От установки на станке

В зависимости от положения плоскости резания в процессе обра­ботки величина углов РИ может изменяться, что наблюдается, когда плоскость резания занимает иное положение, чем при определении углов в статике. Кроме того, геометрические параметры режущей час­ти инструментов, полученные после заточки, изменяются, или транс­формируются, в результате: изменения положения резца относитель­но основной плоскости; при установке вершины резца выше или 16

Рис. 1.11. Схема изменения величины статических углов резца в процессе резания при: а- α = 0°; б- α # 0°

ниже оси центров станка или детали; вследствие износа рабочих по­верхностей инструмента.

Предположим, что процесс резания осуществляется по кинемати­ческой схеме, показанной на рис. 1.11, где в качестве инструмента используется призматический брусок со статическими углами у — 0°, Зъ а = 0°. На рис. 1.11, а плоскость резания при обработке совпадает с -О плоскостью резания в статике, поэтому кинематические углы равны _чг углам в статике. Инструмент имеет угол а = 0°, в результате чего про-" исходит трение между задней и обрабатываемой поверхностями. Для уменьшения трения необходимо на инструменте создать положи­тельный задний угол а₃ или угол зазора a_3a3-

Теперь предположим, что инструменту сообщается одновремен­но два движения (рис. 1.11,6). Одно из движений (главное) соверша­ется со скоростью v₀, второе (движение подачи) — со скоростью S. Результирующей скоростью будет скорость резания v. В данном слу­чае траекторией движения точки режущей кромки является наклон­ная прямая ОВ, параллельная вектору скорости резания v. Эта пря­мая — след плоскости резания в процессе обработки. Таким образом, плоскость резания занимает иное положение, чем в статике, так как след плоскости резания в статике — прямая ОА. Передний угол в ста­тике у = 0°, в процессе резания он приобретает положительное значе­ние у_к [4, 18].

Задний угол в статике а = 0°, в процессе резания он имеет отрица­тельное значение. В этом случае осуществление процесса резания возможно лишь при условии смятия, пластического деформирования и выдавливания задней поверхностью слоя Сматериала обрабатывае­мой детали, препятствующего движению по направлению вектора v.

Чтобы создать нормальные условия резания, необходимо обеспечить задний угол величиной α_д, который может быть назван углом движе­ния. Величина этого угла определяется из равенства [78]:

(1.9)

На величину α_д также возрастает статический передний угол. Для рассматриваемой схемы кинематический передний угол у_к = а_д. Зад­ний угол, полученный в результате заточки α₃, должен быть равным сумме углов:

При неправильно выбранных углах ϒ и α₁ т. е. без учета изменения их в процессе резания, работа РИ может протекать в тяжелых услови­ях. Величина углов α_д для каждой кинематической схемы резания оп­ределяется расчетом, а величина α_заз— по нормативам.

Рассмотрим влияние подачи на углы в движении для проходного резца, установленного по центру заготовки, с углами φ = 90° и λ = 0°. При продольном точении, когда заготовка вращается, а резец имеет движение продольной подачи, поверхность резания представляет со­бой винтовую поверхность (рис. 1.12, а). Действительная плоскость резания АА, касательная к поверхности резания, будет составлять с теоретической плоскостью резания ВВ угол а_д, представляющий со­бой угол подъема винтовой поверхности (рис. 1.12, б). В результате вместо заточенного заднего угла α₃ при резании получается угол α_заз, меньший угла α₃ на величину α_д:

(1.11)

В данном случае

(1.12)

Из уравнения (1.12) видно, что угол а_д увеличивается с возраста­нием подачи и уменьшением диаметра заготовки. Поэтому чем боль­ше подача, тем меньшим будет действительный задний угол а_заз в процессе резания. Для обычно используемых при точении подачах угол а_д незначителен. При нарезании же резьбы этот угол больше и принимается в расчет при назначении величины а₃ [78].

В рассмотренном случае при ср = 90° направление подачи совпа­дает с направлением главной секущей плоскости, в которой измеря­ется задний угол в статическом состоянии. При угле ф ф 90° этого сов­падения нет и угол а.д(ф) в главной секущей плоскости определяется по формуле

(1.13)

а действительный задний угол а_заз(_ф) = а₃ — а,^.

Если вершина резца установлена ниже или выше оси заготовки, необходимо учесть угол τ_φ (рис. 1,13).

Поскольку

(1.14)

Рис. 1.12. Влияние кинематики процесса продольного точения на изменение уг­лов резца

То

(1.15)

Знак плюс учитывается при установке вершины резца ниже цент­ра, знак минус — при ее установке выше центра детали. Для углов резца а_за3((р) при растачивании знаки плюс и минус учитываются в об­ратном направлении.

Подобное влияние на действительное значение заднего угла ока­зывает также подача при поперечном точении и отрезке. Пусть Ф = 90° и X = 0° (рис. 1.14). В связи с вращательным движением за­готовки и поступательным движением резца точки режущей кромки описывают архимедову спираль, касательная к которой будет действительной плоскостью резания АА. Следовательно, угол

Рис. 1.13. Геометрические параметры резца в зависимости от положения его вершины относительно оси центров при наружном точении (а, б, в) и растачи­вании (г, д, е); б — к расчету изменения величины заднего угла при установке резца выше линии центров

Рис. 1.14. Схема изменения углов резца у и а при отрезании или подрезке

торца детали

а₃аз ⁼ «з — а_д уменьшается с увеличением подачи, а также по прибли­жении резца к оси заготовки.

Поскольку а + р + у = 90°, а угол заострения резца всегда величи­на постоянная, с уменьшением заднего угла аз на какую-то величину а_д(_ф) передний угол уз должен увеличиться на эту же величину. Таким образом, резец в процессе работы имеет передний угол

(1.16)

где ϒ_к = α_Д(_ф); τ — угол поворота плоскости резания в результате уста­новки резца выше или ниже оси вращения заготовки.

1.9. ОСОБЕННОСТИ РАСТАЧИВАНИЯ, ОБРАБОТКИ ТОРЦОВ,

ОТРЕЗАНИЯ

Рис. 1.15. Расточные резцы

Отверстия в заготовках, полученных ковкой, литьем или сверле­нием с целью увеличения диаметра, повышения точности и уменьше­ния шероховатости, растачивают. Расточные резцы бывают проход­ными (рис. 1.15, а) для сквозных отверстий и упорные (рис. 1.15, б) — для глухих отверстий. Расточной резец закрепляют в резцедер­жателе станка параллельно оси заготовки. Для того чтобы головка резца вписывалась в обрабатываемое отверстие, задний угол делают несколько большим (α= 12... 16°), чем у резцов для наружного точе-

Рис. 1.16. Растачивание с помощью оправок:

а — с расточным упорным резцом, б— с расточным проходным резцом

Рис. 1.17. Углы в плане при растачи­вании упорным резцом

Рис. 1.18. Растачивание внутренних канавок

Рис. 1.19. Способы подрезания

торцов у закрепленных в патроне

заготовок

ния. Часть державки резца, расположенная у головки, выполняется тоньше крепежной части с целью исключения возможности касания ею поверхности отверстия. Отверстия диаметрами выше 80 мм раста­чивают резцами, закрепленными в оправке (борштанге) с торца или с наружной поверхности (рис. 1.16).

Внутренние торцы и уступы подрезают расточными упорными рез­цами с подачей к центру. Резец в этом случае должен иметь главный угол в плане, больший 90°; в частности, резец с углом φ= 95° будет иметь при подрезании фактический главный угол в плане φ = 5° (рис. 1.17).

Растачивание внутренних канавок (рис. 1.18, а) ведут резцами, по конструкции не отличающихся от обычных расточных резцов. Про­фильные канавки растачивают профильными резцами (рис. 1.18, б).

Обработку плоских торцовых поверхностей и уступов ведут про­ходными или подрезными резцами. На рис. 1.19 показаны способы подрезания торцов: а) прямым проходным резцом (рис. 1.9, а); ото­гнутым проходным резцом (в обоих случаях заготовки закреплены в патроне станка) (рис. 1.19, б); подрезным резцом с закреплением за­готовки в патроне с поджатым задним центром (рис. 1.19, в). На рис. 1.20 показан подрезной (торцовый) резец.

При подрезании невысоких уступов применяют проходные упор­ные резцы, работающие с продольной подачей; при этом подрезание уступа совмещают с точением наружной поверхности. 22

Протачивание наружных канавок и отрезание проводят прорез­ными (канавочными) (рис. 1.21) и отрезными (рис. 1.22) резцами. Главная режущая кромка у отрезного резца прямая, у прорезного мо­жет быть прямой или фасонной (в зависимости от формы канавки). Каждый из этих резцов имеет по две вспомогательные режущие кром­ки с углами φ₁ = 1...2⁰, кроме того, головки резцов суживаются к ос­нованию (φ₂ = 2...3⁰). Это уменьшает трение вспомогательных задних поверхностей резца о стенки отверстия.

Поскольку ширина рабочей части отрезного резца не превышает 5 мм, для предотвращения поломки резца необходимо соблюдать ряд

правил [22].

1. Резец устанавливать точно по центру заготовки.

2. Державку прямого отрезного резца устанавливать строго пер­
пендикулярно оси заготовки во избежание трения вспомогательных
поверхностей о стенки канавки.

3. Отрезание проводить по возможности
ближе к кулачкам патрона.

4. Рекомендуется выполнять отрезание,
совмещая поперечную подачу с продоль­
ным перемещением резца на 1...2 мм в обе
стороны.

5. При отрезании заготовок большого
диаметра резец не следует подавать до оси
заготовки. Выведя резец из канавки, деталь

отламывают. Рис. 1.20. Подрезной резец

Рис. 1.21. Прорезной резец 20°

(1.17)

где D — диаметр отверстия до растачивания.

При прорезании канавок и отрезании глубина резания измеряет­ся по перпендикуляру между вершинами для резцов с фасонными ре­жущими кромками и равна длине главной режущей кромки для рез­цов, имеющих главный угол в плане 90°.

Изменение заднего и переднего углов при отрезании показано на рис. 1.14.

Рис. 1.22. Отрезной резец

Что касается параметров режима резания, то при указанных мето­дах точения скорость резания, силы резания и эффективную мощ­ность определяют по аналогии с продольным наружным точением. Однако значения скоростей резания занижают по сравнению с про­дольным наружным точением до 20 %. Подачи также принимают меньшими. Например, при отрезании деталей диаметрами до 60 мм рекомендуется подача 0,1...0,15 мм/об; при больших диаметрах — до 0,3 мм/об.

Глубина резания при растачивании

2. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

В настоящее время для изготовления РИ применяются пять групп инструментальных материалов: стали, твердые сплавы, режущие ке­рамики, синтетические сверхтвердые материалы и абразивные мате­риалы. Если рассматривать лезвийные РИ, то наиболее распростра­ненными для их изготовления материалами являются быстрорежу­щие стали; из них изготавливают до 66 % РИ. Из твердых сплавов из­готавливают (или оснащают ими) до 32 % РИ. На долю остальных инструментальных материалов приходится не более 2 %. Сравнение инструментальных материалов по объему снимаемой стружки пока­зывает следующее: до 68 % снимается твердосплавными РИ, порядка 28 % — инструментами из быстрорежущих сталей, остальными инст­рументальными материалами — до 4 %. Эти соотношения могут ме­няться в зависимости от свойств конструкционных материалов, пар­ка металлорежущих станков, точности обрабатываемых деталей.

Требования к инструментальным материалам для лезвийных РИ. По сравнению с конструкционными к инструментальным материалам предъявляют более высокие требования, что связано с условиями, в которых работают контактные поверхности РИ [49].

1. Высокая твердость, значительно превышающая твердость об­
рабатываемого материала. Твердость является одним из важнейших
показателей качества инструментального материала, который опре­
деляет износостойкость и прочность РИ.

2. Высокая прочность, поскольку режущая часть РИ подвергается
значительным нагрузкам, которые не должны вызывать ее разруше­
ния и заметного пластического деформирования. Прочность харак­
теризуется пределами прочности при изгибе и сжатии, а также удар­
ной вязкостью.

3. Высокая теплостойкость, которая характеризуется наибольшей
температурой, при которой инструментальный материал сохраняет
свои режущие свойства, прежде всего — твердость.

4. Высокая теплопроводность — способность интенсивно отво­
дить теплоту из зоны резания.

5. Высокая износостойкость — способность материала сопротив­
ляться изнашиванию в процессе резания.

6. Высокая технологичность, обеспечивающая рациональные ус­
ловия изготовления РИ. Для инструментальных сталей технологич­
ность — это хорошие обрабатываемости резанием и давлением; бла­
гоприятные условия термической обработки (малые чувствительно­
сти к перегреву и обезуглераживанию, хорошие закаливаемость и
прокаливаемость, минимальное деформирование и отсутствие тре­
щин при закалке), а также хорошая свариваемость. Для остальных
инструментальных материалов (прежде всего твердых сплавов) —
хорошая спаиваемость и отсутствие дефектов при пайке, хорошая
шлифуемость (это требование относится и к инструментальным ста­
лям).

7. Невысокая стоимость.

Указанные требования зачастую взаимно противоречивы. Напри­мер, возрастание твердости сопровождается снижением прочности; твердость растет в такой последовательности: стали, твердые сплавы, режущие керамики, сверхтвердые материалы; в такой же последова­тельности убывает предел прочности при изгибе. Высокая теплопро­водность — это лишь требование, реально же инструментальные ма­териалы имеют низкую теплопроводность, которая с повышением их твердости снижается.