Геометрические параметры режущею клина

Геометрические параметры режущею клина

Для того чтобы режущий клин мог эффективно резать, его рабочие поверхности (передняя и задняя) должны иметь надлежащую форму, а также нужное расположение относительно друг друга и обрабатываемой заготовки. Расположение элементе режущего клина характеризуется углами в соответствующей системе координат. Эти углы и форма рабочих поверхностей называются геометрией режущего инструмента.

Различают три системы координат инструменталъную, статическую и кинематическую.

В инструментальной системе координат геометрические параметры рассматривают относительно базы, удобной для изготовления и контроля инструмента. Эти параметры обычно называют углами заточки, характеризующие инструмент как свободное независимое тело.

В статической системе координат геометрические параметры определяют положение режущего клина относительно обрабатываемой детали и привязаны к вектору скорости главного движения V и вектору скорости подачи S.

В кинематической системе координат рассматривают кинематические или рабочие геометрические параметры в процессе резания. Значения этих параметров определяются положением вектора скорости результирующего движения W=V+S и вектора скорости подачи S.

Статическая и кинематическая системы координат имеют две вполне определенные координатные плоскости: основную плоскость и плоскость резания.

Основная плоскость перпендикулярна вектору скорости главного движения V в статической системе координат или вектору скорости результирующего движения W-V+S в кинематической системе, причем в рассматриваемой точке режущей кромки. Когда главное движение резания вращательное, то основная плоскость в статической системе является осевой плоскостью заготовки, если вращается заготовка, или осевой плоскостью инструмента, если вращается инструмент.

Плоскость резания касательна к режущей кромке в рассматриваемой точке и перпендикулярна основной плоскости.

В подавляющем большинстве случаев инструментальная и статическая системы координат совпадают. Например, за основную плоскость токарного резца в инструментальной системе координат принимают основание стержня, т.е. плоскость, которая является базой при изготовлении, контроле и эксплуатации инструмента. Если резец установлен таким образом, что проходящая через рассматриваемую точку режущей кромки осевая плоскость детали параллельна основанию резца, а ось стержня резца перпендикулярна оси детали (рис. 1.3), то геометрические параметры резца для этой точки в инструментальной и статической системах координат одинаковы

Передний угол γ — угол между передней поверхностью режущего клина и основной плоскостью. Он положительный, если лежит вне тела режущего клина.

 

Основные представления, понятия и определения

 

Задний угол α — угол между задней поверхностью режущего клина и плоскостью резания.

Угол между передней и задней поверхностями называют углом заострения β=90° — (γ+α), а угол между передней поверхностью и плоскостью резания — углом резания δ=90°-γ, Положение режущей кромки определяется углом в плане и углом наклона.

Угол в плане φ — угол между проекцией режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи. Измеряется в основной плоскости.

Угол наклона режущей кромки λ — угол между режущей кромкой и основной плоскостью. Для главной режущей кромки он положительный, если вершина режущего клина — самая низкая точка режущей кромки по отношению к основной плоскости, а для вспомогательной режущей кромки в таком случае он отрицательный Углы λ измеряются в плоскости резания.

У каждой режущей кромки (главной, вспомогательной, переходной, зачистной) свои значения указанных углов. Для их различения в название угла включается название режущей кромки, например, главный передний угол, вспомогательный передний угол, главный задний угол, вспомогательный задний угол, переходной задний угол и т.д. К условному обозначению угла дописывается соответствующий индекс (см. рис. 1.3).

В большинстве случаев передний и задний углы задаются в секущей плоскости, нормальной к проекции режущей кромки на основную плоскость, и называются нормальными. В зависимости от решаемых задач их нужно пересчитывать на другие направления. При изготовлении и измерении инструментов чаще всего приходится оперировать углами у и а в продольной по отношению к телу инструмента секущей плоскости и поперечной (см. рис. 1.3, плоскости Y-Y и Х-Х), перпендикулярных к основной плоскости. Такие углы называют соответственно продольными и поперечными, например главный продольный передний угол, главный поперечный задний угол, вспомогательный поперечный передний угол и т.д., и помечают соответствующим индексом, например «пр» (продольный) и «n» (поперечный) (рис. 1.3).

