типы токарных резцов и их геометрические параметры

Основные элементы, режущая часть, геометрия токарного резца

Резец – один из главных инструментов для резания, который применяется в стандартном станке. Размеры геометрических показателей резца определяют его основные характеристики, в том числе и точность обработки.

Любой токарь должен разбираться в геометрии резца, чтобы выполнить работу качественно.

Параметры режущего инструмента

Для закрепления резца в любом токарном станке используется державка, а обеспечивает процесс разрезания металлических заготовок рабочая головка. На режущей части инструмента токарного оборудования различают три типа поверхности:

Обе последние поверхности развернуты лицевой стороной к болванке, которая обрабатывается на оборудовании. Основные поверхности между собой так ж пересекаются с образованием режущей кромки инструмента. Есть аналогичная вспомогательная кромка, которая образована на пересечении передней поверхности и вспомогательной задней.

Наиболее важными параметрами резцов для токарной работы являются их углы. Именно они определяют расположение непосредственно остальных поверхностей инструмента. Параметры углов зависят от:

Геометрия

Все наиболее важные показатели и технические особенности резца определяются значением его углов. Помимо, основных имеются углы при вершине, а также углы наклона режущей кромки.

Основные углы режущего инструмента

Во время заточки самое важное – обеспечить точные параметры углов. Ориентация кромки проходит по 3 стандартным плоскостям: задней, передней и дополнительной.

Главный задний

Увеличение параметров основного угла заднего значительно снижает прочность и делает не надежную фиксацию инструмента на держателе резца. Также увеличение параметров данного угла изменяет показатели колебаний их частоту и амплитуду, ускоряет износ инструмента.

Если параметры уменьшить – это приведет к увеличению площади взаимодействия кромки, которая режет и поверхности обрабатываемой заготовки.

Главный передний

Это основной угол, который и определяет качественные показатели поверхности удаления. Увеличение параметров ведет к повышенному количеству изменений в верхнем слое.

Если параметры у угла незначительные, то это обеспечивает более легкое удаление верхнего слоя металла с обрабатываемой поверхности.

Угол резания

Угол резания должен быть в пределах 60–100° и находится между передом резца и непосредственно плоскостью резания.

Угол заострения

Этот угол расположен между главными поверхностями задней и передней. Его параметры указывают на уровень заострения вершины.

Основной в плане

Параметры данного угла также характеризуют свойства токарного резца. Измеряется между направлением продольной подачи и проекцией основной режущей кромки на плоскость.

Вторичный в плане

Вторичный в плане угол образуется из проекции вспомогательной кромки на поверхность с тем же направлением продольной подачи.

Задний вспомогательный

Этот угол необходим, чтобы снизить трение между задней поверхностью резца и непосредственно обрабатываемой деталью. В результате снижается нагрев и износ инструмента. Если угол будет слишком большой, то резец может ослабнуть и сломаться.

Вершина между задней вспомогательной поверхностью и кромкой режущего инструмента

Измеряется между проекцией вспомогательной поверхности и непосредственно режущей кромки. Чем больше данный параметр, тем прочнее по факту резец. Также улучшаются показатели теплоотвода.

Угол наклона режущей части

Определяет направление, куда сходит стружка во время рабочего процесса. Эти показатели могут быть положительными, отрицательными и нулевыми.

Измерение углов режущего инструмента

Эта процедура производится с помощью специализированного ручного оборудования для измерения.

Стандартный настольный вариант угломера представляет собой конструкцию из следующих элементов:

Алгоритм измерения детали:

Для измерения углов в плане используется угломерное оборудование с наличием нониуса.

Плоскости резания

Для того, чтобы отсчитывать гулы резцов необходимо ориентироваться на координатные плоскости:

Также имеются секущие плоскости: основная и вторичная. Основная проходит через свободную точку основного лезвия под прямым углом к его проекции на основную координатную плоскость. Вспомогательная – через свободную точку вспомогательного лезвия также под прямым углом к главной плоскости.

При измерении всех основных и вспомогательных углов точные параметры заносят в специальную документацию. От этих показателей зависит и срок службы резца, и качество выполняемой работы.

