книги / Резание материалов
..pdfнии для увеличения прочности лезвия назначают отрицательные углы . В зависимости от механических свойств обрабатываемого и инструментального материалов и от формы передней поверхности углы назначают от –10 до 20°.
Главный задний угол служит для уменьшения трения между задней поверхностью лезвия и поверхностью резания. Величина заднего угла резца мало зависит от механических свойств материала обрабатываемой детали и определяется величиной подачи. У резцов из быстрорежущих сталей при Sо < 0,2 мм/об задний угол = 12°, а при Sо 0,2 мм/об задний угол = 8°. У резцов из твердых сплавов при Sо < 0,3 мм/об задний угол = 10…12°, а при Sо 0,3 мм/об задний угол = 6…8°. Однако увеличение заднего угла снижает прочность лезвия. При обработке вязких материалов применяют резцы с большими углами . При обработке твердых и хрупких материалов, а также при большом сечении срезаемого слоя выбирают меньшие углы. Для различных условий токарной обработки угол назначают в пределах 6…12°.
Величина вспомогательного заднего угла у проходных, расточных и подрезных резцов устанавливается равной величине заднего угла.
Главный угол в плане существенно влияет на стойкость режущего инструмента и на шероховатость обработанной поверхности. Величины главного и вспомогательного 1 углов в плане зависят от назначения резца и жесткости технологической системы. Угол равен 30…90°. С уменьшением угла уменьшается шероховатость обработанной поверхности. Одновременно с уменьшением угла увеличивается доля активной части главной режущей кромки (ширина срезаемого слоя) и уменьшается толщина срезаемого слоя, что приводит к снижению тепловой и силовой нагрузки на резец и, следовательно, к уменьшению износа инструмента. Однако при малых значениях угла резко возрастает составляющая силы резания, перпендикулярная оси заготовки, что приводит к ее прогибу. Возможно возникновение вибраций, в результате чего ухудшается качество обработанной поверхности и увеличивается
41
износ инструмента. Угол назначают от 30 до 90° в зависимости от вида обработки, типа резца, жесткости заготовки и инструмента. При обработке заготовок малой жесткости угол берут близким или равным 90°.
Вспомогательный угол в плане 1 служит для уменьшения тре-
ния вспомогательной задней поверхности об обработанную поверхность. С уменьшением угла 1 уменьшается шероховатость обработанной поверхности, увеличивается прочность вершины лезвия и снижается износ резца. Для проходных резцов, обрабатывающих жесткие заготовки без врезания, 1 = 5...10°, при обработке заготовок малой жесткости и работе сврезанием 1 = 30...45°.
Угол наклона главного лезвия при непрерывном резании у рез-
цов из быстрорежущих сталей устанавливается = 4° при черновых работах и = –4° при работах чистовых. У резцов с пластинками твердых сплавов знак угла всегда положителен и его величина равна 0…5°. При прерывистом резании, независимо от рода инструментального материала, резцы имеют положительный угол наклонаглавного лезвия, величина которого составляет 10…30°.
|
|
Вершина резца, сопря- |
||||
|
|
гающая главную и вспомо- |
||||
|
|
гательную режущие кром- |
||||
|
|
ки, очерчивает у резцов по |
||||
|
|
дуге |
окружности |
или по |
||
|
|
прямой (рис. 19). |
|
|||
|
|
Если переходное лезвие |
||||
|
|
выполнено по прямой, то |
||||
|
|
оно |
образует |
переходный |
||
а |
б |
угол в плане 0. При дуго- |
||||
Рис. 19. Формы переходного |
вой |
форме |
переходного |
|||
лезвия величина радиуса R |
||||||
лезвия резца: а – дуговая; |
||||||
равна: у резцов из быстро- |
||||||
б – прямолинейная |
||||||
режущих сталей 1…5 мм, |
||||||
|
|
|||||
|
|
у твердосплавных |
резцов |
|||
|
|
0,2…2 мм. |
|
|
||
42
1.2.5. Особенности геометрии многозубых инструментов (фрезы, сверла, протяжки)
В отличие от однолезвийного токарного резца в машиностроении при обработке резанием широко применяются многолезвийные режущие инструменты, такие как фрезы, сверла, протяжки, зенкера, развертки, метчики и др. Применение нескольких лезвий на режущих инструментах обеспечивает повышение производительности обработки и снижает интенсивность износа инструментов по сравнению с однолезвийным инструментом. В то же время конструкция и геометрия каждого лезвия многолезвийного инструмента напоминает конструкцию и геометрию токарногорезца.
Основные части и поверхности фрезерного инструмента.
Фрезерные инструменты имеют широкое распространение при изготовлении деталей в машиностроении. Фрезерные инструменты представляют собой тело вращения с нанесенными на поверхность вращения режущими элементами. При внимательном рассмотрении каждый режущий элемент фрезы представляет собой отдельный резец с поперечным сечением в форме клина. На рис. 20 представлен общий вид типовой конструкции сборной торцовой фрезы со сменными неперетачиваемыми режущими пластинками для обработки плоских поверхностей деталей.
Рис. 20. Типовая конструкции сборной торцовой фрезы со сменными неперетачиваемыми режущими пластинками: 1 – корпус фрезы; 2 – режущая пластина; 3 – элемент крепления пластины (винт)
43
Фреза состоит из рабочей части и хвостовика. Хвостовик фрезы предназначен для закрепления в шпинделе станка и передачи крутящего момента на рабочую часть, состоящую из равномерно расположенных по окружности режущих зубьев.
Так же как и у токарного резца, фреза имеет переднюю
изаднюю поверхности режущих элементов, полный набор углов фрезы для осуществления эффективного резания. Например, на рис. 21 в сечении главной секущей плоскости показаны передний
иглавный задний углы режущих зубьев фрезы. Определение
иназначение углов фрезы аналогично определениям и назначениям углов токарного резца. На рис. 21 H-H – главная секущая плоскость, расположена перпендикулярно главной режущей кромке, ±γ – передний угол, α – главный задний угол, φ – угол в плане.
Рис. 21. Геометрические параметры торцовой фрезы в главной секущей плоскости Н-Н и в плане
Основные части и поверхности сверл. Для выполнения сквозных и глухих отверстий в деталях машин широкое применение нашли сверлильные режущие инструменты различных конструкций. Типовым представителем сверлильного инструмента является сверло, конструкция и геометрические параметры которого избражены на рис. 22. Конструкция спирального сверла включает хвостовик и рабочую часть. Хвостовик цилиндрической или конической формы предназначен для закрепления в шпинделе станка и передачи крутящего момента на режущую часть. Ре-
44
жущая часть представляет собой два клиновидных режущих лезвия и спиральные канавки вдоль оси сверла для отвода стружки. На режущих лезвиях клина имеется передняя и главная задняя поверхности и две режущие кромки, расположенные так же, как и у токарного резца. Угол между кромками – это угол в плане 2φ, значение которого обычно составляет 110–120°.
Рис. 22. Конструкция и геометрические параметры спирального сверла для обработки отверстий в деталях машин
В нормальном сечении режущих кромок можно измерить передний и главный задний углы. При заточке этих угловустановлено, что значенияугловвдольрежущих кромок переменные (рис. 23).
На периферии (сечение 1) передний угол получается больше,
азадний – меньше, чем в центре вершины сверла (сечение 3).
Усверла изменить (уменьшить) передний угол невозможно,
ана периферии он достаточно велик. Поэтому при больших задних углах угол заострения на периферии сверла будет малым,
апрочность и теплоотвод – низкими.
45
Рис. 23. Углы спирального сверла
В связи с этим при заточке приходится обеспечивать такое увеличение заднего угла, которое необходимо для каждой точки режущей кромки, т.е. затачивать задний угол переменной величины. Наибольшим задний угол должен быть у оси сверла, наименьшим – на периферии. При этом обеспечивается примерное равенство углов заострения вдоль режущей кромки сверла.
Спиральные канавки сверла служат не только для направления выхода стружки, но и для срезания следов режущих кромок в отверстии. Для этого затачиваются вспомогательные режущие кромки на спиральных ленточках в виде спиральных фасок.
Конструкция и геометрические параметры протяжек.
Протяжки относятся к многозубым инструментам и состоят из корпуса и последовательно расположенных режущих зубьев. Каждый зуб протяжки конструктивно выполнен выше предыдущего на величину подачи на зуб Sz (рис. 24).
При продольном перемещении протяжки со скоростью резания Vc происходит срезание припуска последовательно каждым зубом протяжки. Стружка сходит по передней поверхности и собирается в стружечных канавках. Каждый зуб протяжки представляет собой режущий клин, заточенный под передний и задний
46
Рис. 24. Конструктивные особенности и геометрия протяжки для наружного протягивания поверхности заготовки
углы. Применяются протяжки для обработки наружных и внутренних поверхностей. Протяжки – это наиболее производительный режущий инструмент для чистовой лезвийной обработки.
1.3. Классификация видов обработки резанием
По виду инструментов обработка резанием делится на точение, фрезерование, сверление, протягивание, шлифование и др.
Точение: режущие инструменты – токарные резцы различного назначения для различных токарных операций. Некоторые виды резцов и токарных операций представлены на рис. 25.
Фрезерование: режущие инструменты – фрезы различных конструкций для обработки плоскостей, канавок уступов, профильных поверхностей. На рис. 26 представлены некоторые типы фрез и методы фрезерования.
Сверление: режущие инструменты – сверла для обработки отверстий. На рис. 27 изображены современные конструкции сверл, предназначенные для различных высокоэффективных операций сверления отверстий в деталях машин.
Протягивание: режущие инструменты – протяжки для обработки внутренних и наружных поверхностей. На рис. 28 представлены современные конструкции твердосплавных протяжек для обработки деталей газотурбинных двигателей и автомобилей.
47
Рис. 25. Конструкции резцов токарных и схемы их применения: а – проходной прямой; б – проходной отогнутый;
в – проходной упорный; г – подрезной
48
|
|
|
|
|
|
|
|
Цилиндрическое |
|
Дисковое, канавчатое |
Концевое |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Торцовое Фасонное Прорезное
Рис. 26. Некоторые типы фрез и методы фрезерования
Рис. 27. Современные конструкции сверл для операций сверления
Шлифование: режущие инструменты – шлифовальные круги, шлифовальные ленты, шлифовальные пасты. На рис. 29 представлены некоторые типы шлифовальных кругов для выполнения, например, операции плоского периферийного шлифования.
В теории и практике обработки резанием принято классифицировать процессы резания по следующим признакам: свободное
инесвободное, прямоугольное и косоугольное, однолезвийное
имноголезвийное, непрерывное и прерывистое.
49
Рис. 28. Современные конструкции твердосплавных протяжек для скоростного протягивания деталей ГТД и автомобилей
Существующее в настоящее время разнообразие видов обработки резанием, конструкций и геометрии инструментов, свойств обрабатываемых материалов, режимов резания обусловливает практически бесконечное число возможных комбинаций условий резания. Однако все они могут быть сведены к сравнительно небольшому числу основных случаев работы режущего лезвия.
50