3.4. Геометрия проходного токарного резца

На рис.3.4 показаны углы, составляющие геометрию этого резца. Данный резец имеет две режущие кромки: главную ОА и вспомогательную ОВ. Геометрию их необходимо рассмотреть отдельно. Поскольку для данного инструмента углы постоянны вдоль режущих кромок, то для определения геометрии достаточно взять по одной точке на каждой режущей кромке: точку М на главной и точку М₁ - на вспомогательной. В главной секущей плоскости N – N показаны углы γ и α, во вспомогательной секущей плоскости N₁ – N₁ - углы γ₁ и α₁. В основной плоскости, совпадающей (см. рис.3.4) с плоскостью чертежа, показаны углы в плане φ и φ₁. В плоскости резания (вид А см. рис.3.4) показан угол наклона режущей кромки λ. Из показанных на рис.3.4 углов, углы: γ, α, λ, φ, φ₁, α₁ являются основными, а все остальные производными, определяющимися через основные.

Рис. 3.4. Геометрия проходного токарного резца

Производные углы определяется через основные :

угол резания , град,

угол при вершине резца , град,

углы заострения , , град.

Для углов γ и λ необходимо определить знаки. Условно принято γ > 0 при , и γ < 0 при . Угол λ > 0, если при удалении от вершины вдоль режущей кромки высота сечения режущей части возрастает, иначе λ < 0.

3.5. Назначение углов

Передний угол γ предназначен для управления процессом резания.

Увеличение переднего угла приводит к уменьшению сопротивления резанию и прочности лезвия.

Рис. 3.5. Влияние переднего угла

на прочность лезвия резца:

1 – резец с большим передним углом;

2 – резец с малым передним углом

Из рис.3.5. имеем γ > γ ', β < β'. Лезвие резца 2 прочнее лезвия резца 1. Прочность лезвия имеет наибольшее значение для инструментов из материалов сравнительно невысокой прочности, а также при обработке материалов с высокой прочностью, обработка которых сопровождается ударом, например при торцовом фрезеровании, строгании и др. При этом с увеличением прочности обрабатываемого материала и снижением прочности инструментального материала передний угол необходимо уменьшать. Сказанное можно выразить следующей структурной зависимостью:

,

где C - постоянная величина;

σ_u - предел прочности при изгибе материала режущей части инструмента;

σ₀ - предел прочности при изгибе обрабатываемого материала;

x, y - показатели степеней.

В табл. 3.1 приведены рекомендуемые передние углы в градусах для некоторых материалов инструмента и обрабатываемой заготовки.

Таблица 3.1.

Материал инструмента	Обрабатываемый материал
	Алюминиевые сплавы	Незакаленная сталь 45	Закаленная сталь 45
Р6М5	+ 30˚	+20˚	+ 5˚
ВК8	+ 20˚	+5˚	- 5˚
В0К60	- 5˚	- 10˚	- 20˚

Задний угол α предназначен для уменьшения трения между лезвием и заготовкой. Однако с увеличением заднего угла α уменьшается угол заострения β и снижается прочность лезвия. Начиная с некоторого угла , увеличение его практически не приводит к уменьшению трения.

Задний угол в процессе резания не может быть отрицательным, так как в этом случае обработка невозможна. На рис.3.6 показан резец, неправильно установленный на станке за счет поворота на угол Ψ. При этом передний угол увеличился, а задний уменьшился и стал отрицательным. В этом случае резец будет контактировать с заготовкой всей задней поверхностью - обработка невозможна.

Рис. 3.6. Отрицательный задний угол		Рис. 3.7. Направления движения стружки по передней грани резца при различных углах наклона режущей кромки
Рис. 3.8. Удар вершиной резца 2 о заготовку 1 при λ ‹ 0	Рис. 3.9. Удар вершиной резца 2 о заготовку 1 при λ > 0 исключен

Угол наклона режущей кромки λ определяет направление схода стружки, а при прерывистой обработке с ударом - характер врезания инструмента в заготовку. На рис.3.7 стрелками показаны направления схода стружки при обработке с различными по знаку углами λ. При λ > 0 стружка сходит в сторону обработанной поверхности 3 и может ее повредить, что нежелательно при чистовой обработке. В случае λ < 0 стружка сходит в сторону обрабатываемой поверхности 1, что затрудняет наблюдение за процессом резания. Поэтому при чистовой обработке рекомендуется применять λ < 0, а при черновой λ > 0.

При обработке с ударом угол λ влияет на характер врезания лезвия в заготовку. Из рис.3.8 видно, что при λ < 0 удар приходится на вершину резца 0, являющуюся его наиболее слабым местом. При λ > 0 (см. рис. 3.9) удар воспринимается не вершиной, а участком лезвия около точки А, отстоящим от вершины и поэтому более прочным. При обработке, сопровождающейся ударом, угол λ необходимо увеличивать по мере увеличения прочности обрабатываемого материала и уменьшения прочности материала инструмента.

Рис. 3.10. Обработка резцом с малым углом в плане φ	Рис. 3.11. Обработка резцом с большим углом в плане φ'

Угол в плане φ оказывает многообразное влияние на обработку. Как видно из сопоставления рис. 3.10. и 3.11, с увеличением угла в плане уменьшается сила резания, что уменьшает деформацию обрабатываемой заготовки и способствует повышению точности обработки. Однако с увеличением угла φ сокращается длина активной части лезвия b > b' инструмента, что приводит к росту удельной нагрузки на лезвие, повышению его температуры нагрева и интенсивности изнашивания инструмента. Резюмируя, можно сказать, что увеличение угла в плане положительно сказывается на качестве обработки и отрицательно - на стойкости и прочности инструмента.

Вспомогательный угол в плане φ₁ предназначен для уменьшения трения между инструментом и заготовкой и шероховатости обработанной поверхности. Увеличение φ₁ приводит к снижению силы трения и увеличению шероховатости обработанной поверхности. Угол φ₁ - основной фактор управления шероховатостью обработанной поверхности.