книги / Процессы формообразования и инструменты

При подаче инструмента вдоль оси заготовки обеспечивается диаметральный размер детали, осуществляется операция продольного точения (рис. 2.1, а) [4].

При подаче инструмента к оси заготовки обеспечивается линейный размер детали, осуществляется операция поперечного точе-

ния (рис. 2.1, б).

Для получения конусных или фасонных поверхностей на токарном станке необходимо осуществлять комбинированную подачу инструмента в обоих направлениях.

В технологии машиностроения различают токарную обработку наружных (см. рис. 2.1) и внутренних поверхностей (рис. 2.2).

а

б

Рис. 2.2. Точение внутренних поверхностей: а – расточка отверстия; б – проточка канавки

При токарной обработке внутренних поверхностей операция продольного точения называется расточкой отверстия, а операция поперечного точения – проточкой канавки (рис. 2.2, а, б).

В качестве режущего инструмента при токарных операциях используются токарные резцы.

Классификация токарных резцов представлена ниже.

Классификационный признак

Классификация резцов

Форма и расположение лезвия прямыеотогнутые относительно державки

оттянутые

11

Классификационный признак	Классификация резцов
	черновые
Характер обработки	получистовые
	чистовые
	проходные
	отрезные
Назначение	канавочные
	фасонные
	резьбовые
	подрезные
	расточные
	цельные
Конструкция	с механическим креплением пластин
	с припаянными пластинами

Одним из основных критериев выбора токарного резца для работы на современных станках с ЧПУ является его возможность обтачивать деталь в нескольких направлениях рабочих перемещений

(рис. 2.3) [1–5].

а

б

в

г

Рис. 2.3. Рабочие перемещения отрезного резца: а – прорезание канавки в поперечном направлении; б – прорезание канавки в поперечном и продольном направлениях; в – прорезание пазов на торце; г – протачивание канавки

Примеры токарных резцов, рекомендуемых для работы на станках с ЧПУ, представлены в табл. 2.1 [1, 4, 7].

12

							Таблица 2.1
			Примеры токарных резцов
	Классификация		Общий вид		Примеры		Область применения
					рабочих
	резцов
					перемещений
							Продольное точение
	Контурный						Поперечное точение
							Фасонное точение
							Проточка радиусов
							Точение канавок
							Протачивание дна
	Канавочный						канавки с осевой
							подачей
							Точение фасок
	Упорно-						Продольное точение
							Поперечное точение
	проходной
							Проточка радиусов

На практике конструкция токарного резца, материал заготовки и режущей части инструмента, режимы и траектория обработки влияют на качество, время цикла обработки и производительность.

2.1. Конструкция токарного инструмента

Режущий инструмент состоит из крепежной и рабочей частей

(рис. 2.4).

У токарных резцов крепежная часть называется державкой. Рабочей частью режущего инструмента является режущая пла-

стина, имеющая форму режущего клина. Независимо от вида режущего инструмента составные элементы лезвия одинаковы.

13

Рис. 2.4. Конструкция токарного резца

Режущая пластина (см. рис. 2.4) состоит из поверхностей, представленных в табл. 2.2.

					Таблица 2.2
		Поверхности режущего инструмента
Обозначение		Полное название		Определение
Аγ		Передняя поверхность		Поверхность, по которой в про-
				цессе резания сходит стружка
Аα		Главная задняя	поверх-	В процессе резания контактирует
		ность		с поверхностью резания
Аα′		Вспомогательная	задняя	Контактирует с	обработанной
		поверхность		поверхностью
k		Главная режущая кромка		Получается путем	пересечения
				передней и главной задней по-
				верхностей
k′		Вспомогательная	режу-	Получается путем	пересечения
		щая кромка		передней и вспомогательной зад-
				ней поверхностей
с		Вершина инструмента		Получается путем	пересечения
				режущих кромок
14

Для осуществления процесса резания рабочие поверхности режущего клина должны иметь требуемое расположение относительно друг друга и обрабатываемой заготовки. Расположение элементов режущего клина характеризуется углами в соответствующей системе координат. Углы и форма рабочих поверхностей называются геометрией режущего инструмента.

Различают следующие системы координат резца:

–инструментальную;

–статическую;

–кинематическую.

Винструментальной системе координат геометрические параметры рассматривают относительно базы, удобной для изготовления

иконтроля инструмента. Эти параметры обычно называют углами заточки, характеризующими инструмент как свободное независимое тело.

Вкинематической системе координат рассматривают кинематические или рабочие геометрические параметры в процессе резания. Значения этих параметров определяются положением вектора скоро-

сти результирующего движения резания ve = v + S и вектора скоро-

сти подачи S.