Источник

Геометрия токарного резца – углы, поверхности, плоскости

К основным режущим инструментам, используемым при токарной обработке, относится резец, геометрические параметры которого определяют его технические возможности, точность и эффективность обработки. Разбираться в таких параметрах должен любой специалист, решивший посвятить себя токарному делу, поскольку правильный выбор углов резца увеличивает как продолжительность эксплуатации инструмента, так и производительность обработки.

Параметры токарных резцов

Любой токарный резец образуют державка, необходимая для фиксации инструмента в держателе токарного станка, и рабочая головка, обеспечивающая резание металла. Для рассмотрения геометрических параметров токарного резца за образец лучше взять проходной инструмент.

На режущей части токарного резца данного типа выделяют три поверхности:

Кромка инструмента, называемая режущей (и непосредственно участвующая в обработке), образована пересечением его передней и главной задней поверхностей. В геометрии токарного резца выделяют и вспомогательную режущую кромку. Она, соответственно, образована пересечением передней поверхности со вспомогательной задней.

Точку, в которой пересекаются главная и вспомогательная режущие кромки, принято называть вершиной резца. Последняя при резании металла испытывает колоссальные нагрузки, приводящие к ее поломке. Чтобы повысить стойкость вершины резца, ее в процессе заточки не заостряют, а немного скругляют. Это требует введения такого параметра, как радиус при вершине. Есть и еще один способ увеличения стойкости вершины токарного резца – формирование переходной режущей кромки, имеющей прямолинейную форму.

Важнейшими геометрическими параметрами резцов для токарной обработки являются их углы, которые определяют взаимное расположение поверхностей инструмента. Параметры углов варьируются в зависимости от разновидности токарного резца и от ряда других факторов:

Углы резцов для токарной обработки

Чтобы правильно определять углы токарного инструмента, их точные величины, их рассматривают в так называемых исходных плоскостях.

Углы и плоскости токарного резца

Углы токарных резцов, как уже говорилось выше, измеряются именно в данных плоскостях и те из них, которые измеряют в плоскости, называемой главной секущей, обозначают как главные. Это, в частности, главный передний, главный задний углы, а также углы заострения и резания.

Угол наклона режущей кромки резца

Одним из важнейших считается главный задний угол токарного резца, который минимизирует трение, возникающее при взаимодействии задней поверхности инструмента с деталью, которую в данный момент обрабатывают (а значит, уменьшает нагрев резца и продлевает срок его службы). Образуется этот угол поверхностью резца (главной задней) и плоскостью резания. Выбирая данный угол при заточке инструмента, учитывают тип обработки и материал заготовки. При этом следует знать, что сильное увеличение размера заднего угла приводит к быстрому выходу токарного резца из строя.

Прочность и стойкость режущего инструмента, усилия, возникающие в ходе обработки, определяются параметрами переднего угла. Он находится между передней поверхностью токарного резца и плоскостью, в которой расположена главная режущая кромка (эта плоскость перпендикулярна плоскости резания). При заточке токарного резца, учитывают ряд факторов, влияющих на величину данного угла:

Порядок заточки поверхностей токарного резца

Увеличение значения переднего угла, с одной стороны, позволяет улучшить чистоту обработки, а с другой – провоцирует снижение прочности и стойкости токарного резца. Такой угол, получаемый в результате заточки, может иметь положительное и отрицательное значение.

Токарные резцы с передними углами, которые имеют отрицательные значения, отличаются высокой прочностью, но выполнять обработку такими инструментами затруднительно. Обычно заточку с передним углом, который имеет положительное значение, используют, когда предстоит обработка заготовки из вязкого материала, а также когда материал изготовления инструмента отличается высокой прочностью.

Резцы с передними углами, имеющими отрицательное значение, применяют при обработке материалов с высокой твердостью и прочностью, при выполнении прерывистого резания, когда материал изготовления инструмента не обладает достаточной прочностью на изгиб и плохо воспринимает ударные нагрузки.

Величина данного угла напрямую зависит от твердости, которой обладает обрабатываемый металл: чем она выше, тем больше его значение. Угол заострения полностью соответствует своему названию, он измеряется между главной передней и главной задней поверхностями инструмента и характеризует степень заострения его вершины.

