Общие сведения. При работе на токарных станках применяют различные режущие инструменты: резцы, сверла, зенкеры, развертки

При работе на токарных станках применяют различные режущие инструменты: резцы, сверла, зенкеры, развертки, метчики, плашки, фасонный инструмент и др.

Токарные резцы являются наиболее распространенным инструментом, они применяются для обработки плоскостей, цилиндрических и фасонных поверхностей, нарезания резьбы и т.д. Элементы резца показаны на рисунке 2.

Рисунок 2 – Элементы резца.

Резец состоит из головки и стержня, служащего для закрепления резца в резцедержателе.

Передней поверхностью резца называют поверхность, по которой сходит стружка. Задними (главной и вспомогательной) называют поверхности, обращенные к обрабатываемой детали. Главная режущая кромка выполняет основную работу резания. Она образуется пересечением передней и главной задней поверхностей резца.

Вспомогательная режущая кромка образуется пересечением передней и вспомогательной задней поверхностей.

Вершиной резца является точка пересечения главной и вспомогательной режущих кромок.

Токарные резцы подразделяют по назначению, материалу рабочей части, форме головки и направлению подачи, конструкции, сечению стержня резца и т.д.

По назначению различают резцы проходные, подрезные, отрезные, расточные, галтельные, фасонные и резьбовые. На рисунке 3 показаны наиболее часто применяемые типы токарных резцов.

Проходные резцы применяют для наружной обточки: черновые (рис. 3 а, б) и чистовые (рис. 3 в, г, д).

Проходный упорный резец (рис. 3, е) имеет главный угол в плане ф=90°; он работает с продольной подачей и одновременно подрезает торец. Подрезной резец (рис. 3, ж) предназначен для подрезания торцов и работает с поперечной подачей.

Отрезные резцы (рис. 3, з) применяют для разрезания заготовок и прорезания канавок. Отрезной резец имеет одну главную и две вспомогательные режущие кромки. Для уменьшения трения вспомогательные задние поверхности затачивают под углом 1,5-2°.

Расточные резцы применяют для растачивания отверстий, предварительно просверленных или полученных в процессе штамповки или отливки. Расточные резцы используют для растачивания сквозных отверстий (рис. 3, и) и глухих отверстий (рис. 3, к). Резцы для растачивания глухих отверстий имеют главный угол в плане φ > 90°, а для растачивания сквозных отверстий φ = 45-60°.

Галтельные резцы применяют для протачивания закруглений (галтелей).

В качестве материала рабочей части токарных резцов используют быстрорежущие стали, твердые сплавы и минералокерамику. Углеродистые и легированные инструментальные стали для изготовления токарных резцов применяют редко.

По форме головки и направлению подачи проходные резцы подразделяют на правые и левые. У правых резцов (рис. 3, а, б) главная режущая кромка расположена с левой стороны, и они работают с подачей справа налево (от задней бабки к передней). У левых резцов главная режущая кромка расположена справа, и работают они в обратном направлении, т. е. от передней бабки к задней.

Резцы могут иметь головки, отогнутые вправо или влево, изогнутые вверх или вниз и оттянутые.

По сечению стержня различают резцы прямоугольные, квадратные и круглые.

Рисунок 3 – Основные разновидности токарных резцов.

По конструкции резцы могут быть цельные (головка и тело сделаны из одного материала), с приваренной встык головкой (например, головка из быстрорежущей стали, а державка резца из малоуглеродистой стали), с припаянной пластинкой (твердого сплава или быстрорежущей стали) и резцы с механическим креплением режущих пластинок.

Для определения углов резца установлены понятия: плоскость резания, основная плоскость, главная и вспомогательная секущая плоскости. Плоскостью резания называют плоскость, касательную к поверхности резания и проходящую через главную режущую кромку резца (рис. 4).

Рисунок 4 – Поверхности заготовки и условные плоскости.

Основной плоскостью называют плоскость, параллельную продольной и поперечной подачам. Для токарного резца основной плоскостью служит нижняя опорная поверхность резца.

Главная секущая плоскость проводится перпендикулярно проекции главной режущей кромки на основную плоскость (рис. 5).

В главной секущей плоскости рассматриваются следующие углы: главный задний угол α – угол между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания (которая проходит через главную режущую кромку резца и касательная к поверхности резания); угол заострения β – угол между передней и главной задней поверхностью резца; передний угол γ – угол между передней поверхностью и плоскостью перпендикулярной к плоскости резания и проведенной через главную режущую кромку. Сумма углов α + β + γ = 90°. Сумма углов α и β называется углом резания и обозначается δ. Таким образом, углом резания называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью резания. Условно считается, что угол γ может быть положительным и отрицательным. Отрицательный передний угол (-γ) имеет место при угле резания δ > 90°, в этом случае также выдерживается алгебраическое равенство α + β + γ = 90°.

Кроме главной секущей плоскости, имеется вспомогательная секущая плоскость, которая проводится перпендикулярно к проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость. В этой плоскости обычно рассматривается только один вспомогательный задний угол α₁, равный по величине главному заднему углу α.

При рассмотрении сверху (в плане) проходного резца, установленного на основной плоскости, видны следующие углы резца (рис. 5)

Главный угол в плане φ – угол между проекцией на основную плоскость главной режущей кромки резца и направлением продольной подачи.

Вспомогательный угол в плане φ₁ – угол между проекцией на основную плоскость вспомогательной режущей кромки и направлением подачи.

Угол при вершине ε – угол между проекциями режущих кромок на основную плоскость.

Сумма углов φ, φ₁ и ε равна 180°.

Угол наклона главной режущей кромки λ – угол между главной режущей кромкой и линией, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости (рис. 6). Этот угол измеряется в плоскости, проходящей через главную режущую кромку перпендикулярно основной плоскости. Угол λ считается положительным, когда вершина резца является высшей точкой режущей кромки; равным нулю, когда главная режущая кромка параллельна основной плоскости.

Рисунок 5 – Геометрия резца.

Рисунок 6 – Угол наклона режущей кромки резца.

Углы головки резца влияют на процесс резания. Задние углы α и α₁ уменьшают трение между задними поверхностями инструмента и поверхностью обрабатываемой заготовки, что снижает силы резания и уменьшает износ резца; однако чрезмерное увеличение заднего угла приводит к ослаблению режущей кромки резца. Рекомендуется при обработке стальных и чугунных деталей задние углы выполнять в пределах 6-12°.

С увеличением переднего угла γ уменьшается работа резания и повышается класс шероховатости обработанной поверхности. При обработке мягких сталей γ=8-20°, а при обработке весьма твердых сталей делают даже отрицательный угол, т.е. γ =-(5-10°).

Главный угол в плане φ определяет соотношение между радиальной и осевой силами резания. При обработке деталей малой жесткости угол φ берут близким или равным 90°, так как в этом случае радиальная сила, вызывающая изгиб детали, минимальна. В зависимости от условий работы принимают φ =10-90°. Наиболее распространенное значение угла φ резца в плане при обработке на универсальных токарных станках равно 45°.

Вспомогательный угол в плане φ₁=0-45°; наиболее распространен φ₁=12-15°.

Угол наклона главной режущей кромки λ определяет направление схода стружки. При положительном λ стружка имеет направление на обработанную поверхность, при отрицательном λ – на обрабатываемую поверхность. Угол λ часто принимают равным 0°. При чистовой обработке принимать угол λ положительным не рекомендуется, так как сходящая стружка может увеличить шероховатость обработанной поверхности.