Выбор геометрических параметров резца

При выборе геометрических параметров режущей части резцов основываются на информации об используемом инструментальном материале, материале обрабатываемой заготовки, способе обработки и условиях ее проведения. Рекомендации по выбору геометрических параметров приводятся в справочной литературе по режимам резания и справочниках технолога машиностроителя. Перечень некоторых возможных источников приведен в приложении А.

Алгоритм решения подобных задач выглядит следующим образом:

1. Выбор формы передней поверхности режущей части.

2. Выбор геометрических параметров.

3. Подбор резца по ГОСТ.

В обобщенном виде рекомендации по назначению геометрических параметров режущей части резцов выглядят следующим образом.

Выбор величины переднего угла и формы передней поверхности. Форму передней поверхности режущей части резца и величину его переднего угла определяют механические свойства обрабатываемого материала и условия его обработки. Увеличение переднего угла приводит к уменьшению деформации срезаемого слоя и, следовательно, к уменьшению сил и температуры резания, интенсивности износа инструмента. С другой стороны, при этом уменьшается угол заострения, что приводит к увеличению тепловой напряженности и снижению прочности лезвия резца. Поэтому для каждого обрабатываемого материала есть свое оптимальное значение переднего угла, при котором стойкость резца, а следовательно (при одинаковой стойкости), и скорость резания будут наибольшими. При назначении величины переднего угла необходимо обязательно учитывать свойства и инструментального материала.

У резцов из инструментальных сталей передние углы целесообразно назначать только положительными, так как инструментальные стали допускают большие напряжения на изгиб. Плоская передняя поверхность резца во многих случаях резания не является оптимальной. Если резец изготовлен из быстрорежущих сталей, то в зависимости от рода обрабатываемого металла и условий работы рекомендуют три формы передней поверхности (рисунок 10).

Рисунок 10 – Формы передней поверхности резцов из быстрорежущих

сталей

Форма I – криволинейная с фаской предназначена для резцов всех типов (кроме фасонных со сложным контуром), обрабатывающих пластичные материалы с подачей более 0,2 мм/об. Передняя поверхность состоит из фаски, параллельной опорной плоскости резца, и выкружки, очерченной дугой окружности радиуса . В точке пересечения выкружки с фаской касательная к ней образует с плоскостью, параллельной опорной плоскости, передний угол .

Форма II – плоская с фаской предназначена для резцов всех типов, обрабатывающих пластичные материалы с подачей более 0,2 мм/об.

Форма III – плоская предназначена для резцов всех типов, обрабатывающих хрупкие материалы, а также пластичные материалы, если подача равна или меньше 0,2 мм/об.

Ширина фаски для форм I и II равна (0,8…1,0) , а величина переднего угла зависит от механических свойств обрабатываемого материала, уменьшаясь при увеличении его твердости и прочности. Для форм I и II передней поверхности угол изменяется в пределах , а для формы III в пределах .

У твердых сплавов предел прочности на изгиб почти в три раза ниже, чем у быстрорежущих сталей, поэтому положительные значения передних углов у твердосплавных резцов значительно меньше, чем у быстрорежущих. Вдоль режущей кромки затачивается фаска с отрицательным значением угла, а при тяжелых условиях резания передний угол принимается отрицательным.

При оснащении резца пластинкой твердого сплава рекомендуют также три аналогичные формы передней поверхности (рисунок 11), имеющие те же названия, что и у резцов из быстрорежущих сталей. Отличием твердосплавных резцов от быстрорежущих является то, что угол наклона фаски не равен нулю и имеет отрицательный знак.

Рисунок 11 – Формы передней поверхности резцов с пластинками твердых сплавов

Форма I – криволинейная с отрицательной фаской предназначена для резцов, обрабатывающих пластичные материалы с при получистовом режиме резания . Выкружка выполняет функцию стружкозавивального элемента резца. Передний угол равен .

Форма II – плоская с отрицательной фаской применяется в тех же случаях, что и форма I, а также для резцов, обрабатывающих хрупкие материалы, но при прерывистом резании и при обработке деталей, имеющих литейную корку.

Форма III, а – плоская с положительным передним углом предназначена для резцов, обрабатывающих хрупкие материалы, а также для резцов, обрабатывающих пластичные материалы с при чистовом режиме резания с малыми глубинами резания и подачами; передний угол равен .

Форма III, б – плоская с отрицательным передним углом предназначена для резцов, обрабатывающих пластичные материалы с , а также при резании пластичных материалов любой прочности, но при прерывистом резании. Передний угол .

Во всех случаях необходимо помнить, что передний угол зависит от прочности и твердости обрабатываемого материала, уменьшаясь и переходя в область отрицательных значений при увеличении и НВ.

Выбор задних углов. Задние углы обеспечивают зазор между трущимися поверхностями резца, поверхностью резания и обработанной поверхностью детали. Величина их мало зависит от механических свойств обрабатываемого материала и определяется в основном величиной подачи. Чем больше подача, тем меньше значение задних углов, при которых стойкость резца наибольшая. Объясняется это тем, что при большой подаче (а следовательно, и большей толщине среза) на лезвие будут действовать большие силы и во избежание его выкрашивания необходим больший угол заострения, что и достигается увеличением задних углов. У резцов, оснащенных твердым сплавом, при задние углы , а при .

Выбор углов в плане. Величина главного угла в плане влияет на соотношение между шириной и толщиной срезаемого слоя при равных значениях глубины резания и подачи. Следовательно, угол будет оказывать влияние на интенсивность деформации срезаемого слоя, силы и температуры резания, шероховатость обработанной поверхности.

Чем больше угол , тем меньше отношение , выше температура резания, выше термодинамическая нагрузка на единицу длины режущей кромки, интенсивнее изнашивание резца и, следовательно, меньше его стойкость. Поэтому резцы с малыми углами допускают (при прочих равных условиях) большую скорость резания, а также обеспечивают малую шероховатость обработанной поверхности.

С другой стороны, с уменьшением угла значительно увеличивается сила резания, особенно ее радиальная составляющая, снижается точность обработки, могут возникнуть вибрации. Поэтому угол в плане целесообразно назначать в зависимости от жесткости технологической системы СПИД (станок – приспособление – инструмент – деталь).

Для проходных резцов в случае обработки в условиях особо жесткой системы СПИД, при отношении длины детали к ее диаметру меньше 6 и при малых глубинах резания; берется в условиях достаточно жесткой системы и при ; принимается при обработке в условиях недостаточно жесткой системы СПИД при ; берется при обтачивании в условиях нежесткой системы, при .

Вспомогательный угол в плане, уменьшая участие вспомогательной режущей кромки в резании, влияет на допускаемую скорость резания и шероховатость обработанной поверхности. У проходных резцов при чистовой обработке , при черновой обработке .

Выбор угла наклона главной режущей кромки . Угол влияет на направление сходящей стружки и определяет точку первоначального контакта режущей кромки и срезаемого слоя при прерывистом резании. При работе проходным резцом с стружка будет несколько отклоняться в сторону обработанной поверхности (из-за наличия угла схода стружки). При угле стружка может контактировать с обработанной поверхностью, повышая ее шероховатость. Поэтому у резцов, предназначенных для чистовой обработки, рекомендуется отрицательное значение угла .

При черновой обработке предпочтительнее положительные значения угла : при точении стали ; чугуна , при точении с ударами .

Объясняется это тем, что при положительных значениях угла лезвие резца более массивное и стойкое, а точка первоначального контакта режущей кромки со срезаемым слоем удалена от вершины – наиболее уязвимой точки режущей кромки. Все это благоприятно сказывается при точении с большими силовыми нагрузками, особенно при работе с ударами.

Вопросы для самопроверки

1. Перечислите элементы режущей части проходного резца.

2. Дайте определение геометрических параметров режущей части резца.

3. Перечислите геометрические параметры, однозначно определяющие положение элементов режущей части.

4. Какие из геометрических параметров определяют положение главной режущей кромки?

5. Дайте определение каждому геометрическому параметру.

6. В какой плоскости измеряются углы, определяющие положение передней и главной задней поверхностей?

7. В какой плоскости измеряется угол, характеризующий положение вспомогательной задней поверхности?

8. Как связан угол заострения с передним и главным задним углами?

9. Дайте определение угла при вершине резца.

10. Как измеряются углы и если передняя и главная задняя поверхности криволинейны?

11. Какой знак могут иметь углы , и ? В каких случаях?

12. Дайте определение углу резания.

13. Какие формы передней поверхности рекомендуются для резцов из быстрорежущих сталей?

14. Какие формы передней поверхности рекомендуются для резцов, оснащенных пластинками из твердых сплавов?

15. В каких случаях рекомендуется применять плоскую форму передней поверхности с положительным углом для резцов с пластинами из твердых сплавов и из быстрорежущих сталей?

Варианты заданий

Задача. Выбрать значения геометрических параметров резца для заданных условий обработки (табл. 1).

Таблица 1 – Данные к задаче

№ варианта	Материал заготовки	Вид обработки	Материал инструмента	Поперечное сечение державки, мм	Система станок - инструмент - заготовка
	Сталь 38ХА, = 680 МПа	Растачивание в упор предварительное	Твердый сплав Т14К8	25 х 25	Нежесткая
	Серый чугун СЧ 30, НВ 220	Обтачивание на проход окончательное	Минералокерамика ЦМ332	16 х 25	Жесткая
	Сталь коррозионно-стойкая 12Х18Н9, НВ 160	Подрезание сплошного торца окончательное с малым сечением среза (тонкое)	Твердый сплав ВК6М	25 х 40
	Ковкий чугун КЧ 45-7, НВ 150	Обтачивание на проход предварительное	Твердый сплав ВК8	20 х 30	Недостаточно жесткая
	Бронза Бр.АЖН 10-4-4, НВ 170	Растачивание на проход окончательное	Быстрорежущая сталь Р18	25 х 25	Нежесткая
	Сталь 40ХН, = 700 МПа	Обтачивание на проход окончательное с малым сечением среза (тонкое)	Твердый сплав Т30К4	16 х 25	Жесткая
	Серый чугун СЧ 10, НВ 170	Подрезание торца втулки окончательное	Твердый сплав ВК3	25 х 40	Недостаточно жесткая
	Сталь 40ХНМА, = 850 МПа	Растачивание на проход предварительное	Твердый сплав Т5К10	30 х 30	Нежесткая
	Латунь ЛКС 80-3-3, НВ 90	Обтачивание в упор окончательное	Быстрорежущая сталь Р6М5	20 х 30	Жесткая
	Серый чугун СЧ 15, НВ 190	Прорезание паза предварительное	Твердый сплав ВК8	12 х 20	Недостаточно жесткая

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Перечень литературы,