Геометрия инструмента и ее влияние на процесс резания и качество обработки

Рассмотрим геометрию режущей части инструмента в статической системе координат на примере токарного проходного резца (рис. 10.5).

Главные углы рассматриваются в главной секущей плоскости Р τ. Главный задний угол α – угол между касательной к главной задней поверхности в рассматриваемой точке главной режущей кромки и плоскостью резания.

Наличие угла уменьшает трение между обработанной и главной задней поверхностями, что увеличивает стойкость инструмента. Однако чрезмерное увеличение угла приводит к уменьшению прочности режущего лезвия. Величина угла – 5–10° и выбирается в зависимости от упругих свойств обрабатываемого материала. Для тех видов обработки, при которых скорость подачи соизмерима со скоростью главного движения (нарезание резьбы), угол выбирается в пределах 8–14°. Главный передний угол γ – угол между основной плоскостью и передней поверхностью. Он может быть положительным (если передняя поверхность расположена ниже основной плоскости), равным нулю (передняя поверхность совпадает с основной плоскостью) и отрицательным (если передняя поверхность расположена выше основной плоскости).

Рис. 10.5. Углы резца в статической системе координат: V – движение резания; S – движение подачи; Pv – основная плоскость; Рn – плоскость резания; Р τ – главная секущая плоскость; α, γ – главные задний и передний углы; φ, φ₁ – главный и вспомогательный углы в плане; λ – угол наклона главной режущей кромки

Величина угла оказывает большое влияние на процесс резания. С увеличением угла уменьшаются деформации срезаемого слоя (режущему клину легче врезаться в металл), улучшаются условия схода стружки, уменьшаются силы резания, повышается качество обработки. Однако чрезмерное увеличение угла приводит к уменьшению прочности режущего лезвия, увеличению износа режущего лезвия вследствие выкрашивания, к ухудшению теплоотвода от инструмента. При обработке низкоуглеродистых и низколегированных сталей быстрорежущим инструментом угол γ выбирают в пределах 12– 18°. При обработке вязких материалов угол увеличивают, а при обработке хрупких и твердых материалов – уменьшают вплоть до отрицательных значений.

Углы в плане рассматриваются между направлением движения подачи и проекцией соответствующей режущей кромки на основную плоскость.

Главный угол в плане φ – угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением движения подачи. Угол определяет параметры переходного конуса между обрабатываемыми цилиндрами и угол фасок, т. е. выбирается конструктором. В основном угол влияет на шероховатость обработанной поверхности. С уменьшением угла шероховатость понижается, одновременно уменьшается толщина и увеличивается ширина срезаемого слоя, следовательно, уменьшаются сила и температура резания, приходящиеся на единицу длины режущей кромки, но резко увеличивается сила резания в направлении, перпендикулярном оси заготовки. Вспомогательный угол в плане φ₁ – угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением движения подачи. С уменьшением угла понижается шероховатость обработанной поверхности, одновременно увеличиваются прочность режущего лезвия и его стойкость.

Угол наклона главной режущей кромки λ – это угол между главной режущей кромкой и основной плоскостью, проведенной через вершину резца. Если вершина резца является высшей частью главной режущей кромки, λ> 0; если совпадает с основной плоскостью, λ = 0; если вершина является низшей частью главной режущей кромки, λ < 0. С увеличением угла ухудшается качество обработанной поверхности. Но чаще всего выбор величины и знака угла определяется направлением схода стружки. При отрицательных значениях угла λ стружка сходит по направлению движения подачи, что безопасно при работе на универсальных станках; при положительных – стружка сходит по направлению против движения подачи, что безопасно при работе на станках с автоматическим и полуавтоматическим циклом. Положительные углы применяются при обработке отверстий для того, чтобы стружка выходила из отверстия.

Материалы, применяемые для различного режущего инструмента рассмотрены в главе 2.