Установим взаимосвязи между передними и задними углами токарного проходного резца в различных секущих плоскостях в статической системе координат. Для этого выполним расчетную схему (рис 1.4), где плоскость Q — передняя поверхность резца, АО — главная режущая кромка, а ОВ — вспомогательная. Линия SS — направление подачи резца. Точка К режущей кромки резца установлена на уровне линии центров станка, поэтому вектор скорости V в этой точке режущего клина вертикальный.

Через точку К, в которой будем рассматривать геометрические параметры, проведем плоскость R, перпендикулярную вектору V. Эта плоскость является основной и в данном случае она горизонтальна и параллельна плоскости основания стержня резца. Через вектор скорости V и режущую кромку АО проведем плоскость Р Эю плоскость резания. Она перпендикулярна плоскости R. Плоскости Р и R пересекутся по линии Н-Н, угол между которой и кромкой АО будет углом наклона главной режущей кромки λ. Линия Н-Н представляет собой проекцию главной режущей кромки АО на основную плоскость. Поэтому угол между линиями Н-Н и S-S является главным углом в плане φ.    

Основные представления, понятия и определения

Пересечем основную плоскость R и переднюю поверхность инструмента Q плоскостью, параллельной плоскости Р. След пп этой плоскости на плоскости R параллелен НН. а след n1n1 на плоскости Q параллелен АО. Затем пересекаем основную плоскость R, переднюю поверхность инструмента Q и плоскость, обозначенную следами пп и n1n1, тремя секущими плоскостями, проходящими через точку К:

  • нормальной секущей плоскостью NN, перпендикулярной проекции НН главной режущей кромки АО на основную плоскость R;
  • поперечной секущей плоскостью XX, параллельной направлению подачи SS;
  • продольной секущей плоскостью YY, перпендикулярной направлению подачи.

В результате этих сечений получим заштрихованные на рис. 1.4 прямоугольные треугольники со сторонами, образованными линиями пересечения трех последних плоскостей с плоскостями R, Q и плоскостью, обозначенной следами пп и n1n1, с прямыми углами в точках r, l, т и передними углами:

Основные представления, понятия и определения  

Найдем зависимости между этими углами. Для этого дополнительно через точку l, проведем линию tt1, параллельную пп. Получаем прямоугольный треугольник tl1r1 с прямым углом в точке t и углом λ в точке l1 так как tt1 параллельна НН, а n1n1 параллельна АО.

Основные представления, понятия и определения

Подставляя найденные значения отрезков ll1 и tr1 в исходное уравнение, получим:   Основные представления, понятия и определения

Следует обратить внимание, что при выводе угол λ отрицательный (по построению), для положительных λ знаки в полученных уравнениях поменяются.

Основные представления, понятия и определения Умножив уравнение (1.1) на cosφ, а уравнение (1.2) на sinφ и сложив, получим: Основные представления, понятия и определения Используя предложенную методику и выполнив соответствующие расчетные схемы, получим взаимосвязи между всеми главными и вспомогательными передними и задними углами в трех секущих плоскостях Основные представления, понятия и определения  Применяя формулы, надо учитывать правило знаков для тангенса угла. Если угол λ равен нулю или мал, тогда его влиянием можно пренебречь и формулы упрощаются, вторые слагаемые их правой части равны нулю. Если но каким-либо причинам неудобно оперировать углами λ и λ1 а известны продольные и поперечные углы, нормальные углы можно вычислить по формулам.

Основные представления, понятия и определения

Зависимостями (1.1)—(1.12) можно воспользоваться для установления взаимосвязей между углами любых инструментов, так как в основе конструкции каждого из них лежит режущий клин, резец. Для этого необходимо из зуба инструмента вычленить резец, совместив передние поверхности и режущие кромки резца и зуба рассматриваемого инструмента, показать направление векторов скорости главного движения V и скорости подачи S. Однако необходимо помнить, что при выводе зависимостей (1.1)—(J.12) продольным направлением Y-Y считалось направление, перпендикулярное подаче, а поперечным Х-Х — параллельное подаче (см. рис. 1.4), и в соответствии с этим использовать приведенные зависимости.

Рассмотрим это на примере сверла. На рис. 1.5 из сверла l вычленен резец 2, показанный пунктиром. Направление I-I для резца является продольным, а для сверла поперечным, а направление II-II — поперечное для резца, но продольное для сверла. Направление подачи и углы φ совпадают. Поэтому при использовании формул (1.1)—(1.12) для пересчета углов сверла необходимо ввести только переиндекса- цию углов. Так, формула (1.9) для сверла примет вид.

Основные представления, понятия и определения 

Основные представления, понятия и определения

Для некоторых инструментов направления продольного и поперечного сечений по отношению к телу инструмента такие же, как и у резца, но не совпадают направления подач, а вместе с ними и углы в плане φ. В таких случаях переиндексация углов не нужна, но в уравнениях (1.1)—(1.12) вместо значений φ необходимо подставлять такие значения, какие бы они были у токарного проходного резца В этом легко убедиться на примере фасонного резца или фасонной фрезы. Направления I-I и II-II соответственно продольное и поперечное для совмещенных инструментов (рис. 1.6). S и φ — направление подачи и угол в плане фасонного резца или фасонной фрезы. и φр — направление подачи и угол в плане токарного проходного резца, для которого получены уравнения (1.1)—(1.12). Поэтому уравнение 1.9 для фасонной фрезы и фасонного резца примет вид.    

Основные представления, понятия и определения

   

Основные представления, понятия и определения

   

В случаях, когда одновременно изменяются названия направлений сечений и направления подач, следует производить переиндекеацию углов γ и α и пересчет угла φ.

Геометрические параметры инструмента должны быть оптимальными в работе, т.е. оптимальными должны быть кинематические геометрические параметры. Обозначим их индексом «К». Поскольку координатные плоскости всех трех систем координат не совпадают, то для изготовления инструмента необходимо пересчитать кине- магические параметры в инструментальную систему, т.е. определить оптимальные инструментальные параметры. Обозначим их индексом «И». Сначала кинематические параметры переводим в статическую сисл ему (индекс «С»), а затем в инструментальную. Это легко выполнить, зная углы поворота координатных плоскостей одной системы относительно другой.

Рассмотрим на конкретном примере пересчета продольных переднего и. заднего углов отрезного резца, установленного выше центра детали на величину h (рис. 1.7):    

Основные представления, понятия и определения

Основные представления, понятия и определения

Пересчет углов в плане из одной системы в другую еще проще (рис. 1.8).

Основные представления, понятия и определения

Таким образом, зная конкретную установку инструмента относительно обрабатываемой детали, значения скорости резания и подами, легко вычислить оптимальные углы заточки инструмента, исходя из оптимальных кинематических. Однако если изменение углов не превышает допускаемых отклонений на изготовление инструмента, то пересчета углов не делают. Это свойственно для передних и задних углов инструментов, во время работы которых отношение подачи к скорости резания небольшое, например, токарных резцов общего назначения, зенкеров, фрез и др. Но есть виды работ, где подачи большие и изменения углов значительные. Так, при нарезании резьбы резцами γк и αк резца в поперечном направлении отличается от статических на угол подъема резьбы, а у затыловочного резца при затыловании зубьев фасонных фрез — на величину заднего угла фрезы в продольном направлении. Изменения таких величин необходимо учитывать.

Контрольные вопросы

  1. Назначение режущего инструмента.
  2. Требования к режущему инструменту.
  3. Критерий оптимальности конструкции инструмента и пути дости- жения оптимальности.
  4. Составные части и элементы конструкции инструмента.
  5. Геометрические параметры инструмента, их назначение и определение.
  6. Положение координатных плоскостей в различных системах координат.
  7. Необходимость пересчета углов заточки инструмента из одной координатной системы в другую.

Смотрите также

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *