Углы резца относятся к основным геометрическим параметрам его режущей части. Определение, положение и величина их меняется в зависимости от того, рассматриваются ли они в процессе резания, или же вне связи с обрабатываемой заготовкой, т. е. как у геометрического тела.
Рассмотрим углы резца, как углы геометрического тела (Рис. 1). Для удобства понимания необходимо дать определения углов резца.
Под основной плоскостью понимается плоскость, параллельная к направлениям продольной и поперечной подач.
Рисунок - Главный и вспомогательные углы в плане
φ заключается между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением продольной подачи.
Вспомогательный угол в плане φ1 заключается между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением продольной подачи.
Угол при вершине (в плане) е заключается между проекциями главной и вспомогательной кромок на основную плоскость.
Угол наклона главной режущей кромки λ , заключается между главной режущей кромкой и линией, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости. Он измеряется и плоскости, проходящей через главную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости. Угол к принимается положительным, если вершина резца является наинизшей точкой главной режущей кромки, и отрицательным, если вершина резца является наивысшей точкой главной режущей кромки, и ранен пулю, если главная режущая кромка расположена параллельно основной плоскости.
Углы φ и φ1 и ε измеряются и основной плоскости.
Для определения переднего и заднего углов резца необходимо ввести понятия о главпой секущей плоскости, в которой подлежат измерению
эти углы. В качестве ее целесообразно принять плоскость NN, перпендикулярную к основной плоскости и к проекции, главной режущей кромки на эту плоскость.
Такая секущая плоскость мало отклоняется от плоскости, в которой происходит процесс отделения стружки при резании, и, кроме того, она упрощает измерение углов резца.
Главный задний угол α заключается между плоскостью, касательной к задней поверхности, и плоскостью, проходящей через главную режущую кромку перпендикулярно основной плоскости.
Главный передний угол γ заключается между плоскостью, касательной к передней поверхности, и плоскостью, проходящей через главную режущую кромку параллельно основной плоскости.
Следует еще различать вспомогательный задиий угол α 1 ,
измеряемый в секущей плоскости, перпендикулярной к основной плоскости и к проекции вспомогательной режущей кромки на эту плоскость. Он заключается между плоскостью, касательной к задней поверхности, и плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно основной плоскости.
Главные углы резца, передний и задний, обычно задаются в главной секущей плоскости NN. Однако при изготовлении приходится еще оперировать этими углами, расположенными в других секущих плоскостях. Например, в продольной плоскости /-/ (апр, упр),
расположенной параллельно оси резца и перпендикулярно основной плоскости, и в поперечной плоскости //-// (апоп, упоп
)расположенной перпендикулярно оси резца и основной плоскости.
Определим зависимости между этими углами.
Рис. 1 Определение углов резца в различных плоскостях
На Рис. 1 представлены следующие плоскости:
DЕ
FG
- основная плоскость, параллельная направлениям продольной и поперечной подачам (в данном случае совпадающая с опорной плоскостью резца и плоскостью чертежа);
АВ
GF
- плоскость, проходящая через режущую кромку АВ
перпендикулярно к основной плоскости;
АВ
GF
- плоскость, представляющая заднюю плоскость при рассмотрении задних углов и переднюю плоскость при рассмотрении передних углов;
М
NF
- плоскость, параллельная плоскости АВ
DЕ
и заключающая в ней угол λ;
В
DG
и А
EF
- ограничивающие тело резца плоскости, перпендикулярные к основной плоскости и к проекции режущей кромки на эту плоскость.
Проведем через любую точку R режущей кромки три искомых плоскости:
ROК
, в которой находятся углы а и у;
ROG,
в которой находятся углы а пр
и у пр;
ROF,
и которой находятся углы а поп
и у поп;
Линия GF пересечения плоскости АВ GF с основной плоскостью составляет угол ω с проекцией режущей кромки.
Работа 1
Токарные резцы
1. Части и элементы резца
При обработке резанием применяют режущие инструменты разнообразных форм и конструкций. Простейшей формой режущего инструмента является токарный резец (рис. 1). Резец имеет рабочую часть – головку Б, на которой расположены режущие элементы, и державку А, предназначенную для установки и закрепления резца на станке (в резцедержателе).
Рис. 1. Элементы режущих инструментов
Заточкой создаются клинообразная форма головки резца для лучшего внедрения в обрабатываемый материал. На головке резца расположены ее рабочие элементы (см. рис. 1): 1 –передняя поверхность; 3 –главная и 4 –вспомогательная задние поверхности 2 –главная и 6 –вспомогательная режущие кромки; 5 –вершина резца.
