Элементы токарного проходного резца

Токарный прямой проходной резец (рис. 39) состоит из двух частей: рабочей 1 и стержня 2. Стержень имеет квадратную или прямоугольную форму поперечного сече­ния и служит для закрепления резца в резцедержателе станка. Рабочая часть рез­ца выполняет работу резания и состоит из нескольких элементов.

Рис. 39. Элементы токарного прямого проходного резца.

Передняя поверхность 1 – поверхность, по которой сходит стружка в процессе резания. Главная задняя поверхность 2 – поверхность, обращенная к поверхности резания заготовки. Вспомогательная зад­няя поверхность 5 – поверхность, обращен­ная к обработанной поверхности заготов­ки. Главное режущее лезвие 3 – линия пе­ресечения передней и главной задней поверхностей. Вспомогательное режущее лезвие 6 – линия пересе­чения передней и вспомогательной задней поверхностей. Вершина резца 4 – точка пересечения главного и вспомогательного режу­щих лезвий.

Перечисленные элементы имеют не только резцы, но и другие режущие инструменты. Кроме этих элементов, инструменты могут иметь переходное (дополнительное) режущее лезвие, располагающееся между главным и вспо­могательным режущими лезвиями. В этом случае рабочая часть инструмента имеет еще переходную заднюю поверхность. У некоторых инструментов возможно дублирование элементов.

Вершина рабочей части резца может быть острой или закруг­ленной. Если вершина резца закруглена, то шероховатость обра­ботанной поверхности уменьшается, так как в этом случае умень­шается площадь остаточного сечения срезаемого слоя материала. Наличие переходного режущего лезвия также уменьшает шеро­ховатость обработанной поверхности заготовки.

Координатные плоскости для определения углов резца

Для выполнения работы резания рабочей части режущего инструмента придают форму клина. Для этого инструмент зата­чивают по передней и задним поверхностям. Для определения углов, под которыми располагаются поверхности рабочей части инструмента относительно друг друга, вводят координатные плоскости. Рассмотрим координатные плоскости применительно к токарной обработке.

Основная плоскость (ОП) — плоскость, параллельная направ­лениям продольной и поперечной подач. У токарных резцов за основную плоскость принимают плоскость, проходящую через основание стержня (рис. 40, а).

Рис. 40. Координатные плоскости

Плоскость резания (ПР) проходит через главное режущее лез­вие резца, касательно к поверхности резания заготовки.

Главная секущая плоскость (NN) — плоскость, перпендикуляр­ная к проекции главного режущего лезвия на основную пло­скость (рис. 40, б).

Вспомогательная секущая плоскость (N1N1) — плоскость, пер­пендикулярная к проекции вспомогательного режущего лезвия на основную плоскость. На рис. 40, б показаны следы плоско­стей NN и N1N1.

Углы токарного резца

Углы резца определяют положение элементов рабочей части в пространстве относительно координатных плоскостей и отно­сительно друг друга. Эти углы называют углами резца в статике. Знание углов инструмента необходимо для его изготовления в металле. Кроме того, углы инструмента оказывают существенное влияние на процесс резания и качество обработки. У токарного резца различают главные и вспомогательные углы, которые рас­сматривают исходя из предположения, что ось стержня резца перпендикулярна к линии центров токарного станка; вершина резца находится на линии центров станка; совершается лишь главное движение резания. Углы токарного прямого проходного резца показаны на рис. 41.

Главный передний угол γ измеряют в главной секущей пло­скости между следами передней поверхности и плоскости, пер­пендикулярной к следу плоскости резания. В дальнейшем угол γ будем называть передним углом.

Передний угол γ оказывает большое влияние на процесс резания материала. С увеличением угла γ уменьшается деформации срезаемого слоя, так как инструмент легче врезается в материал снижаются сила резания и расход мощности. Одновременно улуч­шаются условия схода струнит и повышается качество обра­ботанной поверхности заготовки. Однако чрезмерное увеличении угла γ приводит к ослаблению главного режущего лезвия, снижению его прочности, увеличению износа вследствие выкрашивания, ухудшению условий теплоотвода от режущего лезвия.

Рис. 41. Углы резца в статике

При обработке хрупких и твердых материалов для повыше­ния прочности и увеличения времени работы инструмента (стой­кости) следует назначать меньшие углы; при обработке мягких и вязких материалов передний угол имеет большие значении.

