Геометрія токарного різця – кути, поверхні, площини

До основних різальних інструментів, що використовуються при токарній обробці, відноситься різець, геометричні параметри якого визначають його технічні можливості, точність та ефективність обробки. Розбиратися в таких параметрах повинен будь-який фахівець, який вирішив присвятити себе токарній справі, оскільки правильний вибір кутів різця збільшує тривалість експлуатації інструменту, так і продуктивність обробки.

Параметри токарних різців

Будь-який токарний різець утворюють державка, необхідна для фіксації інструменту в тримачі токарного верстата, і робоча головка, що забезпечує різання металу. Для розгляду геометричних параметрів токарного різця за зразок краще взяти прохідний інструмент.

На різальній частині токарного різця даного типу виділяють три поверхні:

• передню (за нею в ході обробки заготівлі здійснюється сходження металевої стружки);
• задні – головну та допоміжну (обидві повернуті своєю лицьовою частиною до оброблюваної деталі).

Кромка інструменту, звана ріжучою (і яка безпосередньо бере участь у обробці), утворена перетином його передньої та головної задньої поверхонь. У геометрії токарного різця виділяють і допоміжну ріжучу кромку. Вона відповідно утворена перетином передньої поверхні з допоміжною задньою.

Точку, в якій перетинаються головна та допоміжна ріжучі кромки, прийнято називати вершиною різця. Остання при різанні металу зазнає колосальних навантажень, що призводять до її поломки. Щоб підвищити стійкість вершини різця, її в процесі заточування не загострюють, а трохи заокруглюють.Це вимагає введення такого параметра як радіус при вершині. Є ще один спосіб збільшення стійкості вершини токарного різця - формування перехідної ріжучої кромки, що має прямолінійну форму.

Найважливішими геометричними параметрами різців для токарної обробки є кути, які визначають взаємне розташування поверхонь інструменту. Параметри кутів варіюються залежно від різновиду токарного різця та від інших чинників:

• матеріалу виготовлення інструменту;
• умов його роботи;
• характеристик матеріалу, який належить обробляти.

Кути різців для токарної обробки

Щоб правильно визначати кути токарного інструменту, їх точні величини їх розглядають у так званих вихідних площинах.

Кути та площини токарного різця

• Основна площина паралельна напрямкам подач токарного різця (подовжньої та поперечної) та збігається з його опорною поверхнею.
• Площина різання включає головну ріжучу кромку і проходить по дотичній до поверхні обробки. Ця площина перпендикулярна до основної.
• Головна січна площина перетинає головну ріжучу кромку і розташовується перпендикулярно до проекції, яку дана кромка відкладає на основну площину. Є ще й допоміжна площина січного типу, яка, відповідно, перпендикулярна до проекції, що відкладається на основну площину допоміжною ріжучою кромкою.

Кути токарних різців, як уже говорилося вище, вимірюються саме в даних площинах і ті з них, які вимірюють у площині, яка називається головною січною, позначають як головні. Це, зокрема, головний передній, головний задній кути, а також кути загострення та різання.

Кут нахилу різальної кромки різця

Одним з найважливіших вважається головний задній кут токарного різця, який мінімізує тертя, що виникає при взаємодії задньої поверхні інструмента з деталлю, яку в даний момент обробляють (а отже, зменшує нагрівання різця та продовжує термін його служби). Утворюється цей кут поверхнею різця (головною задньою) та площиною різання. Вибираючи даний кут під час заточування інструменту, враховують тип обробки та матеріал заготовки. При цьому слід знати, що сильне збільшення розміру заднього кута призводить до швидкого виходу з ладу токарного різця.

Міцність та стійкість ріжучого інструменту, зусилля, що виникають у ході обробки, визначаються параметрами переднього кута. Він знаходиться між передньою поверхнею токарного різця та площиною, в якій розташована головна ріжуча кромка (ця площина перпендикулярна площині різання). При заточенні токарного різця враховують ряд факторів, що впливають на величину даного кута:

• матеріал заготівлі та самого інструменту;
• форму передньої поверхні;
• умови, у яких різець використовуватиметься.

