- 2.1 Конструктивные элементы резцов
- Рисунок 9 – Конструктивные элементы режущей части резца
- 2.2 Геометрические параметры режущей части
- Рисунок 10 – Передний γ, главный задний α углы, угол заострения β и угол резания δ
- Рисунок 11 – Главный φ и вспомогательный φ
- Рисунок 12 – Различные значения угла наклона главной режущей кромки
- Рисунок 13 – Радиус при вершине резца
- 2.3 Классификация резцов
- Рисунок 14 – Виды токарных резцов 2.4 Конструктивные особенности резцов с механическим креплением твердосплавных пластин
- Рисунок 16 – Прижим сверху и поджим за отверстие
УПМеталлорежущий инструмент-Пр-4. С. И. Моднов, Е. Н. Щекина металлорежущий инструмент ярославль 2011
 Скачать 21.46 Mb.
|
|
Рисунок 8 – Обработка детали с применением и без применения СОЖ Современные сменные многогранные пластины способны выполнять обработку без охлаждения. Развитие инструментальных материалов и износостойких покрытий привело к тому, что пластины выдерживают более высокие температуры, чем раньше, и прекрасно сопротивляются пластической деформации и развитию термотрещин. Применение СОЖ может даже негативно сказаться на работоспособности инструмента, поскольку СОЖ делает терморежим пластины нестабильным. К тому же на многих операциях охлаждающая жидкость или вовсе не попадает в зону резания, или попадает в недостаточном количестве. Более высокая температура в зоне обработки является, во многих случаях, позитивным фактором, если сплав режущей пластины выбран верно. Большинство современных твердых сплавов с покрытием разработаны с учетом их применения при обработке без СОЖ. Образование нароста и неудовлетворительное стружколомание являются примером негативного влияния низкой температуры в зоне резания. Некоторые обрабатываемые материалы и виды операций могут оказывать неблагоприятное воздействие на процесс обработки вследствие колебания температуры. Однако сухая обработка не подходит для всех случаев обработки. Определенные материалы, например, жаропрочные сплавы требуют обязательного охлаждения для снижения температуры резания. Кроме того, для эффективного выполнения таких операций, как глубокое сверление, растачивание и т.п., необходимо применение СОЖ для эвакуации стружки. В отдельных случаях жидкость можно заменить сжатым воздухом. Некоторые виды обработки сопровождаются значительным теплообразованием, при этом большая часть тепла уходит в стружку, что может повысить температуру узлов станка и оснастки. Если это не допустимо, следует применять СОЖ. Тип операции, обрабатываемый материал, форма детали, требования по точности изготовления и используемое оборудование – все это должно приниматься во внимание при оценке возможности получения преимуществ от обработки без использования СОЖ. При такой обработке обычно требуется вести измерения с необходимой коррекцией, которую легко можно определить. В таких операциях, как нарезание резьбы, развертывание, растачивание, отрезка и обработка канавок, небольшое количество смазки может быть использовано в качестве альтернативы. При правильном применении сухая обработка обеспечивает:
Контрольные вопросы 1) Назовите основные преимущества и недостатки ломания и завивания стружки при помощи лунки на передней поверхности инструмента. 2) Что называется периодом стойкости инструмента? 3) Назовите основные виды стружек, образующихся при резании металлов. 2 ТОКАРНЫЙ ИНСТРУМЕНТ Сущность токарной обработки состоит в формировании цилиндрической поверхности заготовки инструментом с одной режущей кромкой. При этом заготовка вращается, а инструмент – резец перемещается относительно нее. Этот метод металлообработки является традиционным и достаточно простым для понимания. Несмотря на кажущуюся примитивность однолезвийного резания, процесс точения разнообразен по форме и материалу обрабатываемых деталей, типам токарных операций, условиям обработки, требованиям к ее качеству и многим другим факторам. Современный токарный инструмент проектируется на основе множества исследований и экспериментов. Резцы, применяемые сегодня в металлообработке, являются продуктом многолетнего усовершенствования. Меняются и материалы режущего клина, и его геометрия, и конструкция всех элементов резца, и способы крепления. Резцы - это простейшие и наиболее распространенные в металлообработке режущие инструменты. 2.1 Конструктивные элементы резцов Каждый режущий инструмент имеет одну переднюю и две задние поверхности, одна из которых называется главной, а другая – вспомогательной. По передней поверхности перемещается образовавшаяся при резании стружка. Задние поверхности обращены в сторону обработанной поверхности. Передняя и задние поверхности, взаимно пересекаясь, образуют соответственно главную и вспомогательную режущие кромки. Точка пересечения главной и вспомогательной режущих кромок называется вершиной режущей части (рисунок 9).  Рисунок 9 – Конструктивные элементы режущей части резца Режущая часть любого металлорежущего инструмента представляет собой один или несколько режущих зубьев. Зуб инструмента имеет клиновидную форму в результате пересечения по режущей кромке передней и задней поверхностей. В процессе обработки зубья инструмента врезаются в материал заготовки и режущими кромками срезают его в виде стружки. 2.2 Геометрические параметры режущей части В зависимости от расположения режущего клина относительно обрабатываемой поверхности меняются геометрические параметры резания, которые влияют на характер протекания процесса. К геометрическим параметрам относятся передний γ и задний α углы, а также угол λ наклона режущей кромки в любой точке резания. Передним углом γ называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной плоскости резания и проходящей через главную режущую кромку резца. Этот угол необходим для уменьшения силы резания, а также для уменьшения трения стружки о переднюю поверхность резца. С увеличением переднего угла облегчается врезание резца в металл, улучшается сход стружки, уменьшаются силы резания и расход мощности, улучшается качество обработанной поверхности. Вместе с тем, увеличение переднего угла приводит к понижению прочности режущей кромки, увеличению износа и ухудшению отвода теплоты из зоны резания. При обработке вязких металлов передний угол выбирается в пределах от 10° до 20° и более. При обработке сталей, в особенности твердыми сплавами, передний угол выбирается близким к нулю или даже отрицательным. При работе фасонным инструментом (резцами, фрезами, резьбовым и зуборезным инструментом) передний угол должен быть равным нулю либо иметь небольшие положительные значения (от 2° до 4°). Главный задний угол α – угол между касательной к главной задней поверхности резца в данной точке режущей кромки и плоскостью резания. Задний угол нужен для того, чтобы уменьшить трение задней поверхности инструмента об обрабатываемую заготовку. Он выбирается обычно в пределах от 2° до 12°. Главным фактором, от которого зависит размер заднего угла, является подача резца. С уменьшением подачи изнашивание по задней поверхности увеличивается, а с увеличением подачи – уменьшается. При чистовой обработке с малой подачей необходимо применять резцы с большими задними углами. Угол резания δ – угол между передней поверхностью резца и плоскостью резания. Угол заострения β – угол между передней и главной задней поверхностями резца. Размер этого угла влияет на прочность режущей части инструмента. Согласно этим определениям, α + β + γ = 90°, δ = 90° – γ, а при заданных α и γ угол заострения β = 90° – (α + γ) (рисунок 10). Вспомогательные углы резца α1, β1 и γ1 измеряются во вспомогательной секущей плоскости и определяются по аналогии с главными углами резца.  Рисунок 10 – Передний γ, главный задний α углы, угол заострения β и угол резания δ Угол при вершине в плане ε – угол между проекциями режущих кромок на основную плоскость (рисунок 11). Главный угол в плане φ – угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи. C уменьшением главного угла в плане повышается сила резания, что при обработке на нежестких станках может вызвать прогиб заготовки и ее вибрацию. При недостаточно жесткой технологической системе угол φ обычно принимается в пределах от 45° до 90°. Вспомогательный угол в плане φ1 – угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и обратным направлением подачи. Вспомогательный угол в плане влияет на трение вспомогательной режущей кромки об обрабатываемую поверхность. При его увеличении уменьшается угол ε при вершине резца, из-за чего ухудшаются условия теплоотвода и качество обработанной поверхности, уменьшается стойкость инструмента. С уменьшением угла φ1 повышается качество обработки, но вместе с тем происходит отжатие резца от заготовки, что может привести к появлению вибраций. S  Рисунок 11 – Главный φ и вспомогательный φ1 углы в плане, угол при вершине ε Угол наклона главной режущей кромки λ (рисунок 12) характеризует направление перемещения режущей кромки инструмента по поверхности резания. Значение угла наклона главной режущей кромки λ оказывает влияние на направление перемещения срезаемой стружки по передней поверхности инструмента. При положительном значении угла λ срезанная стружка направляется вправо, при отрицательном значении угла λ срезанная стружка направляется влево. Также угол наклона главной режущей кромки может быть равным нулю.  Рисунок 12 – Различные значения угла наклона главной режущей кромки На прочность инструмента и шероховатость обработанной поверхности также большое влияние оказывает радиус при вершине резца (рисунок 13). Чем больше радиус закругления, тем выше стойкость резцов и меньше шероховатость обработанной поверхности. Вместе с тем на чистовых операциях чрезмерный размер радиуса может привести к появлению вибраций и ухудшению условий стружкообразования. Размеры радиусов при вершине резца, как правило, колеблются в диапазоне от 0,2 до 2,4 мм.  Рисунок 13 – Радиус при вершине резца Геометрические параметры (углы заточки) любого другого режущего инструмента (фрез всех видов, сверл, разверток и др.) определяют так же, как и для резцов. 2.3 Классификация резцов При токарной обработке наружных цилиндрических и конических поверхностей используют проходные (рисунок 14, д, е, ж) резцы; внутренние цилиндрические и конические поверхности растачивают расточными резцами (рисунок 14, а); торцовые плоскости обтачивают подрезными резцами (рисунок 14, б); наружные и внутренние резьбы нарезают резьбовыми резцами (рисунок 14, в); резку заготовок на части производят отрезными резцами (рисунок 14, г). В зависимости от направления подачи при точении резцы разделяются на правые и левые. Правые резцы работают с движением подачи, направленным справа налево, т.е. к шпинделю станка. Левые резцы имеют направление движения подачи слева направо – от шпинделя станка. Для идентификации резцов пользуются «правилом руки»: накладывая сверху на резец правую или левую руку так, чтобы в сторону подачи был направлен большой палец, устанавливают тип резца. В зависимости от расположения рабочей части относительно корпуса изготавливают прямые и отогнутые резцы. У прямых резцов рабочая часть является продолжением корпусной части без искривления общей оси резца. Если геометрические оси корпуса и рабочей части пересекаются под углом (чаще всего 45°), то эти резцы называются отогнутыми. Прямые и отогнутые резцы могут быть как правыми, так и левыми. Проходные токарные резцы (рисунок 14, д, е) из-за разной геометрии режущей части могут быть проходного и подрезного типов. Резцы проходного типа имеют главный угол в плане φ<90° (обычно 45°, 60° или 75°), что способствует снижению силового и температурного напряжения на лезвии резца. Но с помощью таких резцов нельзя обрабатывать торцовые поверхности на деталях, имеющих ступенчатые переходы. Эти резцы чаще всего применяются для предварительной обточки заготовок. Резцы подрезного типа предназначены для обточки деталей, имеющих наружные цилиндрические поверхности с торцовыми плоскостными переходами между участками с разными диаметрами. Чтобы выполнить эту технологическую операцию, резцы подрезного типа имеют главный угол в плане φ = 90°. Из-за этого лезвие резца подрезного типа работает в несколько более напряженных условиях, чем лезвие проходного резца с углом φ<90°. Для обточки ступенчатых валов и подрезки буртов, а также при точении нежестких деталей применяют проходные упорные резцы (рисунок 14, ж). Следует отметить, что резцы являются наиболее распространенными, универсальными и простыми инструментами. Приведенный обзор основных типов резцов не исчерпывает всего их многообразия, используемого в машиностроении.
Рисунок 14 – Виды токарных резцов 2.4 Конструктивные особенности резцов с механическим креплением твердосплавных пластин Режущая способность резцов зависит, прежде всего, от материала режущей части. Однако эффективное использование режущих свойств современных инструментальных материалов возможно лишь при правильном выборе конструкции инструмента и качественном его изготовлении. В настоящее время резцы, оснащенные пластинами твердого сплава, по существу вытеснили резцы из быстрорежущей стали и нашли широкое применение в машиностроении. По конструкции резец является простым инструментом. Он представляет собой пластину твердого сплава, закрепленную на призматическом корпусе – державке. Форма пластины твердого сплава может быть различной. В промышленности находят применение резцы с призматическими (рисунок 15, а), многогранными (рисунок 15, б) и круглыми (рисунок 15, в) пластинами. Твердосплавные пластины маркируются по единой системе ISO (приложение А).    а б в Рисунок 15 – Форма твердосплавных пластин Корпуса резцов изготовляются из стали 45 или стали 40Х. Закрепление пластины на корпусе осуществляется одним из двух способов: пайкой или механическим креплением. Пайка производится с помощью припоев из латуни или красной меди. Стали и твердые сплавы имеют разные значения коэффициента температурного расширения. При охлаждении после пайки поверхностные слои металла корпуса резца сжимаются быстрее, нежели слои твердого сплава, обладающего меньшим коэффициентом температурного расширения. В результате в паяном слое возникают касательные напряжения. При изнашивании режущего лезвия резца его работоспособность восстанавливают повторными переточками, во время которых размеры пластины уменьшаются. Поэтому прочность пластины с каждой переточкой падает, и касательные напряжения могут вызвать ее растрескивание или даже разрушение. При нагреве пластины и корпуса в процессе резания эти напряжения уменьшаются, однако после завершения резания и охлаждения резца они снова восстанавливают свое значение. Резцы с припаянными пластинами твердого сплава в основном применяют для обработки заготовок с большими подачами, когда на лезвиях резца действую большие силы резания. Для работы на средних и облегченных режимах резания широко применяют токарные резцы с механическим креплением пластин к корпусу. Механические крепления надежно удерживают пластину в специальном гнезде, не вызывая опасных для хрупкого твердого сплава внутренних напряжений. Для различных условий обработки разработано большое количество вариантов крепления, основные из которых представлены на рисунках 16-20.    Рисунок 16 – Прижим сверху и поджим за отверстие Прижим сверху и поджим за отверстие предназначен для закрепления односторонних пластин без задних углов. Жесткость и надежность крепления – основные преимущества данного способа. Эта схема крепления обеспечивает одновременное приложение сил, направленных внутрь гнезда и сил, прижимающих пластину. При этом гарантируется надежность крепления и повторяемость размеров при замене пластин.   
|
