Задним углом α называется угол в секущей плоскости между задней поверхностью лезвия и плоскостью резания.
Задним вспомогательным углом α1называется угол между задней вспомогательной поверхностью резания и плоскостью резания.
Передним углом γ называется угол в секущей плоскости между передней поверхностью лезвия и основной плоскостью.
Углом резания δ называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью резания.
Главным углом в плане φ называется угол в основной плоскости между плоскостью резания и рабочей плоскостью.
Вспомогательным углом в плане φ1 называется угол между вспомогательной режущей кромкой и направлением подачи.
Углом λ наклона главной режущей кромки называется угол в плоскости резания между режущей кромкой и основной плоскостью. В зависимости от направления наклона режущей кромки угол λ может быть положительным, отрицательным или равным нулю. Резцы, у которых вершина является низшей точкой режущей кромки, угол λ положительный .
Если режущие кромки расположены параллельно основной плоскости, то λ=0 .Резцы, у которых вершина является высшей точкой режущей кромки, то угол λ отрицательный. При λ=0 стружка сходит в виде прямой спирали в направлении, перпендикулярном режущей кромке (рис.5,е). Ее отвод в этом случае обычно затруднен. Для облегчения отвода стружки целесообразно, чтобы она имела форму винтовой спирали. Стружка получает такую форму, если главная режущая кромка резца будет положительной или отрицательной.
Задний угол α служит для уменьшения трения между задней поверхностью резца и обрабатываемой деталью. С уменьшением трения уменьшается нагрев резца, который при этом меньше изнашивается. Однако, если задний угол увеличить, резец быстро разрушается. Главным фактором, от которого зависит величина заднего угла, является подача резца. С ее уменьшением изнашивания резца по задней поверхности возрастает, а с ее увеличением – уменьшается. Поэтому при чистовой обработке, которую обычно ведут с малой подачей резца, нужно применять резцы с большим задним углом, а при обдирочных работах – с меньшим.
С увеличением переднего угла γ облегчается врезание резца в металл, улучшается сход стружки, уменьшаются сила резания и расход мощности, улучшается качество обработанной поверхности. Вместе с тем увеличение переднего угла приводит к понижению прочности режущей кромки , увеличению изнашивания резца вследствие выкрашивания режущей кромки и ухудшению отвода теплоты из зоны резания. Поэтому при обработке твердых и хрупких металлов для облегчения отвода стружки следует применять резцы с большим передним углом. У резцов, оснащенных твердосплавными пластинами, передний угол выбирают меньшим, чем у резцов из быстрорежущей стали.
Главный угол в плане φ определяет толщину aи ширину b среза (рис.6). Ширина среза равна рабочей длине главной режущей кромки, а толщина среза a – величине подачи S. При одних и тех же подачах и глубине резания с уменьшением угла φ толщина среза уменьшается, а ширина его увеличивается. Уменьшение главного угла в плане φ приводит к увеличению силы резания. При уменьшении угла φ особенно сильно возрастает радиальная сила, что при обработке недостаточно жестких деталей может вызвать их прогибание и сильные вибрации детали и резца.
Вспомогательный угол в плане φ1 уменьшает трение вспомогательной задней поверхности резца по обработанной поверхности. Однако при его увеличении уменьшается угол при вершине, вследствие чего ухудшаются условия теплоотвода, уменьшается продолжительность работы резца до затупления (стойкость) и ухудшается качество обработанной поверхности. С уменьшением угла φ1 улучшается качество обработанной поверхности, но увеличивается отжим резца от обрабатываемой детали, и при недостаточно жестких деталях возможно возникновение вибрации.
Для нормальной работы резца необходимы правильная его установка и надежное крепление. Резец должен быть правильно установлен относительно центров станка и надежно закреплен. Точная установка вершины резца относительно центров способствует уменьшению изнашивания резца, повышению точности и качества обработанной поверхности. Происходит это потому, что действительные углы резания зависят от положения резца относительно обрабатываемой детали.
При обработке конусов (особенно с большой конусностью) необходимо устанавливать проходные резцы перпендикулярно к образующей конуса.
Если вершина резца расположена выше линии центров, то передний угол γ1 увеличивается , а задний угол α1 уменьшается, при этом угол резания δ1 тоже уменьшается , так как δ=90°- γ. Такая установка резца благоприятно сказывается на условиях резания, но может привести к возникновению вибрации, снижению точности и шероховатости обработанной поверхности, а иногда и поломке резца.
Если вершина резца находится ниже линии центров, то происходит обратное. При этом передний угол уменьшается, причем он может стать меньше 0°, а задний угол увеличивается (угол резания тоже увеличивается). При такой установке возможен прогиб детали. При всех установках резца относительно линии центров углов заострения β остается постоянным.
Рекомендации по установке резцов относительно линии центров:
1. Вершина резца устанавливается обязательно по линии центров при обработке деталей со сложной конструкцией поверхностей, чистовом нарезании резьбы, обработке конусов и др.
2. Допускается установка вершины резца выше линии центров не более 1/100 диаметра обрабатываемой детали при наружном черновом точении, чистовом растачивании и черновом нарезании резьбы.
3. Допускается установка вершины резца ниже линии центров не более 1/100 диаметра обрабатываемой детали при наружном чистовом обтачивании и черновом растачивании.
5. Инструментальные материалы
Инструментальные материалы играют решающую роль в повышении режущих свойств инструмента и производительности труда, в формировании точностных параметров и качественных характеристик обрабатываемых деталей. Для получения инструментов с высокими режущими свойствами инструментальные материалы должны удовлетворять следующим основным требованиям:
1) иметь высокую теплостойкость и износостойкость,
2) быть высокотвердыми и прочными,
3) иметь возможность обрабатываться в холодном и в нагретом состоянии, обладать определенными свойствами при термообработке, сварке, напайке, заточке и т.д.,
4) обладать достаточной теплопроводностью, малой чувствительностью к циклическим колебаниям температуры,
5) быть экономичными.
Инструментальные стали
Инструментальные стали подразделяются на углеродистые, легированные и быстрорежущие.
Углеродистые инструментальные стали разделяются на стали обыкновенного качества и высококачественные (ГОСТ 1435-74).В последних содержится меньше серы и фосфора, до 0,03% каждого. К сталям обыкновенного качества относятся стали У7-У13, а к высококачественным У7А-У13А, где цифры означают в среднем десятые доли процентного содержания углерода. Кроме этого, в состав сталей входят Cr, Ni и М в пределах 0,15-0,20% (как остаточных примесей стали), а также Mn и Si от 0,15 до 0,30% каждого.
Углеродистые инструментальные стали имеют низкие режущие свойства. Их теплостойкость до 200°С. При температуре резания более 200°С стали резко теряют твердость и стойкость, что объясняется строением и свойством структуры мартенсита. В закаленном состоянии мартенсит закаленной углеродистой стали представляет собой твердый раствор углерода в α-железе. До температуры 200°С мартенсит устойчив. Закаленная сталь сохраняет достаточную твердость и износостойкость. При температуре более 200°С мартенсит начинает распадаться, из него выделяются карбиды железа (цементит),он коагулирует (укрупняет), и твердость понижается. Поэтому отпуск закаленной стали проводят при 160-180°С на воздухе, после чего ее твердость повышается до YRCэ60-63.
Инструменты из этих сталей должны применятся , когда температура резания не превосходит 200°С.
Углеродистые инструментальные стали, имеют малую прокаливаемость, большую чувствительность к перегреву при закалке, что приводит к росту зерна. Следствием этого является повышенная хрупкость и выкрашивание режущих кромок инструмента.
Пониженная прокаливаемость этих сталей вынуждает применять при их закалке резкие охладители (чистую воду или воду с примесями солей), хотя резкое охлаждение вызывает значительные деформации, трещины и даже поломку закаленного инструмента. Из-за низкой режущей способности применяют углеродистые стали: У7-У9- для слесарных, деревообрабатываемых и кузнечных инструментов; У10А-У13А – для ручных режущих инструментов (напильники, метчики, плашки, развертки ),а также для машинных инструментов, работающих на низких скоростях резания. Вследствие большой деформации при термообработке не рекомендуется изготовлять из этой стали инструменты большой длины, а также инструменты, имеющие сложный профиль. Из-за склонности этих сталей к обезуглероживанию не следует шлифовать профиль инструмента, так как при этом возникает высокая контактная температура и в результате обезуглероживания поверхностного слоя снижается его твердость и режущие свойства инструмента.
Буква У в марке стали обозначает, что сталь углеродистая, цифра после буквы указывает на содержание в стали углерода в десятых долях процента, а буква А – на то, что сталь углеродистая высококачественная, так как содержит серы и фосфора не более 0,03% каждого.
Легированные инструментальные стали имеют в своем составе небольшое содержание таких легирующих элементов, как Mn, Si, Cr, W, V.Легированные стали имеют более высокие режущие свойства, чем углеродистые стали. Их теплостойкость 250°С, они более износостойки, меньше коробятся при термообработке, лучше прокаливаются. Стали применяются для изготовления штампов, режущего, измерительного и слесарного инструмента. Основными марками для режущих инструментов являются 9ХС, ХВГ, ХВСГ ,Х6ВФ.