Токарные резцы

Размещено на http://www.allbest.ru/

ТЕМА ТОКАРНЫЕ РЕЗЦЫ



План

Введение

1. Классификация токарных резцов

2. Назначение резцов

3. Геометрия режущей части и элементы резца



Введение

Процесс обработки материалов резанием осуществляется режущим инструментом.

Рабочая часть любого режущего инструмента представляет собой клин. Под действием приложенной силы острие клина врезается в заготовку. Чем острее клин, то есть чем меньше угол, образованный его сторонами, тем меньше усилия требуется для его внедрения в материал заготовки.

Наиболее простым инструментом для понимания геометрии и принципа действия является токарный резец.



1. Классификация токарных резцов

Наиболее полной системой классификации токарных резцов является классификация по ниже перечисленным признакам (рисунки 3.1, 3.2, 3.3, 3.4).

а) с одним лезвием; б) с фасонным лезвием;

в), г) и д) с дополнительными лезвиями

1,2,3 - проходные; 4 - подрезной; 5, 6 - расточные;7 - отрезной; 8 - резьбовой; 9 - лопаточные; 10,11 - круглые

Рисунок 3.1 Токарные резцы

По направлению подачи на:

Ё правые - работают при подаче справа налево;

Ё левые - работают при подаче слева направо.

Для того, чтобы определить направленность резца необходимо воспользоваться правилом правой руки: сверху на резец положить ладонь правой руки, если направление главной режущей кромки совпадает с направлением отогнутого большого пальца, следовательно, резец правый, если не совпадает - левый.

По технологическому признаку (по назначению) на:

Ё проходные - для обтачивания наружных цилиндрических и конических поверхностей;

Ё подрезные - для обтачивания плоских торцевых поверхностей;

Ё расточные - для растачивания сквозных или глухих отверстий;

Ё отрезные - для отрезания заготовок;

Ё резьбовые - для нарезания наружных и внутренних резьб;

Ё лопаточные (горловые, получистовые, чистовые) - для обработки канавок, уступов;

Ё фасонные - для изготовления фасонного профиля и другие, определенные видом работ.

По форме расположения головки относительно державки на:

Ё прямые - головка резца является продолжением его тела;

Ё изогнутые - головка и тело резца имеют параллельные оси симметрии и соединены между собой изогнутой частью;

Ё оттянутые - головка резца много уже его тела и «вытянута» из него; ширина главной режущей кромки шире основания головки (оттянута симметрично вправо или влево).

Ё отогнутые - головка резца отогнута от тела резца на угол 45⁰

Высотой головки резца называется расстояние до вершины резца от опорной поверхности резцедержателя, измеренное перпендикулярно к ней. Высота головки резца считается положительной, если вершина резца выше опорной поверхности, отрицательной - ниже опорной поверхности (рисунок 3.2).



а) положительная высота головки; б) отрицательная высота головки

Рисунок 3.2 Высота головки резца

По роду выполняемой работы на:

Ё черновые - для предварительной (черновой) обработки;

Ё чистовые - для окончательной (чистовой) обработки.

По роду материала на:

Ё из быстрорежущей стали;

Ё из твердого сплава

и т.д. в зависимости от материала режущей части резца.

По способу изготовления (рисунок 3.3) на:

Ё цельные - тело (державка) и режущая часть резца выполнены из одного материала;

Ё составные - головка или режущая часть резца выполнены из инструментального материала, державка - из конструкционной углеродистой стали;

Ё с приваренной или припаянной пластинкой инструментального материала - тело и головка резца цельные, выполнены из углеродистой конструкционной стали, а на головку резца приваривается или припаивается пластинка из инструментального материала;

Ё со съемными пластинками - головка и тело резца цельные, выполнены из углеродистой конструкционной стали, а режущая пластинка из инструментального материала и крепится к головке резца механически.

По сечению стержня (В Ч Н) на:

Ё прямоугольные;

Ё квадратные;

Ё круглые.

По длине резцы изготавливаются от 32 до 500 мм.

2. Назначение резцов

Основные виды токарных работ и типы резцов для них представлены на рисунке 3.5.

Для высокопроизводительного точения с большими подачами используют резцы с дополнительным режущим лезвием (рисунок 3.1, в). Его длина равна 1,1 S_пр. Резец устанавливают так, чтобы это лезвие было параллельно линии центров станка, тогда шероховатость будет незначительной.



а) цельный; б) сварной; в) с напаянной пластинкой; г) с механическим креплением пластинки

Рисунок 3.3 Разделение резцов по способу изготовления

В промышленности широко применяют резцы с многогранными неперетачиваемыми твердосплавными пластинками (рисунок 3.1, г). Когда одно из режущих лезвий достигает предела износа, пластинку открепляют механическим прижимом и устанавливают в рабочее положение следующее лезвие пластинки.

3. Геометрия режущей части и элементы резца

токарный резец обработка материал

Углы резца определяют положением элементов рабочей части в пространстве относительно координатных поверхностей и относительно друг друга. Эти углы называют углами станины.



а) проходной прямой; б) проходной отогнутый; в) проходной упорный; г) подрезной; д) отрезной; е) прорезной; ж) фасонный; з) резьбовой; и) расточной проходной; к) расточной упорный

Рисунок 3.4 Деление резцов по форме расположения головки относительно державки



а) наружное обтачивание продольным отогнутым резцом; б) наружное обтачивание прямым проходным резцом; в) обтачивание с подрезанием уступа под прямым углом; г) прорезание канавок; д) обтачивание радиусной галтели; е) растачивание отверстия; ж, з, и) нарезание резьбы наружной, внутренней и специальной резьбы

Рисунок 3.5 Токарные работы и резцы для них

Для определения углов резца определяются следующие исходные координатные плоскости и поверхности (рисунок 3.6, а):

Ё обрабатываемая поверхность - поверхность заготовки, с которой срезается припуск;

Ё обработанная поверхность - поверхность, образованная после снятия припуска;

Ё поверхность резания - поверхность, образуемая на заготовке непосредственно главной режущей кромкой резца;

Ё плоскость резания - плоскость, касательная к поверхности резания и проходящая через главную режущую кромку перпендикулярно основной плоскости;

Ё основная плоскость - плоскость, параллельная продольной и поперечной подачам и совпадающая с опорной поверхностью резца («подошвой», основанием).

Элементы резца (рисунок 3.6, б). Резец состоит из тела (державки, стержня), предназначенного для закрепления резца в резцедержателе станка и головки - режущей (рабочей) части.

а) б)

Рисунок 3.6 Поверхности обрабатываемой заготовки и элементы резца

В конструкции головки резца различают:

Ё переднюю поверхность - поверхность, по которой сходит стружка;

Ё главную заднюю поверхность - поверхность, обращенную к обрабатываемой поверхности заготовки;

Ё вспомогательную заднюю поверхность - поверхность, обращенную к обработанной поверхности заготовки;

Ё главную режущую кромку - линию пересечения передней и главной задней поверхностей, выполняющую основную работу резания;

Ё вспомогательную режущую кромку - линию пересечения передней и вспомогательной задней поверхностей;

Ё вершину резца - место сопряжения главной и вспомогательной режущих кромок. При криволинейном сопряжении кромок вершина имеет радиус закругления r.

Углы резца рассматриваются исходя из положения, что ось стержня резца перпендикулярна к линии центров станка.

Различают следующие углы резца (рисунок 3.7).

Главные углы измеряют в главной секущей плоскости, перпендикулярной к проекции главной режущей кромки на основную плоскость:

Ё задний угол б - угол между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания.

Рисунок 3.7 Геометрия токарного резца

Данный угол уменьшает трение между этими поверхностями. Увеличение (от нормативной величины) угла б приводит к снижению прочности режущей кромки. Угол б назначается в пределах от 6 до 12 ⁰ (обычно 8 ⁰) и зависит от материалов заготовки и инструмента;

Ё передний угол г - угол между передней поверхностью и плоскостью, перпендикулярной плоскости резания и проходящей через главную режущую кромку.

От величины переднего угла зависит сход стружки: при малых значениях угла г стружка круто загибается, что повышает сопротивление резания, вызывая вибрации и ухудшение качество обработки; при увеличении угла г сход стружки облегчается, но ослабляется режущая кромка, снижается прочность и стойкость резца. Поэтому большой передний угол допускается только при обработке мягких материалов, так как в этом случае некоторое ослабление режущей кромки не вызывает поломку резца.

Передний угол может быть:

- положительным (+ г) - если передняя поверхность направлена вниз от режущей кромки (для обработки мягких материалов);

- отрицательным (- г) - если передняя поверхность направлена вверх от режущей кромки (для обработки хрупких материалов, материалов повышенной твердости, а также для обдирочных работ всех материалов);

- равным нулю (г = 0) - для фасонных и резьбовых резцов.

Угол г назначается в пределах от + 25 до - 10 ⁰;

Ё угол заострения в - угол между передней и главной задней поверхностями.

Чем больше угол в, тем прочнее режущая часть инструмента и тем лучше условия отвода тепла от режущего лезвия;

Ё угол резания д - угол между передней поверхностью резца и плоскостью резания.

Величина угла д в большей степени влияет на деформацию срезаемого слоя, нагрузку, стойкость инструмента.

Между главными углами существует зависимость (с учетом знака угла):

г + д = 90 ⁰; б + в = д; в = 90 ⁰ - б - г

Углы б и г образуются при заточке резца, а углы в и д являются производными от углов б и в.

Углы б и г зависят не только от заточки, но и от установки резца относительно центра заготовки. При работе вершина резца должна находиться на уровне продольной оси заготовки. При установке резца выше центра плоскости резания изменяется его положение, то есть резец отгибается на величину угла м (рисунок 3.8):

sin м = ,

где h - расстояние от центра заготовки до вершины резца;

D - диаметр заготовки.

При наружной обработке поворот плоскости резания приводит к тому, что фактический (ф) задний угол б_ф уменьшается на угол м, а передний г_ф - увеличивается на м по сравнению с углами заточки (з) б_з и г_з (рисунок 3.8, а):

б_ф = б_з - м; г_ф = г_з + м.



а) и в) установка выше центра; б) и г) установка ниже центра ПР - плоскость резания

Рисунок 3.8 Изменение углов б и г при установке токарного резца

Если резец установить ниже центра, то соответственно задний угол увеличивается, а передний уменьшается (рисунок 3.8, б, г):

б_ф = б_з + м; г_ф = г_з - м.

Практически при наружной токарной обработке допускается установка резца выше центра на величину h = 0,02 · D, так как сила резания несколько отжимает резец вниз, и режущая кромка становится на уровень центра заготовки;

Ё угол наклона главной режущей кромки л - угол между режущей кромкой и плоскостью, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости.

От направления режущей кромки и числовой величины л зависит стойкость головки резца и направление схода стружки. Угол л может быть:

- отрицательным (- л) - когда вершина резца является самой верхней точкой режущей кромкой. Направление схода стружки совпадает с направлением подачи, в результате этого она не царапает обработанную поверхность, но при этом ослабляется головка резца. Поэтому резцы с углом - л применяются при чистовой обработке, обработке мягких материалов и при резании с небольшими глубиной резания и подачей;

- положительным (+ л) - когда вершина резца является самой низкой точкой режущей кромкой. Стружка сходит в направлении обратном подаче, при этом наматывается и царапает обработанную поверхность.

Но положительное значение угла л делает головку резца более стойкой, а поэтому такие резцы применяются при обдирочных работах, с большими глубиной резания и подачей, где не предъявляются высокие требования к качеству поверхности. Угол + л назначают до + 5 ⁰ ;

- равным нулю (л = 0) - когда вершина резца параллельна основной плоскости. Угол л = 0 применяется в условиях, схожих с условиями для угла + л.

Вспомогательные углы измеряют во вспомогательной секущей плоскости, перпендикулярной к проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость:

Ё задний угол б₁ - угол между вспомогательной задней поверхностью и плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно основной плоскости.

Угол б₁ необходим для уменьшения трения между вспомогательной задней поверхностью инструмента и обработанной поверхностью заготовки;

Ё передний угол г₁ и угол заострения в₁, рассматриваемые во вспомогательной плоскости, будут иметь такие же характеристики как и при рассмотрении главной секущей плоскости.

Важное значение имеют углы резца в плане (рассматриваемые в основной плоскости):

Ё главный угол в плане ц - угол между главной режущей кромкой и направлением подачи (линией, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости.

Величина угла ц выбирается в зависимости от жесткости системы СПИД. При жестком креплении детали и инструмента угол ц выбирают в интервале от 30 до 45 ⁰. При нежестком креплении и при обработке длинных тонких валов ц назначают в пределах от 60 до 90 ⁰. При чистовой обработке величина угла ц принимается равной от 10 до 20 ⁰.

Чем меньше угол ц, тем более чистой получается обработанная поверхность, так как стружка получается тонкой и лучше завивается, а при обработке хрупких материалов - мелкоэлементная. Но с уменьшением угла ц увеличивается отжим резца от заготовки, снижается точность обработки, и могут возникнуть вибрации, при которых работать станет практически невозможно;

Ё вспомогательный угол в плане ц₁ - угол между вспомогательной режущей кромкой и направлением подачи (или обработанной поверхностью заготовки).

Величина угла ц₁ влияет на чистоту обработанной поверхности заготовки и стойкость резца. В зависимости от условий обработки угол ц₁ выбирают в интервале от 10 до 45 ⁰. Если ц₁ мал, то из-за некоторого отжима резца вспомогательная кромка будет врезаться в обработанную поверхность и портить ее. Большой ц₁ также неприемлем, так как ослабляет вершину резца. Только при больших подачах (от 3 до 5 мм/об) для получения малой шероховатости поверхности допускается ц₁ = 0;

Ё угол при вершине е - угол между главной и вспомогательной режущими кромками. Чем больше этот угол, тем лучше условия отвода тепла от режущих кромок, тем больше стойкость резца.

Углы ц и ц₁ зависят от заточки и правильной установки резца, а угол е - только от заточки. Между этими углами существует следующая зависимость:

ц + е + ц₁ = 180 ⁰.

Вершина резца имеет радиус закругления r, который предохраняет ее от поломок и обеспечивает малую шероховатость поверхности. Радиус закругления зависит от размеров резца и его назначения (чистовой, черновой).

Величины углов в плане для разного режущего материала представлены в таблицах 3.1, 3.2, 3.3, 3.4.

Величины углов г и б для разного режущего материала представлены в таблицах 3.5 и 3.6.

Таблица 3.1

Главные углы в плане для резцов из быстрорежущей стали

Типы резцов	Условия работы	Угол ц, град
Всех типов	Обработка нежестких заготовок, продольное обтачивание в упор с одновременным подрезанием торца, растачивание отверстий малых диаметров, отрезка заготовок, прорезание канавок	90
Проходные, расточные	Отрезание без бабышек	80
Расточные	Обработка жестких заготовок с жесткими креплениями резца на станках повышенной жесткости	от 40 до 60
Проходные	Обработка жестких заготовок на станках повышенной жесткости	от 30 до 60
	Чистовая обработка с малыми глубинами резания на станках нормальной жесткости	от 18 до 20

Таблица 3.2

Вспомогательные углы в плане для резцов из быстрорежущей стали

Типы резцов	Условия работы	Угол ц1, град
Проходные	Обработка жестких заготовок без врезания	от 5 до 10
	Обработка нежестких заготовок без врезания и жестких с врезанием	от 10 до 15
	Обработка нежестких заготовок с врезанием	от 20 до 35
Проходные изогнутые	Обычные	от 30 до 45
Отрезные и прорезные	Обычные	от 1 до 2
Подрезные и расточные	Обычные	от 20 до 25

Таблица 3.3

Главные углы в плане для резцов из твердых и минералокерамических сплавов

Условия работы	Угол ц, град
Обработка при особо жесткой системы СПИД и небольшой глубине резания	от 10 до 30
Обработка при достаточно жесткой системы СПИД	45
Обработка с ударами при недостаточно жесткой системы СПИД	от 60 до 75
Обработка нежестких заготовок	от 80 до 90

Примечание: СПИД обозначает систему: станок-приспособление-инструмент-деталь

Таблица 3.4

Вспомогательные углы в плане для резцов из твердых и минералокерамических сплавов

Условия работы	Угол ц1, град
Чистовая обработка	от 0 до 5
Обработка жестких заготовок без врезания	от 5 до 10
Обработка нежестких заготовок без врезания и жестких с врезанием	от 15 до 30
Обработка нежестких деталей с врезанием	от 30 до 45

Форма передней поверхности резцов

Передняя поверхность резцов из быстрорежущей стали рекомендуется трех форм: (I - радиусная с фаской; II - плоская с фаской; III - плоская без фаски (таблица 3.5).



Таблица 3.5

Рекомендуемые величины переднего и главного заднего углов резцов из быстрорежущей стали

Обрабатываемый материал	Передний угол г при форме передней поверхности, о	Задний угол б при подаче, о
				До 0,2 мм/об	Свыше 0,2 мм/об
Конструкционные углеродистые, леги-рованные и инстру-ментальные стали	уb < 490 МПа НВ < 140	30	30	25	12	8
	уb от 490 до 780 МПа НВ от 140 до 230	25	25	18	12	8
	уb от 490 до 1176 МПа НВ от 230 до 340	25	25	12	12	8
Серый и ковкий чугун	НВ < 160 НВ от 160 до 220 НВ > 220	25 25 Ї	25 25 Ї	18 12 5	12 12 12	8 8 8
Латунь	Вязкая Хрупкая	30 25	30 25	25 12	12 12	8 8
Бронза	Ї	25	25	12	12	8
Алюминиевые и магниевые сплавы, медь	Ї	30	30	25	25	10

Примечание: у_b - временный предел прочности при растяжении; НВ - твердость по Бринеллю

Радиусная с фаской передняя поверхность применяется у резцов всех типов (за исключением фасонных со сложным очертанием режущей кройки) для обработки стали. Резцы с такой формой передней поверхности имеют фаску шириной f = (0,8 ч I,0) S, где S - подача, мм/об.

Радиусная канавка у проходных и расточных резцов R = (I0 ч 15)·S, а у прорезных и отрезных R = (50 ч 60)·S, но не менее 3,0 мм. Плоская передняя поверхность с фаской применяется у резцов всех типов для обработки стали при подаче до 0,2 мм/об.

Плоская передняя поверхность без фаски применяется у резцов всех типов для обработки стали и чугуна, а также для фасонных резцов со сложным очертанием режущей кромки. Для них нужно применять стружколоматели.

Передняя поверхность твердосплавных резцов рекомендуется четырех форм (таблица 3.6).

Таблица 3.6

Форма передней поверхности и углы твердосплавных резцов

Обрабатываемый материал	Передний угол г при форме передней поверхности, о	Задний угол б при подаче, о
					До 0,3 мм/об	Свыше 0,3 мм/об
Конструкцион-ные углеродис-тые и легирован-ные стали уb = 1078 МПа уb = 1078 МПа	15 Ї	15 Ї	- 5 - 10	- 5 - 10	12 12	8 8
Серый чугун 220 НВ 220 НВ	12 8	Ї Ї	Ї Ї	Ї Ї	10 10	6 6
Ковкий чугун От 140 до 150 НВ	15	Ї	Ї	Ї	12	8

Примечание: дополнительный задний угол б₁ = б + 5 ^о

Плоская, с отрицательной фаской, передняя поверхность (таблица 3.6, I) применяется у резцов для обработки стали и чугуна. Радиусная с отрицательной фаской передняя поверхность (таблица 3.6, II) применяется у резцов для получистовой и черновой обработки стали. При этом применение каких-либо дополнительных способов отвода стружки не требуется.

Плоская отрицательная двойная передняя поверхность (таблица 3.6, III) применяемся у резцов на передней грани для обработки стали при достаточной жесткости и виброустойчивости заготовки. Эту же форму применяют при обработке стали с неравномерным припуском. Для отвода стружки требуется применение стружколомателей.

Плоская отрицательная одинарная передняя поверхность (таблица 3.6, IV) применяется у резцов без образования лунки на передней грани для обработки стали c у_b > 784 МПа при достаточной жесткости и виброустойчивости системы СПИД и при работе с ударом. Способ отвода стружки такой, как и для формы III (рисунок 3.9).



а) положительный; б) отрицательный; в) равный нулю

Рисунок 3.9 Угол наклона главной режущей кромки и направление схода стружки

Размещено на Allbest.ru

...