Конструктивные элементы и геометрические параметры проходных токарных резцов

Из всех видов токарных резцов наиболее распространенными явля­ются проходные резцы. Они предназначены для точения наружных по­верхностей, подрезки торцов, уступов и т.д.

Призматическое тело проходного резца (рис. 1), как и любо го дру­гого, состоит из режущей части (головки) и державки. Головка резца содержит переднюю 1, главную заднюю 2 и вспомогательную заднюю 3 поверхности. Пересечения этих поверхностей образуют главную 4 и вспомогательную 5 режущие кромки.

По передней поверхности сходит снимаемая резцом стружка. Глав­ная задняя поверхность обращена к поверхности резания, образуемой главной режущей кромкой, а вспомогательная задняя поверхность – к обработанной поверхности детали.

Указанные поверхности и режущие кромки после за­точки располагаются под определенными углами отно­сительно двух координатных плоскостей и направления подачи, выбираемыми с уче­том кинематики станка.

За координатные плоско­сти (рис.2) принимают две взаимно перпендикулярные плоскости: 1) плоскость ре­зания, проходящую через главную режущую кромку, и вектор скорости резания, ка­сательный к поверхности резания, и 2) основную плоскость, проходящую че­рез эту же кромку и нормаль к вектору скорости резания.

Есть другое определение основной плоскости: это плоскость, про­ходящая через векторы продольной S_пр и радиальной S_р подач. В частном случае она может совпадать с основанием резца. В этом случае возмож­но измерение углов резца вне станка в его статическом положении.

За вектор скорости резания, применительно к резцам, а также ко многим другим инструментам, принимают вектор окружной скорости детали без учета вектора продольной подачи, который во много раз меньше вектора окружной скорости и не оказывает заметного влияния на величину передних и задних углов. Только в отдельных случаях, применительно, например, к сверлам, в точках режущих кромок, приле­гающих к оси сверла, это влияние становится существенным.

На рис. 2 представлены вид заготовки и резца в плане и геомет­рические параметры, обязательно указываемые на рабочих чертежах резцов: γ, α, α₁, λ, φ, φ₁. Ниже даны определения и рекомендации по назначению их величин.

Передний и задний углы главной режущей кромки принято изме­рять в главной секущей плоскости N-N, проходящей нормально к про­екции этой кромки на основную плоскость, которая в данном случае совпадает с плоскостью чертежа. Плоскость N-N выбрана в связи с тем, что именно в ней происходит деформация металла при резании.

Передний угол γ — это угол между основной плоскостью и плоско­стью, касательной к передней поверхности. Величина этого угла оказы­вает на процесс резания определяющее влияние, так как от него зависят степень деформации металла при переходе в стружку, силовая и тепло­вая нагрузки на режущий клин, прочность клина и условия отвода тепла из зоны резания. Оптимальное значение переднего угла γ определяется опытным путем в зависимости от физико-механических свойств обраба­тываемого и режущего материалов, факторов режима резания (v, s, t) и других условий обработки. Возможные значения угла γ находятся в пределах 0…30⁰. Для упрочнения режущего клина, особенно изготов­ленного из хрупких режущих материалов, на передней поверхности за­тачивают фаску с нулевым или отрицательным передним углом (γ_ф=0…-5°) , шириной f, зависящей от подачи.

Задний угол α — это угол между плоскостью резания и плоскостью, касательной к задней поверхности. Фактически это угол зазора, препятствующего трению задней поверхности резца о поверхность резания. Он влияет на интенсивность износа резца и в сочетании с углом γ влияет на прочность режущего клина и условия отвода тепла из зоны резания.

Чем меньшую нагрузку испытывает режущий клин и чем он проч­нее, тем больше значение угла α. Его величина зависит, таким образом, от сочетания свойств обрабатываемого и режущего материалов, от ве­личины подачи и других условий резания. Например, для резцов из бы­строрежущей стали при черновой обработке конструкционных сталей α=6…8°, для чистовых операций — α=10.. .12°.

Угол наклона главной режущей кромки λ — это угол между ос­новной плоскостью, проведенной через вершину резца, и режущей кромкой. Он измеряется в плоскости резания и служит для предохране­ния вершины резца А от выкрашивания, особенно при ударной нагрузке, а также для изменения направления сходящей стружки. Угол λ считает­ся положительным, когда вершина резца занижена по сравнению с дру­гими точками главной режущей кромки и в контакт с заготовкой вклю­чается последней. Стружка при этом сходит в направлении обработан­ной поверхности (от точки В к точке А), что может существенно повы­сить ее шероховатость. При черновой обработке это допустимо, так как после нее следует чистовая операция, снимающая эти неровности. Но при чистовых операциях, когда нагрузка на режущий клин невелика, первостепенное значение приобретает задача отвода стружки от обрабо­танной поверхности. С этой целью назначают отрицательные значения угла (- λ ). При этом вершина резца А является наивысшей точкой режу­щей кромки, а стружка сходит в направлении от точки А к точке В.

Наличие угла λ усложняет заточку резцов. Поэтому практические значения этого угла невелики и находятся в пределах λ = +5…-5°.

Углы в плане φ и φ₁ (главный и вспомогательный) — это углы между направлением продольной подачи S_пр и, соответственно, проек­циями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плос­кость. Главный угол в плане φ определяет соотношение между толщиной и шириной срезаемого слоя. При уменьшении угла φ стружка становится тоньше, улучшаются условия теплоотвода и тем самым повышается стойкость резца, но при этом возрастает радиальная составляющая силы резания. При обточке длинных заготовок малого диаметра это может привести к их деформации и вибрациям. В этом случае принимается угол φ=90°.

Для других случаев рекомендуется:

• при чистовой обработке φ=10.. .20°;
• при черновой обработке валов (l/d = 6…12) φ= 60…75°;
• при черновой обработке более жестких заготовок φ= 30…45°.

Вспомогательный угол в плане φ₁ оказывает влияние на высоту h остаточных гребешков (шероховатости) на обработанной поверхности, величина которых возрастает с увеличением φ₁ и подачи s.

У проходных резцов обычно угол φ₁=10…15°. С уменьшением угла φ₁ до 0° величина h также уменьшается до нуля, что позволяет значи­тельно увеличить подачу, а следовательно, и производительность про­цесса резания.

Вспомогательный задний угол α₁, измеряемый в сечении N₁—N₁, перпендикулярном к вспомогательной режущей кромке, принимается примерно равным углу α. Он образует зазор между вспомогательной задней поверхностью и обработанной поверхностью заготовки.

Вспомогательный передний угол γ₁ определяется заточкой перед­ней поверхности и на чертеже обычно не указывается.

С целью повышения прочности режущей части резца предусматри­вается также радиус скругления его вершины в плане: r = 0,1…3,0 мм. При этом большее значение радиуса применяется при обработке жест­ких заготовок, так как с увеличением этого радиуса возрастает радиаль­ная составляющая силы резания.