2. Поверхности на обрабатываемой детали, координатные
и секущие плоскости
На обрабатываемой детали (заготовке) различают следующие поверхности (рис. 2, а ): 1 –обрабатываемая, 2 –обработанная и 3 –поверхность резания. Для определения углов резца рассматривают следующие координатные плоскости:
Основная плоскость (ОП) – плоскость, проходящая через основание державки резца (рис. 2, а ).
Плоскость резания (ПР) – проходит через главное режущее лезвие резца, касательно к поверхности резания заготовки.
Главная секущая плоскость (N – N ) – плоскость, перпендикулярная к проекции главного режущего лезвия на основную плоскость (рис. 2, б ).
Рис. 2. Координатные и секущие плоскости
Вспомогательная секущая плоскость (N 1 – N 1) – плоскость, перпендикулярная к проекции вспомогательного режущего лезвия на основную плоскость. На рис. 2, б показаны следы плоскости N – N и N 1 – N 1 .
3. Углы токарного резца
Углы резца определяют положение в пространстве элементов его рабочей части. Эти углы называют углами резца в статике и показаны на рис. 3. Совокупность углов резца составляет его геометрию .
Рис. 3. Углы резца в статике
В главной секущей плоскости измеряют главный передний угол γ, главный задний угол α, угол заострения β и угол резания δ (рис. 3).Главный передний угол - угол, заключенный между передней поверхностьюрезца и плоскостью перпендикулярной к плоскости резания, проведенной через главную режущую кромку. На рис. 3 он положительный, но может быть равным нулю или иметь отрицательное значение.
Главный задний угол α - это угол, заключенный между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания.
Углом заострения β называют угол, заключенный между передней иглавной задней поверхностями.
Углыγ, α и βназывают главными углами , так как они определяют геометрию режущего клина. Сумма этих углов составляет 90˚, т.е.γ + α + β = 90˚.
Величины углов γи α находятся в пределах: γ = –10…+15˚; α = 6–12˚.
Положение вспомогательной задней поверхности определяется вспомогательным задним углом α 1 (в сечении N 1 – N 1).
Углы в плане измеряются в основной плоскости.
Главный угол в плане φ – угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи.
Вспомогательный угол в плане φ 1 – угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи.
Угол при вершине ε– угол между проекциями режущих кромок на основную плоскость. Сумма углов φ + φ 1 + ε = 180˚. Для проходных резцов φ = 30–90˚; φ 1 = 10–45˚.
Положение главной режущей кромки относительно основной плоскости определяется углом λ – углом наклона главной режущей кромки . Это угол, заключенный между главной режущей кромкой и линией, проведенной через вершину резца параллельно основой плоскости. Угол λ измеряется в плоскости, проходящей через главную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости.
а б в
Рис. 4 . Углы наклона главной режущей кромки
Угол λможет быть отрицательным (рис. 4, а ), равным 0 (рис. 4, б ) и положительным (рис. 4, в ). Для токарных резцов λ = –5…+15˚.
Угол λ влияет на направление схода стружки и прочность режущей кромки.
4. Классификация токарных резцов
На токарных станках выполняют много видов обработки, что привело к созданию большого количества резцов по назначению и конструкции. Типы токарных резцов в основном подразделяют по следующим признакам: виду обработки, характеру обработки, форме головки, направлению подачи, способу изготовления и роду материала режущей части.
Рис. 5. Основные типы токарных резцов
На рис. 5 приведены типы резцов по виду обработки. Проходные резцы 1,2 и 3 служат для обтачивания гладких цилиндрических и конических поверхностей. Подрезной резец 4 работает с поперечной подачей при обточке плоских торцовых поверхностей. Широкий проходной резец 5 служит для чистового продольного точения. Расточный резец 6 применяется при растачивании сквозных отверстий, а расточной упорный резец 7 - для растачивания глухих отверстий. Отрезной резец 8 применяется для разрезания заготовки и для протачивания кольцевых канавок. Для нарезания резьбы применяют резьбовой резец 9, а для обточки фасонных поверхностей - резец 10.
По характеру обработки резцы подразделяют на черновые (обдирочные) 2, чистовые 5 и для тонкого точения. По форме головки: прямые 1,3, отогнутые 2, оттянутые 8 и изогнутые.
По направлению подачи их подразделяют на правые и левые. Правые работают с подачей справа налево, а левые - слева направо. По способу изготовления резцы бывают целые, с приваренной встык головкой, с припаянной пластинкой, с механическим креплением режущей пластинки. По применяемому материалу резцы бывают из быстрорежущей стали, с пластинками из твердого сплава или минералокерамики, с кристаллами алмазов.
