59. Геометрия резцов. Силы действующие в процессе резания и их влияния на расчеты элементов станка.
Геометрия резца, форма и углы заточки режущей части резца. Геометрия резца влияет на характер процесса резания материалов, на его производительность и экономичность, качество обработанной детали, стойкость (время работы до нормального затупления) резца и т.п. Все определения по Геометрия резца, приводимые ниже, справедливы для др. режущих инструментов (свёрл, протяжек, фрез). Режущую часть составляют рабочие поверхности (рис. 1): передняя, по которой сходит образующаяся в процессе резания стружка, задняя главная и задняя вспомогательная, обращенные к обрабатываемой поверхности заготовки. Рабочие поверхности при пересечении образуют режущие кромки.
Главная режущая кромка, выполняющая основную работу при резании, образуется в результате пересечения передней и главной задней поверхности; вспомогательная режущая кромка — при пересечении передней и вспомогательной задней поверхности. Место сопряжения главной и вспомогательной режущих кромок называется вершиной резца. Вершина резца — наиболее ослабленная его часть, определяющая прочность режущей части кромки резца в целом; поэтому для повышения прочности вершина резца делается либо закруглённой (с радиусом 0,5—2 мм), либо в виде прямолинейной переходной режущей кромки (длиной 0,5—3 мм).
При несвободном резании на режущий инструмент действует пространственная система сил. Режущий инструмент находится в контакте с обрабатываемым материалом по трем рабочим поверхностям его режущей части: по передней, главной задней и вспомогательной задней поверхности. Поскольку эти поверхности инструмента расположены под разными углами друг к другу, то и действующие на этих поверхностях нормальные и касательные силы в пространстве располагаются не параллельно друг к другу, не в параллельных, как при свободном резании, плоскостях. Природа сил, естественно, та же, что и при свободном резании, это силы нормального давления и касательные силы трения. Равнодействующая всех сил при несвободном резании раскладывается на три взаимно перпендикулярных направления X,Y, и Z. Схема сил при несвободном резании представлена на рис
60. Износ и стойкость режущего инструмента. Современные инструментальные материалы.
Высокие температуры и контактные давления вызывают следующие виды изнашивания: окислительное – разрушение поверхностных оксидных пленок; адгезионное – вырывания частиц материала инструмента стружкой или материалом заготовки вследствие их молекулярного сцепления; термическое – структурные превращения в материале инструмента. Износ инструмента приводит к снижению точности размеров, геометрической формы обработанных поверхностей; увеличиваются глубина наклепанного поверхностного слоя материала заготовки и силы трения, что увеличивает теплообразование в процессе резанья.Количественное выражение износа называют критерием износа. Для токарных резцов из быстрорежущей стали допустимый износ h=1.5 – 2 mm, для резцов с пластинками из твердого сплава h=0.8 – 1 mm. Допустимому износу инструмента соответствует определенная его стойкость. Под стойкостью инструмента Т понимают суммарное время (мин) его работы между переточками на определенном режиме резания. Стойкость инструмента зависит от физико-механических свойств материала инструмента и заготовки, режима резанья, геометрии инструмента и условий обработки. Наибольшее влияние на стойкость оказывает скорость резанья.
Инструментальные материалы должны удовлетворять ряду особых эксплуатационных требований. Материал рабочей части инструмента должен иметь большую твердость и высокие допустимые напряжения на изгиб, растяжение, сжатие, кручение. Твердость материала должна значительно превышать твердость материала заготовки. Инструментальные стали: Углеродистые – содержат 0.9 – 1.3% стали. Допустимые скорости резанья не превышают 15-18 м/мин. Легированные – это углеродистые, легированные хромом, вольфрамом, кремнием и др. элементами. Допустимые скорости резанья 15-25 м/мин, красностойкость – 600-6300С. Быстрорежущие – красностойкость 600-6300С, скорость резанья до 80 м/мин. Твердые сплавы – твердый раствор карбидов вольфрама, титана в кобальте. Красностойкость (800-10000С), получают инструменты сложных форм (сверла, зенкеры, развертки).