зуборезных инструментов следует использовать специальные приборы и приспособления. Наоборот, линейные размеры инструментов могут измеряться универсальным мерительным инструментом.