Выбор углов наклона режущих кромок

Выбор углов наклона режущих кромок

Угол наклона главной режущей кромки λ роль которою у ряда многолезвийных инструментов (цилиндрические, дисковые и концевые фрезы, а также торцовые фрезы с φ-90°) выполняет утл наклона зуба к оси инструмента со, оказывает на явления, сопровождающие процесс резания, самое сложное влияние. От величины и знака (положения относительно основной плоскости) этих углов зависит уровень и направление сил резания, работа и температура резания, направление схода стружки и положение центра ее давления на передней поверхности режущего клина, прочность вершины режущего клина, уровень колебания сил при прерывистом резании многолезвийными инструментами, т.е. плавность их работы, например, плавность фрезерования. Кроме того, углы λ и ω главной режущей кромки определяют собой величину и знак вспомогательных передних углов. Угол со вспомогательной режущей кромки сверла, зенкера, развертки влияет на величину и знак главного переднего угла. Среди указанных явлений есть положительно и отрицательно влияющие на стойкость инструмента. Рассмотрим в диалектической взаимосвязи влияние величины и знака угла λ на примере токарного проходного резца.

С отклонением λ от нуля угол режущего клина в направлении движения становится меньше, уменьшаются силы и работа резания, если не принимать во внимание рост сил резания из-за некоторого увеличения ширины среза. Подвод теплоты к телу инструмента, вероятно, уменьшается, что должно повышать стойкость резца. При положительных λ увеличивается объем тела головки резца, улучшается отвод теплоты, что также повышает стойкость, но становится отрицательным вспомогательный передний угол, увеличивается работа резания вспомогательной режущей кромкой, способствующая понижению стойкости. В случае отрицательных λ вспомогательный передний угол положительный, но меньше объем тела головки резца. Кроме того, с отклонением λ от нуля центр давления стружки приближается к режущей кромке, что приводит к понижению стойкости.

Таким образом, с изменением λ часть явлений способствует повышению стойкости инструмента, а часть — понижению. Поэтому следует ожидать экстремального характера зависимости стойкости резца от угла наклона главной режущей кромки. Аналогичный характер влияния следует ожидать и при работе другими инструментами несвободного резания (концевые и торцовые фрезы), что подтверждается работами проф. В.Ф.Боброва [99]. Тем не менее этот экстремум для многих инструментов может лежать в зоне значений λ и ω, практически не используемых по тем или иным причинам. Поэтому в определенных условиях для конкретных инструментов вероятнее всего используется правая или левая ветвь зависимости. Подтверждением могут служить опять-таки результаты работ В.Ф.Боброва, которыми установлено, что при свободном резании (фрезерование цилиндрическими фрезами) с увеличением со стойкость фрез понижается.

Сложный характер влияния λ и ω на процесс резания не позволяет сформулировать простое лаконичное правило для назначения оптимальных по стойкости значений λ и ω, как для других углов, например, γ, α, φ и φ1 Даже если бы оно и было предложено, то огромное количество ограничений поставило бы под сомнение целесообразность такого правила. Поэтому практика эксплуатации инструмента выработала ряд частных требований к значениям λ и ω, которые должны удовлетворяться в изложенной ниже последовательности:

а)  требуемые значения главного и вспомогательного передних углов,

б)  прочность режущего клина;

в)  целесообразное направление отвода стружки из зоны резания и стружечных канавок;

г)   выгодное направление осевых сил резания;

д)  плавность работы.

Для упрочнения самого уязвимого места режущего клина, его вершины, при работе с ударами (точение прерывистых поверхностей или заготовок с неравномерным припуском, фрезерование торцовыми фрезами) у инструментов из хрупких режущих материалов λ назначают положительным, чтобы отвести удар от вершины клина (рис. 2.19).

Проектирование рабочей части

Требуемые значения передних углов многих инструментов реализуются должным направлением стружечных канавок и углом со. Например, у быстрорежущих инструментов передние углы всегда положительные. Поэтому у сверл, зенкеров, а также концевых фрез, работающих главными и вспомогательными режущими кромками, направление стружечных канавок одноименно с направлением вращения: правое при правом вращении и левое при левом (рис. 2.20). У фрез дисковых двухсторонних зубья наклонены под углом со, равным вспомогательному переднему углу γ1 (рис. 2.21, а). Дисковые трехсторонние фрезы делают с разнонаправленными зубьями, чтобы обеспечить положительные передние углы у торцовых зубьев на левой и правой стороне фрезы.

Проектирование рабочей части

   

При этом зубья с отрицательными передними углами на торце удаляют (рис. 2.21, б). У зуборезных червячных фрез направление стружечных канавок перпендикулярно виткам червячной нарезки для получения одинаковых передних углов у левой и правой боковых режущих кромок.

У сборных инструментов с многогранными неперетачиваемыми пластинами угол λ— производный от обеспечиваемых поворотом пластины углов γ1 и α1 или наоборот, углы γ1 и α1 производные от угла λ.

Стружку следует отводить в таком направлении, чтобы она не портила обработанную поверхность детали при чистовой обработке,

 

Проектирование рабочей части

   

освобождала зону резания для хорошего доступа СОЖ, не создавала помех в работе механизмов станка, нс травмировала оператора. Удовлетворить все эти требования часто невозможно. Так, при продольном точении наиболее безопасно работать с положительным λ, когда стружка сходит в сторону задней бабки токарного с ганка (рис. 2.22, а), но в этом случае упрочненная стружка может царапать обработанную поверхность детали. Кроме того, положительный λ увеличивает радиальную силу резания, и при недостаточной жесткости технологической системы могут возникнуть вибрации. Поэтому чистовое точение проводят с нулевым или отрицательным значениями λ, когда стружка отводится от обрабатываемой детали перпендикулярно режущей кромке (рис. 2.22, б) или в сторону передней бабки (рис. 2.22, в).

Одноименные с направлением вращения винтовые стружечные канавки сверл, зенкеров и метчиков для нарезания резьбы в глухих отверстиях выводят стружку в сторону хвостовика (рис. 2.22, ж). У метчиков для сквозных резьб стружку можно направить вперед, по подаче, заточив на режущей части метчика с прямыми стружечными канавками скос на передней поверхности под углом +λ или выполнив винтовые стружечные канавки в направлении, обратном вращению метчика (рис. 2.22, г,д). Однако мероприятия, повышающие стойкость метчиков за счет вывода стружки по подаче, снижают точность резьбы, нарезаемой методом самозатягивания. Наиболее высокая точность резьбообработки обеспечивается метчиками с винтовыми стружечными канавками — правыми для правой резьбы и левыми для левой с ω≈30°.

 

Проектирование рабочей части

Выгодное направление осевых сил резания, если нет серьезных ограничений по другим требованиям, — направление в сторону шпинделя станка, способствующее более плотной посадке инструмента в гнезде шпинделя. Направление стружечных канавок в таком случае должно быть обратным направлению вращения инструмента, что свойственно цилиндрическим фрезам и концевым, работающим только периферийными зубьями (зубьев на торце нет). В случае фрезерования набором цилиндрических фрез на одной оправке во избежание перегрузки упорных подшипников шпинделя станка фрезы должны быть с разноименным (левым и правым) направлением зубьев для более полного уравновешивания осевых сил резания, направляемых навстречу друг другу.  

Плавность работы многолезвийными инструментами с поочередным входом и выходом зубьев из работы (фрезы, протяжки) повышается уменьшением колебаний силы резания. Чем больше со, тем меньше колебания этой силы Процесс фрезерования цилиндрическими фрезами протекает наиболее спокойно, если угол ω равен значению, вычисленному по формуле

Проектирование рабочей части

В подавляющем большинстве случаев направление стружечных канавок и значения углов λ или ω инструмента не могут отвечать всем перечисленным требованиям. В процессе их последовательного удовлетворения по пунктам от а до д неизбежно встретятся противоречия. Удовлетворение требований последующего пункта может не отвечать требованиям предыдущих. Разрешение таких противоречий возможно только путем удовлетворения главных требований для конкретных условий работы инструмента.   Выработанные исследованиями и производственной практикой усредненные значения углов λ и ω для некоторых инструментов приведены в табл. 2.3. Проектирование рабочей части

 

Переходные и зачистные режущие кромки. Переходные режущие кромки предусматривают у всех без исключения режущих инструментов. Лучшей формой переходной кромки является дуга радиусом R=1—3 мм (рис. 2.23, а). В этом случае меньше шероховатость обработанной поверхности. Однако заточка кромок такой формы затруднительна, поэтому их чаще делают прямолинейными длиной f0= 1—2 мм (для сверл — 0,2D) с углом в плане φо=0,5φ (рис. 2.23, б,в). Даже у инструментов, по характеру работы которых переходные кромки не допускаются (фрезы дисковые. торцовые с φ=90° и др.), их все равно предусматривают длиной 0,2—0,3 мм (рис. 2.23, г), так как переходные кромки уменьшают теплонапряженноеть вершин зубьев инструмента из-за улучшения отвода теплоты. В результате стойкость инструмента повышается: резцов до 4 раз, сверл в 3—6 раз, фрез в 2 раза и т.д.

Проектирование рабочей части

Задний угол у переходной кромки αо назначают равным главному заднему углу α. Зачистные режущие кромки параллельны подаче, позволяют значительно уменьшить шероховатость обработанной поверхности при работе с большими подачами, так как на обработанной поверхности не остается остаточного несрезанного слоя. Эти кромки неэффективны в случае резания со скоростями, способствующими сильному на- ростообразованию, так как частицы сорванного нароста сами по себе не позволяют получить чистую обработанную поверхность. Поэтому их предусматривают у твердосплавных и других резцов и торцовых фрез, работающих с высокими скоростями резания, когда нарост практически отсутствует.

Длина зачистных кромок lз больше подачи на оборот детали или фрезы: для резцов l,=(1,2—2,0)S; для фрез l,=(1,3—1,5)S0 (рис. 2.24). Увеличенная длина зачистной кромки фрезы позволяет удалить с обработанной поверхности не только пилообразные несре- занные остаточные слои Ss (следы работы каждого зуба), но и волну с шагом S0, которая неизбежно получается из-за торцового биения режущих кромок зубьев фрезы (рис. 2.24, в).

Зачистные кромки на всех зубьях фрезы не делают, так как многие из них будут подчищать обработанную поверхность с толщиной среза до 0,01 мм, представляющей нормированную (допускаемую) разность в высоте смежных зубьев.

В результате зачистные кромки большой длины будут резать по наклепанному слою, а чаще всего — просто скользить и тереться по уже обработанной поверхности. Это сопровождается большими осевыми силами и работой трения, в результате чего понижается стойкость фрезы и могут наступить вибрации со всеми вытекающими последствиями. Поэтому на торцовых фрезах диаметром до 250 мм делают один, а на больших — два зачистных зуба. Эти зубья должны быть самыми высокими, на 0,04—0,06 мм выше всех остальных. Если зачистных зубьев два, то первый выше обычных на 0,04—0,06 мм, а второй — на 0,04—0,06 мм выше первого (рис. 2.24, б).

Задний угол у зачистных кромок принимают равным заднему вспомогательному углу.

Проектирование рабочей части

Смотрите также

Добавить комментарий

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