13. Геометрические параметры рабочей части

Слой материала заготовки отделяет лезвие инструменты, режущая кромка которого образуется пересечением передней и задней поверхностей, а положение этих поверхностей зависит от геометрических параметров инструмента.

Геометрические параметры в зависимости от целей их применения рассматривают в системах координат

• инструментальной (И),

• статический (С),

• кинематический (К).

Их обозначают индексами, указанными в скобках.

В инструментальной системе координат (инструментальные геометрические параметры) определяют геометрические элементы инструмента. Эту систему применяют для изготовления и контроля инструмента. Обычно геометрические параметры рассматривают относительно базы установки инструмента при изготовлении, контроле и эксплуатации.

В статической системе координат рассматривают геометрические параметры в системе, ориентированной относительно направления скорости главного движения резания. Эти параметры применяют для учета изменения геометрических параметров после установки инструмента на станке.

В кинематической системе координат рассматривают кинематические геометрические параметры в условиях процесса эксплуатации инструмента – в процессе резания.

При определении геометрических параметров необходимы плоскости:

• основная P_v, проведенная через рассматриваемую точку режущей кромки перпендикулярно скорости главного движения резания;

• резания P_n, касательная к профилю режущей кромки в рассматриваемой точке и перпендикулярная основной плоскости;

• главная секущая P_τ, перпендикулярная линии пересечения основной и плоскости резания;

• рабочая P_s, в которой расположены направления (векторы) скоростей главного движения резания D_r и движения подачи D_s.

Положение основной плоскости в инструментальной системе координат зависит от конструкции инструмента. У токарных и строгальных резцов прямоугольного поперечного сечения она совпадает с основной установочной базой резца; у инструментов с главным вращательным движением проходит через ось инструмента.

Основными геометрическими элементами лезвия являются:

• передний угол γ – угол в секущей плоскости между передней поверхностью лезвия и основной плоскостью;

• главный задний угол α – угол в секущей плоскости между задней поверхностью лезвия и плоскостью резания;

• угол в плане φ – угол в основной плоскости между плоскостью резания и рабочей плоскостью, т.е. угол между проекцией режущей кромки (касательной к режущей кромке в рассматриваемой точке) на основную плоскость и вектором скорости подачи;

• вспомогательный угол в плане φ₁ – угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и вектором, обратным направлению скорости подачи;

• угол наклона режущей кромки λ – угол в плоскости резания между режущей кромкой и основной плоскостью.

У некоторых инструментов различие в величинах инструментальных, статических и кинематических геометрических параметров незначительно, но у некоторых это различие большее, и его необходимо учитывать при назначении инструментальных геометрических параметров.

Задний угол α необходим для возможности перемещения лезвия по образованной им поверхности заготовки, для уменьшения контакта задней поверхности лезвия и образованной поверхности заготовки и возникающих между ними сил трения. С увеличением α интенсивность изнашивания лезвия на задней поверхности уменьшается и увеличивается стойкость инструмента. Однако при увеличении α уменьшается угол заострения β и прочность лезвия. Можно определить величину заднего угла взаимности от толщины а срезаемого слоя

sinα_к=0,13/а^0,3,

где α_к – кинематический главный задний угол, ⁰.

α_min-2⁰

Передний угол γ определяет положение передней поверхности лезвия и влияет на условия образования стружки, силу резания и на прочность лезвия. Угол γ назначают в зависимости от физико-механических свойств обрабатываемого материала и конструкции инструмента. Для упрочнения лезвия затрачивают фаску вдоль лезвия по передней поверхности на угол γ_ф, равным нулю или даже отрицательной величине.

От угла в плане φ зависит соотношение толщины и ширины срезаемого слоя при постоянных подачи и глубине резания. Он влияет на соотношение составляющих силы резания и на силу, оказывающую воздействие на возможное деформирование заготовки (например, при обработке тонких валов). По технологическим соображениям φ=0…90⁰.

Вспомогательный угол в плане φ₁ влияет на качество обработанной поверхности. Для повышения прочности вершины лезвия сопряжения главной и вспомогательной режущих кромок делают через переходную кромку.

Угол наклона режущей кромки λ влияет на направление схода стружки и упрочнение лезвия инструмента. При обработке вязких материалов при отрицательном значении угла λ (режущая кромка ниже вершины) стружка отходит вперед в направлении подачи Ѕ инструмента; при положительном λ (режущая кромка выше вершины) – назад от режущей кромки в сторону образованной поверхности заготовки и может ее портить. Угол λ также влияет на прочность лезвия, на положение точки первоначального контакта лезвия с обрабатываемым материалом, что особенно важно при прерывистом резании, например при точении, фрезеровании.