Характеризуют токарный резец и углы в плане. Это главный, измеряемый между направлением продольной подачи и проекцией, которую откладывает главная режущая кромка на основную плоскость, и вспомогательный, образуемый проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением продольной подачи.

Контроль углов резца

Вспомогательный угол в плане одновременно коррелирует с чистотой обработки и со стойкостью резца. С его уменьшением возрастает чистота обработки и увеличивается стойкость инструмента.

Помимо рассмотренных выше в геометрии токарных резцов различают углы:

Рекомендуем вам посмотреть видео, в котором опытный преподаватель-практик подробно рассказывает обо всех тонкостях строения токарных резцов.

Источник

Виды токарных резцов и их геометрические параметры

Удаление припуска при обработке резанием осуществляется путём превращения его в стружку. Этот процесс протекает в зоне контакта обрабатываемой детали с режущим клином инструмента. Режущий клин однолезвийного инструмента – токарного резца образуется совокупностью отдельных элементов головки резца ( рис.1). Это прежде всего передняя поверхность, по которой сходит снимаемая стружка, и две задние поверхности – главная и вспомогательная. Линии их пересечения с передней поверхностью образуют соответственно главную и вспомогательную режущие кромки.Главная режущая кромка снимает большую часть стружки, а оставшуюся часть, как правило, значительно меньшую – вспомогательная режущая кромка. Так как эти поверхности не всегда бывают плоскими, то и линии их пересечения (режущие кромки) могут быть криволинейными. Поэтому, направления касательных и перпендикуляров, проведённых к проекциям режущих лезвий, зависят от расположения точки, из которой они построены.

Точка пересечения режущих кромок называется вершиной резца. Эта точка важна тем, что при токарной обработке на программно- управляемых станках месторасположение инструмента задаётся в программе координатой его вершины.

Многообразие видов обрабатываемых поверхностей и наличие других сопутствующих особенностей (марка обрабатываемого материала, требования по производительности, чистоте и точности обработки, учёт влияния жёсткости детали и т.д.) требуют применения инструмента с различными характеристиками, геометрические параметры среди которых не являются последними. Чтобы их определить, надо условиться относительно названия некоторых поверхностей.

В процессе обработки принято различать: обрабатываемую поверхность, которая является исходной для обработки и с которой предстоит удалить некоторую величину припуска (рис. 2) и обработанную поверхность, с которой припуск уже удалён и превращен в стружку. Поверхность резания образуется главной режущей кромкой резца и является переходной между обрабатываемой и обработанной поверхностями. Резец в процессе работы главной задней поверхностью обращён к поверхности резания заготовки, а вспомогательной задней поверхностью – к обработанной поверхности.

На рис. 2 показаны также две нужные для определения углов плоскости: основная и плоскость резания. Основная плоскость параллельна плоскости XOY (рис. 14), это по сути дела горизонтальная плоскость, на которую своей нижней поверхностью опирается державка резца. Плоскость резания– это плоскость, проведённая перпендикулярно основной так, чтобы в ней располагалась режущая кромка.

Два очень важных угла резца определяются, если посмотреть сверху на резец, установленный на основной плоскости. Это так называемые углы в плане φиφ₁ (рис. 3).

Рис.3

Главный угол в плане φ –это угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи. Если режущая кромка нелинейная, то значение угла φбудет зависеть от расположения точки, через которую проводится касательная к режущему лезвию.

Вспомогательный угол в плане φ₁ –угол между проекцией вспомогательного лезвия на основную плоскость и направлением, противоположным направлению подачи.

Угол при вершине резца ε– угол между проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость. Его значение определяется из очевидного равенстваφ + φ₁ + ε= 180 о и чем больше это значение, тем прочнее и устойчивей резец, но добиваться чрезмерно больших значений ε не следует.

Ряд углов определяются в секущей плоскости N –N, проведённой перпендикулярно главной режущей кромке и основной плоскости.

Передний угол γ–уголмежду касательной к передней поверхности и нормалью к поверхности резания, проведёнными через рассматриваемую точку лезвия.