Статическая система координат широко применяется на практике. Эта система позволяет игнорировать влияние скорости подачи S на величину результирующей скорости ve , поэтому вся систе-

ма сориентирована относительно вектора скорости главного движения v.

2.2. Углы резца в статической системе координат

Для определения углов лезвия токарного резца в статической системе координат выделяют следующие плоскости (рис. 2.5, 2.6):

–основная плоскость Рv;

–плоскость резания Pn;

–рабочая плоскость Ps;

15

–главная секущая плоскость Pτ;

–вспомогательная секущая плоскость Рτ′.

Основная плоскость Рv – это плоскость, проходящая через точку режущей кромки перпендикулярно вектору скорости резания (v ).

Рис. 2.5. Плоскости основная и резания в статической системе координат

Рис. 2.6. Главная секущая и рабочая плоскости в статической системе координат

Плоскость резания Pn – это плоскость, проходящая по касательной к главной режущей кромке перпендикулярно основной плоскости.

16

Для упрощения определения положения плоскости резания пользуются следующим правилом: Pn проходит по главной режущей кромке (на виде сверху) и по направлению скорости резания (на виде сбоку) (см. рис. 2.5, 2.6).

Рабочая плоскость Ps – это плоскость, проходящая параллельно оси обрабатываемой детали, перпендикулярно основной плоскости; в ней расположен вектор подачи.

Положение рабочей плоскости определятся по вектору направления подачи. Изменилось направление подачи S – изменилось положение плоскости Ps.

Главная секущая плоскость Pτ – это плоскость, проходящая через точку главной режущей кромки перпендикулярно основной плоскости и перпендикулярно главной режущей кромке.

Вспомогательная секущая плоскость Рτ′ – это плоскость, про-

ходящая через точку вспомогательной режущей кромки перпендикулярно основной плоскости и перпендикулярно вспомогательной режущей кромке.

Геометрическими параметрами лезвия инструмента являются углы, определяющие положение поверхностей режущего лезвия относительно вектора скорости резания.

Углы токарного резца подразделяют на главные, вспомогательные, углы в плане и углы наклона главной режущей кромки.

2.3. Углы в главной секущей плоскости

На рис 2.7 представлены углы в главной секущей плоскости. Передний угол γ (гамма) – это угол между основной плоскостью

и передней поверхностью.

Главный задний угол α (альфа) – это угол между плоскостью резания и главной задней поверхностью.

Угол заострения β (бета) – это угол между передней и главной задней поверхностями.

Сумма углов альфа, бета и гамма всегда равна 90°:

α+β+ γ =90°.

(2.1)

17

Рис. 2.7. Углы в главной секущей плоскости

Углы α и β всегда положительны. Угол γ может быть положительным, отрицательным или равняться нулю. Если передняя поверхность расположена ниже основной плоскости, то угол γ положителен. Если передняя поверхность выше основной плоскости, то угол γ отрицателен. Если передняя поверхность совпадает с основной плоскостью, то угол γ равен 0 (рис. 2.8).

Рис. 2.8. Передний угол

При использовании современного металлорежущего инструмента передний угол зависит от того, какая пластина используется:

сзадним углом или без него.

Вслучае отсутствия у пластины заднего угла (α = 0) он обеспечивается наклоном пластины в державке, что, в свою очередь, определяет величину переднего угла при обработке (рис. 2.9) [1–5].

18

а

б

Рис. 2.9. Режущие пластины: а – с задним углом; б – без заднего угла

Процесс резания не может происходить при угле α = 0°.

У пластины без заднего угла угол заострения β равен 90°. У пластины с задним углом угол заострения β меньше 90°.

2.4. Углы в плане

На рис 2.10 представлены углы в плане.

Рис. 2.10. Углы в плане

Главный угол в плане ϕ (фи) – это угол между рабочей плоскостью и плоскостью резания (главной режущей кромкой). Вспомогательный угол в плане ϕ1 (фи один) – это угол между рабочей плоскостью и проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость.

19

Угол при вершине инструмента ε – это угол между проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость.

Положение главного и вспомогательного углов в плане определяется направлением вектора подачи.

При подаче слева направо вспомогательная режущая кромка становится главной режущей кромкой.

Главный угол в плане определяет универсальность инструмента и его геометрическую проходимость [2–4]. На рис. 2.11 показана обработка вала резцом с треугольной пластиной.

Рис. 2.11. Обработка заготовки треугольной пластиной

На рис. 2.11 показано, что треугольная пластина может быть установлена в державке резца, обеспечивая угол ϕ = 93°.

Выбор типа державки определяется главным углом в плане, а также формой и размером используемой пластины.

2.5. Угол во вспомогательной секущей плоскости

На рис. 2.12 представлен угол во вспомогательной секущей плоскости.

20