Порядок заточування поверхонь токарного різця

Збільшення значення переднього кута, з одного боку, дозволяє покращити чистоту обробки, а з іншого – провокує зниження міцності та стійкості токарного різця. Такий кут, що отримується в результаті заточування, може мати позитивне та негативне значення.

Токарні різці з передніми кутами, які мають негативні значення, відрізняються високою міцністю, але виконувати обробку такими інструментами важко.Зазвичай заточування з переднім кутом, який має позитивне значення, використовують, коли має бути обробка заготовки з в'язкого матеріалу, а також коли матеріал виготовлення інструменту відрізняється високою міцністю.

Різці з передніми кутами, що мають негативне значення, застосовують при обробці матеріалів з високою твердістю і міцністю, при виконанні переривчастого різання, коли матеріал виготовлення інструменту не має достатньої міцності на вигин і погано сприймає ударні навантаження.

Параметрами, що характеризують геометрію різця для токарної обробки, також є кути різання та загострення. Кут різання, величина якого може змінюватись в межах 60–100 0 знаходиться між поверхнею інструменту, званої передньої, і площиною різання.

Величина даного кута безпосередньо залежить від твердості, якою володіє метал, що обробляється: чим вона вище, тим більше його значення. Кут загострення повністю відповідає своїй назві, він вимірюється між головною передньою та головною задньою поверхнями інструменту та характеризує ступінь загострення його вершини.

Характеризують токарний різець та кути в плані. Це головний, що вимірюється між напрямком поздовжньої подачі та проекцією, яку відкладає головна ріжуча кромка на основну площину, і допоміжний, що утворюється проекцією допоміжної ріжучої кромки на основну площину та напрямком поздовжньої подачі.

Контроль кутів різця

При заточуванні зазначені кути вибираються не довільно, а залежно від типу токарної обробки та жорсткості, якою володіє система «верстат – інструмент – заготівля».Так, обробку більшої частини металів можна проводити інструментами з головним кутом у плані, що дорівнює 45 0 , але тонкі та довгі заготовки слід обробляти різцями, у яких величина цього кута знаходиться у проміжку 60–90 0 . Це необхідно для того, щоб виключити прогин та тремтіння деталі.

Допоміжний кут у плані одночасно корелює з чистотою обробки та зі стійкістю різця. З його зменшенням зростає чистота обробки та збільшується стійкість інструменту.

Крім розглянутих вище геометрії токарних різців розрізняють кути:

• при вершині (вимірюється між проекціями, які відкладають на основну площину головна та допоміжна ріжучі кромки).
• нахилу головної ріжучої кромки (утворюється лінією, яка паралельна основній площині і проходить через вершину різця, і найрізкішою кромкою; захищає найуразливішу частину різця – його вершину – від руйнування).

Рекомендуємо вам переглянути відео, в якому досвідчений викладач-практик детально розповідає про всі тонкощі будови токарних різців.

Кути різання токарного різця по металу

Вся базова інформація про кути заточування токарних різців та призначення безпосередньо від експертів компанії АТ "НВФ "Спецмаш".

Кути, виконані на головці різця, істотно впливають на всі процеси різання, кінцевий результат токарної обробки. Їх правильний вибір дозволяє суттєво продовжити терміни безперервної роботи інструменту до моменту його затуплення (стійкість), збільшити кількість деталей, які можна обробити за той самий час.

Форма кутів різця визначає силу різання, яку потрібно прикласти до різця, необхідну потужність, якість обробки деталі, низку інших характеристик.Найчастіше, як приклад, використовують кути токарного прохідного різця. Якщо розглядати різальний інструмент інших видів, наприклад відрізний, кути можуть мати свою специфіку розташування, виміру.

Основні кути, що є у токарного різця

Кути різця токарного верстата по металу поділяються на головні, до яких відносять три позиції:

• перша поділяється на задній, передній, кут загострення.
• Включає кути різця, що заміряються в плані (тут мова йде про допоміжні, головні).
• Кут, під яким нахилена ріжуча кромка, що називається головною;
• третю групу становлять кути у плані.

Величини кутів, що є у токарного різця, вимірюють у трьох площинах останнього. Перша – основна, друга – різання, третя – головна січна.

Розглянемо докладніше кути різця токарного верстата та їх призначення.

1.Головний задній

Позначається літерою. Розташований між наступними площинами: головною задньою (сторона А), різання (Б).

Основне призначення – відповідає за зниження величини тертя при контакті поверхні деталі із задньою поверхнею різця. Дозволяє зменшити температуру нагріву інструменту, що продовжує термін його експлуатації. При сильному збільшенні кута, що розглядається, різець послаблюється, що призводить до його швидкого руйнування.

2.Головний передній

Умовне позначення – y. Вимірюється між площиною, що знаходиться під кутом 90° до площини різу, яка проходить по кромці різця, що називається головною, з одного боку, передньою поверхнею інструменту, з іншого.

Відповідає за стружкоутворення. Збільшення величини кута полегшує врізання інструменту в метал оброблюваної деталі, мінімізує деформацію шару, що видаляється.Сход стружки відбувається більш якісно, ​​що дозволяє зменшити величину потужності, що витрачається, знизити силу різу. Якість оброблюваної поверхні зростає.

Однак, якщо виконати кут надмірно великим, ріжуча кромка ослабне, впаде міцність останньої, різець почне швидко зношуватися (оскільки знижується тепловідведення, викрашується кромка).

Тому досвідчені токарі керуються такими правилами:

• якщо планується обробка крихкого, твердого металу, з метою підвищення стійкості різального інструменту, міцності останнього, використовують різці, що мають малі передні кути;
• для роботи з в'язкими (варіант, м'якими) металами, а також з метою полегшення стружковідведення застосовують інструмент з великими значеннями кутів.

Вибір оптимального значення даного кута, крім механічних характеристик матеріалу заготівлі, залежить від форми передньої поверхні різця, матеріалу, з якого виготовлено інструмент.

3. Кут різання

У документації позначається? Рекомендоване значення встановлено діапазоном 60°-100°. Даним кутом задається глибина, легкість проникнення різця в товщину матеріалу оброблюваної деталі. Фактичне значення визначається сумою величин кутів + ​​β.

4. Кут загострення

Позначається літерою β. Утворений сторонами клина різця. Одна з них, головна задня, друга – передня. Незначні величини кута спрощують входження інструменту в метал, більші – навпаки.

При виборі величини останнього враховують механічні властивості матеріалу заготовки При обробці твердих металів тонкий різець з малою величиною β починає кришитися і швидко ламається.

1.1.Основний у плані

Розташовується між вектором напряму подачі заготовки, проекцією кромки.Для маркування використовують грецьку букву φ. Його значення прямо впливає на фізичну міцність ріжучого інструменту, швидкість здійснення технологічних операцій (що менше кут, тим вище згадані параметри). Зайве мале значення призводить до суттєвого зростання вібрації у процесі металообробки (вплив надлишкових аксіальних сил).

1.2.Вторинний у плані

Має маркування φ1. Задається проекціями на загальну площину двох значень: ріжучої кромки, що називається основною, з одного боку, напрямком поздовжньої подачі інструменту, з іншого.

Значення кута визначає якість обробки заготовки, чистоту останньої. Чим менший кут, тим чистіша поверхня, проте зростає величина тертя.

1.3.При вершині у плані

Вимірюється між проекціями пари кромок різального інструмента: головною, допоміжною. Його значення прямо впливає на характеристики ріжучого інструменту (показник зростає зі збільшенням останнього). Позначається літерою έ.

1.4.Задній допоміжний

Величина заміряється між двома проекціями: ріжучою кромкою та допоміжною. Позначається α1. Сприяє мінімізації тертя у районі контакту інструменту з деталлю, виключає підвищення у цій зоні температури. Це позитивно позначається збільшення терміну служби різця, знижує ймовірність передчасного зносу інструмента. Зростання величини кута призводить до зниження міцності останнього і може призвести до поломки.

1.5.Нахилу

Позначається літерою? Буває плюсовим, мінусовим, нульовим. Задає напрямок сходу стружки.