РЕЖУЩЕЙ ЧАСТИ ИНСТРУМЕНТА

Чтобы тело, ограниченное исходной поверхностью И, превратить в работоспособный инструмент, необходимо на его режущей части создать оптимальные геометрические параметры в соответствии с ре­жимными условиями его эксплуатации. Режущая часть любого инстру­мента представляет собой один или несколько режущих зубьев клино­видной формы. Они ограничены передней поверхностью 1, по которой сходит стружка, и задней поверхностью 2 (рис.1, а). Поверхность 3, по которой происходит отделение стружки от заготовки, называют по­верхностью резания. Она создается при движении режущей кромки относительно заготовки. Поэтому плоскость 4, проходящая через ка­сательную к режущей кромке и вектор скорости резания v (скорости результирующего движения резания), будет плоскостью резания, ка­сательной к поверхности резания.

Положение передней поверхности относительно поверхности реза­ния характеризуется передним углом у. Он заключен между нормалью N_р к поверхности резания и передней поверхностью.

Относительное положение поверхности резания и задней поверх­ности режущего клина в исследуемой точке режущей кромки харак­теризуется задним углом ос. Он заключен между плоскостью, каса­тельной к задней поверхности, и плоскостью резания. При прямо­угольном резании, когда вектор скорости резания v перпендикулярен

Рис.1. Геометрия режущей части инструмента

к режущей, кромке, плоскость измерения передних и задних углов проводится перпендикулярно к режущей кромке. При косоугольном резании (рис. 1, б) нет единого мнения по вопросу о положении плоскости измерения переднего и заднего углов. Это вызвано тем, что до сих пор еще недостаточно изучено влияние геометрических пара­метров инструмента на физические явления, происходящие в процессе резания. Направление перемещения режущей кромки инструмента по поверхности резания характеризуется углом наклона режущей кромки. Он измеряется в плоскости резания. Угол наклона заклю­чен между нормалью к режущей кромке в исследуемой ее точке и век­тором скорости резания v. При произвольной величине угла наклона глав­ную секущую плоскость, в которой измеряют передние и задние углы, часто проводят через вектор скорости резания v перпендикуляр­но к плоскости резания. Наряду с этим считается, что измерять перед­ние и задние углы (рис.1, в) следует в нормальном к режущей кромке сечении и при произвольном значении угла наклона режущей кромки. Многие исследователи полагают, что кинематический глав­ный передний угол заключен между плоскостью, перпендикулярной к вектору скорости резания и, и линией, определяющей направление схода стружки по передней поверхности.

Многочисленными экспериментами и данными производства дока­зано, что одним из важных путей совершенствования инструментов и повышения производительности обработки является создание опти­мальных геометрических параметров на режущей части. Оптималь­ными величинами геометрических параметров наиболее часто считают­ся такие, которые обеспечивают наивысшую стойкость инструмента при определенных условиях его эксплуатации. Появление различных си­стем измерения переднего угла было вызвано, в частности, стремлением решить одну из проблем косоугольного резания, а именно, проб­лему подбора переднего угла, соответствующего переднему углу при прямоугольном резании. Исследования показывают, что постоянство переднего угла, измеренного в направлении схода стружки или в глав­ной секущей плоскости, не обеспечивает при изменении угла Л, постоян­ства периода стойкости инструмента. Поэтому необходимо угол на­клона режущей кромки считать самостоятельным фактором стружкообразования. Его влияние на процесс резания нельзя рассматривать только как результат изменения переднего угла. Нет существенных оснований отказываться от измерения передних и задних углов в плос­кости, перпендикулярной к режущей кромке.

Рассматриваемые углы, характеризующие взаимное положение ре­жущего клина инструмента и поверхности резания, наблюдаемое при обработке, принято считать кинематическими углами, или геометри­ческими параметрами режущей части инструмента. Целесообразно геометрическими параметрами режущей части инструмента при резании считать передние и задние углы, измеряемые в нормальном к ре­жущей кромке сечении, и угол наклона. Проектируя режущий ин­струмент, конструктор должен назначить определенные величины передних и задних углов в выбранной системе координат, удобной для контроля и изготовления инструмента.

Геометрические параметры в этой системе координат называют инструментальными. Поэтому на практике возникает задача определения кинематических углов при известных инструментальных углах и обратная задача определения инструментальных углов при выбранных величинах кинематических углов. При решении вопроса выбора инструментальных геометриче­ских параметров конструктор должен опираться на накопленный опыт в области обработки металлов резанием, на найденные эксперимен­тальным путем оптимальные величины кинематических углов для определенных режимов работы различных инструментов. Проекти­руя инструмент, приходится учитывать, в какой системе отсчета необ­ходимо сохранить найденные опытным путем оптимальные величины геометрических параметров. Было бы целесообразно, чтобы резуль­таты рассматриваемых исследований как рекомендации конструктору инструмента выдавались в одной единой системе отсчета. Такой единой системой отсчета передних и задних углов инструмента целесообразно выбирать нормальное сечение, перпендикулярное к режущей кромке.

Инструментальные геометрические параметры режущей части метал­лорежущего инструмента, подобно кинематическим параметрам,

ха­рактеризуют положение передних и задних поверхностей. Однако если кинематические геометрические параметры определяют положе­ние передних и задних поверхностей относительно поверхности реза­ния и предопределяют режущую способность инструмента, то ин­струментальные геометрические параметры характеризуют форму и положение передних и задних поверхностей относительно базовых поверхностей, которые используются при изготовлении и контроле инструмента

Выбор наиболее приемлемой системы инструментальных геометри­ческих параметров предопределяется, таким образом, формой перед­них и задних поверхностей инструмента и его базирующих поверхно­стей. Поскольку у всевозможных инструментов формы рассматривае­мых поверхностей могут быть различными, инструментальные геомет­рические параметры для каждого типа инструмента несколько отли­чаются. Более того, для одного и того же типа инструмента они могут быть различными. Так, у проходных резцов могут задаваться углы в инструментальной секущей плоскости наряду с углами в продольном и поперечном сечениях. Иными словами, может быть многообразие различных возможных вариантов инструментальных геометрических параметров в соответствии с различными возможными вариантами задания поверхностей. Отсюда возникает задача пересчета инструмен­тальных параметров из одной системы отсчета в другую.

Основой для определения инструментальных геометрических пара­метров служит представление об инструментальной основной плоско­сти, инструментальной плоскости резания и инструментальной систе­ме координат xyz. При анализе геометрии всевозможных инструментов положение инструментальной системы координат xyz может выбирать­ся произвольно. У одного и того же инструмента при решении различ­ных задач можно выбирать различные инструментальные системы ко­ординат. Целесообразно положение инструментальной системы ко­ординат xyz принимать таким, чтобы решения всевозможных вопросов исследования работы металлорежущего инструмента были бы наибо­лее простыми. Обычно принято за инструментальную основную плос­кость ху токарных резцов принимать их опорную плоскость, а инстру­ментальную плоскость резания проводить ей перпендикулярно через режущую кромку (рис.2). Угол в плане будет углом между осью х и проекцией режущей кромки на основную плоскость ху. В инстру­ментальной главной секущей плоскости определяются передний и задний углы, а угол в плане — в инструментальной плоскости резания.

Можно выб­рать две прямые на передней и две прямые на задней плоскости в се­чениях плоскостями zx (поперечное сечение) и zy (продольное сечение) и задать положение передних и задних плоскостей системой продоль­ных и поперечных углов. Как было указано выше, инструментальную систему координат xyz можно выбирать произвольно, а когда это це­лесообразно, переходить от одной системы координат к другой. Одна­ко для упрощения проектирования инструмента желательно, чтобы инструментальные геометрические параметры были близки к кинема­тическим параметрам и в определенной степени характеризовали про­цесс стружкообразования. С этой точки зрения, особенно для профи­лирующих точек режущих кромок, инструментальной поверхностью резания следует считать исходную инструментальную поверхность. Ось z желательно выбирать так, чтобы она слабо отклонялась от ско­рости результирующего движения резания. Если в процессе резания скорость результирующего движения v исследуемой точки кромки будет направлена по оси z, то отличия кинематических углов от инстру­ментальных параметров не будет, так как инструментальная плоскость резания будет совпадать с кинематической плоскостью резания.

Рис.2. Статические геометрические параметры

режущих инструментов

Поиск по сайту: