Геометрия и углы токарного резца: строение, основные элементы и геометрические параметры

Геометрия и углы токарного резца: строение, основные элементы и геометрические параметры

Одна из главных деталей станка заслуживает подробного рассмотрения. Поэтому в фокусе внимания – геометрия токарного резца: основные элементы и углы, поверхности и другие характеристики. Также вы узнаете, чем разные его виды отличаются между собой, например, в чем разница между резьбонарезным и расточным, и сможете выбрать один или несколько из них, в зависимости от своих производственных или бытовых нужд.

Сразу отметим всю важность роли тех показателей, о которых пойдет речь ниже. Они, по сути, определяют не только функциональное назначение, но и надежность кромок, а значит и продолжительность эксплуатации приспособления. Также они обуславливают производительность и точность выполнения технологических операций, и, наконец, ориентацию в пространстве при решении задачи.

Обозначения геометрических параметров.

Выбираем форму передней поверхности.

В зависимости от типа резца, механических свойств обрабатываемого материала и условий обработки рекомендуются следующие основные формы передней поверхности:

Стружколомание.

Стружколомание необходимо при обработке стали с высокими скоростями резания.

Радиусная форма передней поверхности, показанная выше обеспечивает безопасный отвод и ломание стружки.

При плоской форме передней поверхности завивание и ломание стружки обеспечивают:

а) Стружколомающие уступы, выточенные параллельно главной режущей кромке или под некоторым углом к ней;

б) Припаянные пластинки — стружколоматели;

в) Накладные стружколоматели разных конструкций.

Рис.1. Стружколомающие уступы.

Рис.2. Припаянная пластинка стружколоматель.

Рис.3. Накладные стружколоматели.

Размеры основных элементов стружколомающих уступов и припаянных стружколомателей:

Глубина резания, мм Подача, мм/об. Размер «β», мм ω°
До 4 0,2-0,7 1,5-6 20
4-8 0,2-1,0 3-8 15
8-15 0,4-2,0 4-10 10

Рекомендации по выбору геометрических параметров.

При обработке стали с пределом прочности до 100 кг/мм2 и чугуна с твердостью по Бринеллю до 300 рекомендуется применять положительные передние углы.

Отрицательные передние углы следует применять только в тех случаях, когда требуется максимально возможное повышение эксплуатационной прочности режущей части резца.

Безвибрационная работа с отрицательными передними углами может быть обеспечена лишь при соответствующей жесткости системы С-Д-И.

Выбираем задний угол.

Главный задний угол α следует выбирать в следующих пре­делах:

Типы резцов Главный задний угол α°
Обработка стали Обработка чугуна
Токарные и револьверные всех типов 8÷12 6÷10
Расточные 10÷14 10÷14
Строгальные всех типов 6÷8 4÷6

Меньшие величины углов рекомендуются для подач >0,3 мм/об. Большие величины углов рекомендуются для подач ≤0,3 мм/об.

Вспомогательный задний угол α1, назначается равным главному заднему углу α у всех резцов, кроме отрезных и прорезных, у которых α1 = 1 — 2°.

Выбираем передний угол.

Передний угол γ, в зависимости от обрабатываемого материала и вида обработки, рекомендуется выбирать в следующих пределах:

Обрабатываемый материал Передний угол у°
Сталь σВ до 80 кг/мм 2 от 16 до 10
̶ „ ̶ σВ до 80—100 кг/мм 2 от 12 до 6
̶ „ ̶ σВ свыше 100 кг/мм 2 от 6 до -5
Чугун НВ до 200 от 12 до 8
̶ „ ̶ НВ=200-300 от 8 до 4
̶ „ ̶ НВ свыше 300 от 0 до -6
Медь от 25 до 20
Бронза и латунь от 12 до 6
Алюминий чистый от 35 до 25
Алюминиевые сплавы вязкие от 14 до 10
—,,— — „— с кремнием от 10 до 6
Магниевые сплавы от 12 до 8

Выбираем главный угол в плане.

