Любой из режущих инструментов имеет рабочую (режущую) и крепежную части. В основе режущей части лежит клин, предназначенный для снятия стружки.
Крепежная часть, оформленная в виде корпуса или хвостовика, служит для установки, базирования и закрепления инструмента на станке.
Режущий клин ограничен двумя поверхностями: передней, по ко-торой сходит стружка, и задней, обращенной к поверхности резания, которая образуется после снятия стружки. Если эти поверхности пло-ские, их называют гранями. При пересечении они образуют режущую кромку (лезвие).
Различают главную и вспомогательную режущие кромки. Первая служит для срезания основной части припуска, а вторая – лишь частично участвует в этом процессе и служит для зачистки и окончательного формирования обработанной поверхности. У некоторых инструментов, например резьбонарезных, вспомогательные режущие кромки отсутствуют. Для обеспечения работоспособности многолезвийных инструментов пространство между зубьями должно быть достаточным по объему для свободного размещения снимаемой стружки. С этой же целью на передних поверхностях часто предусматривают углубления, уступы и другие элементы для завивания или дробления стружки. При большой ширине срезаемых слоев на режущих кромках делают канавки или выемки для деления стружки по ширине и рационального распределения нагрузки между зубьями.
У многих режущих инструментов (сверла, зенкеры, развертки, про-
тяжки и др.) рабочая часть делится на режущую и калибрующую.
Режущая часть служит для снятия основного припуска, а калибрующая – для окончательного формирования обработанной поверхно-
сти и восполнения режущей части инструмента при переточках. В неко-
торых случаях она также служит для направления инструмента и обес-
печения его самоподачи, например у резьбонарезных инструментов.
У инструментов для обработки отверстий калибрующая часть оформляется в виде ленточек, на которых расположены вспомогательные режущие кромки. При этом ленточки служат для направления и базирования инструментов в отверстии, а вспомогательные кромки – для окончательного формирования обработанной поверхности отверстий. Для предотвращения защемления инструментов в отверстии и снижения сил трения на ленточках вследствие упругой деформации обработанных поверхностей, как правило, предусматривается небольшая обратная конусность, т.е. уменьшение наружного диаметра инструмента в направлении к хвостовику.
Для подвода смазочно-охлаждающих технологических средств
(СОТС) в рабочей части инструментов могут быть выполнены внутренние каналы.
В зависимости от назначения инструмента и формы поверхности
детали режущие кромки по форме могут быть прямолинейными, винтовыми или фасонными.
Винтовые стружечные канавки и режущие кромки, располагаемые
на них, обеспечивают лучшие условия удаления стружки из зоны резания и более равномерную работу инструмента.
Работоспособность, прочность и стойкость всех режущих инструментов зависят от материала, из которого изготовлен режущий клин, физико-механических свойств обрабатываемого материала (твердость, прочность и др.) и от углов заточки режущего клина, называемых геометрическими параметрами инструмента. На оптимальное значение последних влияют режимы резания: скорость v, подача s и глубина t.
На рабочих чертежах инструментов не принято указывать угол заострения режущего клина. Приводят только значения углов заточки: переднего и заднего , имея в виду, что 90 ( ) . Эти углы отсчитываются от координатных плоскостей: основной и плоскости резания, задаваемых кинематикой взаимодействия инструмента и заготовки в процессе резания. Положение взаимно перпендикулярных координатных плоскостей (рис. 1, а) определяется двумя линиями: режущей кромкой и векторами скорости резания (плоскость резания) и подачи (основная плоскость). Передний угол – это угол между передней плоскостью и плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания. Задний угол – это угол зазора между задней поверхностью и плоскостью резания. Если в сечении, нормальном к режущей кромке, передняя и задняя поверхности инструмента криволинейны, то их заменяют прямыми, касательными к ним (рис. 1, б). Кроме обязательных углов и , режущие кромки могут быть заточены также с углами в плане
и 1 и с углом наклона главной режущей кромки к основной плоскости.
На форму режущих кромок, а также стойкость инструмента, производительность и точность изготовления детали оказывают влияние принятый метод формообразования поверхности детали и принятая схема резания.
Окончательное формообразование поверхности детали может быть
осуществлено методами: следа, копирования и обката.
При использовании метода следа (рис. 2, а) обработанная поверхность образуется вершиной режущей кромки в соответствии с формой траектории ее движения, задаваемой станком.
Форма режущей кромки совпадает с образующей обработанной поверхности только при методе копирования (рис. 2, б), реализуемом при радиальной подаче инструмента.
При методе обката (рис. 2, в) обработанная поверхность является огибающей различных положений режущей кромки, которые обеспечиваются кинематикой процесса обработки, т. е. согласованными движениями инструмента и заготовки.
Под схемой резания понимают последовательность удаления припуска режущими кромками. В конструкциях режущих инструментов применяются следующие схемы резания: профильная, генераторная, комбинированная, одинарного и группового резания.
При профильной схеме режущие кромки подобны профилю обработанной поверхности, а припуск удаляется за счет превышения каждого последующего зуба над предыдущим. Таким образом, обработанная поверхность окончательно формируется последним режущим зубом, т.е. применяется комбинированная схема.
При генераторной схеме форма режущей кромки не совпадает с профилем детали, а обработанная поверхность формируется последовательно всеми зубьями инструмента. При этом качество поверхности несколько ухудшается, но удается значительно увеличить подачу и стойкость инструмента. В этом случае для снижения шероховатости поверхности последние зубья инструмента выполняют по профильной схеме.
Эти схемы резания, а также одинарная и групповая схемы используются главным образом при протягивании и служат для перераспределения нагрузки между зубьями.
При заточке режущих клиньев на зубьях, предназначенных для чистовой, окончательной обработки, необходимо обратить внимание на остроту лезвия, которая характеризуется радиусом скругления , и назначаемую толщину срезаемого слоя. На инструментах из быстро режущей стали после заточки и доводки минимальное значение радиуса =0,005 мм. Затупление режущего клина вызывает увеличение этого радиуса, и при az 0,02 мм вместо резания происходит смятие и уплотнение срезаемого слоя (рис. 3, а). При этом возможно появление нароста и резкое ухудшение качества обработанной поверхности. Снятие минимальной толщины среза требует тщательной заточки и доводки рабочих поверхностей режущего клина.
а – заточке; б – износе по передней грани; в – износе по задней грани
При работе с большими подачами износ клина концентрируется на
передней поверхности в форме лунки (рис. 3, б), а при снятии тонких
стружек и при обработке хрупких материалов – на задней поверхности в
виде площадки износа (рис. 3, в). Это необходимо учитывать при на-
значении припуска на переточку и выборе формы режущих зубьев и
методов их заточки.