Задний угол ά– угол между плоскостью резания и касательной к главной задней поверхности ( дляά₁ — угол между касательной к вспомогательной задней поверхности), проведённой через рассматриваемую точку лезвия.

Угол заострения β – угол между касательными к передней и главной задней поверхностями, проведёнными через рассматриваемую точку лезвия.

Угол наклона главной режущей кромки λизмеряется в плоскости резания и равен углу между нормалью к вектору скорости резания V и главным лезвием (рис. 4,а).

На рис.5 приведены примеры точения некоторых поверхностей резцами разного вида. Проходные прямые резцы (рис.5, а) предназначены для обра­ботки наружных поверхностей с продольной подачей. Проходной отогну­тый резец (рис 5, б) наряду с обтачиванием с продольной подачей может применяться для подрезания торцовых поверхностей с поперечной подачей. Оба они позволяют также протачивать фаски на наружных цилиндрических поверхностях и в отверстиях. Проходной упорный (рис.5, в) резец применяется для наружного обтачива­ния с подрезкой уступа под углом 90 о к оси. Отрезной резец предназначен для отрезания частей заготовки и протачивания кольцевых канавок (рис.5, г). На рисунках показаны также правила определения углов φиφ₁ для этих резцов, которые находятся в полном соответствии с вышеприведёнными их определениями.

В зависимости от направления, в котором инструмент совершает пере­мещение при выполнении рабочего хода, резцы делятся на правые и левые. Правыерезцы выполняют точение, перемещаясь с продольной подачей справа налево, а левые– слева направо. Необходимость иметь комплект и тех и других резцов объясняется тем, что обрабатываемые детали могут иметь ступенчатые поверхности, различно расположенные относительно средней части детали.

Для обработки внутренних поверхностей используются расточные резцы(рис. 6), а сам вид токарной обработки внутренних поверхностей называется растачиванием. Достоинствами растачивания как вида обработки являются возможность получать отверстия практически любых размеров и, при необходимости, исправлять положения их осей.

По конфигурации рабочей части расточные резцы отличаются применением их как для растачивания сквозных отверстий (рис. 6, а), так и для обработки глухих отверстий (рис. 6, б). Как видно из рисунков, они обладают различными значениями углаφ, который в случае рис. 6, б при продольной подаче имеет значения, превышающие 90 градусов.

В зависимости от конструктивных признаков детали некоторые её поверхности могут потребовать выполнения их с повышенной точностью, чистотой или с минимальными погрешностями взаимного расположения. Если одна или обе поверхности на рис 7, а (зона 1) требуют шлифования, то обработать одну из них, не затронув другую, с ней сопряжённую, часто бывает затруднительно. Но если проточить угловую канавку (рис. 7, б), можно достаточно легко обработать любую из этих поверхностей с незначительным недоходом шлифовального круга до другой (рис. 7,в).

Назначение зарезьбовых канавок (рис.7, б) состоит в другом. Если её не будет, то при нарезании резьбы стружка в окрестностях зоны 2 (рис.7, а) не сможет удаляться из зоны резания и будет, поэтому, заминаться на границе сопряжения поверхностей. При наличии канавки стружка, получающаяся при нарезании резьбы, в конце хода резьбонарезного инструмента легко сдвигается в эту канавку и удаляется, поэтому качество получающейся резьбы значительно улучшается.

Вместе с тем, необходимо учитывать, что выполнение наружных зарезьбовых канавок на стержнях малых диаметров(мелкоразмерные резьбы) и внутренних канавок на тонкостенных внутренних поверхностях ( присоединительные элементы корпусов кранов и т. д.) приводят к значительному снижению прочности изделия в местах расположения канавок. В этих случаях от выполнения канавок, как элементов контура детали, целесообразно отказаться.

Для получения таких канавок существуют специальные резцы: для обработки наружных и внутренних угловых (рис.8, а) и зарезьбовых (рис.8, в) канавок, для получения наружных и внутренних канавок под стопорные кольца (рис.8, б) и т. д. [ ]. Резцы, предназначенные для растачивания внутренних канавок, на рис. 8 показаны с круглым профилем сечения державки и базирующей лыской в направлении образующей.

Лыска позволяет при установке вполне определённо ориентировать резец режущей кромкой к обрабатываемой поверхности и предотвращает проворачивание резца под действием сил резания. Для всех этих резцов является общим то, что профиль обработанной поверхности обеспечивается геометрической формой режущей кромки резца.

Этот же принцип получения криволинейных поверхностей используется в процессе точения так называемыми фасонными резцами, режущая кромка которых специально затачивается под профиль получаемой поверхности. Подобным образом резьбовыми резцами нарезаются наружные и внутренние резьбы с относительно неглубоким профилем.

2.2. Влияние геометрических параметров резцов на ход процесса обработки и его результаты.

2.2.1 Влияние углов в плане φ и φ₁.Существует ряд соображений, по которым значения этих углов было бы целесообразно выбирать как можно меньше, но есть не менее веские причины, по которым их надо выбирать ближе к максимальным значениям. Поэтому конфигурация режущей части резца выбирается каждый раз на основе некоторого компромисса с учётом лимитирующих факторов, т.е. тех условий, которые в данном конкретном случае накладывают наиболее существенные ограничения. Рассмотрим некоторые из них.

А. Шероховатость поверхности.На рис.9 показаны два положения, которые занимает вершина резца на одной и той же образующей цилиндрической поверхности для моментов времени, между которыми деталь совершила один оборот. Этому соответствует перемещение резца в направлении продольной подачи наS₀. Из-за того, что рассматриваемая образующая в течение полного оборота детали находилась за пределами зоны резания, на обработанной поверхности остаются не удалёнными области материала, имеющие треугольный профиль.

Рис.9

Основанием этого треугольника является горизонтальный отрезок длиной S₀,а две другие стороны наклонены к нему под углами φ и φ₁соответственно. Иначе говоря, после прохода резца на обработанной поверхности остаётся винтовой гребень с высотой микронеровностей H(рис. 10), количественно характеризующей шероховатость обрабатываемой поверхности. И хотя площадь сечения этого оставляемого гребня составляет всего около 1% от общего сечения снимаемой стружки, его приходится учитывать для оценки чистоты поверхности, получаемой в результате обработки.

H = S₀ ∙ (sinφ ∙ sin φ₁) / ( cos φ₁∙ sin φ + cos φ ∙ sin φ₁ ).

Показатели шероховатости будут улучшаться и в случае применения резцов, имеющихскругление при вершинерадиусомr(рис. 10, д). Эффективность этого приёма по-разному проявляется при различных соотношениях величин S₀ и r. При S₀ 2 / 2 ∙ r[Филоненко С.Н.,стр.31].

На практике обычно обеспечение желаемой чистоты обрабатываемой поверхности связывают с соответствующим выбором подачи S₀ чистового точения при конкретном значении радиуса скругления вершины резца r. Для этого принято пользоваться нормативными таблицами [Общемашиностроительные нормативы режимов резания для … ], примером одной из которых является табл. 1.

По заданной величине, допустим, R_a =4 мкм, что соответствует 5 классу чистоты в старом обозначении, при обработке стали со скоростью резания V > 50 м/мин и радиусе при вершине резца r = 1 мм находится подача S₀ = 0,3 ÷ 0,35 мм/об.Этот способ определения подачи применим для переходов чистовой обработки. Подачи для чернового точения выбираются по другим таблицам, составленным на основе учёта силовых (в том числе – прочностных) соотношений (табл. ).

Б. Параметры сечения снимаемой стружки.При рассмотрении режимов черновой обработки, когда причины образования шероховатости не являются важными, вполне допустимо считать, что за один оборот детали срезается площадка материала, имеющая форму параллелограмма (рис. 11,а). Толщина а и ширина bстружки легко могут быть выражены через режимные параметры обработки: а = S₀ ∙ sinφ, b = t / sinφ,т. к. sinφ = t / b = а / S₀ .

Это означает, что площадь снимаемой стружки A = a ∙ b = S₀ ∙ tне зависит от угла φ, но при уменьшении этого угла (φ’

Источник