Главный угол необходимо выбрать 30 — 45° в плане ϕ. А если возникает потребность более высокой жесткости системы С-Д-И, то главный угол в плане ϕ нужно выбрать в пределах 60 — 90°.

Выбираем угол наклона главной режущей кромки.

Для токарных и строгальных резцов рекомендуемый положительный угол наклона главной режущей кромки γ в пределах 10 — 15°, при работе с ударной нагрузкой.

Для всех других условий работы угол наклона главной режущей кромки у токарных резцов рекомендуется делать равным 0°.

Углы резца

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.

Главные и вспомомгательные углы резца

Под основной плоскостью понимается плоскость, параллельная к направлениям продольной и поперечной подач.

Рисунок — Главный и вспомогательные углы в плане

Главный угол 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.

Передний и задний углы

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 α1, 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.

Читайте также  Расчет цепной передачи

Зависимость между углами

Определим зависимости между этими углами.

Рис. 1 Определение углов резца в различных плоскостях

На Рис. 1 представлены следующие плоскости:

FG — основная плоскость, параллельная направлениям продольной и поперечной подачам (в данном случае совпадающая с опорной плоскостью резца и плоскостью чертежа);
АВGF — плоскость, проходящая через режущую кромку АВ перпендикулярно к основной плоскости;
АВGF — плоскость, представляющая заднюю плоскость при рассмотрении задних углов и переднюю плоскость при рассмотрении передних углов;
МNF— плоскость, параллельная плоскости АВ и заключающая в ней угол λ;
ВDG и АEF — 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 апр и упр;
ROF, и которой находятся углы апоп и упоп;

Линия GF пересечения плоскости АВGF с основной плоскостью составляет угол ω с проекцией режущей кромки.

Измерение углов резца

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:

  • массивного основания;
  • стойки с перемещающимся шаблоном (для задания направления плоскостей);
  • измерительного сектора (оснащённого градусной линейкой);
  • стопорный винт (для фиксации полученного направления).

Измерение углов токарного резца

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:

  • двух специальных секторов, каждая из которых имеет свою угловую шкалу;
  • двух независимых измерительных направляющих;
  • специального подвижного нониуса.

Последовательность проведения измерений несколько отличается от последовательности операций настольного угломера.

Специальная стойка для измерения углов резца

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.

ТОКАРНОЕ ДЕЛО

Особенности и преимущества сменных токарных пластин

Для повышения производительности, технического оснащения и улучшения оборудования, на промышленных предприятиях используются запасные резцы. Сменные токарные пластины являются элементами токарного оборудования и при необходимости подлежат замене. Они имеют простой механизм …

Преимущества сменных многогранных пластин

Применение твердосплавных сменных пластин для токарных резцов значительно повышает производительность труда на предприятиях металлообрабатывающей промышленности. Съемные изделия легко меняются после выработки ресурса или поломки. Такого рода пластины обеспечивают дополнительное удобство …

Долбежный станок

Современные производители станочного оборудования предлагают различные образцы агрегатов, которые находят свое применение в различных отраслях промышленности и производства. Изготовление мебели — сложный процесс, в котором без специальных устройств не обойтись. …

Установка резца

Инструмент устанавливают под углом 90 градусов к обрабатываемой заготовке, по ее центру. Перепад в доли миллиметра приводит к поломке резца.

При токарной обработке хрупких металлов резец держат под углом до 10 градусов. В противном случае заготовка отломается быстрее, чем резак достигнет центра. При работе с быстрорежущими инструментами из цельного металла необходимо соблюдать скорость обработки не более 30 мминуту. Твердосплавные резаки с напайками работают на повышенных скоростях — до 130 метров в минуту.

Геометрические параметры токарных резцов

При выборе токарного резца следует учитывать целый ряд требований, обеспечивающих высокую производительность и точность обработки. Это

  • материал режущей части резца;
  • геометрия режущей части;
  • прочность и виброустойчивость державки и режущих кромок;
  • форма и размеры пластинки инструментального материала;
  • способ и конструкция крепления пластинки инструментального материала (если используются пластины с механическим креплением);
  • способ стружколомания;
  • размеры, шероховатость, геометрия и конструкция гнезда для крепления пластины инструментального материала.

Все перечисленные факторы определяют выбор оптимальных режимов резания – глубины, подачи и скорости.

Главными критериями выбора геометрических параметров резца являются:

  • стойкость инструмента (время образования на его задней или передней поверхности допустимой величины площадки износа);
  • размерная стойкость инструмента (допустимое изменение его настроечного размера);
  • поддержание заданной шероховатости обработанной поверхности;
  • уменьшение амплитуды автоколебаний в ходе рабочего процесса.

При выборе резца следует учитывать такие параметры, как его углы. Они измеряются в секущих плоскостях и обозначаются греческими буквами.

К основным углам относятся главный задний угол, передний угол, угол заострения и угол резания. Все они находятся в главной секущей плоскости — перпендикулярной главной режущей кромке и основной плоскости.

Главным задним углом (его принято обозначать буквой «альфа») называется угол между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания. Его назначение — уменьшение трения задней поверхности резца о заготовку. Увеличение заднего угла вызывает уменьшение угла заострения, что влечет за собой снижение прочности лезвия и увеличение шероховатости обрабатываемой поверхности. Уменьшение заднего угла, в свою очередь, повышает трение, что ускоряет износ резца и снижает качество обработки.

При обработке твёрдых материалов величины задних углов снижаются, а при работе с более мягкими — увеличиваются. Рекомендуемые значения главного заднего угла зависят от типа резца и указываются в таблицах.

Угол между передней и главной задней поверхностями резца (обозначается буквой «бетта») называется углом заострения.

Передний угол («гамма») — это угол между передней поверхностью резца и плоскостью, проведенной через главную режущую кромку перпендикулярно к плоскости резания.

Назначение переднего угла — уменьшить деформацию срезаемого слоя и облегчить сход стружки. Увеличение угла облегчает процесс резания и позволяет снизить усилие подачи резца, но прочность режущего клина снижается. Отклонение величины переднего угла всего на 5 градусов от рекомендуемых оптимальных значений может вызвать снижение стойкости резцов почти в три раза. Уменьшение переднего угла повышает стойкость резцов.

И наконец, угол резания («дельта») — угол между передней поверхностью резца и плоскостью резания.

Кроме того, существуют вспомогательный задний угол, главный угол в плане, вспомогательный угол в плане, угол при вершине резца и угол наклона главной режущей кромки.

Вспомогательным задним углом называется угол между вспомогательной задней поверхностью и плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости. Этот угол измеряется на вспомогательной секущей плоскости, перпендикулярной к вспомогательной режущей кромке и основной плоскости. Аналогично главному заднему углу он обозначается как «альфа1».

Угол между главной режущей кромкой и направлением подачи называется главным углом в плане и обозначается буквой «фи». Его назначение – изменять соотношение между шириной и толщиной среза при постоянных глубине резания и подаче. При уменьшении угла повышается прочность вершины резца, но силу приложения приходится увеличивать. При этом повышается трение об обрабатываемую поверхность и возникают вибрации. Выбор величины главного угла в плане зависит от условий обработки,, конструкции резцов и особенностей крепления пластин. Значение угла «фи» может быть 90, 75, 63, 60, 50, 45, 35, 30, 20, 10 градусов, что позволяет подобрать угол , наиболее соответствующий конкретным условиям.

Читайте также  Перекидной рубильник

Резцы с малыми углами от 10 до 20 градусов применяются при обработке массивных деталей на тяжелых станках. Нежесткие изделия обрабатывают под углами 60-75 градусов, а угол 90 градусов применяется при наличии на заготовке ступеней с торцами.

Вспомогательным углом в плане называется угол между вспомогательной режущей кромкой и направлением подачи (по аналогии обозначается «фи1»). Уменьшение угла снижает шероховатость обработанной поверхности.

Угол, образованный пересечением главной и вспомогательной режущих кромок, называется углом при вершине. Его значение обозначается буквой «эпсилон».

Главная режущая кромка резца может иметь различные углы наклона с линией, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости.

Угол наклона режущей кромки обозначается буквой «ламбда». Изменение этого угла позволяет управлять направлением схода стружки и условиями контакта резца с заготовкой. Значения 12-15 градусов следует применять при черновой обработке и прерывистом резании с ударами. При точении закаленной стали значение «ламбды» следует принять от 25 до 35 градусов. При чистовой обработке детали используются резцы, угол наклона режущей кромки которых меньше или равен нулю.

Углы затачивания

Далее будет приведен список углов заточки для всех распространенных материалов. Первая дробь указывает на задний угол при черновом обрабатывании, вторая – на задний угол при чистовой обработке. Третья дробь показывает величину переднего угла. В числителе указываются углы для резцов, которые точат и растачивают детали, а в знаменателе – для инструментов, строгающих заготовки.

  • Сталь (твердость меньше восьмисот Мегапаскалей) – 8/6, 12/8, 15/12.
  • Сталь (твердость больше восьмисот Мегапаскалей) – 8/6, 12/8, 10/10.
  • Сталь (твердость больше тысячи Мегапаскалей) – 8/6, 12/10, 10/8.
  • Серый чугун (твердость по Бриннелю меньше двухсот двадцати) – 6/6, 10/10, 12/8.
  • Серый чугун (твердость по Бриннелю больше двухсот двадцати) – 6/6, 10/10, 8/5.
  • Ковкий чугун – 8/8, 10/10, 8/8.

Основной угол в плане должен составлять 30 – 45 градусов. Ширина фаски зависит от сечения резцовых стержней.

Какие абразивные круги используются для затачивания токарных инструментов
Затачивание проходного инструмента по державке и под углом 5 градусов выполняется кругом из электрокорунда, имеющим зернистость сорок — пятьдесят, твердость СМ1/2. Окружная скорость круга составляет 25 м/с.

Подготовительное затачивание осуществляется изделиями из черного кремниевого карбида, имеющими зернистость двадцать пять — сорок, твердость М3-СМ1. Финальное затачивание отрезного инструмента выполняется кругами из зеленого кремниевого карбида, имеющими зернистость шестнадцать — двадцать пять, твердость М3-СМ1.

Параметры точильных кругов для стальных и твердосплавных резцов прописаны в таблице режимов затачивания. Там же можно посмотреть окружные скорости кручения.

В настоящее время финальное затачивание рекомендуется проводить посредством алмазного круга. В особенности это актуально для пластин из твердых сплавов. Окружная скорость круга при подготовительном/финальном затачивании не должна превышать двенадцать — пятнадцать метров в секунду.

Проведение доводки

После затачивания инструментов их доводят борным карбидом на диске из чугуна, вращающемся со скоростью 1-2 м/с. Диск должен вращаться по направлению от опоры инструмента к рабочей кромке.

При выполнении доводки лезвия и поверхности инструмента последовательно притираются. Кроме того, удаляются неровности, резцы доводятся до блеска.

Для чего проводить доводку? Дело в том, что при токарном обрабатывании инструмент изнашивается и затупляется по причине трения пластины о стружку и заготовку. Чем ровнее пластина, тем слабее трение, медленнее изнашивание инструмента.

Доводка осуществляется абразивными пастами, состоящими из борного карбида. Намочите диск для доводки керосином. Нанесите на него пасту (зигзагообразно), поднесите инструмент к диску. При использовании керосина можете применять пасту ГОИ. В случае если вы применяете современную пасту, смачивать диск керосином необязательно.

Стол подручника должен стоять так, чтобы резцовые лезвия находились чуть ниже либо на одной линии с серединой диска. Диск должен вращаться направлено к резцовой пластине.

При прижатии инструмента и выполнении доводки частички пасты измельчаются. Когда они проходят через кромки, на резце не появляется сколов, потертостей. Зерна пасты обеспечивают устранение неровностей с резцовой поверхности.

Для того чтобы более подробно изучить процедуру доводки, можете посмотреть обучающее видео. Помните, что качественно сделанная доводка обеспечит продолжительную эксплуатацию резца без повторного затачивания.

Рекомендуем также к прочтению: