Загальні положення. Геометричні параметри різальної частини інструменту залежать від форми його передніх, задніх поверхонь і від рухів

Геометричні параметри різальної частини інструменту залежать від форми його передніх, задніх поверхонь і від рухів, що здійснюються в процесі обробки інструментом щодо заготовки. Форми поверхонь різальної частини інструменту повинні бути достатньо простими з тим, щоб їх можна було відносно легко виготовити на існуючому устаткуванні.

Найбільш простою формою є плоска поверхня. Вона використовується як передня поверхня фасонних різців, фасонних фрез, твердосплавних свердел, зенкерів, розгорток, різьбових різців і мітчиків, зуборізних гребінок і інших інструментів.

Круглі конічні і циліндрові поверхні також використовуються як передні поверхні круглих протяжок, зуборізних довбачів, мітчиків, круглих плашок, фасонних фрез. Передньою поверхнею різального інструменту може бути також гвинтова поверхня певного кроку. До таких інструментів відносяться спіральні свердла, циліндричні і кінцеві фрези, черв'ячні фрези.

Перехід від плоскої форми передньої поверхні до конічної, циліндричної або гвинтової викликано прагненням забезпечити раціональні величини геометричних параметрів на різальній частині, а також кращі умови стружкоутворення та відведення. У одного і того ж інструменту можуть вибиратися різноманітні передні поверхні, що включають його різальну кромку, форма якої залежить від процесу формоутворення необхідної поверхні деталі.

Задня поверхня інструменту, найчастіше при його проектуванні, описується різальною кромкою при її прийнятому русі. Відповідно до прийнятого руху різальної кромки форма задньої поверхні може бути різною. В результаті прямолінійно-поступального руху створюється фасонна циліндрична поверхня, направляючою якою приймається різальна кромка, а твірні йдуть паралельно швидкості. При прямолінійній різальній кромці в цьому випадку утворюється плоска задня поверхня. Фасонна циліндрова поверхня використовується як задня поверхня у фасонних призматичних радіальних і тангенціальних різців, спіральних свердел, у фасонних гострозаточних фрез, у зубодовбальних головок і інших інструментів. При обертальному русі різальної кромки створюється задня поверхня обертання. Поверхня обертання використовується як задня поверхня у круглих фасонних різців, у збірних фасонних фрез, затилованих по колу, у круглих протяжок.

При гвинтовому русі різальної кромки створюється задня гвинтова поверхня, яка використовується у спіральних свердел, циліндричних фрез, у фасонних різців.

Найчастіше у фасонних затилованих фрез задня поверхня описується різальною кромкою при складному русі, сумою обертання навколо осі фрези і прямолінійно-поступального руху, що є. Напрями, прямолінійно-поступального руху можуть бути різними. При радіальному затилуванні швидкість прямолінійно-поступального руху йде перпендикулярно осі фрези. При кутовому затилуванні швидкості йде під кутом до осі фрези.

Різальна кромка інструменту рухаючись щодо заготовки із швидкістю різання описує поверхню різання, положення якої щодо передніх і задніх поверхонь визначає величини геометричних параметрів різальної частини.

При аналізі геометричних параметрів в досліджуваній точці різальної кромки розглядаються площини, дотичні до передньої і задньої поверхні і площина різання, дотична до поверхні різання. Для визначення переднього g і заднього a кутів в даній системі координат в досліджуваній точці різальної кромки знаходиться положення основної площини, площині різання, січній площині, передній площині і задній площині. Загальна методика визначення кутів g і a в даній системі координат незалежно від вигляду і конструкції інструменту полягає в наступному:

- визначення напряму швидкості різання (головного або результуючого руху);

- визначення передньої і задньої площини в досліджуваній точці різальної кромки; визначення положень площин: основної ., різання , січної ;

- визначення ліній перетину січної площини з площинами основною та різання;

- визначення ліній перетину січної площини з передньою і задньою площинами;

- визначення значень передніх і задніх кутів в січній площині в відповідній системі координат.

Кут нахилу різальної кромки, визначається в площині різання між різальною кромкою і основною площиною . Тому методика визначення кута нахилу різальної кромки l включає:

- визначення положення різальної кромки в вибраній системі координат;

- визначення положення основної площини ;

- визначення положення площини різання ;

- визначення ліній перетину основної площини з площиною

різання;

- визначення величини кута нахилу різальної кромки l.

Кут в планіj j вимірюється в основній площині, між площиною різання і робочою площиною

Методика визначення кута в плані в досліджуваній точці різальної кромки в даній системі координат складається з наступних етапів:

- визначення площини різання в досліджуваній точці;

- визначення робочої площини P_s як площини в якій розташовані швидкість головного руху і швидкість руху подачі;

- визначення ліній перетину основної площини P_v з площиною різання Р_п і робочою площиною P_s;

- визначення кута в плані в основній площині P_v.

Таким чином при аналізі геометричних параметрів різальної частини необхідно знати положення дотичної прямої до різальної кромки в її досліджуваній крапці.

У таких інструментів як різці, свердла, торцеві фрези і подібні до них різальна кромка задається в інструментальній системі координат і відповідно визначається дотична до неї в досліджуваній точці різальної кромки. У інструментальній системі координат можуть задаватися передні і задні поверхні і відповідні їм дотичні площини. В цьому випадку різальна кромка визначається як лінія перетині передніх і задніх поверхонь, а дотична до різальної кромки - як лінія перетину передніх і задніх площин в даній точці різальної кромки. У фасонних інструментів різальна кромка визначається при профілюванні як лінія перетину початкової інструментальної поверхні і передньої або задньої поверхонь.

Геометричні параметри різальної частини можуть вимірюватися в різних січних площинах: у головній січній площині в нормальній січній площині Р_н, в кінематичній головній січній площині. Тому виникає завдання визначення геометричних параметрів різальної частини в різних січних площинах, завдання розрахунку геометричних параметрів у вибраній січній площині при відомих величинах геометричних параметрів в іншій січній площині.

Геометричні параметри різальної частини інструменту можуть визначаться в інструментальній, статичній і кінематичній системах координат. Інструментальні геометричні параметри визначаються в інструментальній системі координат, орієнтованій щодо елементів інструменту, прийнятих за базу. У інструментальній системі координат напрям швидкості різання приймаються у токарних і стругальних різців перпендикулярно опорній площині різця конструкторській настановній базі; у фрез - по дотичній до траєкторії обертального русі інструменту, у протяжок - паралельно осі протяжки, у зуборізних довбачів - паралельно осі посадочного отвору. Статична система координат орієнтована щодо напряму швидкості головного руху різання. Кінематична система координат орієнтована щодо напряму швидкості результуючого руху різання.

При аналізі геометричних параметрів різальної частини інструменту виникає завдання визначення величин передніх g і задніх a кутів у вибраній системі координат при відомих геометричних параметрів в іншій системі координат.

Найчастіше визначається геометричні параметри різальної частини в статичній системі координат при відомих геометричних параметрах в інструментальній системі координат. У загальному випадку інструментальні геометричні параметри різальної частини не співпадають із статичними геометричними параметрами різальної частини.

Відмінність величин статичних геометричних параметрів різальної частини від інструментальних геометричних параметрів викликається тим, що вектор швидкості головного руху різання не співпадає з вектором швидкості різання в інструментальній системі координат в досліджуваній точці ріжучої кромки. Тому статична площина різання не співпадає з інструментальною площиною різання. Відповідно змінюються величини інструментальних передніх і задніх кутів в нормальному до різальної кромки перетині на величину кута між інструментальною площиною різання і статичною площиною різання.

Так, наприклад, при установці токарного прохідного різця, з інструментальним кутом нахилу l_і рівному нулю, по центру напрям інструментальній швидкості різання співпадає з напрямом швидкості головного руху різання і інструментальні геометричні параметри співпадають із статичними геометричними параметрами різальної частини. При установці ж даного різця вище за центр напрям швидкості головного руху різання змінюється, що викликає збільшення статичного переднього кута в порівнянні з інструментальним переднім кутом і зменшення статичного заднього кута в порівнянні з інструментальним заднім кутом. При установці ж даного різця нижче за центр навпаки збільшуються статичні задні кути і зменшується статичні передні кути в порівнянні з інструментальними геометричними параметрами.

Аналогічно не співпадають величини статичних геометричних параметрів різальної частини з величинами кінематичних геометричних параметрів, якщо напрям швидкості головного руху різання не співпадає з напрямом швидкості результуючого руху різання.

У практиці обробки різанням використовуються різноманітні схеми формоутворення. В більшості випадків вони засновані на поєднанні прямолінійно-поступальних і обертальних рухів.

Величини швидкостей різання мають великий вплив на працездатність інструменту. Проте при аналізі геометричних параметрів різальної частини інструменту необхідно знати напрям вектора швидкості різання в досліджуваній точці різальної кромки, величина ж швидкості може вибиратися довільно.