Главный задний угол α измеряют в главной секущей плоскости между следами плоскости резания и главной задней поверхности. Наличие угла α уменьшает трение между главной задней поверхностью инструмента и поверхностью резания заготовки, вследствие чего уменьшается износ инструмента по главной задней поверхности. Увеличение угла α приводит к снижению прочности режущего лезвия. Угол α назначают исходя из величины упру­гого деформирования обрабатываемого материала.

Вспомогательный задний угол α1 измеряют во вспомогательной секущей плоскости между следами вспомогательной задней поверхности и плоскости, проходящей через вспомогательное режу­щее лезвие перпендикулярно основной плоскости. Наличие у ин­струмента угла α1 уменьшает трение между вспомогательной задней поверхностью инструмента и обработанной поверхностью заготовки.

Главный угол в плане φ — угол между проекцией главного ре­жущего лезвия на основную плоскость и направлением подачи.

Угол φ влияет на шероховатость обработанной поверхности заготовки: с уменьшением φ шероховатость обработанной поверх­ности уменьшается. Одновременно уменьшается толщина и уве­личивается ширина срезаемого слоя материала. Это приводит к тому, что увеличивается активная длина главного режущего лезвия. Сила и температура резания, приходящиеся на единицу длины режущего, лезвия, уменьшаются, что снижает износ инстру­мента. С уменьшением угла φ резко возрастает составляющая силы резания, направленная перпендикулярно оси заготовки, что вы­зывает повышенную ее деформацию. С уменьшением угла φ воз­можно возникновение вибраций в процессе резания, что снижает качество обработанной поверхности.

Вспомогательный угол в плане φ1 — угол между проекцией вспомогательного режущего лезвия на основную плоскость и на­правлением, обратным движению подачи. С уменьшением угла φ1 шероховатость обработанной поверхности уменьшается, одновре­менно увеличивается прочность вершины резца и снижается его износ.

Угол наклона главного режущего лезвия λ измеряют в плоскости, проходящей через главное режущее лезвие резца перпендику­лярно основной плоскости, между главным режущим лезвием и линией, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости.

Угол λ может быть положительным, отрицательным и равным нулю (рис. 42, а – в), что влияет на направление схода стружки.

Угол λ может быть положительным, отрицательным и равным нулю (рис. 42, а – в), что влияет на направление схода стружки.

Рис. 42. Угол наклона главного режущего лезвия

Если вершина резца является высшей точкой главного режу­щего лезвия, то угол λ отрицателен и стружка сходит в направле­нии подачи. Если главное режущее лезвие параллельно основной плоскости, то λ = 0 и стружка сходит по оси резца. Если вершина резца является низшей точкой главного режущего лезвия, то угол λ положителен и стружка сходит в направлении, обратном направ­лению подачи.

Направление схода стружки важно учитывать при обработке заготовок на токарных автоматах. При обработке заготовок стружку необходимо от­водить так, чтобы она не мешала работе инструментов в соседних позициям автомата.

С увеличением угла λ качество обработанной поверхности ухудшается, осевая составляющая силы резания уменьшается, а радиальная и вертикальная составляющие увеличиваются.

Углы γ, α, φ и φ1 могут изменяться вследствие погрешности установки резца в резцедержателе станка. Если при обтачивании цилиндрической поверхности вершину резца установить выше линии центров станка, то угол γ увеличится, а угол α уменьшится. При установке вершины резца ниже линии центров станка угол γ уменьшится, а угол α увеличится.

Если ось резца не будет перпендикулярна линии центров станка, то это вызовет изменение углов φ и φ1.

В процессе резания углы резца γ и α также изменяются. Это объясняется тем, что изменяется положение плоскости резании в пространстве из-за наличия двух движений: вращения заго­товки и поступательного движения резца. В этом случае факти­ческой поверхностью резания, к которой касательна плоскость резания, является винтовая поверхность. Положение плоскости резания в пространстве определяется соотношением скоростей этих двух движений. При работе с большими подачами, а также при нарезании резьбы резцом, углы γ и α будут изменяться су­щественно, что необходимо учитывать при изготовлении резцом.

Углы γ и α в процессе резания могут быть переменными (например, при обработке сложных поверхностей деталей типа ку­лачков, лопаток турбин и т. п.).

Углы при обработке таких деталей изменяются вследствие сложного относительного движения заготовки и резца, в результат чего изменяется положение плоскости резания в пространстве при обработке различных участков поверхности заготовки.