5. ИЗМЕРЕНИЕ УГЛОВ РЕЗЦА И ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА
Углы γ, α, α 1 , φ, φ 1 , λ измеряют с помощью угломера, а углы β, δ и ε определяют вычислением по формулам: β = 90 0 – (α + γ); δ = α + β и ε = 180 0 – (φ + φ 1).
В отчете необходимо описать основные типы токарных резцов, привести рисунок токарного проходного резца cобозначением частей и элементов резца. Измерить и вычислить углы проходного, подрезного и отрезного резцов и данные занести в табл. 1.
Таблица1.
Наименование резца |
Углы резца, град. |
|||||||||
Сделать чертеж токарного проходного резца с необходимыми сечениями и проставить все угловые обозначения.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
Какие движения различают при обработке резанием?
Что называют главным движением и движением подачи?
Назовите части и элементы токарного проходного резца.
Какую плоскость называют основной и какую плоскостью резания?
Какая плоскость называется главной секущей и какие углы измеряют в этой плоскости?
Назовите углы в плане.
Как измерить углы в плане?
Какой угол называют углом наклона главной режущей кромки, и на что он оказывает влияние?
Назовите типы токарных резцов и их назначение.
10. Как определить углы заострения резания и при вершине?
Главный угол в плане φ определяет соотношение между шириной и толщиной среза при постоянных значениях подачи и глубины резания. С уменьшением главного угла в плане φ уменьшается толщина среза и увеличивается его ширина. Это приводит к увеличению активной длины кромки, т. е. длины, находящейся в соприкосновении с заготовкой. Сила и температура резания, приходящиеся на единицу длины кромки, уменьшаются, а вместе с этим снижается и износ резца. С уменьшением угла φ резко возрастает радиальная составляющая силы резания Ру, что может повести к прогибу заготовки и даже к вырыванию ее из центров при недостаточном креплении. Одновременно могут появиться и вибрации при работе.
Экспернментальные работы показывают, что с уменьшением угла φ при постоянной подаче стойкость резца резко увеличивается, тогда как при постоянной толщине среза стойкость резца остается почти постоянной вне зависимости от изменения угла φ. Отсюда следует, что на стойкость резца оказывает влияние в основном толщина среза - примерно такое же, как и угол φ. С увеличением толщины среза степень влияния ее на стойкость возрастает. Следовательно, для повышения производительности рекомендуется применять малые углы φ при постоянной толщине среза, максимально допустимой в отношении прочности режущей кромки и при соответствующем (возможном) повышении подачи согласно формуле s=a/sin φ .Такой выбор режима резания возможен только при условии жесткости и виброустойчивости системы СПИД и при небольшом припуске на обработку. Рекомендуется применять углы в плане φ (в град.):
Для чистовой обработки в жестких условиях... 10-20
При обработке в жестких условиях, если l/d <6 ... 30-45
При работе в нежестких условиях l/d=6-12 ... 60-75
При обработке длинных заготовок малого диаметра l/d>12 ... 90
Рис. 7 - Главный угол в плане φ
Так, например, при обработке больших и массивных детален на крупных станках большой жесткости выгодно с точки зрения наибольшей стойкости применяй, резцы с углом в плане 10-20°. Наоборот, при обработке нежестких деталей, например валиков, втулок, гаечных метчиков, сверл, разверток и т. п., рекомендуется работать с большими углами в плане φ = 60-75°. При наличии у этих деталей буртиков, ступеней целесообразно применять резцы с φ = 90°. Они позволяют производить наряду с обработкой на проход также и поперечное обтачивание и таким образом отпадает надобность в смене резца. Для деталей типа ступенчатых валиков при такой обработке получается большая экономия во времени, связанном с перестановкой резцов. В станкостроении имеется значительное количество таких деталей; по этой причине станкостроители часто применяют резцы с φ - 90°.
Рабочая часть осуществляет резание и состоит из следующих элементов.
Передняя поверхность А^- поверхность лезвия, контактирующая в процессе резания со срезаемым слоем и стружкой. Задняя поверхность - поверхность лезвия, контактирующая в процессе резания с поверхностями заготовки. Различают главную и вспомогательную задние поверхности. Главная задняя поверхность А а примыкает к главной режущей кромке. Вспомогательная задняя поверхность А" а примыкает к вспомогательной режущей кромке.
Режущая кромка - кромка лезвия инструмента, образуемая пересечением его передней и задней поверхностей. Часть режущей кромки, формирующую большую сторону сечения срезаемого слоя, называют главной режущей кромкой К, меньшую сторону сечения срезаемого слоя - вспомогательной режущей кромкой К".
Вершина лезвия - участок режущей кромки в месте пересечения двух задних поверхностей. У проходного токарного резца вершиной является участок лезвия в месте пересечения главной и вспомогательной режущих кромок. Вершина может быть острой, закругленной или в виде прямой линии.
Форма лезвия резца определяется конфигурацией и расположением его поверхностей и режущих кромок. Взаимное расположение передней и задних поверхностей и режущих кромок в пространстве определяет углы резца. Углы рассматриваются как на неподвижном инструменте (статическая система координат), так и в процессе резания с учетом траектории движения точек режущих лезвий (кинематическая система координат). Для изготовления и контроля инструмента используется инструментальная система координат.
Рассмотрим углы резца в статике, т.е. в статической системе координат. Для определения углов резца вводятся следующие координатные плоскости (рис. 21.5).
Основная плоскость P v - координатная плоскость, проведенная через рассматриваемую точку режущей кромки перпендикулярно направлению скорости главного или результирующего движения резания в этой точке. Плоскость резания Р п - координатная плоскость, касательная к поверхности резания и проходящая через главную режущую кромку резца. Главная секущая плоскость Р т - координатная плоскость, перпендикулярная линии пересечения основной плоскости и плоскости резания. Рабочая плоскость Р„- плоскость, в которой расположены направления скоростей движения резания и движения подачи.
резца в статике |
Исходя из условий, что ось резца перпендикулярна линии центров станка, а вершина резца находится на этой линии, у токарного резца различают главные и вспомогательные углы (рис. 21.6).
Передний угол у измеряют в главной секущей плоскости Р т между передней поверхностью А 1 и основной плоскостью Р„. Он оказывает большое влияние на процесс резания. С увеличением у уменьшается работа, затрачиваемая на процесс резания, улучшаются условия схода стружки и повышается качество обработанной поверхности. Но увеличение переднего угла приводит к снижению прочности резца и ускоренному его изнашиванию вследствие выкрашивания режущей кромки и уменьшения тепло- отвода. Различают углы положительные (+у), отрицательные (-у) и равные нулю. При обработке твердых и хрупких материалов применяют небольшие передние углы, мягких и вязких материалов - углы увеличивают. При обработке закаленных сталей твердосплавным инструментом или при прерывистом резании для увеличения прочности лезвия назначают отрицательные углы у. В зависимости от механических свойств обрабатываемого материала, материала инструмента и режимов резания углы у назначают от -10° до +20°.
Задний угол а измеряют в главной секущей плоскости Р т между задней поверхностью А а и плоскостью резания Р п. Угол а предназначен для уменьшения трения между главной задней поверхностью и поверхностью резания. Большую роль при назначении этого угла играют упругие свойства обрабатываемого материала. Увеличение угла а ведет к уменьшению прочности резца. При обработке вязких материалов назначают большие углы а, а при обработке твердых и хрупких материалов или при большом сечении срезаемого слоя назначают меньшие углы а. Угол а может находиться в пределах 6... 12°.
Главный угол в плане<р - угол между плоскостью резания Р п и рабочей плоскостьюP s .Он оказывает значительное влияние на шероховатость обработанной поверхности и продолжительность работы резца до затупления. С уменьшением угла ср возрастают деформация заготовки и отжим резца, появляются вибрации, ухудшается качество обработанной поверхности. Чаще всего угол ф для токарных проходных резцов берется равным 45°, но в зависимости от конкретных условий (прежде всего от жестко
сти детали) он может уменьшаться до 30° или увеличиваться до 90° (при обработке длинных и тонких валов).
Вспомогательный угол в плане(pj - угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и рабочей плоскостью Р.. Угол Угол заострения р измеряют в главной секущей плоскостиP t ,это угол между передней и задней поверхностями резца. Между углами а, Р и у существует зависимость а+Р + у = 90°. При (а+Р)<90° угол у считают положительным, при (а+р)>90° - отрицательным. Угол при вершине е измеряют в основной плоскости Р„ между проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость Р„. Угол наклона главной режущей кромки X измеряют в плоскости резания Р„, это угол между режущей кромкой и основной плоскостью Р„. Угол X может быть отрицательным (вершина является высшей точкой лезвия), равным нулю (режущее лезвие параллельно основной плоскости) и положительным (вершина является низшей точкой режущего лезвия). Он определяет направление схода стружки. Если X = 0, стружка сходит в направлении главной секущей плоскости перпендикулярно главной режущей кромке. При X < 0 стружка сходит к обрабатываемой поверхности. При X > 0 стружка сходит к обработанной поверхности. При чистовой обработке принимать угол X положительным не рекомендуется, так как стружка может наматываться на заготовку и царапать обработанную поверхность. Поэтому при чистовой обработке угол X назначают отрицательным (до -5°). При черновой обработке, когда нагрузка на резец большая и качество обработанной поверхности не имеет большого значения, угол X положителен (до +5°). На рис. 21.7, г показано изменение углов в плане <р и ф г в зависимости от положения оси резца относительно линии центров станка. При отклонении оси резца от перпендикуляра к линии центров углы в плане будут отличаться от расчетных. Таким образом, установка резца на станке должна соответствовать расчетным значениям его углов. Токарная обработка деталей предполагает применение разных видов резцов: проходные, расточные, резьбовые, фасонные. Они проводят черновую и чистовую обработку поверхностей детали, внутреннюю выборку, нарезание резьбы. имеет много признаков. Они конструктивно сформированы следующими основными частями: державкой, рабочей головкой (у некоторых видов резцов может быть сменной). Под правильной заточкой понимают придание определённой геометрической формы головке резца — обеспечение требуемых значений угловых параметров. Правильная ориентация режущей кромки определяется трёмя плоскостями. Имеют, установленные стандартами, названия: передняя, задняя и дополнительная (вспомогательная). Вдоль первой происходит движение образовавшейся стружки. Она именуется главной задней поверхностью. Вторая, направлена вдоль задней поверхности резца. Её называют вспомогательной задней поверхностью. Обе поверхности резца называют кромками. Они повёрнуты лицевой стороной к обрабатываемой детали. Во время заточки уделяется внимание характеристикам встречи обеих кромок. Неправильная операция снижает качество обработки. Приводит к механическому повреждению резца. Особый интерес представляет точка пересечения плоскостей, называемая вершиной. На неё приходится самая большая нагрузка. Углы, определяющие характеристики резца делятся на следующие категории: Величины перечисленных показателей зависят от следующих характеристик: Конструктивно резцы имеют четыре вида: При задании углов обращают внимание на сторону подачи. Процесс может происходить слева или справа. Основной называется плоскость, ориентированная вдоль движения резца. Располагается перпендикулярно по отношению к предыдущей — называется плоскостью резания. Третьей является вспомогательная плоскость. Её след определяет углы резца. Для получения качественного изделия внимание обращают на угол резания и заострения. Один получил наименование — главный передний угол. Второй соответственно именуется — главный задний. Каждый влияет на результат обработки: Расположены на вспомогательной плоскости. Первый образован её угловой разницей с направлением, ориентированным продолжением режущей кромки. Вторым является параметр, сформированный отрезком прямой, проходящей через вершину и поверхность расположения кромки. Для они имеют следующие названия углов в плане: Первый образуется между плоскостью расположения проекции кромки с главной плоскостью инструмента. Второй определяется между продолжением проекции режущей кромки с плоскостью, направленной по движению заготовки. Третий находится между первой перечисленной плоскостью с основной плоскостью. Численные значения параметра, расположенного у вершины могут принимать положительные и отрицательные значения. Положительным он получается, когда вершина места заточки находится на нижней точке обрабатываемой детали. Знак минус — вершина достигает высшей точки. Каждый образец проходит процедуру измерения перечисленных характеристик. Их проводят с использованием специальных измерительных приборов. Используют настольный угломер, или механический, оснащённый нониусом. Полученные результаты обязательно фиксируются в журнале. Первый тип измерителя позволяет определять параметры углов, расположенных на главной плоскости. Конструктивно он состоит из следующих деталей: Последовательность проведения измерений производится следующим образом. Выбранный образец размещается на основании. Поверхность кромки совмещают с одной плоскостью стойки. Вторую направляют параллельно исследуемой кромки. Полученные значения на градусной линейке являются значением измеряемого показателя. Обязательным условием проведения измерений считается обеспечение плотного прилегания шаблона к соответствующей поверхности резца. Измерение таких специфических параметров, как углы в плане осуществляется механическим угломером, оснащённым нониусом. Его конструкция включает следующие основные элементы: Последовательность проведения измерений несколько отличается от последовательности операций настольного угломера. Для получения точного значения параметра необходимо точно совместить одну планку с боковой поверхностью корпуса. Режущую кромку следует направить параллельно второй планке. Численные значения считывают с помощью имеющегося встроенного нониуса. Полученные значения фиксируются в документации.
Главные углы
Вспомогательные углы
Углы в плане
Измерение углов резца
Предыдущая статья: Счетчик Гейгера-Мюллера: история создания, принципы работы и назначение
Следующая статья: Счетчик Гейгера-Мюллера: история создания, принципы работы и назначение Подключение к Arduino