1.8. Передний и задний углы токарного резца

В ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ И В ЗАВИСИМОСТИ

От установки на станке

В зависимости от положения плоскости резания в процессе обра­ботки величина углов РИ может изменяться, что наблюдается, когда плоскость резания занимает иное положение, чем при определении углов в статике. Кроме того, геометрические параметры режущей час­ти инструментов, полученные после заточки, изменяются, или транс­формируются, в результате: изменения положения резца относитель­но основной плоскости; при установке вершины резца выше или 16

Рис. 1.11. Схема изменения величины статических углов резца в процессе резания при: а- α = 0°; б- α # 0°

ниже оси центров станка или детали; вследствие износа рабочих по­верхностей инструмента.

Предположим, что процесс резания осуществляется по кинемати­ческой схеме, показанной на рис. 1.11, где в качестве инструмента используется призматический брусок со статическими углами у — 0°, Зъ а = 0°. На рис. 1.11, а плоскость резания при обработке совпадает с -О плоскостью резания в статике, поэтому кинематические углы равны _чг углам в статике. Инструмент имеет угол а = 0°, в результате чего про-" исходит трение между задней и обрабатываемой поверхностями. Для уменьшения трения необходимо на инструменте создать положи­тельный задний угол а₃ или угол зазора a_3a3-

Теперь предположим, что инструменту сообщается одновремен­но два движения (рис. 1.11,6). Одно из движений (главное) соверша­ется со скоростью v₀, второе (движение подачи) — со скоростью S. Результирующей скоростью будет скорость резания v. В данном слу­чае траекторией движения точки режущей кромки является наклон­ная прямая ОВ, параллельная вектору скорости резания v. Эта пря­мая — след плоскости резания в процессе обработки. Таким образом, плоскость резания занимает иное положение, чем в статике, так как след плоскости резания в статике — прямая ОА. Передний угол в ста­тике у = 0°, в процессе резания он приобретает положительное значе­ние у_к [4, 18].

Задний угол в статике а = 0°, в процессе резания он имеет отрица­тельное значение. В этом случае осуществление процесса резания возможно лишь при условии смятия, пластического деформирования и выдавливания задней поверхностью слоя Сматериала обрабатывае­мой детали, препятствующего движению по направлению вектора v.

17

Ч тобы создать нормальные условия резания, необходимо обеспечить задний угол величиной α_д, который может быть назван углом движе­ния. Величина этого угла определяется из равенства [78]:

(1.9)

На величину α_д также возрастает статический передний угол. Для рассматриваемой схемы кинематический передний угол у_к = а_д. Зад­ний угол, полученный в результате заточки α₃, должен быть равным сумме углов:

При неправильно выбранных углах ϒ и α₁ т. е. без учета изменения их в процессе резания, работа РИ может протекать в тяжелых услови­ях. Величина углов α_д для каждой кинематической схемы резания оп­ределяется расчетом, а величина α_заз— по нормативам.

Рассмотрим влияние подачи на углы в движении для проходного резца, установленного по центру заготовки, с углами φ = 90° и λ= 0°. При продольном точении, когда заготовка вращается, а резец имеет движение продольной подачи, поверхность резания представляет со­бой винтовую поверхность (рис. 1.12, а). Действительная плоскость резания АА, касательная к поверхности резания, будет составлять с теоретической плоскостью резания ВВ угол а_д, представляющий со­бой угол подъема винтовой поверхности (рис. 1.12, б). В результате вместо заточенного заднего угла α₃ при резании получается угол α_заз, меньший угла α₃ на величину α_д:

(1.11)

В данном случае

(1.12)

Из уравнения (1.12) видно, что угол а_д увеличивается с возраста­нием подачи и уменьшением диаметра заготовки. Поэтому чем боль­ше подача, тем меньшим будет действительный задний угол а_заз в процессе резания. Для обычно используемых при точении подачах угол а_д незначителен. При нарезании же резьбы этот угол больше и принимается в расчет при назначении величины а₃ [78].

В рассмотренном случае при ср = 90° направление подачи совпа­дает с направлением главной секущей плоскости, в которой измеря­ется задний угол в статическом состоянии. При угле ф ф 90° этого сов­падения нет и угол а.д(ф) в главной секущей плоскости определяется по формуле

(1.13)

а действительный задний угол а_заз(_ф) = а₃ — а,^.

Если вершина резца установлена ниже или выше оси заготовки, необходимо учесть угол τ_φ (рис. 1,13).

Поскольку

(1.14)

Рис. 1.12. Влияние кинематики процесса продольного точения на изменение уг­лов резца

18

то

(1.15)

Знак плюс учитывается при установке вершины резца ниже цент­ра, знак минус — при ее установке выше центра детали. Для углов резца а_за3((р) при растачивании знаки плюс и минус учитываются в об­ратном направлении.

Подобное влияние на действительное значение заднего угла ока­зывает также подача при поперечном точении и отрезке. Пусть Ф = 90° и X = 0° (рис. 1.14). В связи с вращательным движением за­готовки и поступательным движением резца точки режущей кромки описывают архимедову спираль, касательная к которой будет действительной плоскостью резания АА. Следовательно, угол

19

Рис. 1.13. Геометрические параметры резца в зависимости от положения его вершины относительно оси центров при наружном точении (а, б, в) и растачи­вании (г, д, е); б — к расчету изменения величины заднего угла при установке резца выше линии центров

Рис. 1.14. Схема изменения углов резца у и а при отрезании или подрезке

торца детали

а₃аз ⁼ «з — а_д уменьшается с увеличением подачи, а также по прибли­жении резца к оси заготовки.

Поскольку а + р + у = 90°, а угол заострения резца всегда величи­на постоянная, с уменьшением заднего угла аз на какую-то величину а_д(_ф) передний угол уз должен увеличиться на эту же величину. Таким образом, резец в процессе работы имеет передний угол

(1.16)

где ϒ_к = α_Д(_ф); τ — угол поворота плоскости резания в результате уста­новки резца выше или ниже оси вращения заготовки.

1.9. ОСОБЕННОСТИ РАСТАЧИВАНИЯ, ОБРАБОТКИ ТОРЦОВ,

ОТРЕЗАНИЯ

Рис. 1.15. Расточные резцы

Отверстия в заготовках, полученных ковкой, литьем или сверле­нием с целью увеличения диаметра, повышения точности и уменьше­ния шероховатости, растачивают. Расточные резцы бывают проход­ными (рис. 1.15, а) для сквозных отверстий и упорные (рис. 1.15, б) — для глухих отверстий. Расточной резец закрепляют в резцедер­жателе станка параллельно оси заготовки. Для того чтобы головка резца вписывалась в обрабатываемое отверстие, задний угол делают несколько большим (α= 12... 16°), чем у резцов для наружного точе-

21

Рис. 1.16. Растачивание с помощью оправок:

а — с расточным упорным резцом, б— с расточным проходным резцом

Рис. 1.17. Углы в плане при растачи­вании упорным резцом

Рис. 1.18. Растачивание внутренних канавок

Рис. 1.19. Способы подрезания

торцов у закрепленных в патроне

заготовок

ния. Часть державки резца, расположенная у головки, выполняется тоньше крепежной части с целью исключения возможности касания ею поверхности отверстия. Отверстия диаметрами выше 80 мм раста­чивают резцами, закрепленными в оправке (борштанге) с торца или с наружной поверхности (рис. 1.16).

Внутренние торцы и уступы подрезают расточными упорными рез­цами с подачей к центру. Резец в этом случае должен иметь главный угол в плане, больший 90°; в частности, резец с углом φ= 95° будет иметь при подрезании фактический главный угол в плане φ = 5° (рис. 1.17).

Растачивание внутренних канавок (рис. 1.18, а) ведут резцами, по конструкции не отличающихся от обычных расточных резцов. Про­фильные канавки растачивают профильными резцами (рис. 1.18, б).

Обработку плоских торцовых поверхностей и уступов ведут про­ходными или подрезными резцами. На рис. 1.19 показаны способы подрезания торцов: а) прямым проходным резцом (рис. 1.9, а); ото­гнутым проходным резцом (в обоих случаях заготовки закреплены в патроне станка) (рис. 1.19, б); подрезным резцом с закреплением за­готовки в патроне с поджатым задним центром (рис. 1.19, в). На рис. 1.20 показан подрезной (торцовый) резец.

При подрезании невысоких уступов применяют проходные упор­ные резцы, работающие с продольной подачей; при этом подрезание уступа совмещают с точением наружной поверхности. 22

Протачивание наружных канавок и отрезание проводят прорез­ными (канавочными) (рис. 1.21) и отрезными (рис. 1.22) резцами. Главная режущая кромка у отрезного резца прямая, у прорезного мо­жет быть прямой или фасонной (в зависимости от формы канавки). Каждый из этих резцов имеет по две вспомогательные режущие кром­ки с углами φ₁ = 1...2⁰, кроме того, головки резцов суживаются к ос­нованию (φ₂ = 2...3⁰). Это уменьшает трение вспомогательных задних поверхностей резца о стенки отверстия.

Поскольку ширина рабочей части отрезного резца не превышает 5 мм, для предотвращения поломки резца необходимо соблюдать ряд

правил [22].

1. Резец устанавливать точно по центру заготовки.

2. Державку прямого отрезного резца устанавливать строго пер­ пендикулярно оси заготовки во избежание трения вспомогательных поверхностей о стенки канавки.

3. Отрезание проводить по возможности ближе к кулачкам патрона.

4. Рекомендуется выполнять отрезание, совмещая поперечную подачу с продоль­ ным перемещением резца на 1...2 мм в обе стороны.

5. При отрезании заготовок большого диаметра резец не следует подавать до оси заготовки. Выведя резец из канавки, деталь

отламывают. Рис. 1.20. Подрезной резец

23

Рис. 1.21. Прорезной резец 20°

(1.17)

где D — диаметр отверстия до растачивания.

При прорезании канавок и отрезании глубина резания измеряет­ся по перпендикуляру между вершинами для резцов с фасонными ре­жущими кромками и равна длине главной режущей кромки для рез­цов, имеющих главный угол в плане 90°.

Изменение заднего и переднего углов при отрезании показано на рис. 1.14.

Рис. 1.22. Отрезной резец

Что касается параметров режима резания, то при указанных мето­дах точения скорость резания, силы резания и эффективную мощ­ность определяют по аналогии с продольным наружным точением. Однако значения скоростей резания занижают по сравнению с про­дольным наружным точением до 20 %. Подачи также принимают меньшими. Например, при отрезании деталей диаметрами до 60 мм рекомендуется подача 0,1...0,15 мм/об; при больших диаметрах — до 0,3 мм/об.

Глубина резания при растачивании

24